光电仪器设计考点

光电仪器设计重点估计

光电仪器在国民经济的地位:光电仪器的发

展水平是科学技术现代化的重要标志,没有现代化的光电仪器,国民经济就无法发展.

光电仪器的组成:1.信息源及传输介质(被测

对象或测量目标,分为自发光体”被动工作形式”或非自发光体”主动过过工作形式”,传输介质是介于信息源与仪器之间的媒介)2.光学系统3.转换放大部件4.基准部件5.信号采集与处理系统6.计算与显示装置7.机械结构部件

静态特征:当输入信号为定值或变化十分缓

慢时,仪器系统的输出信号特性为静态特性

静态特性指标:1.分度值与分辨率2.灵敏度

及放大比3.测量范围及示值范围4.示值重复性5.示值误差6.滞差(回程误差)7.灵敏阈(灵敏限.门限)8.漂移9.仪器误差和测量误差

光电仪器总设计是指在仪器具体设计之前,

从总体角度出发,对仪器设计中的全局问题进行的全面谁想和规划

仪器总体设计考虑因素:1.设计任务分许2.

信号转换原理选择3.提高仪器精度的技术措施—仪器若干设计原则和设计原理的讨论4.仪器结构参数及技术指标的确定5.总体设计中应考虑其他的问题6.仪器总体方案的确定

信号转换原理的选择:1.光学成像原理(仪器

示值误差为0.5-1μm，显微镜测长机 精度0.01μm)2.衍射原理的应用（振动、变形、频率、细丝直径）3.干涉原理的应用（粗糙度、平面度、变形、激光小角度）4.偏振原理的应用5.散射原理6.波导光纤特性的应用（全反射原理）7.激光应用（1.不直度2.不同轴度） *提高仪器精度的技术措施： 设计原则 1.

阿贝原则 （要使量仪给出准确地测量结果，必须将被测件布置在基准元件沿运动方向的延长线上，即共线原则 ）*测长机 2.变形最小原则（一米激光测长机）3.测量链最短原则4.基面统一原则5.光学自适应原则 阿贝原则设计要点：当测量长度时，标准件

安置在被测量中心线的延长线上，做到这一点就可以避免一阶误差。但会给仪器结构带来问题，措施有：1结构上的措施，首先从设计及工艺上提高导轨的运动精度，减小因导轨运动不直线性带来的倾角值。2.1补偿措施爱彭斯坦原理，利用各种机构使可能产生的误差互相抵消或削弱，或故意引进新的误差，以减少某些误差的影响。2.2利用测得值校正导轨运动方向2.3直接补偿2.4布莱恩建议 布莱恩建议：位移测量系统工作点的路程应

和被测位移作用点的路程位于同一直线上，不可能时，必须使传送位移的导轨没有角运动，或者必须算出角运动产生的位移，然后用补偿机构给予补偿。（简化：1.一条线2.没有角运动3.测出和算出位移量，然后加以补偿） 测量链最短原则：仪器中构成测量链环节的

零件数目应最少

*基面统一原则：在设计零件时，应该使零

件的设计基面、工艺基面和测量基面保持一致。1.设计基面，零件工作图上标注尺寸的基准面2.工艺基面，用它定位加工其他工作面3.装配基面，以他为基准，确定零件之间的互相位置。

若干设计原理：1.平均读数原理，采用多次

重复测量，取得平均读数的原理，以提高精度的方法。2.位移量同步比较原理，当相应位移作用步运动的过程中，分别测出他们的位移量，再根据他们之间存在的特定关系，直接进行比较而实现测量和控制，以提高仪器的精度，同时简化仪器结构3.误差补偿原理 *灵敏杠杆比：灵敏杠杆结构参数的的确定，

1.确定灵敏杠杆的用途：瞄准作用2.了解灵敏杠杆的工作原理3.在显微镜设计好以后，如何求灵敏杠杆的结构参数，即L1，L2，L3的尺寸4.通过分析，确定L1，L2，L3与瞄准精度有无关系。5.建立几何模型。6.建立数学模型7.分析结构

杠杆比：机械杠杆长度L2/光学杠杆长度L1

P63例题 精度:1.正确度，系统误差大小的反应2.精密

度，随机误差大小的反应3.精确度，系统误差和随机误差两者的综合反映。 原理误差：在设计过程中，由于仪器的某些

环节采用近似的原理来代替理论上应有的正确装置而产生的误差。 1.误差原理与制造无关2.原理误差随示值误差的增大而增大。3.仪器设计中，近似原理的原则，当原理误差媛媛小于原始误差时，一般采用近似结构。

原理误差分析方法：1 *面式杠杆百分表

P122。2. 双正弦机构原理误差分析*3.激光扫描测径仪原理误差分析P125（要求会计算）

原始误差判断的两个标准：1.只有属于作用

件的误差才有可能成为原始误差，但并不是作用件上的所有参数误差都是原始误差。2.只有影响作用件之间正确关系或状态的零部件参数的误差才是原始误差。

*原始误差的计算方法：1.微分法2.几何法

3.作用线与瞬时臂法。（要求会计算）P128 仪器精度分配步骤与依据

精度分配依据：1.仪器的精度指标和总技术

条件2.仪器的工作原理、机光电系统图、机械结构的装配图及有关零部件图3.仪器生茶厂家的技术水平和加工、装配、检验4.经济性5.国家、部门、厂家的有关公差技术标准。

误差分配方法： 仪器总误差包括总系统误

差和总随机误差。

总体精度分析的根本目的是用随经济简便

的手段达到产品的精度要求。

总体精度分析的方法1.理论分析法2.试验

统计法

仪器精度是指仪器本身的固有精度，它是由

于仪器在原理上、结构上和制造装配等方面的不完善所造成的。

测量精度是与仪器精度、测量条件的影响、

测量方法的影响、测量者的主观影响及与被测对象油管道综合精度。

光电仪器设计重点估计

光电仪器在国民经济的地位:光电仪器的发

展水平是科学技术现代化的重要标志,没有现代化的光电仪器,国民经济就无法发展.

光电仪器的组成:1.信息源及传输介质(被测

对象或测量目标,分为自发光体”被动工作形式”或非自发光体”主动过过工作形式”,传输介质是介于信息源与仪器之间的媒介)2.光学系统3.转换放大部件4.基准部件5.信号采集与处理系统6.计算与显示装置7.机械结构部件

静态特征:当输入信号为定值或变化十分缓

慢时,仪器系统的输出信号特性为静态特性

静态特性指标:1.分度值与分辨率2.灵敏度

及放大比3.测量范围及示值范围4.示值重复性5.示值误差6.滞差(回程误差)7.灵敏阈(灵敏限.门限)8.漂移9.仪器误差和测量误差

光电仪器总设计是指在仪器具体设计之前,

从总体角度出发,对仪器设计中的全局问题进行的全面谁想和规划

仪器总体设计考虑因素:1.设计任务分许2.

信号转换原理选择3.提高仪器精度的技术措施—仪器若干设计原则和设计原理的讨论4.仪器结构参数及技术指标的确定5.总体设计中应考虑其他的问题6.仪器总体方案的确定

信号转换原理的选择:1.光学成像原理(仪器

示值误差为0.5-1μm，显微镜测长机 精度0.01μm)2.衍射原理的应用（振动、变形、频率、细丝直径）3.干涉原理的应用（粗糙度、平面度、变形、激光小角度）4.偏振原理的应用5.散射原理6.波导光纤特性的应用（全反射原理）7.激光应用（1.不直度2.不同轴度） *提高仪器精度的技术措施： 设计原则 1.

阿贝原则 （要使量仪给出准确地测量结果，必须将被测件布置在基准元件沿运动方向的延长线上，即共线原则 ）*测长机 2.变形最小原则（一米激光测长机）3.测量链最短原则4.基面统一原则5.光学自适应原则 阿贝原则设计要点：当测量长度时，标准件

安置在被测量中心线的延长线上，做到这一点就可以避免一阶误差。但会给仪器结构带来问题，措施有：1结构上的措施，首先从设计及工艺上提高导轨的运动精度，减小因导轨运动不直线性带来的倾角值。2.1补偿措施爱彭斯坦原理，利用各种机构使可能产生的误差互相抵消或削弱，或故意引进新的误差，以减少某些误差的影响。2.2利用测得值校正导轨运动方向2.3直接补偿2.4布莱恩建议 布莱恩建议：位移测量系统工作点的路程应

和被测位移作用点的路程位于同一直线上，不可能时，必须使传送位移的导轨没有角运动，或者必须算出角运动产生的位移，然后用补偿机构给予补偿。（简化：1.一条线2.没有角运动3.测出和算出位移量，然后加以补偿） 测量链最短原则：仪器中构成测量链环节的

零件数目应最少

*基面统一原则：在设计零件时，应该使零

件的设计基面、工艺基面和测量基面保持一致。1.设计基面，零件工作图上标注尺寸的基准面2.工艺基面，用它定位加工其他工作面3.装配基面，以他为基准，确定零件之间的互相位置。

若干设计原理：1.平均读数原理，采用多次

重复测量，取得平均读数的原理，以提高精度的方法。2.位移量同步比较原理，当相应位移作用步运动的过程中，分别测出他们的位移量，再根据他们之间存在的特定关系，直接进行比较而实现测量和控制，以提高仪器的精度，同时简化仪器结构3.误差补偿原理 *灵敏杠杆比：灵敏杠杆结构参数的的确定，

1.确定灵敏杠杆的用途：瞄准作用2.了解灵敏杠杆的工作原理3.在显微镜设计好以后，如何求灵敏杠杆的结构参数，即L1，L2，L3的尺寸4.通过分析，确定L1，L2，L3与瞄准精度有无关系。5.建立几何模型。6.建立数学模型7.分析结构

杠杆比：机械杠杆长度L2/光学杠杆长度L1

P63例题 精度:1.正确度，系统误差大小的反应2.精密

度，随机误差大小的反应3.精确度，系统误差和随机误差两者的综合反映。 原理误差：在设计过程中，由于仪器的某些

环节采用近似的原理来代替理论上应有的正确装置而产生的误差。 1.误差原理与制造无关2.原理误差随示值误差的增大而增大。3.仪器设计中，近似原理的原则，当原理误差媛媛小于原始误差时，一般采用近似结构。

原理误差分析方法：1 *面式杠杆百分表

P122。2. 双正弦机构原理误差分析*3.激光扫描测径仪原理误差分析P125（要求会计算）

原始误差判断的两个标准：1.只有属于作用

件的误差才有可能成为原始误差，但并不是作用件上的所有参数误差都是原始误差。2.只有影响作用件之间正确关系或状态的零部件参数的误差才是原始误差。

*原始误差的计算方法：1.微分法2.几何法

3.作用线与瞬时臂法。（要求会计算）P128 仪器精度分配步骤与依据

精度分配依据：1.仪器的精度指标和总技术

条件2.仪器的工作原理、机光电系统图、机械结构的装配图及有关零部件图3.仪器生茶厂家的技术水平和加工、装配、检验4.经济性5.国家、部门、厂家的有关公差技术标准。

误差分配方法： 仪器总误差包括总系统误

差和总随机误差。

总体精度分析的根本目的是用随经济简便

的手段达到产品的精度要求。

总体精度分析的方法1.理论分析法2.试验

统计法

仪器精度是指仪器本身的固有精度，它是由

于仪器在原理上、结构上和制造装配等方面的不完善所造成的。

测量精度是与仪器精度、测量条件的影响、

测量方法的影响、测量者的主观影响及与被测对象油管道综合精度。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pq1r.html