等精度测量与不等精度测量实验报告

外部环境变化对气动测量精度影响的实验研究

宁会峰1，2，孙博1，王宇航1，朱腾飞1

（1.兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050；

2.兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州730050）

来稿日期：2018-09-27基金项目：国家自然科学基金（51565033）作者简介：宁会峰，（1977-），男，陕西凤翔人，博士研究生，硕士生导师，副教授，主要研究方向：精密加工与数控加工技术；孙博，（1990-），男，湖北荆州人，硕士研究生，主要研究方向：精密制造装备与数控加工技术1引言

珩磨技术广泛引用于发动机缸套、油缸、轴瓦等精密偶件的

加工。因其具有较高的加工精度，往往是加工的最后一道工序，所

以珩磨效果好坏直接影响产品的最终质量和性能[1]。目前，珩磨加

工中测量系统主要采用气动测量，因此，珩磨在线气动测量的精

度，决定了加工尺寸的精度。而气动测量在珩磨加工中的理论研究相对薄弱，主要集中

在通过四种工况条件判断气动测量系统的工作状况[2]，以及改变

喷嘴结构尺寸引起的测量精度变化[3-5]，少有文献通过对差压式气

动测量系统在珩磨机中两气室的差压值进行研究，以及测量过程

中气体能量损失的主要形式引起的测量误差进行研究。然而，气

动测量能量损失与进出口条件、测量环境变化以及各气室特征关摘要：针对差压式气动测量在珩磨加工中的特点，建立了差压式气动测量的数学模型；运用能量守恒法，分解了测量气

体的能量损失，建立了能量损失系数与喷出量流量系数的关系；运用数值分析法，分析了珩磨液在狭缝内的运动情况；通

过实验测定了不同工况条件下影响因素对测量间隙的改变，用极差分析法找出了影响测量的主次因素。结果表明，在诸

多外部环境影响因素中，温度为影响测量准确度的主要因素，并对针对主要因素的影响运用MATLAB建立了补偿模型，

提高测量准确度。本研究为提高差压式气动测量在珩磨机床上测量的准确度，提高珩磨机发展水平和珩磨气动测量精度

等精度测量法原理

引言

等精度测量法是一种常用的测量方法，广泛应用于各个领域，如工业制造、地理测量、物理实验等等。本文将从原理、应用、优缺点等方面系统地介绍等精度测量法。

原理

等精度测量法是一种基于测量仪器的不确定度的测量方法。它的原理是在测量仪器有一定的测量精度情况下，通过多次测量和统计分析，来获得更高的测量精度。

测量仪器的不确定度

测量仪器的不确定度是指在特定测量条件下，测量结果与被测量值实际值之间的差异范围。不确定度越小，测量精度越高。

多次测量和统计分析

等精度测量法通过进行多次测量来减小测量误差。每次测量都会有一定的随机误差，但它们的分布往往符合正态分布。因此，通过对多次测量结果进行统计分析，可以用平均值代表真实值，并通过标准差来评估测量精度。

应用

等精度测量法可以应用于各个领域的测量工作中，以下是几个常见的应用案例：

工业制造

在工业制造过程中，精确的测量是确保产品质量的重要一环。等精度测量法可以通过在不同的时间、环境条件下对产品进行多次测量来获得更准确的尺寸数据，从而确保产品符合设计要求。 地理测量

地理测量是对地球表面和地球现象进行测量的科学。等精度测量法可以应用于地理测量中的各个环节，如地形测量、地理定位等。通过多次测量和统计分析，可以获得地理数据的更高精度。

物理实验

在物理实验中，精确的测量对于获得准确的实验结果至关重要。等精度测量法可以有效地减小测量误差，提高实验结果的可靠性和准确性。

优缺点

等精度测量法有以下优点和缺点：

优点

• 可以通过多次测量和统计分析，获得更高的测量精度。

• 适用于各个领域的测量工作，具有广泛的应用范围。

• 可以减小测量误差，提高测量结果的可靠性和准确性。

缺点

• 需要进行多次测量和统计分析，增加了工作量和时间成本。

• 依赖于测量仪器的精度，当测量仪器精度较差时，等精度测量法效果有限。

• 对于非正态分布的测量误差，等精度测量法的效果可能不佳。

总第１　１８期第４期　２０１３年１２月　高　校　实　验　室　＿Ｔ－　作　研　究　ＧＡＯＸＩＡＯ　ＳＨＩＹＡＮＳＨＩ　ＧＯＮＧＺＵＯ　ＹＡＮＪＩＵ　ＳｅｒｉａｌＮＯ．１１８，ＮＯ．４　Ｄｅｅ．２０ｌ３　

提高实验电炉温度测量与控制精度的探讨　

吴长军　，王建华　，曹达纯　，涂　浩　，吕　维　，李玉岱　，张逸帆　

（１常州大学材料科学与工程学院，江苏常州２１３１６４；２湘潭大学机械工程学院，湖南湘潭４１１１０５）　

摘　要：管式电阻炉是合金相图测试与金属热处理工艺研究中必不可少的实验研究设备，电炉温度　

测量和控制精度的高低对获得有价值的研究成果有着非常重要的影响。本文发现了实验管式电阻炉　

温度测量和控制过程中出现较大偏差的问题，详细分析了产生这种偏差的原因，提出了解决温度测　量和控制偏差大的办法与措施，取得了很好的效果。　关键词：实验电炉；温度测量与控制；测量精度　

在科学实验研究中，管式电阻炉（以下简称管　

式炉）是合金相图测试与金属热处理工艺研究中常　用的实验设备；小块状、带状、片状和丝状试样的　的热处理或光亮处理等均可在管式炉中进行¨　。金　

属材料或工件内在组织和性能，除成分因素影响外，　主要在热加工过程中形成的　。因此，合金相图测　

试与金属热处理工艺研究对温度测量和控制的精度　以及炉温均匀性要求非常严格，为了确保实验条件　的同一性和实验数据的可靠性，要求炉膛沿炉管轴　

向内具有足够长的恒温区和在同一位置处温度波动　足够小。热处理过程中要求将工件在炉内加热到所　需要的温度，并保持一定的时间．要求测量的温度应　

该是热处理工艺所要求的真实温度　。通常，人们　在使用管式炉过程中不会深入探讨炉膛内实际温度　

随环境变化的情况，而会盲目相信生产厂家提供的　产品说明书中的技术参数和温度控制精度。其实，　

受成本、技术等因素影响，并不是所有的实验用管　式炉都满足管式加热炉的设计要求　。我们在科学　实验中发现，环境温度变化对普通实验用管式炉温　

第ｌ５卷第４期　２００７年Ｏ７月　河南机电高等专科学校学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｅｎａｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ１．１５№．４　Ｊｕｌｙ．２００７　关于提高外测系统测量精度实验方法的研究　李　明　，张新治　（１．河南机电高等专科学校，河南新乡４５３００２；河南省睢县中医院。河南睢县４７６９００）　摘要：提出了用辐射讨进行电波折射修正的方法，以避免外测系统在对无线电波进行测速定位、导航时产生折射　误差，并给出了低仰角时大气时变特性对电波修正精度影响的典型结果。　关键词：外测系统；测量精度；电波折射　中图分类号：ＴＭ９３ｌ　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００８—２０９３（２００７）０４—０００９—０２　为了有效地完成军事任务，准确地掌握目标的位　置及其运动轨迹是十分必要的。由于大气是不均匀　介质，其温度、湿度和气压随时间和空间不断变化。　无线电波在大气中传播时，大气介质会使电波产生折　射效应，以致传播速度小于光速，传播路径产生弯曲，　最终导致外测系统在测速定位、导航中产生折射误　差。因此要提高外测系统测量精度，必须进行电波折　射误差修正。　电波折射修正模型的确定依赖于大气结构模型，　大气结构模型的准确度如何，将直接影响折射误差计　算的精度。我们知道，现在对于电波折射修正的大气　剖面是用一点或多点探空数据建立的，而要获得从地　面到２０Ｋｉｎ高处的一个完整气象剖面约需４０ｒａｉｎ左　右，在这段时间里，由于受大气水汽含量扰动的影响，　以及因水平气压梯度、水平地转偏向力和热力对流、　动力性对流所引起大气水平运动和垂直运动的影响，　大气的折射率将随时间变化，针对这一情况，用微波　辐射计在新乡地区进行大气时变特性对电波折射修　正影响的试验测量和分析。　１　测量原理　微波辐射计是根据大气传输理论和大气热辐射　理论采用Ｍａｒｃｏｒ技术来进行电波折射修正，它是直　接在电波传播路径上取得大气辐射信息的，不存在大　气水平均匀和时不变特性的假设，因此其修正的精度　较高，并且还可以全天候、快速、实时和连续地进行不　同仰角和方位角测量，从而可实时地给出大气时变特　性对电波折射修正精度的影响。　雷达测距时，大气折射引起的距离误差△Ｒ为　△Ｒ一１０～　』　Ｎｄｓ　式中ｓ为电波经过的路径长度（ｋｍ），Ｎ为大气折射　率，它由湿项Ｎ　和干项Ｎ　组成。　Ｎ—Ｎ　＋Ｎ　Ｎｄ一７７　６　Ｐ　７Ｔ　Ｎ　一１７２１．４ｐ　ｒ　Ｔ一２７３．１５＋ｔ　式中，Ｐ为大气压强（ｈｉ　），Ｔ为大气温度（Ｋ），ｔ　为大气摄氏温度ｏＣ），　为大气中的水汽密度（ｇ／　。），有：　ＡＲ一１０～　［　Ｎ　＋』　Ｎ　．ｄｓ］　当测量目标的仰角大于３。时，射线弯曲引起的测　量误差很小　，因此上式可略去射线弯曲的影响，可　写为　△Ｒ一１０一　［　Ｎ　ｓ＋』　Ｎ　．　］　Ｒ为雷达到目标的直线距离（ｋｉｎ）。　由大气结构剖面的探测和研究可知，折射率干项　Ｎ　的剖面有规律且稳定，可由地面气象数据比较准　确地估算出来　。而折射率湿项Ｎ　，的剖面没规律，　它随时间和空间而变化，这样就不能由地面气象参数　或有限的探空数据较准确地获得。辐射计方法就是　采用对水汽含量敏感的微波辐射计来直接测量电波　传播路径上的大气辐射亮度温度来得到折射率湿项　的积分，从而可得到折射率湿项对距离误差的贡献。　由于大气折射率湿项Ｎ　和水汽的吸收系数Ｏｔ，　都与大气中的水汽密度　有关，因此可以通过水汽　密度　建立Ｎ　．和ａ　的关系。　ａ　一ｇ×Ｎ　由文献［４］可得：　ｇ—１．１６２×１０一Ｔ．　（３００／７、）　。△．厂×［（３００／７’）×　６４４／ｔ　硫＋ｌ・２×１０一。］　△厂一２．８５×（Ｐ／１０１３）（３００／Ｔ）　。　（１＋０．０１８ｐ　Ｔ／Ｐ）　收稿日期：２００７一ｏ４—１６　作者简介：李明（１９７８一），男，河南信阳人，助教，工学学士，主要从事通信技术研究。