测控仪器结构设计第一章(15版)..

• 如果由于导轨误差，基准读数显微镜和测量使读 数显微镜支架在图示平面内产生的转动，使基准 读数显微镜的第二次瞄准位置由M2′移到M2″， 此时带来的测量误差为：
d d ' d(1 cos) d 2 / 2
因为：（1-cosφ）=2sin2φ/2 设d 被测线纹长度，且d=20mm，φ=1′， 则引起的误差为：Δ=20×(0.0003)2/2=9×10-7 mm
12—望远镜调焦环；13—度盘照明反光镜；14—望远镜的目镜管；15—照准部
的水准器；16—圆盒水准器；17—照准部与基座的连接螺旋；18—垂直度盘水准
器；19—垂直度盘水准器微动螺旋；20—水平度盘变换螺旋；21—水平度盘变换
螺旋保险钮；22—物镜内镀银面；23—十字丝照明反光镜；24—照准部水准器改
• 因此，遵守阿贝(Abbe)原则的仪器，应符合图 3-5所示的安排。仪器的标准刻线尺与被测工件作台的 直径共线。
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1． 图3-6a为用游标卡尺测量工件的直径。
• 它的读数刻线尺和被测件的尺寸线不在一条线上， 故不符合阿贝原则。
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测量时，活动量爪在尺架（导轨）上移动，由于导轨之间存
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PZT微动扫描机构
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第三节 测控仪器设计原则
在仪器设计长期实践的基础上,形成了一些带有普 遍性的或在一定场合下带有普遍性的仪器设计所应遵循 的基本原则与基本原理.这些设计原则与设计原理,作为 仪器设计中的技术措施,在保证和提高仪器精度,改善仪 器性能,以及在降低仪器成本等方面带来了良好的效果.
测控系统与仪器设计
第三章 测控仪器总体设计
何谓测控仪器总体设计？
• 总体设计的时机？

（八）干扰与环境波动引起的误差
所谓干扰，一方面是外部设备电磁场、电火花等的干扰，另一方面 是由于内部各级电路之间电磁场干扰以及通过地线、电源等相互耦合造 成的干扰。
•偶然的电磁干扰可能使仪器电路产生错误的触发翻转； •环境的波动使激光波长发生变化； •气源压力的波动可使气动测量仪器的示值发生改变。
第三节 仪器误差分析
2
yA yAW yAq yAM 3.56 mm
A AW Aq AM 1.5610 rad
3
B 0.46103 rad
测头部件从B点移到A点时，在测量方向Z向上引起的测量误差为
y A yB 3.43 mm
s＝1000mm时，阿贝误差为
l
W q MA
y AW
y Aq
AM
AM
AW
测头部件集中 负荷 横臂自重均匀 负荷
Aq
AM
立柱所受转矩
图2—11悬臂式坐标测量机受力变形
•当测头部件在最外端A处时
M A lW 0.5l 2q
•当测头部件在最内端B处时
M B l1W 0.5l1 q
yB 0.13 m m
x
例2-1 激光干涉测长仪的误差分析与计算
当干涉仪处于起始位置，其初始光程差为 2( Lm Lc )，对应的干涉条纹数为
0 即测量方程：L K0 ( L L ) m c 当反射镜M2移动到M2 位置时，设 2n
被测长度为L，那么，此时的干涉 条纹数为
K1
2n( Lm Lc )
s( A B ) 1.11m m
（二）测量力
测量力作用下的接触变形
和测杆变形也会对测量精度产生影响，引起 运行误差。

对光速的测定。
当时的人们认为光在太空中传播需要
介质“以太”，正如声音的传递需要
介质（空气等）。
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美国物理学家。1852 年12月19日出生于普鲁士斯特 雷诺（现属波兰），后随父母移居美国，毕业于美国海军学 院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席，美国科 学院院长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员， 1931年5月9日在帕萨迪纳逝世。
（1）首先要能够正确得到仪器作用方程； （2）对于不能列入仪器作用方程的源误差，不能用
微分法求其对仪器精度产生的影响，例如仪器中经常遇到的 测杆间隙、度盘的安装偏心等，因为此类源误差通常产生于 装配调整环节，与仪器作用方程无关。
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补充：迈克尔逊干涉仪(Michelson interferometer)

c
d
v
t1 t2
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结果： 观察者先看到投出后的球，
后看到投出前的球。
球 投
c
出
d
前
球 投
v c v
出
后
t1

d c
t2

c
d
v
t1 t2
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机械波的传播需要媒质，当时物理学家们认为光波在 宇宙中传播也需要一种媒质----以太。
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十九世纪中叶，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预 言了以光速C传播的电磁波的存在。到十九世纪末，实验 完全证实了麦克斯韦理论。电磁波是什么？它的传播速度 C是对谁而言的呢？当时流行的看法是整个宇宙空间充满 一种特殊物质叫做“以太”，电磁波是以太振动的传播。 但人们发现，这是一个充满矛盾的理论。如果认为地球是 在一个静止的以太中运动，那么根据速度叠加原理，在地 球上沿不同方向传播的光的速度必定不一样，但是实验否 定了这个结论。如果认为以太被地球带着走，又明显与天 文学上的一些观测结果不符。

量程是7 ℃。
✓ 测量范围
• 测量仪器误差允 许范围内的被测 量值。
如光学计的示值范围 为±0.1mm，但其悬臂可 沿立柱调节180mm，在该 范围内仍可保证仪器的测 量精度，则其测量范围为 180±0.1mm。
光学计
✓ 灵敏度
• 测量仪器输出的变化与对应的输入变化的 比值。 s=△y/△x
• 表征仪器对被测量变化的反应能力。 • 当输出值与输入值为同一量纲时，灵敏度
又称为放大比。
第四节 对测控仪器设计的要求和设计程序
一、设计要求
(1)精度要求 精度是测控仪器的生命，精度是第一位的。
精度本身只是一种定性的概念。为表征一台仪器的性能和 达到的水平，应有一些精度指标要求，如静态测量的示值 误差、重复性误差、复现性、稳定性、回程误差、灵敏度、 鉴别力、线性度等，动态测量的稳态响应误差、瞬态响应
2009年9月，Intel总裁兼 CEO Paul Otellini展示世界 上第一块基于22nm工艺的 晶圆。该晶圆上的每个指甲 盖大小的单独硅片内都集成 了多达29亿个晶体管。
↓
努力于2016年实现10nm工 艺。
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一、精度及其重要性
精度：是误差的反义词，精度的高低是用误差的大小来衡量的。 误差大，精度低；反之，误差小，精度高。
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二、 精度分析的目的
❖ 仪器误差的客观存在性：决定了仪器的精度无论多高，总存 在误差。
大等
光准直式、显微镜式、投影放大、摄 光学式放大部件 影放大式、莫尔条纹、光干涉等
前置放大、功率放大等 电子放大部件
光电放大部件 光电管放大、倍增管放大等
名称 机械系统
光学系统 电子信息处 理系统 光电系统
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4.瞄准部件