（光学工程专业论文）提高移动站光电测量设备精度的方法研究.pdf

拍- ，! 摘要 现代光 乜洲尉改侨1 ：蛆前i 埘利，l 。作：状态，种是刚；i = 站髟- ， 种魁移z 力自i 【j 髟式。 吲定站是：恪测量系统安拨存j 膨t 选好采取钏筋混；疑l 结l = f ；j 的地五i 卜r 作，这种安拨力 式可以往仪器平稳一i i 作，洲量瞑差小。移动站是将测量系统直接放片征裁乍卜1 作，绒 车平台随机降存吖：同n 0 地上，这就使9 1 1 ! i j ：系统：r 作n q 会带术以差”j 重影系统的洲 量精度。奉眯题的| 二i 的足捉l ? 锄量系统n 0 测挝精度。 本文主要是采j t - 误差修一的方法对移动站光l 乜洲量系统的精度展丌研究。建立丁移 动站光电测量系统n 0 各种坐标系及i i 互关系。i ：t i 其测量j i i i j _ i h 上：出影响! 悭个系统测量精 度的各项误差渊虫：轴系误差、i f e 以差、安罱误差，并佯细分昕了各项眠差源的大小、 性质。山移动站系统的：j ：作e l 质，：等系统误菱源分成两个部分来考虑测量系统本身的 误差源以及平台随机晃动带来n 安! 酣误差，采刚坐标变换 _ l j 方法分别对这两项进行建 模，得出其误差修正模型。列于仪器本身的误差源采用室外拍星的方法，用最小二乘法 解算出来，将所得结果代入洲量系统n 0 误差修讦刊葵型，提高测量系统的精度：平台晃动 是一个随机量，无法提前预知，需采刚实时误差补偿的方法来修难其影响。采用两个相 互诈交的光电p = l 准直仪来实时测量，采用同步时统的方法获得i ! ! i j 时测量系统的高低方位 角，代入所得平台晃动误差模型进行修证。根据现有的技术条件下，汁算出陔模型的修 i f 精度。与光电测量系统本身精度综合，得出整个移动站系统的测量精度指标。 关键字：光电测量系统，误差模型，测量原理，精度分析，坐标变换 址l ：1 f # 二啦。，光i u ：刚精茉兢精l 堑i l ：j 1 仃j ：f l l ，i a b s t r a c t t h e r ea l et v , ，0w o r k i l l gs t a t e so fi l l o d e l l lp h o t o e l e c u i cn l e a s l i i i 1 1 9s v s t e n l o i l el sf i x a t i o n t i l e o t l l a i s1 1 1 0 + ，e m e l l ti i ll i x a t i o ns t a t e t i l en l e a s u r e n l e n ts y s t e mi sf i x e do na ni n l l l l o ，a b l e 町o t t n d w o l l ks e a tw h i c hi sc h o s e b u i l tb vl e i i l i 0 1 c e dc o n c l e t ei 1 1a d v a n c e t i l es y s t e mw o r k c a h n l ud1 i v eef i o ris 、。e r yii t t l ean dca nbeig n o r e d ，i ni l lo x ，e l l l e n tst a l e ，ti l ei l le a s t u e n l e n t s y s t e mi s f i x e d0 1 1t h e 、7e h i c l ep l a n e t i l ei a n d o n lp a l ka n dr o c kw o u l dg l 。a l ，e l yl e d u c et i l e p r e c i s i o no fn l e a s u l e n l e n ts y s t e m t i l eo h j e c t i x ，eo ft h i st a s ki st oi m p r o x 7 et i l ep l e c i s i o no f i 1 1 e a s t l l e n l e n ts y s t e m t h i sp a p e rd e v e l o p sal + e s e a i c h0 1 1p t e c i s i o no fi ) h o t o e l e c t l i c n l e a s u r i n gs y s t e n r d i s s e r t a t e s t h ec o n l p o s i n g & w o r k i n gt h e o r yo fm o b i l ep h o t o - e l e c t l i cn l e a s u l i n gs y s t e mi nd e t a i lb u t i d u ps i xc 0 0 1 d i n a t e sa n dt h e1 e l a t i o n s h i po f m o b i l ep h o t o e l e c n i cn l e a s u l i n gs y s t e n ld i s c u s sa l l k i r i d so fe f i o rs o u r c e sa f f e c t e dt i l e 1 ) l e c i s i o n o ft i l e s y s t e n l s u c h a s a x i s s y s t e m e l l o l c o l i i m a t i o ne l l 0 r , s t a t i o ne r r o ra n a l y z et h er a n g e & p r o p e r t yo ft h ee l t o l s o u r c e ss o r t a l 】t h e s ee n o rs o u r c e si n t ot w op a m s o n ei se n o r s0 ft h en l e a s u r i n gs y s t e m t h eo t h e ro l l ei s e l i o r sb l o t t g h tb yp l a t f o r ms h a k eb u i l dt i pe r r o l c o r r e c t i o nn l o d e l s0r t i l et w op a l ts e p a r a t e l y b yc 0 0 1 d i n a t et r a n s i t i o nc a l c u l a t et h ee r r o rs o u r c e so fn l e a s u r i n gs y s t e mb ys t a r a n g l e n l e a s l l r i n g m e t h o da n dl e a s t s q u a r e e s t i m a t i o n e m u l a t e st h es t a t i o ne r r o r u s i n g m a t l a ba c q u i r et h ed a t ao fp l a t f o m ls h a k er e a lt i m eb yt w op h o t o e l e c t r i ca t i t o c o l l i m a t i o n s ， a n a l y s e st h ep r e c i s i o no f t h ec o l t e c t i o nm o d e ls y n t h e s i z et i l et w op a r t ，g a i nt h ep r e c i s i o no f t h ew h o l es y s t e m k e y w o l 。d s ：p h o t o e l e c t r i cn l e a s u r i n gs y s t e m e r r o rc o r r e c t i o nm o d e l m e a s u r i n gr u l e p r e c i s i o na n a l y s e ，c o o r d i n a t et r a n s i t i o n 本人申明 本人郑罩申明：所卫父的学位论上魁本人在导师的指导下独寺 进行研究所取得的成果。除文中已经汁i 州，；勺内容外，本沦文1 i 包含 任伺其他个人或集体已经发表或撰：吲吐的科i l l + 成果。对本 i i i g g l ：) e ( i | r 重要贡j f , r i , t - i 、人和集体，均已在义中以1 月确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：，盖。壁鱼筵。u 蝴j ：碰d 兰 i 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解中国科学院光电技术研究所有关保留、使用学位论文 的规定，同意中国科学院光电技术研究所保留或向国家有关部门或机构 送交论文的复印件和电子版，允弘r 论文被查阅和借阅；本人授权中国科 学院光电技术研究所可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采州影印、缩e 1 j 或足他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密沦文 论文作者签名： 课题的意义及背景 第一章绪论 脱代光l 乜测量殴箭j 仁婴仃眄利r i l l ：作? 队态一种足硎定站彤， 利r 足i 动站形。 l 纠j 丑l j 连j 1 1 光1 u j 则量改符1 置 爱安生2 7 e 拔1 1 ：r 台一i ：。 1i 移动站光i u 测越驶符结糊帆劁 活动站系统工作t ，首先将平台下面的四条液压支腿展 r ，支撑在地面上，使车体 抬起，光电0 1 4 量系统以及整个全部落在支腿上，系统自检，j 高动测量系统策u 晦目标。系 统是以载车平台为基座工作的，使用方便，布站灵活，但由于测量i 殳备不落地测量时， 披车平台f i , j l 碴 j t 晃动将，t 重影n 系统的测角精度，如何解决好山于载车j t 二台随机晃动带 来的误差是移动站测量系统是否币常工作的关键。 测量精度是现代光f 乜测量发备的重要衡量指标，仪器精度的研究的t - i 的是：一方而， 努力使仪器各种误差的研究方法和分析计算方法不断完善羽i 充实，特别是随着新的测量 f jl 卫i l l j i ? - ? _ i ! l i l 素的分析和汁算：i 二作方面，有i , l i ：多需婴展丌f i 】 究：另一方而，努力于研究 减少仪* * 误差的方法，仪器i i 偿技术得到飞速的发j 良，这_ j 土术血：i - i i i j f l ：j 仪器领域的备 个方i m 衔到了广泛的应j = | = 】。 i 7 1 ：7 i 修l 刖支术足汁量洲试与仪器制造领域i _ 1 0 弧要研究j f ；之 ：i ”ir 已h 有嚣n q 经济效；i ，能够以较f l t l i - 7 1 i f 址。随衍汁算f jl f ；磐 逝ij i i 川，f 止【关莘蟛m 技术z ：j 雎f 分j 丛述，引：已成为j 砚代i 砒湖j l 式ij f z * ： l ：j 艰拦“【j - k 糊：分一 当今漩i j0 7 1 - 技术应川r 泛，小i ! u q 以修i l 系统i b ： 耋mhi iju mj t 雕嫂i ： m 眦 【咒簟进f 丁缘| | t u t 肖纠系彰c i z j i , l ：u l ! ：f i l i t , ：牛j 奢i i 影f l f 4 j 韭fj _ j ：j j 志：川i p l 。1 ，、l 川i i ! ? i h ! l - 的f i j j = 。叫“，一l h 二j 。v i 州内一刚纠j 霄。h i t ? j _ | | i i jr n 叟 纠r 仆i ，! 足。：? l ；! 山! 比i u f ；l | | j l ；乐竣f l 吐阳h 托 柑嫂。 小论上i i 篮址从精悭雕沦- i is ：，j i 、偿办i f l l 求嚣啦如| 捉r 啊光l b 洲f i 系统。路f 乍测：i 2 误差修正技术发展 拱差理沦的i j d ，涡ij ：17 9 , 1 年悠i l i 0 数学家、测f i h j 家垌i 尺史、二家“j 昕阿先峒叫丁 一卜：乘i 土f | 0 n a _ i ! ：f 山f n s - ；上奥j t 了i 9 ；l i 数j ”：处_ j = | l ! l l ：j f u 沦j i ；删：，至l j 2 ( ) i i i ；l f j jj 亓力、彤：f f _ # 家1 i 利柯大z 之表了i t 社j i ；f i | ；m 为最伞谢f i 、址系统的嵌层川! 沦0 楮。扫j 期n ：j 经赎的误差娜论汉订瞑后这个儆念，岍认为洲艟数州巾仪存m 随饥以年。后术长_ | l i j 的 科+ 、实践，发现影响测喃l 度f l j 崇j 叠仃e 它瞑蓐，ij i 此捉i ：l 以，! ，1 分f k 。进步：暂跌 霹分为系统洪燕、随机以蔑利引人拱篪。外x t 不m 队s - 质f j 0 以蓐给1 1 应n q 处刖力。法，洲 剔除机大误差、修i i ：系统靛差，mj i i 随机误差统汁参数求v l i 定测j d ：2 i l i 粜梢度。这是以篮 删沦的重要发展。随荷研究的进步_ ：；i j 入，使误麓理沦逐渐从r l l 明：1 0 数拊处删术呼 定误差而延伸到搬抓测方法合仪* * 组成的多个例袭来评定误謦。 j o 年代以f j i ， 关堆修i i ：技术即lj 1 ：始谯汁毓测试技术及仪* b , l i , jj l ；， _ j 、v j | ；j 。f i ! 存儿i 年时m j 内，它的发展极为缓1 陛，长j j j 处j 二低水乎应j l j 阶段。a 剑7 f ) 年代术以来，山f 汁 算机征计重 测试技术叶1 自0 逐渐应川，使洪左修i f 技术翟j 以新生并充满； j ，发展舌迅 速。在现代计量测试技术及仪器制造中，已普遍应婀洪差修i r 技术，以有效地提高删谴 精度，并同益成为r l 一量：i i f i ；者或仪器设汁, t i , j j 告者优先考虑采用的技术之一根据氓羞修j f 技术发展过程及其技术特点，可分为两个阶段。 i 机械修删喻段 7 0 年f t t 朱以前，误差修l r 技术 ! 本匕处于低水平的原始阶段，修l i - 1 技术手段是采j ：lj 机械硬件装筲。将被修币对蒙的漠丝经简单放大后存贮在瞑差曲线板上或存入误差表， 再通过一定的机械或专刷计算j 弋来修l r 标准堑( 如标准刻线j t 刻度、# 州k 光波k 的气缘 条件) 的洪差。其特点是修正漠蓐的项数少、范m 小、精度i ：l ：百限j ：确定+ 性的系统 i 关j ；f f 爹_ 1 i i i 仔态谤：肇修f r 。 ! 汁弹| | l 修i f ：阶段 7 0 f l ：f 术以后，拱t i i r 技术j 茎渐发；t e j t i m 洲( 、h i j j ：l 址代化阶段。修i r 技术丁段址乐 微机软仆系统，将破修i ：坩缘的跌堆拨j 正1 7 j “竹州j j i f j i 入叫锥 , jl 4 1 zr 卜，洲i m j 或测 垲再h _ j 微机系统束修j r 符项以擎，l e 4 # 点缝修化蜣) ； i ；j 叭数多、范j 、粘眨1 岛，h 、f 川i i i , j 进 j ：也括系统雕节拍n 肌i s 叫i m 内的个t 吩i 剐：巩态雕) ! 掩n j 汁弹帆0 ：仪叫 删： i 供节逊f r 业模f 以，：i i i i i 刖1 7 , i i lo 抓觚0 z f 、i m j tj i ：! ：i | fh li 川扎i ! l ! ：j l s f 吲【j l c t1 、2 川擀川 川；l 4j c 】”i l i lm i i 出，岜i 、， r h i i , f 儿| “诗f 粜进f 处州，i ：i 丹 1 蹦门一1 1 ：t 世川jj j ；r 此【，弘邓j 1 j ：f lf 7 i 堑! 堑坚 j d 误砖修矿披术0 系统跌箍的修m 披术比较完藩，。仃较好的修l l j 效果，m 埘l ；) 0 i jl 以羞的修m “i 于技术复杂，系统尚未完善，效果刁i 湛傲刖! 址l 。 3 移动站光电测量系统的坐标系的定义 为了建立光电跟踪洲量设街的碳差补偿方朽! ，首先建立起彳；同的坐标系，井拔坐标 转换关系式进行各种坐标变换。靛机实际分析的需要从巾“c 、地平坐标系刮日杯坐畅：系建 j ：六种坐标系。具体坐标系( 均按有于坐标系) 定义如下： 例i 2 地。0 坐标系 a ) 地心质心坐标系g g g ，g ， 该坐标系坐标原点g 设在地球质心，g 轴指向北天极p ，g 轴指向赤道的春分点 y ，6 ：轴与g ，轴、g 轴构成右手坐标系。如图i 2 所示。 一个天体g 的位置用( y 口占) 表示，其中y 为地心至天体的距离，称地心矢经；口为 赤经，是天体的时圈与春分点，, 1 9n i i 问圈的夹角；占为赤纬，是地一e l 、矢经方向与赤道的 夹角，由赤道起算，向北为f ，向南为负。 摊“侈：- 一尤1 u 删j t ! 系挑枷皇n 勺h - # z 州充 剖】3 地平坐际系 该坐标系啦标原点( 在测量站的站心，g 轴由站心沿铅垂线指向地球外，c ，轴在 地平丽上，指向北点| ，c 轴与c ，轴、 ，轴构成右手坐标系。如图13 所示。 - q 、天体。的位锾! 用d ) 表示，其中p 为站心至天体的距离，称站心矢经；爿为 方位角，又称地平经度，由北点起始，沿地平圈顺时针量至m 的角度；e 为俯仰角， 又称地平纬度，山地平圈上- w 点起始，沿垂直圈量至天体6 的角度。也就是站心矢量 与地平面的央角。 c ) 平台坐标系o 一。n 2 陔坐标系坐标原点0 为载车平台中- d 点，当平台无三轴姿态晃动时，与站心地平 坐标系三轴方向蓖合。口( ，) 、( ，) 、y ( ，) 平台的三轴姿态角，即载车坐标系相对 于站心地平坐标系的三轴姿态角。口为绕c j 轴的转角；为绕c ，轴的转角；y 为绕 c ：轴的转角。 d ) 基座坐标系0 一x 。l j z 。 原点为测量系统三轴的交点，z 轴、y 。轴、x ，轴分别为设备在理论零位时的垂直轴、 照“剁 f | d ， 各等权、无系统误差和无料 大洪i 。 因n 含有测量的随机跌差，每个洲量方程_ ； j ：不严格成立，毁有棚应f j i n 量误差方程 组 即为 v ，= _ 一r l q v 线性参数的最小二乘法借助矩阵进 = i - t = i - 沦：陌有许多方便之处 发有列向量： 系数的，阶矩阵 a “e “二l( ，： “_ 1“： 足l ：0 侈功封，光i u 删“l 系统f j 蔓的方芷l j j ( 为，个直接测似：l ( l 蓣f ! t - i d 测；l i 数 ：i ) “。，“。一，“。为个误差方襁的胪，个系数： 则测| l ：= 残麓方程爿表示为 a i i ( 1 12 ( ，二l“二二 c tq ln q ! “ 口二f “ ( 2 - , 1 ) 即为：v = ，一i x ( 2 - 5 ) 按最小二乘原理即要求： ( ，一a x ) 7 f ，a x ) = m i n 按条件求懈，中间过程可得一舰方程组： l ? 一 l ，“l l 、l + ( f ，“1 1 、二+ + ( f ，q 卜，) = 0 式中：f l ，2 ，t 经变换可表示为 w 而它可表示为 以，= r 一。一i 。丫 代入 ：式m l j 为 搿 47 旷：0 ， 爿7 几：47 ) ( 2 - 6 ) 牛mf刀 o 1 1 0 fh， 、 0 r u址 f ) 0 ， 1 ， j 0 i ， ，i0： ( ， = i j j _ 等 n 陕 0 h j i 举 一 畦 ? j 第一t t 柑：并州l 式改而卅垲 2 2 测试设备精度理论 从；则量设备醒蜉的根源，把删：嚣吐祈跌鼍9 ：l i l s i 山： 原理误差( 或称吐汁眠箍) ：建j i ：数学嵌型寸的确化。例：王维化为：绯：二：维简 化为- 维；：怍i f 交简化为i f ：交；忽嘛l ：i 阶项：二f ? 线性简化为线。肚等鄙会j f 起谈2 芑。 加工、制造蠼差：元器件的制造和杯定t _ 1 1 1 0 波动；材料的各向异性、不均匀性、内 成，巾i 可：均匀性：加：】2 零粼件羽i 摧机们加工、装配、枷定删敲叶：】的波动等都会成为限箍 _ ：渊。 运行误差：由于运行中的坷：境二f _ 扰，有力波动( 例变载荷、振动、? r p 击j 、热波动、 1 乜源波动、电磁爿：境波动( 高频、氐捌) 、龄i b 、辐照、尘埃、化学反应、杂光和噪声等 等：仪器的密损以及躲怍 员人为| ! | 。波动( 心础、生州、熟练程度) 等等圜素引- 睦的误差 统称为运行误差。 2 2l 精度分析的目的 牿度分斩的目的可以分为两类：一。类是对于仪糕的使用人员关心的问题，如何应川 好备类计量和测量慢器，分机造成仪器测量不确定度的各种误差因紊，在测量中对测量 方浊、操作过程、测母环境和测量结粜的处理进行严格的控制，达到避免或减小各溟茬 因素的影响，减小仪器测量结果的刁：确定度，或者是提高仪器测量结果的可信度。 第二娄是对于仪器的设计、制造人员关心的问题，如何在设计过程中全面分析可能 造成仪器测量不确定度的静种误差因素，在满足用户使用要求的前提下，根据研制、生 产单位的技术基础、研制或生产成本，严格而合理地控制设计、材料和元器件的选用、 制造、装配、检验的各个州：节，达到研制或t i 产的各种计揖和测量仪器性能优良、操作 使用方便、可靠性毫、全寿命运用赞用低 j 勺犀的， 222 精密测试i 殳各测量误善的计算方法 本：仃讨淦由上节所时沧的方面发生误差而引起的测量i = ! ； 锊示值误差响i _ 算方法。为 丁使仪器理莲分析汁算蜩结果比较符台爵瞑差的实际情况殷要儆针a 下三j ：i ： 5 分析曝差源 要组成州量嫂爸，就，凶q j 可少存m l i 。l 。；所时论的各项氓蓝，但并非碍顶跌羞都会 对哎备氍筹产! i 二影响。陶此，要注意那些刘歧矫示值误差发生影响的漠差溉。| ! l 】裴花大 力气去分机并寻找对测量啦矫示值发：i l 影i i i , , j 的所有靛等碑，h 育这阡卅墼一：j 堂漏谠葶 睡l 豢，砑使计算结粜比较倚台仪器瞑堆们寅肾睛；m ，芷史崩_ 卜t 一收习：血t 轻易忽川器一 些霸_ ：足m 小f j7 j 慢，i 沥f ，1 址要i t 经i j ：j v 、r 1 7 f r 钏的分昕之后，4 把叫些奠m i ，j l 殳鼍 泖i ，型州；“t ，j 二i 。1 0l 【虹免趟：j | ；i j “i - 5 1 一霍。! | 7 j ：z ，j ：汕一， 总之f i - ；， i ：链筝；j j ； ! n ：要镦删：l f l ：f 卫* 。：n i 乍吼州、l 件祭”，i ”- i 薯 摊l “穆二山二1 。一，t l u ；w 鞋系统f 舯芝帕7 ；上川冗 进行= h _ 体的分忻， 2 求解原始误磬n j “f 。递系数” 存分析浦楚j 1 ：找“i 符项原始以鹾之后，就要分析符项i i u ；f i 误鹾肘仪器永恤跌霹的彤 l i m - t 度。很叽矬，每项原始跌箍利仪器求值以羞的影响程度魁1 ；样f j 0 。柯n 1 影响人， 仃的影响小：刚此，j 。i i 了求解原始蜣筚对仪器示值以尊的“传递系数”f 力i 称“传动 比”) n 勺问题。所谓传递系数，足表乐i 亥项原始误差刘仪器示值眠差n j 影响程度，传递 系数大，影l f | i i | 程度大：传递系数小，影1 1 。，! 度小。f p 递系数与陔项原始攒差的乘积，即 为咳原好f 跌箍9 二j 算到改貉尔衄误罐f l j - l 行- i 值。 _ f i 殳备种类繁多，i 殳备的用途、+ r 作原口l ! 、结构特点等并不稍1 同，因此，日i u 一： 存在一利t 可以适用q - - ：_ c 、j 一切发街误差传递系数进行汁箜i r - i t j 计t 算方法。卜晰介绍j l 种不同 f l , j t i 算方法。 微分法 这种方法是对设符的传动方程进行全微分，以求得发裔中各项原始误差和设备误 差之删的关系。假设发备的传动方程为： 式中，爿为输入量，_ 为输出量，一，j 。，_ 。为发备结构参数。 ( 2 - 8 ) 在考虑设备结构参数误差对设备误差的影响时，可设设备输入量i 为常数。对式 ( 2 8 ) 微分有： ，l s ： 骶j + 兰：峨? + 。k ，( 2 - 9 ) i x 出2o x i 当结构参数的原始误差量微小时，允| ，t ：用结构参数、i ，- 、- ，j 。的原始误差量 r ，、，、- 。替代式( 2 9 ) 的微分出，出，出，并把出看作是由各原始误差引起的 输出量的误差记为，k 则有： ：盟旦、1 + g 1 y a 、 一 ( 2 一l o ) 微分法的优点是运用高等数学解决了其它力法碓以斛决的汁算j 叫题。世微分法也jl 育局限忖：，刁：少误差不能用微分法计弹或限难汁算，掘i 仪器l ； 遇到的测t ln 1 j 隙误差， j 犹1 ；能j | 微分法求街。 名- 丝妇：变换法 i + 岂i 4 簪的仃件他改符1 1 】 【i ii l l j ，n ：j i t 际f 、“段中娈化，。| 一也瞳符i 4 ，： 返种 - 怫川! ! = | ：楚l t l i q j 驯、肜川嗍为1 7 i 巾t “i l l - k 维“一j n i 的。l j f ； | | w 牝 = l | l h 小 心 里弧 + 衍：t 譬黼曹，喇c f 量并蔓 随黼的变化，, i j 剧坐切：变换法进行分昕， 几何法 儿何 土是根：| ：l i i 殳箭f l q 儿何圈j | 三，j 2j tjj l 阿灭系，u s i t7 7 j j 7 女f i 碳乎扪l 砹矫氓2 j 之川的 误差表达式。( i i d - i s 4 ：发备中，i q ：多嵌辨都可以川返种方。浊来计算、是一利ij t i t - lj i 喂普遍、 适用场合很广泛的方法。儿阿法的优i j i 是简单、瓯眦、似心川存复杂t i l t 匈巴则较为i 歪1 ：4 t 。 ： 设备碳蓑合成 在把殴裔的各项误差分量，台成为i 2 - 备- 误差时， 瞅要考瞧以一f 问题：以箍l 。n 性 质，瞑差项的数m 各项洪差的枉f 关性，碳7 , - 7 i l ；s j ) - ，n ，舰律，各单项琰菇的“他 诬系数”。 在误差苣i s , t l i t ，已定系统洪羞取代数和法合成，来定系统氓差及随机误差按方和根 7 7 f tj j t 。当设备误差项i - - - - 1 不多时，未氕三系统误差与随机瞑差亦可按绝对值和法合成，反 之仍应按方和1 ：t i j f t a j , 2 。一般认为，改裔的各项误差都是独立作用的，因此在误差合成 时，可取相关系数p = 0 。对于没备来说，d - 闩二元部f l ：的制造误差及装配误羞等等多数 均以极限误差的方式给出，因此，未定系统溟差及随机瞑茇的合成可按极限误差合成， 叩以极限溟差来表示没各示值的分敞程度。此外，改备各误差源的误差对发备示值误差 舱影响，有不同的程度，故每个单项误差应乘以相应的“传递系数“，折算成对设备示 值的作用值。 现假设，经过误差性质的分析，某设备中有，r 项已定系统误差a ，。，“j 项未 定系统误差8 ，8 ，e g 项随机误差占，占二，瓯。又假i 殳各项误差的“传递系数”d 均 己求得；这样，根据上面的一讨论并根据极限误差合成原删，合成后i 殳器误差的表达式 为： a = = “a 骶鬻 ( 2 一1 1 ) 式i ，为各单项极限误差的置f 言系数( 根据各项i 吴差分们觇伴的不同及所取置信概 率“j 不同，墩叫i 同f _ j ( j 数值) ，为合成后总般般l 殳差的茸f 苦系数( f i i 瞑美项数较多、或 在误差中服从矿态分布的误差项数较多的储i ”f - 台成帆总误差接近f f i 惫分布，删了 可按r e 缝- ：分m 王【：t ( 值j 峨为各项碳差的“传逊系数”。 若各项未定系统i 吴羞及随机瞑差均为i l ：怠，f i 】，尉信系数呶蛆先全十t 同，i j ! i j 。 ( ! 一l lj 可改写为 摊i 而l ；三= ! 山岛i 光j u 删造系统 j j 蛐1 盯0 川“ ，厂 二= q 1 ( q c ，户+ ( q c 5 , ) 二 ( 2 12 ) i = i v 沽1，= i “t 式( 2 一i l j 呵以行5 ，为了使f i 成n 0 洪羞接近一j 改箭典吱i 。i j 跌赡i 况除了1 ：能j 皑 淆跌晕f i j ，i l - 质和防i i ：疏漏较人| ，| j 瞑蕾素外，还7 _ 一个艰缨的方丽足刘术定系统撰謦和 随机洪左的洪麓j 龇律的掌搓程度。实1 0 ：上，钏刈改彳奇生j 。：n 勺特，i ，殴备t i l 部p | = i b 制造 炭篪和装配误蔗引起的符个r p 负嵌簪，很多悄i 况斤1 ；符合矿态分4 1 i 。此如粜对r 式 ( 2 - 11 ) 中各项术定系统跌麓羽i 随机以辱f i j 误差分嘶j 觇纠! 没￥i 确剀的掌握，那么h l i 各个 1 聋f 占系数，就f 畏难做到准f i i j 的收1 1 【! 。，耿缸不同，儆限跌旌合成结_ 就1 ：同，结果将造 成合成的发祭误箍j 发备实际洪差的偏离。现举例晚叫各单项误蓐n j 分们j 规律升：同i 时， 合成后的总的极限误篪之洲的差别。现假设有，项末定系统误差和随机误差误差分量， 并假i 殳各单项极限误差的值均为1 ，传递系数办均为1 。现取3 种不同的分斫j 觇律， 各单项误差均为均匀分布( 盟信系数为3 ，筲信概率为1 ) ，均为三角分布( 置信系数 为6 ，置信概率为”均为矿态分佛( 置信系数为：j ，戳信 【1 5 i 率为o 73 ) 。现按式 ( 2 一1 1 ) 刈3 种分嘶i 规律分别合成。在求总极限误差时，置信系数，分别取2 j 8 和：ji _ ) i 种 情况，合成后的总极限误差的计算结果如表2 - 1 所示。 表2 1 误著分i | = 不同分布规律时台成极限误芹的汁；：； 值 误芳绝对羽i 法 均匀分布台成值二角分布合成值l t 态分布合成值 项数合成值 t = 2 5 8t = 3t = 25 8t = ：3 l = 2 5 8 l = 3 88 4 2 】小9 0 2 9 83 ，1 62 ，l ：2 8 3 1 51 55 7 76 1 l0 84 7 43 3 3：3 8 7 由上表可见当单项误差取不司的分柿时，求得的总极限误差的值是不同的，这就 要求要比较确切地掌握各单项误差的分斫i 规律，否则求得的结果和实际情况就差别较 大，其次，霄信系数取吐不同，所得总极限误差的值也不同，所以在给出总极限误差 时，一定要注明所取的置信系数值。置信系数，的取值与胃f 高概；誊订关。刘于m 态分们 当霄信概率为0 9 9 7 ：_ l ，0 q 9 ，09 5i | ，09 5 时，1 川心的霄衍系数分别为： ，15 8 ，! ， 1 q 6 。 般f l j09 9 7 7 , n 情概率求m 定做限瞑照较为安令，似用0q q 或0 9 5 的霄f 占概 率 i 【j 较为经济。常用极限误差畅；注下脚表术标明i 幺极限洪羞所用的筒信系数值。如极限 i 吴簟占，。，j ，。j 。，、，获1 p 】它们的。岢情系数分别趾：3 ，! ，1 q h 。 付 台j i f 本f | 0 i 殳衍，n ：分f i 汀f 缝了j o l ，in f 个l nj 以肇i n i 哭，j 。陀质以f 一返白发箭n 0 供节【! f jz j 板一弋f 】1 j e 式( ? 】：j 逊 戍化改j 州。0 j 没筋时，为j 。计批i ：衍i l j f x ，j ；+ | | j 】眦f f l f | l i ，；羔i i i i i ! ，一j 火，j ：j 1 ：h i i 1 1 1 n - k i ! i 二j kf ：，j | l i 弧? ”膏删i j ：l 蔓笳 占厦 络爿：晚一批改，存i ，n 0 州一j i ；i 系统烈堆 ：7 ：f 台j i 体改锯lj 1 | 1 1 f 危 耻i l ；j 数蛆1 ：足 个i - i l 定 1 ：变j i j 值，征这台发播- i ：，可熊l ：j l3 ：l z i 占个触，在卜一台改衔中l j 能现，j 一个值。例如 线纹j 己i i ，j d i l 误磬，肘1 测量 = j l 爿：晚榭j i 系统眠麓，f i ：t 线纹尺：【j i i ，一个i l ：l l j i 殳精范， j 到此j 比测量机t i 一备台洲撤 ：il l n 线纹j t i 1 ；j 跌片渔刁i 会州i 州。返晚i ! j ：】，对一批改符_ ：滥， 刚使对j j 二系统蜣羞掌握l l ji t l z y t 是个范：剧此，7 f r o 殴i - i 或制造殴箭i i ：f ，f 4 - 为计批 发备米晚，改符误謦表达式应写成： = 2 芬，a 候sl _ d i f f j - + 砉( 竽j _ 2 2 3 提高精密测试发备 i i 度的途径羽i 方法 1 一艺晌万法 精密仪器是以干应的工艺精度傲i 采h - l j ，粗糙的加i - - e 3 1 艺及装配工艺，不- e 1 _ 产 出高精度的仪器，u 三不可能指望通过补偿的办法来使仪器的精度有所改善，所以，必要 i ! t j 3 1 艺精度是获得高精度仪器的基础。从工艺方法提高精度f l , i - 要途径有： 修研选配，对零部件的修研选配，是提高仪器精度的重要途径之。 分组选配，对配合件进行分组选配。这_ f v l ，配台件的加工公差带可以放宽，但分组选 配后配合精度提高了。例如，滚动轴承、发动机活塞和活塞销孔等，一般都采用分 组选配的办法提高配合精度。 装调补偿，校币仪器的系统误差仪器装配后经检定，如柴发现存在较大的系统误差， 从而使仪器的示值超差，则可通过凋整，研修等方法消除此系统溪差，而把仪器的 示值误差控制在允i - t = v , 37 0 ；i 歪t 2 _ l ：j ；3 。一般所谓仪器装校时的零位校诈，即属于调整仪 器系统误差的例。 2 结构殴计的方法 矿确的结构哎i l ，对于减小仪- v i , = - i i 艺误差的影j 蚋具有重要的作用，可以从以下儿方 而考虑： 合理分配误差和公差 敝据仪器总的精度指标在仪器的帆、光、j 包备大部分之j 【l j ，以及谊：每一部分j 1 9 备 个j = = f ：二一之川要进仃误差分配j i ；f 6 i _ | f l j 台删的分配刈保i j 脚j 提，河汉器梢嫂目有重要意义。 在进 j 二分配瞑差和公差时可以在类比和分圻明有仪器的列子部分静1 ：节给j b t j 螟蓑和 公差数值的转训；h 根据现育的加丁、装配险验水i 艮按等怍用原删城不等f 4 。辟1 顾理 的i 关7 d 7 $ i | f d 方法，刈j 行敬汁“0 f 2 * i , h 一子个i _ j 分；_ 牛个瑚：一h ，提j j $ l - , j 行的公筘及允i i 的i 殳差 ；o ；i j $ i ；彰i 斤j 一氓麓分j 鸵n 0 l 埘ji jj j ij 强；，j 盯r j 0 乃i ：j 女嫩! f 器 关碡台j k 公式 i 爱s z l x ，i t 戊j j j j 上* 片i z ，一，f ? ，r o t ! t l 。7 1 j ：。i 船jj ：j 。，i 丸l j | j ? j ，dj i j j 则- 婴f 1 ：世 ! ln ：j i - ：- 一l - , ；， 提i 拍侈力珀i 圯i 乜；则：n 系统十卅坐的s s ；l s ：f , j l m 氍，鼠剖满足仪器总的 发指杯力t l 。 ；进行嵌差分配时，还应综合纤济和投, t i i s j 7 力i f i f 考虑，使跌羞分眦既保i l l 总n 鹕l 度 缨求，义坎仪7 , 1 ；j i j l ；, i 二最低。洲绷i ，殴仃。7 7 个j i ：1 t 组成个测髓系统，其一1 1 纤个叫、f 7 i j 以芹嫂为a l 、一、，则整个系统的总瞑兹为： a = f + ! + ， ( 2 一】4 ) 或 a = j + j + + + j ， ( 2 15j 义限i 殳每个坏甘的成奉g 、q ! 、q ，和。i k ；f l , 的误差之川的关系，根拼 统汁祟汁的资 料有q 、= ，( 。) 、q 二= 厂( ! ) 。、o 。= 厂( 。) 则测量系统总成本为 q 兹譬勰“ ( j 江 = 厂( ) 、+ 厂( 二) + + + ( 。) 。一1 ” 解式( 2 1 6 ) 使在满足测量系统总的允许误差的条件下，分配各环审的误差、，、 。，满足测遣系统的总成本q 最小。 选择结构参数减少原始误差的传递系数 很多情况下，原始误差的传递系数是仪器结构参数的函数。因此，适当选择仪器的 有关的结构参数，是传递系数变小，可以在工艺误差不便的情况下，减小该项原始误差 对测量系统的示值误差的影响，达到提高测量系统考精度的目的，这是减少测量系统工 艺误差的有效方法。 结构的工艺性 发计的仪器，其结构工艺性要好，使加工装州方便精度易于得到保证。在殴讨零 件时，还要遵守基面统一原则。这条原则是浇，零部- f t = f o | 殳计基面、加工基面、测量基 i 酊应统一，或者晚其装配 而，设汁j 一；面、测量基而应统一。斟为在基面一敛时，容易 获得商w , ；d r i _ - e 及装配精度。 ： 误差补偿的方法 汉器t , s t i i 度不可能只袄嚣提高加。f ：精度、控f 驯l ：f j - j ：f 境来倮证。吲而，j u z f ! 跌差 7 1 、偿技术方而进行着大量的u j f ， e ，提了许多办法，、其巾阿。戈时补偿和怍艾时补偿 f 受件补偿和软f f 补偿， 项孙隆和综合7 1 、缕等等。特刖随蕾咆子汁弹技术的发展，使得 跌乍卧偿技术一“丁更肌腆述f 1 0 发j 篷，九! 实际t f i 得刮了广泛的膨川f 、| f 1 从儿个乃川晚i ! j 父年i l 、偿技术曲：0 成小发f i z 路t i ：0 f 文z ； 自j 变乃i f l i i i os s j | j 她一 1 f ：许* wc i 笠品砧z 淡羞修l r 技术卜婴内彳 经过数咖，j ，。个、技眨l 1 ：断完善，蜣蕴修i r 披术已逐渐形成较为先般n 0 科学纠、 系，j i 。仃系统的理沦! j 实际内容，瞅 l - ；1 。作羁! j j i ，以差修f l i 技术i 二丛f ! 一f 列内 ；： 1 ) 误差分忻计算：对洲量系统的原始误差进行理沧分i 汁算，给出各谈等沥i 所引起的 测量不怖定度分量和测量绱果的眨n f i 不确定度； 2 ) 建：立误差修m 谈型：报撕测最系统原理和原始瞑2 j 。盹质与特一圮确定误笮修i r 项日 及修证原理，建立瞑羞修证数学模型： ： j 确定误差分离方案：拟汀设修证误差的误差分离洲试技术方案与县体方法，力求科 学性，以保缸精度，同也要具有显著l 昀经济性。根 ：i ! 谈差分离方案，分析汁算经 误差修难后的展f 1 = i 不确定度： 们完成误差修币软件：根据误差修j r 数学模型和测量不确定度原理，完成瞑差修n = 软 p f ：和测量结果处理软件： j ) 高精度比对验证：按照微小误差准则，选择高精度测试方法，对误差修矿结果进行 实验比对，以证实漠羞修i f 原理及