重慶大學(xué) 測(cè)控儀器設(shè)計(jì) 課程試卷2

1、重慶大學(xué) 測(cè)控儀器設(shè)計(jì) 課程試卷2 一、單選題：本題選項(xiàng)中只有一項(xiàng)正確，請(qǐng)將正確的的（a）、(b)、(c)、(d)填在相應(yīng) 的橫線上。（12分，每空3分） 1、 相對(duì)誤差有兩種表示方法，關(guān)于相對(duì)誤差的兩種表示方法描述正確的是( a ) （a）引用誤差不大于額定相對(duì)誤差； （b）引用誤差一定小于額定相對(duì)誤差； （c）引用誤差一定大于額定相對(duì)誤差；（d）引用誤差不小于額定相對(duì)誤差。 2、按等作用原則分配隨機(jī)誤差時(shí)，認(rèn)為哪種類型的誤差是相等的( b ) （a）原理誤差； （b）局部誤差； （c）源誤差； （d）制造誤差。 3、在光學(xué)度盤式圓分度測(cè)量裝置中，當(dāng)采用在度盤圓周上均勻分布2個(gè)讀數(shù)頭 的結(jié)構(gòu)

2、，并取3個(gè)讀數(shù)頭讀數(shù)值的平均值作為讀數(shù)值時(shí)，則不可以消除(d ) 階諧波誤差對(duì)讀數(shù)精度的影響。 （a）3，6，9，12，； (b)1,2,3,4,5,； （c）1,2,4,5,7,8,10,11,.； (d)2,4,6,8,10,.。 4、多讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)平均讀數(shù)原理，不能消除下面那一項(xiàng)誤差(d ) (a)軸系晃動(dòng)； （b）度盤安裝偏心誤差 (c)度盤刻劃誤差 (d)測(cè)量過(guò)程中軸系晃動(dòng)誤差 二、多選題：本題為多項(xiàng)選擇題，仔細(xì)閱讀有關(guān)內(nèi)容，將正確的選項(xiàng)填在相應(yīng)的橫線 上，多選或少選均視為解答不正確。（39分） 1、一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)的原理如圖1所示，根據(jù)要求做出選擇：（23分） 1.1針對(duì)一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)

3、標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)描述正確的有：（abe） （a）激光干涉系統(tǒng)； （b）增量碼標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)； （c）絕對(duì)碼標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)； （d）數(shù)值量標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)； （e）模擬量標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。 1.2用該儀器進(jìn)行測(cè)量時(shí)必須先對(duì)零，描述正確的有：（ab） （a）主要為了消除測(cè)量誤差； （b）主要為了確定相對(duì)零位基準(zhǔn)； （c）主要是因?yàn)槭褂昧嗽隽看a標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)；（d）主要是一種操作習(xí)慣； （e）測(cè)量時(shí)可以省去先對(duì)零這一步 。 1.3尾座因底座變形在垂直平面內(nèi)有傾斜角引起儀器誤差，總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施 抑制或消除它們的影響。關(guān)于采取的抑制或消除尾座因底座變形在垂直平面 內(nèi)有傾斜角的影響措施及采取措施前后引起的測(cè)量誤差描述正確的有：（5分） （a

4、）固定角隅棱鏡9與尾座固結(jié)在一起； （b）固定角隅棱鏡的錐頂安放在尾桿10的軸線離底座導(dǎo)軌面等高的同一平 面內(nèi)； （c）盡可能減小固定角隅棱鏡9和尾桿10在水平面內(nèi)的距離d; （d）可動(dòng)角隅棱鏡12的錐頂位于測(cè)量主軸11的軸心線上； （e）只要采取合理的措施，可以消除該項(xiàng)誤差的影響； （f）該項(xiàng)誤差屬于阿貝誤差，只可以盡可能見(jiàn)效，不可能消除； 抑制或消除它們的影響。關(guān)于采取的抑制或消除尾座因底座變形在垂直平面 內(nèi)有傾斜角的影響措施及采取措施前后引起的測(cè)量誤差描述正確的有：（abe） （a）固定角隅棱鏡9與尾座固結(jié)在一起； （b）固定角隅棱鏡的錐頂安放在尾桿10的軸線離底座導(dǎo)軌面等高的同一平 面

5、內(nèi)； （c）盡可能減小固定角隅棱鏡9和尾桿10在水平面內(nèi)的距離d; （d）可動(dòng)角隅棱鏡12的錐頂位于測(cè)量主軸11的軸心線上； （e）只要采取合理的措施，可以消除該項(xiàng)誤差的影響； （f）該項(xiàng)誤差屬于阿貝誤差，只可以盡可能減小，不可能消除； （g）只要采取合理措施，誤差為二次微小誤差，可以忽略。 1.4尾座在水平面內(nèi)產(chǎn)生擺角會(huì)引起儀器誤差，總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施抑制或消除 它們的影響，關(guān)于采取的抑制或消除尾座在水平面內(nèi)產(chǎn)生擺角的影響措施及 采取措施前后引起的測(cè)量誤差描述正確的有：（cf） 選項(xiàng)同題1.3 1.5測(cè)量頭架因底座變形在垂直平面內(nèi)有傾角會(huì)引起儀器誤差，總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取 措施抑制或消除它們的

6、影響，關(guān)于采取的抑制或消除測(cè)量頭架因底座變形在 垂直平面內(nèi)有傾角的影響措施及采取措施前后引起的測(cè)量誤差描述正確的有： （dg） 選項(xiàng)同題1.3 圖1 一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)的原理 1底座 2干涉儀箱 3測(cè)量頭架 4工作臺(tái) 5尾座 6電動(dòng)機(jī)與變速箱 7閉合鋼帶 8電磁離合器 9固定角隅棱鏡 10尾桿 11測(cè)量主軸 12可動(dòng)角隅棱鏡 13激光器 14分光鏡 2、關(guān)于量化誤差，以下說(shuō)法正確的有(ab) (a)量化誤差幾乎分布在-Q/2+Q/2之間； （b）量化誤差是均勻分布的； (c)量化誤差與輸入有關(guān) ； (d)量化誤差的波形與原始信號(hào)波形相似。 3、正確的結(jié)構(gòu)布局可以減小支承件力變形對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響

7、，下面采取的措施 有效的有（abcd） (a)將等截面梁改為變截面梁; (b)對(duì)橫臂可以加配重； (c) 采用反變形結(jié)構(gòu)； (d)采用卸荷裝置。 4、關(guān)于導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性說(shuō)法正確的有（abde） (a) 滑動(dòng)、滾動(dòng)、靜壓導(dǎo)軌都可能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象； (b) 導(dǎo)軌間靜、動(dòng)摩擦系數(shù)差值大會(huì)引起爬行現(xiàn)象; (b) 爬行現(xiàn)象可能出現(xiàn)在低速、高速運(yùn)動(dòng)時(shí); (d)連結(jié)件剛度不夠會(huì)引起爬行現(xiàn)象; (e)降低臨界速度可以減小爬行現(xiàn)象 5、擴(kuò)展的阿貝原則為：(acd) （a）儀器的讀數(shù)刻線尺可以不與被測(cè)尺寸共線； （b）標(biāo)尺與被測(cè)量一條線； (c) 若不共線，則應(yīng)使導(dǎo)軌沒(méi)有角運(yùn)動(dòng)； （d）應(yīng)測(cè)量算出偏移加以補(bǔ)償。

8、三、是非題：對(duì)下面的論述，在正確論述前面的括號(hào)里面打，在錯(cuò)誤論述前面的括號(hào) 里面打?。(共21分) （ ?）1、對(duì)于閉環(huán)伺服系統(tǒng)，它由控制環(huán)節(jié)和反饋環(huán)節(jié)組成，由于反饋環(huán)節(jié)中有檢測(cè) 裝置，由檢測(cè)值與指令值相比較，其差值去控制工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。從原理上說(shuō)可以 校正所有的控制環(huán)節(jié)的電氣誤差和機(jī)械誤差。 （ ）2、儀器的測(cè)量范圍在數(shù)值上可以與儀器的示值范圍不一樣。 （? ）3、儀器精度設(shè)計(jì)時(shí)，誤差調(diào)整的目的是經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的調(diào)整，使得所有環(huán)節(jié) 的誤差都不在技術(shù)公差極限范圍之內(nèi)。 （? ）4、對(duì)于支承件，當(dāng)兩截面面積一樣時(shí)，圓形截面比矩形截面剛度好。 （? ）5、對(duì)于滾珠摩擦導(dǎo)軌，滾動(dòng)體的數(shù)目越多越好。 （ ?

9、）6、在進(jìn)行誤差分配時(shí)，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的分配方法完全不一樣。 （? ）7、液體靜壓導(dǎo)軌的油腔都開(kāi)在動(dòng)導(dǎo)軌上。 （ ）1、隨機(jī)誤差是由于測(cè)量方法不恰當(dāng)引起的。 （ ）2、儀器的測(cè)量范圍在數(shù)值上等于儀器的示值范圍。 （ ）3、激光掃描測(cè)徑儀原理誤差是由棱鏡的轉(zhuǎn)速不是勻速而引起的。 （ ）4、球徑儀測(cè)量曲率半徑屬于相對(duì)測(cè)量。 （ ）5、儀器誤差包括：原理誤差、原始誤差、運(yùn)行誤差、局部誤差。 （ ）6、光學(xué)靈敏杠桿的瞄準(zhǔn)誤差有可能大于儀器分辨率的最小值。 （ ）7、導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí)可以只限制4個(gè)自由度。 1、相對(duì)誤差有兩種表示方法，關(guān)于相對(duì)誤差的兩種表示方法描述正確的是： （a） （a）引用誤差不大于額

10、定相對(duì)誤差； （b）引用誤差一定小于額定相對(duì)誤差； （c）引用誤差一定大于額定相對(duì)誤差；（d）引用誤差不小于額定相對(duì)誤差。 2、儀器的原始誤差指的是：（d） （a）原理誤差； （b）局部誤差； （c）源誤差； （d）制造誤差。 3、在光學(xué)度盤式圓分度測(cè)量裝置中，當(dāng)采用在度盤圓周上均勻分布3個(gè)讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)，并取3個(gè)讀數(shù)頭讀數(shù)值的平均值作為讀數(shù)值時(shí)，則不可以消除階諧波誤差對(duì)讀數(shù)精度的影響：（a） （a）3，6，9，12，； (b）1,2,3,4,5,； （c）1,2,4,5,7,8,10,11,.； (d）2,4,6,8,10,.。 4、針對(duì)一米激光測(cè)長(zhǎng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)器描述正確的是： （b） （a）線紋尺

11、； （b）激光干涉； （c）光柵尺； （d）感應(yīng)同步器。 5、下列選項(xiàng)中不能實(shí)現(xiàn)光學(xué)退耦的是： （c） （a）光束分離法； （b）偏振法； （c）鍍膜法； （d）1/4波片法。 （ ） 1、數(shù)字顯示儀器的分辨力指的是儀器顯示的最末一位數(shù)字間隔所代表的測(cè)量值。 （? ）2、儀器的測(cè)量范圍在數(shù)值上完全取決于儀器的示值范圍。 （? ）3、儀器精度設(shè)計(jì)時(shí)，誤差調(diào)整的目的是經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的調(diào)整，使得所有環(huán)節(jié) 的誤差都不在技術(shù)公差極限范圍之內(nèi)。 （? ）4、單頻激光干涉儀采用“移相技術(shù)”是因?yàn)閱晤l激光干涉原理對(duì)相位不敏感。 （? ）5、儀器誤差包括：原理誤差、原始誤差、運(yùn)行誤差、局部誤差。 （? ）6、在進(jìn)

12、行誤差分配時(shí)，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的分配方法完全不一樣。 （? ）7、立式光學(xué)計(jì)的原理誤差屬于正弦誤差。 （? ）8、一對(duì)運(yùn)動(dòng)副上的一個(gè)源誤差所引起的作用線上的附加位移稱謂運(yùn)動(dòng)副的作 用誤差。 （ ）9、干涉系統(tǒng)的光路布局中的光學(xué)倍程式布局可以提高靈敏度，但存在零點(diǎn)漂 移誤差。 （? ）10、電學(xué)量差動(dòng)比較測(cè)量可以同時(shí)減小共模信號(hào)和差模信號(hào)的影響。 2、激光測(cè)徑儀的測(cè)徑方法及誤差分析。（共25分） （1）畫圖說(shuō)明激光測(cè)徑的測(cè)量原理；（5分） （2）激光測(cè)徑儀是否存在原理誤差，如果存在，請(qǐng)計(jì)算出原理誤差，所設(shè)計(jì)到的參 數(shù)自己定義；（5分） （3）電路采用同步供電的方式，設(shè)晶體振蕩源的頻率為?，控制

13、同步電機(jī)轉(zhuǎn)速。設(shè) 數(shù)碼管顯示的脈沖個(gè)數(shù)為N個(gè)，被測(cè)工件的直徑D為多少？（5分） （4）怎樣測(cè)量較大的尺寸，比如說(shuō)110-180mm?怎樣測(cè)量柔性薄膜的厚度？請(qǐng)畫 出簡(jiǎn)圖加以說(shuō)明。（10分） 2、答 （1）激光掃描測(cè)徑儀的原理圖如下圖所示： 工作原理：一束激光照射到 以恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的多面棱鏡上，形成扇形掃描光束，掃描光束經(jīng)透鏡L準(zhǔn)直形成平行掃描光束，并以恒定速度從上向下掃描被測(cè)物，光束再經(jīng)透鏡會(huì)聚在光電二極管上將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)放大后送微機(jī)處理.當(dāng)激光束與被測(cè)物相遇時(shí)，由于被測(cè)物遮擋，光電二極管輸出低電平，而形成一個(gè)脈沖寬度與被測(cè)物直徑成正比的方波信號(hào)。測(cè)量出這個(gè)方波信號(hào)，原則上就測(cè)出

14、了被測(cè)物的直徑。如上圖所示： （2）在設(shè)計(jì)中近似地認(rèn)為在與光軸垂直方向上激光光束的掃描速度是均勻的，設(shè)多面棱鏡 的轉(zhuǎn)速為?，角速度為n，準(zhǔn)直透鏡的焦距為f，則掃描速度為： v?2?f?4?nf(?2n?) 設(shè)光線被工件擋住的時(shí)間為?t，則被掃描工件的直徑為： D?v?t?4n?f?t 實(shí)際上激光光束的掃描速度在與光軸垂直的方向上是變化的。激光掃描光束距透鏡光軸為 ?x的位置與時(shí)間t的關(guān)系為： v0?dy?4n?fsec2(4n?t)dt y2)f?4n?f1?tan2(4n?t)?4n?f1?( x?ftan(2?t)?ftan(4n?t) 在該位置上，激光光束在與光軸垂直方向上的掃描速度為： 被測(cè)工件的實(shí)際直徑為： y D?v0?t?4n?f1?()2?t