原理误差 仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近 似的机构和近似的测量控制电路所造成的。原理误差 与仪器的设计有关,与制造和使用无关,下面详细 讲述原理误差产生的原因(主要4点) 把仪器实际的非线性特性近似为线性,并采用线性的技 术处理非线性特性,引起原理误差。 举例:以激光扫描测径仪为例,说明其原理误差的来源 仪器清除的途径。这种仪器精度高,重复性好,测量 速度快,在拔丝、轧钢过程、尺寸在线检测中有广泛 应用
一、原理误差 仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近 似的机构和近似的测量控制电路所造成的。原理误差 只与仪器的设计有关，与制造和使用无关，下面详细 讲述原理误差产生的原因（主要4点） 1.把仪器实际的非线性特性近似为线性，并采用线性的技 术处理非线性特性，引起原理误差。 举例：以激光扫描测径仪为例，说明其原理误差的来源 仪器清除的途径。这种仪器精度高，重复性好，测量 速度快，在拔丝、轧钢过程、尺寸在线检测中有广泛 应用
仪器的工作原理:氦氖激光器l射出的激光经反射镜3、透镜4(用来减小光 束的发散)、反射镜2和用同步电动杋带动的多面棱镜5,再经过透镜6对被 测工件7进行扫描.然后经过透镜8由光电二极管9接收实现光信号—电信号 的转换。由于多面棱镜以角速度ω旋转使棱镜转过θ角,则反射光转过 2θ角,实现对工件的扫描。在激光光束被工件遮挡的时间内,计数器所 计的脉冲数与被测工件的直径有一定的对应关系。为了保证扫描信号与计 算电路中计数脉冲同步,用同一晶体振荡器控制
仪器的工作原理：氦氖激光器l射出的激光经反射镜3、透镜4(用来减小光 束的发散)、反射镜2和用同步电动机带动的多面棱镜5，再经过透镜6对被 测工件7进行扫描．然后经过透镜8由光电二极管9接收实现光信号—电信号 的转换。由于多面棱镜以角速度ω旋转使棱镜转过θ 角，则反射光转过 2θ 角，实现对工件的扫描。在激光光束被工件遮挡的时间内，计数器所 计的脉冲数与被测工件的直径有一定的对应关系。为了保证扫描信号与计 算电路中计数脉冲同步，用同一晶体振荡器控制。
原理误差的产生 通常近似认为在与光轴垂直方向上的激光光束的扫描速度是均匀的。 v=2of= 4nf 式中:n和ω分别为多面棱镜的转速和角速度 f为透镜6的焦距 系数2:考虑了多面棱镜的反射光束角速度是棱镜角速度的2倍 实际上激光光束的扫描速度在光轴垂直方向上是变化的。激光扫描 光束距透镜光轴距离为:y=∫tan(2t)=ftan(4mt) 在该位置上,激光光束在与光轴垂直方向上的扫描速度为: %f=4rmf sec (4 nt)=inf[1+ tan(47nt ) 4m[1+()2] 可见实际激光扫描速度随着光束离光轴的距离不同而变化,且离光轴 垂直距离越大,扫描速度越高,这就使得该仪器的测量值总小于 被测直径的实际值,从而引起原理误差
原理误差的产生： 通常近似认为在与光轴垂直方向上的激光光束的扫描速度是均匀的。 即 式中：n和ω分别为多面棱镜的转速和角速度 f为透镜6的焦距 系数2：考虑了多面棱镜的反射光束角速度是棱镜角速度的2倍 实际上激光光束的扫描速度在光轴垂直方向上是变化的。激光扫描. 光束距透镜光轴距离为： 在该位置上，激光光束在与光轴垂直方向上的扫描速度为： 可见实际激光扫描速度随着光束离光轴的距离不同而变化，且离光轴 垂直距离越大，扫描速度越高，这就使得该仪器的测量值总小于 被测直径的实际值，从而引起原理误差。 v = 2f = 4nf y = f tan(2t) = f tan(4nt) 4 [1 ( ) ] 4 (4 ) 4 [1 (4 )] 2 2 2 0 sec tan f y nf nf nt nf nt dt dy v = + = = = +
2.数据处理方式上的近似所带来的误差和数值舍位代来 的误差 模数转换中的量化,用二进制中最小单位所代表的电 平去度量一个实际的模拟量,带来误差。 3仪器结构存在原理误差 如:正切、正弦机构,传动方程为非线性而用线性方程 处理时,产生误差 采用简单机构代替复杂机构,或用一个主动件的简 单机构实现多元函数的作用方程,产生机构原理误差。 4在仪器的测量与控制电路系统中的某些环节存在原理误 差。如采样过程 总结:原理误差产生于仪器设计的过程一一固有误差,系统误差 原理误差使仪器精度下降,设计仪器时首先考虑原理误 差,采用不同方法减小或消除其对仪器精度的影响
2. 数据处理方式上的近似所带来的误差和数值舍位代来 的误差 模数转换中的量化，用二进制中最小单位所代表的电 平去度量一个实际的模拟量，带来误差。 3.仪器结构存在原理误差 如：正切、正弦机构，传动方程为非线性而用线性方程 处理时，产生误差。 采用简单机构代替复杂机构，或用一个主动件的简 单机构实现多元函数的作用方程，产生机构原理误差。 4.在仪器的测量与控制电路系统中的某些环节存在原理误 差。 如采样过程 总结：原理误差产生于仪器设计的过程－－固有误差，系统误差 原理误差使仪器精度下降，设计仪器时首先考虑原理误 差，采用不同方法减小或消除其对仪器精度的影响
分析原理误差的途径:将仪器各个组成环节之间的实际 关系与设计、计算时采用的理论关系进行比较,如有 差异则存在原理误差。 减小或消除原理误差影响的方法: 1)采用更为精确的、符合实际的理论和公式进行设计和参 数计算 2)研究原理误差的规律,采取技术措施避免原理误差。 3)采用误差补偿措施
分析原理误差的途径：将仪器各个组成环节之间的实际 关系与设计、计算时采用的理论关系进行比较，如有 差异则存在原理误差。 减小或消除原理误差影响的方法： 1)采用更为精确的、符合实际的理论和公式进行设计和参 数计算。 2)研究原理误差的规律，采取技术措施避免原理误差。 3)采用误差补偿措施