测控仪器设计节市公开课一等奖省赛课获奖课件

第三章测控仪器总体设计全局问题进行全方面构想和规划要考虑主要问题有：1.设计任务分析2.创新性构思（所能到达新功效，所实现新方法，所反应出新技术，新理论等）3.测控仪器若干设计标准考虑4.测控仪器若干设计原理斟酌5.测控仪器工作原理选择和系统设计6.测控系统主要结构参数与技术指标确实定7.仪器总体造型规划

测控仪器设计节第1页第一节设计任务分析测控仪器设计任务普通有三种情况：1）设计者依据用户专门需要，针对特定测控对象，被测参数或工作特征来设计专用仪器。2）设计者依据当前市场需求，设计开发通用产品和系列产品。3）设计者超前预测，设计出先进新型产品，进行开发性设计。以上不一样情况，对设计任务分析，其侧重考虑内容和方面是不一样。通常，设计任务分析包含以下内容：测控仪器设计节第2页了解被测控参数特点

1）了解精度、数值范围（一维、二维、量值范围）、量值性质（单值、多值）、测量状态（动态、静态）等要求；2）按国家标准严格定义确定仪器工作原理了解测控参数载体特点机械与光学载体居多。要考虑载体大小、形状、材料、重量、状态等了解仪器功效要求是静态还是动态、开环还是闭环、一维还是多维、单一参数还是复合参数、检测效率、测量范围、承载能力、操作方式、显示方式、自动诊疗、自动保护等。了解仪器使用条件室内还是室外、在线还是脱机、间断还是连续、环境情况。了解国内外同类产品原理和技术水平了解国内加工工艺水平及关键元器件销售情况设计任务分析测控仪器设计节第3页第二节创新性设计

创新是对原设计继承和发展。就测控仪器总体设计而言,创新设计将表达在：仪器设计所实现原理所到达功效所反应出新方法和新技术等方面测控仪器设计节第4页1．创新设计特点（1）独创性勇于提出与前人、众人不一样看法，勇于打破普通思维常规通例，寻找更合理新原理、新机构、新功效、新材料（2）实用性

实用性表达在对市场适应性和可生产型两方面。（3）突破性“思维定式”约束。勇于克服心理上惯性，从思维定式框框中解脱出来测控仪器设计节第5页2．创新设计类型（1）开发设计在未知情况下，依据产品总功效和约束条件，提出新原理、进行技术设计。（2）变异设计在已经有产品基础上，针对产品缺点和用户要求，进行变型产品开发，以适应市场需要。（3）反求设计针对已经有新进展产品和样机，分析其关键技术，在消化、吸收、引进先进技术基础上，利用移植、组合、改造等方法，设计创新产品。

测控仪器设计节第6页创新设计方法智力激励法提问追溯法联想类推法返向探求法系统分析法组合创新法测控仪器设计节第7页1．智力激励法人创造性思维尤其是直觉思维在受激发情况下能得到很好地发挥。一批人集合在一起，针对某个问题进行讨论时，因为各人知识、经验不一样，观察问题角度和分析问题方法各异，提出各种主意能相互启发，填补知识空隙，启发诱导出更多创造性思想，经过激励、智慧交流和集智到达创新目标。

2．提问追溯法提问追溯法是有针对性地、系统地提出问题，在回答下列问题过程中，便可能产生各种处理问题构想，使设计所需要信息更充分，解法更完善。提问追溯法有奥斯本体温法、阿诺尔特提问法、希望点列举法、缺点列举法。测控仪器设计节第8页3．联想类推法经过由此及彼联想和异中求同，同中求异类比，寻求各种创新解法。利用联想进行创造创新是一个惯用而且十分有效方法。许多创造者都善于联想，许多创造创新也得益于联想妙用。类比联想由一事物或现象联想到与其有类似特点其它事物或现象，从而找出创新解法。4．返向探求法将人们通常思索问题思绪反转过来，从背逆常规路径探寻新解法，所以返向探求法亦称逆向思维法。比如声音既是振动那么振动为何不能复现原声呢？经过这么反问，创造了留声机。测控仪器设计节第9页5．系统分析法对于技术系统，依据其组成国有影响其性能全部参量，系统地依次分析搜索，以探索更多和处理问题路径。

6．组合创新法组合创新法是将现有技术和产品经过功效、原理、结构等方面组合改变形成新技术思想和新产品。组正当应用技术单元普通是已经成熟和比较成熟技术，不需要从头开始，因而能够最大程度地节约人力、物力和财力。组合创新类型很多，惯用有性能组合、原理组合、功效组合、结构重组、模块组合等。测控仪器设计节第10页举例1）数控加工机床所必备刀具预调仪（仪器原理上创新）2）开关（新技术和新方法创新）机械式开关是最早通断控制形式，但其反应频率低，定位精度差，结构复杂，惯性大，寿命短。伴随科技发展，人们开发出触摸式、感应式、声控式、光控式、红外线式等各种新开关。测控仪器设计节第11页对比光学投影式刀具预调仪计算机视觉型刀具预调仪测量原理图示工作过程将刀尖投影到影屏上，采取目视瞄准使用CCD摄像机采集被测刀具图像，测量时，计算机影屏上十字线自动跟踪刀具切削点，当刀尖稳定在测量区域后，即已完成测量

优缺点光学投影光路加工及调整复杂，由人眼控制刀尖对准十字线微细调整过程，要求二维光栅数字系统导轨必须具备微调机构，增加了机构设计难度；而且人眼目视瞄准精度低，工作效率差。消除了操作者人为误差，实现了自动化、数字化、微米级测量精度。结论

这种由光学投影式瞄准原剪发展为利用计算机视觉系统进行瞄准创新，开创了新一代刀具预调仪发展，也为生产厂家带来了较大经济利润和社会效益。测控仪器设计节第12页创新设计思维能力培养突破“思维定势”束缚。勇于标新立异。善于从不一样角度思索问题，探索各种解法，构想多个可供选择方案。测控仪器设计节第13页

举例子说明：采取系统分析方法处理预防螺纹松动结构办法。螺钉锁紧力矩公式为

式中，为螺钉锁紧力；为螺纹中径；为螺纹升角；为螺纹摩擦角；为螺纹间摩擦系数；为螺母压紧端面时摩擦系数；为螺钉、螺母、被连接件（或垫圈）材料摩擦系数；为螺纹牙形角；为螺母锥形压紧端面锥角之半，通常压紧为平面时；为螺母压紧端面平均直径。测控仪器设计节第14页

预防螺纹松动结构办法，它能够从四个方面考虑：①采取细牙螺纹，使螺纹升角减小，则锁紧力矩增大；②采取大牙形角螺纹，使增大，可使增大，则锁紧力矩增大；③采取锥形压紧端面（锥角<180°），愈小，愈大，则锁紧力矩增大；④采取摩擦系数大材料，则锁紧力矩增大。这种系统分析方法，使研究更具科学性，降低盲目性。g测控仪器设计节第15页第三节测控仪器设计标准在仪器设计长久实践基础上,形成了一些带有普遍性或在一定场所下带有普遍性仪器设计所应遵照基本标准与基本原理。这些设计标准与设计原理,作为仪器设计中技术办法,在确保和提升仪器精度,改进仪器性能,以及在降低仪器成本等方面带来了良好效果。怎样在仪器总体方案中遵照或恰当地利用这些标准与原理,便是在仪器总体设计阶段应该突出考虑一个内容。

共有六项设计标准：一、阿贝(Abbe)标准及其扩展二、变形最小标准及减小变形影响办法三、测量链最短标准四、坐标系统一标准五、精度匹配标准六、经济标准测控仪器设计节第16页一.阿贝(Abbe)标准及其扩展

阿贝标准定义：为使量仪能给出正确测量结果,必须将仪器读数刻线尺安放在被测尺寸线延长线上。或者说，被测零件尺寸线和仪器基准线（刻线尺）应次序排成一条直线。所以，恪守阿贝(Abbe)标准仪器，应符合图3-1所表示安排。仪器标准刻线尺与被测件直径共线。举例说明阿贝标准

图3—1恪守阿贝标准测量1-导轨2-指示器3-标准线纹尺4-被测件5-工作台测控仪器设计节第17页对比用游标卡尺测量工件直径用千分尺测量工件直径测量图示

测量过程用游标卡尺测量工件直径。不符合阿贝标准。测量时，活动量爪在尺架（导轨）上移动，因为导轨之间存在间隙，使活动量爪发生倾斜角而带来测量误差，其值为

设S=30毫米，=1ˊ则引发误差为=300.0003=0.009mm用千分尺测量工件直径。符合阿贝标准。假如因为安装等原因，测微丝杆轴线移动方向与尺寸线方向有一夹角，则此时带来测量误差为设d=20毫米，=1ˊ则引发误差为=20mm即误差微小到能够忽略不计程度。结论

误差和倾角φ成一次方关系，习惯上称为一次误差误差和倾角φ成二次方关系，习惯上称为二次微小误差

阿贝误差产生原因导轨间隙造成运动中摆角因为标准刻线尺与被测件直径不共线而带来测量误差导轨间隙造成运动中摆角因为标准刻线尺与被测件直径共线，误差微小到能够忽略不计测控仪器设计节第18页再举一例：用阿贝比长仪测量线纹尺刻线间隔，被测尺寸线W和仪器基准线S在同一条直线上，故符合阿贝标准。假如因为导轨误差，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转动，使基准读数显微镜第二次瞄准位置由移到此时带来测量误差为：因为：（1-cosφ）=2sin2φ/2设d被测线纹长度，且d=20mm，φ=1′，则引发误差为：Δ=20×（0.0003）2/2=9×10-7mm即误差微小到能够忽略不计程度。可见，阿贝标准在量仪设计中意义重大。·阿贝标准被公认为是量仪设计中最基本标准之一，在普通设计情况下应尽可能恪守。·但在实际设计工作中，有些情况不能确保阿贝标准实施，其原因有二：测控仪器设计节第19页1）恪守阿贝标准普通造成仪器外廓尺寸过大，尤其是对线值测量范围大仪器，情况更为严重。2）多自由度测量仪器，如图3-3所表示三坐标测量机，或其它有线值测量系统仪器。极难作到使各个坐标方向或一个坐标方向上各个平面内均能恪守阿贝标准。如图3-3所表示三坐标测量机，其测量点轨迹是测头1行程所组成尺寸线，而仪器读数线分别在图示X、Y与Z直线位置处，显然，在图示情况下测量时，X与Y坐标方向均不恪守阿贝标准。其中图3-3a)为XZ平面，测头1在该平面内行程所组成尺寸线与Z方向读数线共线，但与X方向读数线相距为L，在该平面内不符合阿贝标准。其中图3-3b)为YZ平面，测头1在该平面内行程所组成尺寸线与Z方向读数线共线，但与Y方向读数线相距为L，在该平面内不符合阿贝标准。测控仪器设计节第20页

图3-2工件直径测量b）用阿贝比较仪测量1—被测工件2—工作台3—底座4—基准刻线尺5—支架测控仪器设计节第21页图3-3三坐标测量机1-测头触球2-被测工件结论：许多线值测量系统仪器，极难做到使各个坐标方向或一个坐标方向上各个平面内均能恪守阿贝标准。测控仪器设计节第22页图3-3a)图3-3b)测控仪器设计节第23页基于上述实际情况，引出了扩展阿贝标准思绪和方法。美国学者布莱恩（J.B.Bryan）提议将扩展了阿贝标准表示以下：

“位移测量系统工作点旅程应和被测位移作用点旅程位于一条直线上。假如这不可能，那么或者必须使传送位移导轨没有角运动，或者必须用实际角运动数据计算偏移影响"。它包含三重意思，恪守了这三条中一条，即恪守了阿贝标准。即：1）标尺与被测量一条线；2）如无法做到则确保导轨没有角运动；3）或应跟踪测量，算出导轨偏移加以赔偿。举几例来了解阿贝标准扩展定义应用。以下实例共性点：这些实例均采取了动态跟踪测量，随机赔偿测量误差方法。动态跟踪赔偿方法是将监测系统与仪器主体固定为一体，一旦经过统调和定标，则赔偿精度稳定。注：还可采取标准器具，对仪器进行定点测量、修正方法。这种方法最大缺点是：仪器某标定点定标条件与被测件在此标定点上被测条件都应完全一样，不然将造成更大测量误差。测控仪器设计节第24页爱彭斯坦（Eppenstein）光学赔偿方法

爱彭斯坦（Eppenstein）光学赔偿方法主要被应用于高精度测长机读数系统中。图3-4a为测长机原理图。刻尺面位于焦距f相同两个透镜N1，N2焦面上。M2，N2与尾座联为一体，M1，N1与头座联为一体。刻尺由装在尾座内光源照明。对零时，设0刻线成象在s1点。测量时，尾座向左移动。当导轨平直时，设对应于被测长度读数值刻线0ˊ亦成象在s1处时不产生误差。现假设因为导轨直线度影响，使尾座产生倾角θ，则在测量线方向上，测端因倾斜而向左挪动，如无赔偿办法，则此值即为阿贝误差。但这时与尾座联为一体M2，N2也随之倾斜θ角，这么，刻线0ˊ经过M2，N2及M1，N1便成象到s2点，则S2点相对于S1点在刻尺面上也有一挪动量。测控仪器设计节第25页图3—4爱彭斯坦光学赔偿方法a)测长机工作原理图b)光学赔偿原理测控仪器设计节第26页为了赔偿阿贝误差，头座需向左移动靠紧工件，为使读数正确，S1S2也需等于向左移动量即==即，于是，由尾座倾斜而带来阿贝误差，因为在仪器中设置了上述光学系统，在读数时自动消失了，即到达了赔偿目标。这种赔偿原理被称为爱彭斯坦光学赔偿原理，是经过结构布局随机赔偿阿贝误差方法。2．激光两坐标测量仪中监测导轨转角与平移光电赔偿方法

图3-5为高精度激光两坐标测量仪，为了赔偿因为导轨转角引发阿贝误差，仪器采取双层工作台。下层工作台2经滚柱在底座1导轨上作纵向移动，上工作台3经过三个滚珠轴承4支承在下工作台上。上工作台П型框板左右各有两个孔眼。左面两个孔眼里装有弹性顶块5，把上工作台往左拉，右面两个孔眼里装有压电陶瓷组合体6、7，其端部顶在下工作台上。利用压电陶瓷电场-压变效应，使上工作台相对于下工作台实现微小平移或转角。转角将产生阿贝误差，故在此仅介绍导轨转角运动。测控仪器设计节第27页上工作台移动过程中在水平面内转角测量及校正原理如图3-6所表示。这里采取了激光小角度测量法。在上工作台左部装了一对角隅棱镜。若上工作台移动过程中产生转动，角隅棱镜3相对于角隅棱镜8光程差将有增大或缩小。这么依据测得偏差值正负方向，经过电子线路，使压电陶瓷5作对应伸长或缩短，以赔偿上工作台在移动过程中产生转角。图3-5激光两坐标测量仪工作台原理1-底座2-下层工作台3-上工作台4-滚珠轴承5-弹性顶块6，7-压电陶瓷组合体测控仪器设计节第28页图3-6转角测量及校正原理1-准直透镜组2-全反射镜3-角隅棱镜4-上工作台5-压电陶瓷6-分光移相镜7-光电接收器8-角隅棱镜测控仪器设计节第29页3．以动态准直仪为标准器电学赔偿方法以动态准直仪为标准器来跟踪测量一些高精度、数字式计量仪器导轨直线度误差，并把测得误差值经电路处理后转换为对应脉冲数，输入给计数器或计算机进行误差赔偿。其电路框图如图3-7所表示。该电路比较复杂，没有充分利用计算机功效，赔偿自由度数单一。图3—7电学赔偿方法原理框图测控仪器设计节第30页

4．标准器工作点与被测点共线平直度测量系统在三坐标测量机上配制标准直尺和测微表，即可作直线度测量。布莱恩提出了一个恪守阿贝标准结构布局。"平直度测量系统工作点应该位于垂直于滑块移动方向，并经过被测平直度测量点方向线上。假如这不可能，那么，或者必须使传送平直度导轨没有角运动，或者必须用角运动数据计算偏移影响"。见图3-8，图中测微表6和标准直尺5组合实现沿Z向平直度测量，测微表15和标准直尺12组合实现沿Y向平直度测量。测端17即为Z向被测平直度测量点。因为仪器导轨直线度误差，Z向滑块移动时，可能有Y向平移或在Y-Z平面内倾斜，由此将引发测量误差，为赔偿该误差，布莱恩提出：将测端17与测微表6测端按图3-9a）布置。如若布置为如图3-9b）所表示A1点或A2点，则不符合上面提到标准，起不到赔偿作用。提醒：、为测端17位置；为测微表6测端。测控仪器设计节第31页

图3-8平直度测量系统结构布局1.激光干涉仪2.激光光路边3.测量框架4.Z轴滑块5.标准直尺6.测微表7.激光干涉仪8.激光器9.激光干涉仪10.仪器底座11.测量框架12.标准直尺13.隔振支承14.Y轴滑块15.测微表16.压电晶体17.测端图3-9标准器工作点与被测点相互关系a）正确b）不正确

思索题：假如以0点为圆心发生转动，请同学们画图指出为何a）正确而b）不正确？测控仪器设计节第32页平直度测量工作点可设在、或。（与共线，并垂直于平直度测量移动方向）但因为导轨误差将造成Z轴滑块发生位于纸面内摆动，所以，导轨摆动带来误差将被引入到平直度测量中，所以，增加了标准平尺和辅助测量头，用辅助测量头感受导轨摆动带来误差，方便赔偿该误差。当Z轴滑块瞬间摆动点为O时，只有当平直度测量工作点设在位置时，因为导轨误差引入测量误差，为辅助测量头感受到导轨摆动带来误差。而<，>，均不能有效赔偿导轨误差。动画演示测控仪器设计节第33页5．恪守阿贝标准传动部件设计阿贝标准即使主要是针对几何量中大量程线值测量仪器总体布局设计一条标准，但一样适合各类仪器传动部件设计。图3-10a）符合阿贝标准；而图3-10b）不符合阿贝标准。图3-10传动部件恪守阿贝标准设计a）正确b)不正确测控仪器设计节第34页二、变形最小标准及减小变形影响办法变形最小标准定义：应尽可能防止在仪器工作过程中，因受力改变或因受温度改变而引发仪器结构变形或仪器状态和参数改变。比如：仪器承重改变仪器结构变形外界温度改变仪器或传感器结构参数改变，造成光电信号零点漂移及系统灵敏度改变。1．减小力变形影响技术办法要从总体设计上，或从详细结构设计上，考虑减小或消除力变形影响。

（1）一米激光测长机底座变形赔偿一米激光测长机结构原理：测量头架3由电动机和变速箱6经过闭合钢带7，电磁离合器8带动在导轨上移动。工件放在工作台4上，工作台也可沿导轨移动。固定角隅棱镜9与尾座5固结在一起。可动角隅棱镜12与测量头架3内测量主轴11固结在一起，测量主轴可在测量头架内作±5mm轴向移动。装在干涉仪箱体2内激光器13发出激光束经反射镜后由分光镜14分为两路：一路到固定角隅棱镜9；一路到可动角隅棱镜12。这两束光在返回后发生干涉。测控仪器设计节第35页

图3-11一米激光测长机结构原理1—底座2—干涉仪箱体3—测量头架4—工作台5—尾座6—电动机和变速箱7—闭合钢带8—电磁离合器9—固定角隅棱镜10—尾杆11—测量主轴12—可动角隅棱镜13—激光器14—分光镜测控仪器设计节第36页工作时：第一步，仪器对零；第二步，放上工件，开始测量，这时底座上既增加了重量,又改变了测量头架及工作台在底座上位置,底座就产生新重力变形假如尾座轴线相对于导轨面在垂直平面内发生5″倾斜角零位改变（见图3－12）,设尾座中心高为200mm，则此时引发零位变动量为

为了消除上述误差影响,此台仪器在总体布局时,采取了以下办法:①固定角隅棱镜9与尾座5固结在一起;②固定角隅棱镜9锥顶安放在尾杆10轴线离底座导轨面等高同一平面内;③可动角隅棱镜12锥顶位于测量主轴11轴心线上(方便符合阿贝标准);④尽可能减小固定角隅棱镜9和尾杆10在水平面内距离d。实践证实上述结构布局可使因重力变形引发误差大为缩小。测控仪器设计节第37页验证：图中位置I是测量头架3对零时位置，此时，测量光束一路，由测量角隅棱镜到分光镜之间距离为L1；参考光束一路，由固定角隅棱镜到分光镜之间距离为（S＋d）。则此两路相干光束光程差为（3－3）图3—12测量头架位置变动原理示意图测控仪器设计节第38页图中位置II为测量头架在测量时位置，此时，尾座有倾角，由此而引发尾杆零位变动量为（见图3－12a），其中h为尾杆轴线离底座导轨面距离。

测量光束一路：由测量角隅棱镜到分光镜之间距离为（L1＋－L），其中L为被测零件长度。因为仪器布局满足上述①、②两个条件，故固定角隅棱镜位置也有一个和尾杆方向相同、大小相等零位变动量。

参考光束一路：由固定角隅棱镜到分光镜距离为[（S＋d）＋]。在测量时，两种相干光束光程差为（3－4）式（3－4）减去式（3－3），就得到测量时和对零时两个光程差改变量为（3－5）即光程差改变恰好正比于被测长度L。测控仪器设计节第39页（2）光电光波比长仪消除力变形结构布局

为减小力变形影响，仪器布局以下：

第一，采取了工作台、床身、基座三层结构形式。工作台1在床身2上移动，床身2经过三个钢球支承在基座3上，基座则用三个支点支在地基上。钢球支承和基座支点位置上重合。这么，工作时，不论工作台1怎样移动，工作台及床身重量一直经过三个球支承作用在基座上，即基座受到三个垂直力只有大小改变，而无方向和位置改变，而且这三个力又经过基座底下三个相对应支点直接作用在地基上。所以，在工作过程中，基座变形基本稳定不变。

图3—13三层结构形式设计1—工作台2—床身3—基座4—V形槽支承面5—平支承面板6—圆锥形球窝支承面测控仪器设计节第40页第二，在光电光波比长仪中，光电显微镜、固定参考镜和干涉系统分光镜三者之间相对位置，要求严格保持不变。所以布局上把这三者都装在与基座相连构件上。因为基座变形稳定不变，故这三者之间相对位置也保持稳定不变。从而确保了测量精度。第三，前面提到，床身2是经过三个钢球支承在基座3上。这三个钢球支承，其支承座结构各不相同。一个支承座是平支承面5（布置在后面），前面两边两个，其中一个是圆锥形球窝支承面6，另一个是V形槽支承面4。V形槽方向与基座纵方向相平行。采取这种支承座结构后，床身一经放到基座上，就符合定位标准。这时，床身在纵向、横向及转角方向均无需再加诸如螺钉、夹板等限制，防止产生不良约束所带来附加内应力。另外，假如温度有所改变，这种结构也并不限制床身相对于基座自由伸缩，所以也不会因热变形而带来内应力。这种设计，既能自动定位，又无附加内应力，在有些资料中，把它称之为无附加内应力自动定位设计，或称为符合运动学原理设计。作为一个设计原理，在仪器设计中应用很广。测控仪器设计节第41页2．减小热变形影响技术办法减小热变形影响技术办法有：采取恒温条件，以减小温度改变量；选择适当材料，以减小线膨胀影响，或选取线胀系数相反材料在一些敏感步骤上进行赔偿；采取赔偿法赔偿温度改变影响，如测出被测件与标准件温度和，查得被测件与标准件线胀系数与，则温度误差修正公式为（3-6）式中，L为被测件标准长度。也可采取实时赔偿法，比如：1)．如丝杠动态测量仪，因为温度影响，被测丝杠将伸长或缩短，另外，当环境温度、气压、湿度偏离标准状态时，激光波长也将发生改变，这些都将带来测量误差。所以，能够采取在激光一路信号中增减脉冲数方法来进行赔偿方案。在赔偿时，①先测出环境温度、气压和湿度，②再计算出每米需累积赔偿量，③再计算每米赔偿量脉冲数，1m长度内激光脉冲数为，则每隔脉冲，对激光一路增减一个脉冲信号。测控仪器设计节第42页图3—14分频赔偿原理1—分频器2—赔偿器3—与门测控仪器设计节第43页2)．扩散硅压力传感器零点温漂赔偿扩散硅压力传感器是在硅材料基片上，用集成电路工艺制成扩散电阻并组成桥路。因为采取了半导体材料扩散技术，不可防止地产生了以下问题：扩散电阻离散性很大，桥路四个电桥臂阻值R1≠R2≠R3≠R4；扩散电阻各个电阻温度系数不等，即；③扩散电阻随温度非线性改变。所以，将产生严重各不相同零点温度漂移和灵敏度温度漂移。为了处理扩散硅压力传感器零点温度漂移赔偿，提出了串并联、双并联、双串联等几个赔偿方案，下面以串并联为例，叙述其赔偿原理。

（1）桥路平衡条件

图3-15为四个扩散电阻所组成桥路若使桥路在所要求温度点和温度改变后均能平衡，则平衡条件应有二个，即（3-7）（3-8）式中，、、、为在所要求温度点电阻、、、阻值测控仪器设计节第44页图3—15电阻式桥路图3—16电阻串联或并联形式a)串联形式b）并联形式测控仪器设计节第45页即并联后亦能降低其电阻温度系数。得可见，即串联电阻后其电阻温度系数降低。（2）串、并联电阻对电阻温度系数影响。在电阻为扩散电阻上串联电阻。设串联后等效电阻温度系数为，等效电阻为，电阻温度系数为。如图3-16a，则有：在扩散电阻上并联电阻。如图3-16b所表示，并联后其等效电阻为：即得因故可见测控仪器设计节第46页桥臂2上等效电阻和等效温度系数分别为：（3—9）（3—10）（3）串并联电阻赔偿原理见图3-17，在上串联，在上并联。这么，桥臂1上等效电阻和等效温度系数分别为将式（3-9）、式（3-10）代入电桥平衡公式（3-7）及（3-8），得：（3—11）（3—12）令，故（3—13）测控仪器设计节第47页图3—17串并联电阻赔偿原理测控仪器设计节第48页又由式（3-11）得（3-14）将式（3-13）、（3-14）代入式（3-12），解得由K定义知K＞0，故取上式根号前正值得（3-15）在此，将桥路各电阻和值代入(3-15)便可求得K值，再将K值代入式（3-13）、式（3-14）就能够求出和。这么求出和值能够同时满足式（3-11）和式（3-12），也就是说在有温度改变时，电桥总是处于平衡条件下，这就到达了赔偿温度漂移目标。测控仪器设计节第49页三、测量链最短标准测量链定义：仪器中直接感受标准量和被测量相关元件，如被测件、标准件、感受元件、定位元件等均属于测量链。在精密测量仪器中，依据各步骤对仪器精度影响程度不一样，可将仪器中结构步骤区分为测量链、放大指示链和辅助链三类。测量链误差对仪器精度影响最大，普通都是1:1影响测量结果。所以，对测量链各步骤精度要求应最高。所以测量链最短标准显然指一台仪器中测量链步骤构件数目应最少，即测量链应最短。所以，测量链最短标准作为一条设计标准要求设计者给予恪守。测控仪器设计节第50页四、坐标系统一标准以上设计标准，普通都是从某台仪器总体出发考虑。而坐标系统一标准,则是对仪器群体之间位置关系,相互依赖关系来说,或主要是针对仪器中零件设计及部件装配要求来说。

对零部件设计来说，这条标准是指：在设计零件时，应该使零件设计基面、工艺基面和测量基面一致起来，符合这个标准，才能使工艺上或测量上能够较经济地取得要求精度要求而防止附加误差。比如，图3－18所表示零件，两个直径d1及d2设计基面及工艺基面均为中心线OO。在测量时，若用顶尖支承进行（见图3-18），则测量基准和设计基准、工艺基准重合，此时能真正地反应d2圆柱度等加工误差。但若以d1外圆柱面为测量基按时（见图3-19），则d1形状误差也就反应到测量结果中，带来附加测量误差。测控仪器设计节第51页图3—18顶尖支承法测径向圆心晃动图3—19V形支承法测径向圆心晃动测控仪器设计节第52页