仪器精度与精度设计示例解读

1.什么是灵敏阈，分辨力，举例说明。

仪器的灵敏阈是指足以引起仪器示值可察觉到变化的被测量的最小变化量值。

被测量改变量小于这个阈值，仪器没有反应。

一般说来数字仪表最末一位数所代表的量，就是这个仪表的灵敏阈。

对于指针式仪表，一般认为人能感觉到的最小改变量是０.２分度值，所以可以把０.２分度值所代表的量作为指针式仪器的灵敏阈。

灵敏阈与仪器的示值误差限有一定关系，一般说来，仪器的灵敏阈小于示值误差限，而示值误差限应小于仪器的最小分度值。

例如1台500N电子拉力试验机在显示屏末尾数产生可觉察变动的最小负荷变化为0.1N，则此试验机的鉴别力阈为0.1N。

分辨力是显示装置能有效辨别的最小的示值差。

分辨力是指显示装置中对其最小示值差的辨别能力。

通常模拟式显示装置的分辨力为标尺分度值的1/2～1/10，即用肉眼可以分辨到一个分度值的1/2～1/10；对于数字式显示装置的分辨为末位数字的一个数码，对半数字式的显示装置的分辨力为末位数字的一个分度。

例如某仪表的量程为0-1.0000v，为5位数字显示，可说仪表的分辨力为10uV。

2.提高仪器精度的途径和方法有哪些？P11。

3.选择一种精密测量仪器，说明现代精密仪器的基本组成。

（1）基准部件：基准部件是仪器的重要组成部分，是决定仪器精度的主要环节。

（2）感受转换部件：感受转换部件的作用是感受被测量，拾取原始信号（3）转换放大部件：将感受转换来的微小信号，通过各种原理（如光，机，电，气）进行进一步的转换和放大，成为可使观察者直接接收的信息，提供显示和进一步加工处理的信号（4）瞄准部件：瞄准部件的主要要求是指零准确，一般不作读数用，故不要求确定的灵敏度。

（5）处理与计算部件：包括数据加工和处理，校正和计算等。

（6）作用是显示测量结果。

（7）驱动控制部件：主要有基座和支架、导轨和工作台，轴系以及其他部件，如微调和锁紧、限位和保护等机构。

（参考《现代精密仪器设计》）微器件装配系统4.接触测量工件的轮廓时，会形成何种误差，如何补偿？P70①测量力引起的接触变形接触测量时，测量仪器必须有足够的测量力，以保证测头与被测件可靠地接触。

精密水准仪的检校与精度分析文献综述1概述水准测量的基本原理是利用水准仪提供的一条水平视线，在两水准标尺上读数，从而求得两点间的高差，为达到高精度水准测量的要求，水准仪的视准轴与水准轴必须保持相互平行的关系。

水准仪由于制造工艺水平的限制及各种外界因素的影响，使仪器的视准轴与水准轴相互平行的关系难于绝对保持，即仪器提供的水平视线不可能绝对水平，而且在仪器使用过程中，其关系还在不断地发生变化。

所以水准仪的视准轴与水准轴一般既不在同一平面内，也不互相平行，而是两条空间直线，它们在垂直面上投影的交角称为i角误差，在水平面上投影的交角称为ϕ角误差，影响水准测量的主要误差来源与i角误差，对于ϕ角误差.2国内外研究现状2.1数字水准仪i角检校方法探讨随着测绘仪器制造技术的飞速发展，数字水准仪的普及率愈来愈高。

数字水准仪具有测量速度快，读数记录客观，精度高，操作简电，易于实现内外业一体化等特点，具有比光学水准仪更多的优点和技术发展空间，代表了水准仪的发展方向。

数字水准仪中存在两种i角，视准轴与水准轴不平行引起的误差称为“光i角”，由经过物镜光心的水平入射光线与这条水平光线经过补偿器到CCD探测器参考点的水平视准线之间的夹角称为"电i角"，其中“光i角”影响照准及调焦，。

电i 角”影响数字水准仪的读数。

在实际应用中，。

光i角”可以通过前、后视距相等的方法削弱其对测量结果的影响，只要不超限即可。

对于“电i角”虽然数字水准仪DiNill／12能通过软件改正它引起的误差，但在测量过程中外界条件随时在变化“电i角”也随之变化。

与检验光学水准仪i角完全一样，可以在室内进行。

预先调平平行光管作为基准水平线，将仪器置于可以升降的工作台上，调平仪器上的圆水准气泡，通过仪器调焦，观察仪器十字线横丝与平行光管内基准水平线是否重合。

若两者有偏离，表明仪器i角存在，其i角大小视其偏离程度而定。

2.2 DS3微倾式水准仪检验和校正1）圆水准轴平行于仪器旋转轴的检验与校正检验方法安置水准仪后，转动脚螺旋使圆水准器气泡居中，然后将仪器旋转180°，如果气泡仍居中，则表示该几何条件满足，不必校正，否则须进行校正。

高精度自动化测量仪器的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，高精度自动化测量仪器在各个领域中发挥着至关重要的作用。

从工业生产中的质量控制，到科学研究中的数据采集，再到航空航天等高端领域的精密测量，都离不开高精度自动化测量仪器的支持。

本文将详细探讨高精度自动化测量仪器的设计与实现。

一、高精度自动化测量仪器的需求分析在设计高精度自动化测量仪器之前，首先需要对其应用场景和需求进行深入分析。

不同的领域和任务对测量仪器的精度、速度、量程、稳定性等方面都有着不同的要求。

例如，在工业生产中，对于零部件的尺寸测量，可能需要达到微米级甚至纳米级的精度，同时能够快速完成大量样本的测量，以提高生产效率。

而在科学研究中，对于一些物理量的测量，如微弱电流、微小位移等，可能更注重测量的灵敏度和分辨率，以及对复杂环境的适应能力。

此外，还需要考虑测量仪器的使用便捷性、可维护性和成本等因素。

只有充分了解这些需求，才能为后续的设计工作提供明确的方向。

二、高精度自动化测量仪器的关键技术（一）传感器技术传感器是测量仪器的核心部件，其性能直接决定了测量的精度和可靠性。

目前，常用的高精度传感器包括激光位移传感器、电容传感器、电感传感器等。

这些传感器具有高分辨率、高灵敏度和良好的线性度等优点。

同时，为了进一步提高传感器的性能，还需要采用先进的制造工艺和材料，如微纳加工技术、新型敏感材料等。

此外，多传感器融合技术也是提高测量精度和可靠性的有效手段，通过将不同类型的传感器组合使用，可以充分发挥各自的优势，弥补单一传感器的不足。

（二）数据采集与处理技术高精度测量往往会产生大量的数据，如何快速、准确地采集和处理这些数据是一个关键问题。

数据采集系统需要具备高速采样、高精度模数转换和强大的数据传输能力。

在数据处理方面，采用数字滤波、误差补偿、信号分析等算法，可以有效地去除噪声、提高测量精度和稳定性。

同时，利用人工智能和机器学习技术，对测量数据进行智能分析和预测，也能够为测量过程提供更好的支持。

第十六章典型仪器的精度分析本章主要介绍电子经纬仪、光电坐标投影仪和万能工具显微镜等三种典型仪器的精度分析。

第一节电子经纬仪的精度分析一电子经纬仪的测角原理和基本结构电子经纬仪是一种精密测角仪器，可用于测量水平角和垂直角。

在大地测量、矿山测量和工程建设中，为了确定地面点的位置常常需要进行角度的精密测量。

在天文测量中，为了确定星点的位置，亦采用所谓天文经纬仪。

此图16－1 望远镜瞄准不同目标示意图外，在实验室中进行仪器的装配校正和光学测量时，也常用高精度的光电经纬仪作为测角的基准仪器。

图16-1为经纬仪测量水平角的基本原理。

A、B和C是地面上的三个任意点，为了确定三点之间的水平夹角ϕ，通过地面线AB和AC各作一竖直面，这两个竖直面与水平面M的交线为ab和ac，则ab与ac的夹角ϕ即为水平角。

要用经纬仪测出水平角ϕ，光电经纬仪的基本结构应由以下五大部分组成(见图16-3)：1.轴角编码器轴角编码器用于测量角度。

图16-1中的O点即为编码器码盘中心，OP学经纬仪都是采用玻璃度盘。

度盘刻有许多刻线，测角时可读出度和分的读数值。

现代光电经纬仪则采用轴角编码器测角。

作为光电读数系统之一的光电轴角编码器，采用光电方法将轴角信息转换成电压信息，经电路处理为数字代码形式。

光电轴角编码器与光学读数系统相比，前者能给出一串实时输出的数字代码代替人工读数。

所以在近代光电经纬仪，电影经纬仪，雷达等设备中均广泛采用。

其工作原理如图16-2所示。

图中，光源1经光学系统2均匀照明码盘3进入狭缝4，光电探测器5的光敏面上，当码盘绕竖轴旋转时，随着码盘与狭缝的相对位移而改变光通量的大小，形成一交变的光信号经光探测器转换成电信号，经放大器6，逻辑处理7后，将竖轴9的角位移量用数码显示器8显示。

因此，光电编码器是一种由光学、精密机械和电子三部分组成的新型测角系统。

2.瞄准系统此即带有分划板的望远镜。

它能绕水平轴转动，便瞄准(照准)不同高度的目标B 和C(图16-1)。

测绘仪器校准与精度检测技术介绍测绘工作是对地球表面进行地理空间数据采集、处理、分析和展示的过程。

为了保证测绘结果的准确性和可靠性，测绘仪器的校准和精度检测就显得尤为重要。

本文将介绍测绘仪器校准与精度检测的常用方法和技术。

一、仪器校准技术1. 静态校准静态校准是指在测量过程中，静止不动地对仪器进行校准。

常用的静态校准方法包括激光校准、电子经纬仪（全站仪）的调平和调准、水平仪校准等。

激光校准是通过利用高精度的激光器照射到目标上，再由测量仪器进行测量，并对系统进行相应的调整，达到校准的目的。

电子经纬仪（全站仪）的调平和调准是通过调整仪器的水平和垂直轴线，使其保持水平、垂直的状态，进而提高仪器的精度。

水平仪校准则是通过水平仪的调整，使其气泡位于中央标志处，以确保测量结果的准确性。

2. 动态校准动态校准是指在测量过程中，仪器处于运动状态时对其进行校准。

常用的动态校准方法包括惯性导航仪校准、全站仪测角仪校准、GPS精度校准等。

惯性导航仪校准是通过移动设备进行一系列运动，如平移、旋转等，然后利用测量结果对设备进行误差校正。

全站仪测角仪校准是通过校准永磁罗盘或陀螺仪等测角传感器，使其测得的角度与真实角度一致。

GPS精度校准是通过与已知准确位置的控制点进行对比来纠正GPS接收机的误差，提高位置测量的精度。

二、精度检测技术1. 数据比较法数据比较法是指将待测仪器与已知精度的参考仪器进行比较，通过对比结果来评估待测仪器的精度。

常用的数据比较法包括同步测量法、差分测量法和重复测量法。

同步测量法是指同时使用两台仪器进行测量，通过比较两台仪器的测量结果来评估其精度。

差分测量法是指利用两个相距一定距离的仪器进行测量，通过计算两个仪器的差异来评估其精度。

重复测量法是指多次使用同一台仪器进行测量，通过比较多次测量结果的差异来评估仪器的精度。

2. 环形性试验法环形性试验法是指在已知的环形控制点上进行多次测量，通过计算测量结果的偏差和精度来评估仪器的精度。