測控儀器設計__總復習題和考試題(1)(共12頁)

1、測控(c kn)儀器設計試題庫選擇題1.儀器設計的重要(zhngyo)內(nèi)涵是（ ）A耐磨性B平穩(wěn)性C精度(jn d)分析與設計D剛度2.儀器的原理誤差與儀器的（ ）有關。A設計 B制造C使用D精度4.表征測量結(jié)果穩(wěn)定地接近真值的程度的是（ ）A精密度B正確度C準確度D線性度5.傾角誤差用（ ）表達。A測角儀B圓度儀C經(jīng)緯儀D陀螺儀一、填空題1.儀器誤差的來源有 原理誤差 、 制造誤差 和運行誤差。2.表征測量結(jié)果穩(wěn)定地接近真值的程度的是 準確度 3.按功能將儀器分成以下幾個組成部分：1 基準部件；2_；3 放大部件；4 瞄準部件；5 _；6 顯示部件；7 _8 機械結(jié)構(gòu)部件4. 驅(qū)動控制部件用

2、來驅(qū)動測控系統(tǒng)中的運動部件，在測控儀器中常用_、_、_、_、-_等實現(xiàn)驅(qū)動。5. 儀器中的_部件用于對被測件、標準器、傳感器的定位，支承和運動,如導軌、軸系、基座、支架、微調(diào)、鎖緊、限位保護等機構(gòu)。6. 測控儀器發(fā)展趨勢：高精度與高可靠性、_、_、多樣化與多維化8. 儀器的技術指標是用來說明一臺儀器的_和_9._是儀器對被測量變化的反映能力10. 儀器總誤差應小于或等于被測參數(shù)總誤差的_11. 了保證儀器的精度，儀器設計時應遵守一些重要的設計原則和設計原理，如_、變形最小原則、_、精度匹配原則、誤差平均作用原理、補償原理、差動比較原理等12. _和_是儀器設計的重要內(nèi)涵13. 采用_進行設計是

3、為了簡化設計、簡化制造工藝、簡化算法和降低成本 。 14. 所謂干擾，一方面是_的干擾，另一方面是_造成的干擾。15. 儀器精度設計是儀器精度綜合的反問題，其根本任務是_16._精度_與_可靠性_指標是測控儀器設計的核心問題。17.測控儀器的設計六大原則是 阿貝原則及其擴展 、 變形最小原則及減小變形影響的措施 、測量鏈最短原則、坐標系基準統(tǒng)一原則、精度匹配原則、經(jīng)濟原則。18.溫度的變化可能引起電器參數(shù)的改變及儀器特性的改變，引起 溫度靈敏度漂移和 溫度零點漂移 。19.在設計中，采用包括補償 、 環(huán)節(jié)等技術措施，則往往能在提高儀器精度和改善儀器性能方面收到良好的效果。7.造型設計中常用的幾

4、何形狀的尺寸比例： 、均方根比例 、 和中間值比例。20.標準量的細分方法有 、 。21、儀器中的支承件包括基座、立柱、機柜、機箱等。它起著聯(lián)接和支承儀器的機、光、電等各部分零件和部件的作用，其結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)尺寸較大， 結(jié)構(gòu)比較復雜。 22、導軌是穩(wěn)定和靈活傳遞(chund)直線運動的部件，起著確保運動精度及部件間相互位置精度(jn d)的作用。其由運動(yndng)導軌（動導軌）和支承導軌（靜導軌）組成。23、導軌種類很多，按照導軌面之間的摩擦性質(zhì)可分為：滑動摩擦導軌 、 滾動導軌、靜壓導軌、 彈性摩擦導軌 。 24、在微位移機構(gòu)中，微工作臺的驅(qū)動方法有 。25在測控系統(tǒng)中，主軸系統(tǒng)由主軸，軸

5、承，及安裝在主軸上的傳動件或分度元件組成，26儀器的技術指標是用來說明一臺儀器的性能和作用的，主要技術指標既作為設計依據(jù)，也用來考核所設計的儀器是否成功。27精度分析和精度設計是儀器設計的重要內(nèi)涵28在測控儀器中，精密機械系統(tǒng)對保證儀器的測量精度、定位精度和運動精度起著關鍵的作用。二、簡答導軌的功用： 導軌是穩(wěn)定和靈活傳遞直線運動的部件，起著確保運動精度及部件間相互位置精度的作用。其由運動導軌（動導軌）和支承導軌（靜導軌）組成?；瑒訉к壥侵С屑瓦\動件直接接觸的導軌。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、接觸剛度大。缺點是摩擦阻力大、磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速度時，易產(chǎn)生爬行。滾動摩擦導軌是在兩導

6、軌面之間放入滾珠、滾柱、滾針等滾動體，使導軌運動處于滾動摩擦狀態(tài)。由于滾動摩擦阻力小，使工作臺移動靈敏，低速移動時也不易產(chǎn)生爬行。工作臺起動和運行消耗的功率小，滾動導軌磨損小，保持精度持久性好，故在儀器中廣泛應用。 但是，這種導軌是點或線接觸，故抗振性差，接觸應力大。在設計這種導軌時，對導軌的直線度和滾動體的尺寸精度要求高。導軌對臟物比較敏感，要很好的防護，其結(jié)構(gòu)比滑動導軌復雜，制造困難，成本高。靜壓導軌定義： 靜壓導軌是在動導軌與靜導軌之間，因液體壓力油或氣體靜壓力而使動導 軌及工作臺浮起，兩導軌之間工作面不接觸，而形成完全的液體或氣體摩擦。 根據(jù)導軌面間產(chǎn)生靜壓力的介質(zhì)不同而分為液體靜壓導

7、軌和空氣靜壓導軌。靜壓導軌的特點： 1）靜壓導軌的導軌面間摩擦是液體分子或氣體分子摩擦，因而摩擦系數(shù)極低（0.0005），故沒有爬行，不產(chǎn)生磨損，壽命長，驅(qū)動功率小。 2）精度高，靜壓導軌是根據(jù)彈性平均原理設計的，因液體或氣體分子的彈性平均作用而使導軌運動精度提高。 3）導軌的承載能力較大，剛度好。液體靜壓導軌因壓力油粘性遠大于氣體靜壓導軌的空氣粘度，因而液體靜壓導軌剛性好于氣體靜壓導軌。 4）導軌工作面充滿壓力油或壓縮空氣，而有吸振作用，抗振性好。 5） 靜壓導軌的缺點是結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整費事，成本較高。需要一套嚴格過濾的供油或供氣設備。提高氣浮導軌性能的方法 為提高空氣靜壓導軌的剛度和承載能力

8、，可采用以下幾種方法： 1）結(jié)構(gòu)上采用閉式導軌，閉式導軌的工作面由兩個相對安裝的止推軸承構(gòu)成，它的剛度一般為單面導軌的兩倍，呈線性承載特性，穩(wěn)定性好，運動精度高。 2）增加供氣壓力，增加供氣壓力可提高氣膜的剛度。 3）減小浮起間隙，加大封閉力，在一定范圍內(nèi)氣浮導軌的剛度隨氣膜厚度的減小而增大。 4） 載荷補償，在導軌內(nèi)或供氣回路中，安裝載荷補償機構(gòu)，使氣浮導軌在載荷發(fā)生變化時，浮起量變化很小，從而使剛度增大。 5）提高阻尼力增加剛度，如采用粉末冶金多孔材料節(jié)流器，用大面積微孔節(jié)流代替小孔節(jié)流，使靜壓導軌剛度提高；采用氣、液雙向潤滑液，因潤滑面含有油層，而增加滑動阻尼，使導軌運動方向的剛度增加；

9、采用半氣浮導軌，使導軌面有部分接觸，保持恒定的庫倫摩擦力，又有適當?shù)淖枇?，提高了承載力和剛度。測控儀器(yq)的概念是什么？測控儀器則是利用測量和控制的理論，采用機、電、光各種計量測試原理(yunl)及控制系統(tǒng)與計算機相結(jié)合的一種范圍廣泛的測量儀器。為什么說測控儀器(yq)的發(fā)展與科學技術發(fā)展密切相關？儀器儀表的用途和重要性 遍及國民經(jīng)濟各個部門，深入到人民生活的各個角落，儀器儀表中的計量測試儀器與控制儀器統(tǒng)稱為測控儀器，可以說測控儀器的水平是科學技術現(xiàn)代化的重要標志。儀器儀表的用途:在機械制造業(yè)中：對產(chǎn)品的靜態(tài)與動態(tài)性能測試；加工過程的控制與監(jiān)測；設備運行中的故障診斷等。在電力、化工、石油工

10、業(yè)中：對壓力、流量、溫度、成分、尺寸等參數(shù)的檢測和控制；對壓力容器泄漏和裂紋的檢測等。在航天、航空工業(yè)中：對發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、振動、噪聲、動力特性、噴油壓力、管道流量的測量；對構(gòu)件的應力、剛度、強度的測量；對控制系統(tǒng)的電流、電壓、絕緣強度的測量等。1.6. 對測控儀器的設計要求有哪些？(1)精度要求 (2)檢測效率要求 (3)可靠性要求 (4)經(jīng)濟性要求 (5)使用條件要求 (6)造型要求2.1.說明分析儀器誤差的微分法，幾何法，作用線與瞬時臂法和數(shù)學逼近法各適用在什么情況下，為什么？微分法 若能列出儀器全部或局部的作用方程，那么，當源誤差為各特性或結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差時，可以用對作用原理方程求全微分

11、的方法來求各源誤差對儀器精度的影響。微分法的優(yōu)點是具有簡單、快速，但其局限性在于對于不能列入儀器作用方程的源誤差，不能用微分法求其對儀器精度產(chǎn)生的影響，例如儀器中經(jīng)常遇到的測桿間隙、度盤的安裝偏心等，因為此類源誤差通常產(chǎn)生于裝配調(diào)整環(huán)節(jié)，與儀器作用方程無關。幾何法 能畫出機構(gòu)某一瞬時作用原理圖，按比例放大地畫出源誤差與局部誤差之間的關系，依據(jù)其中的幾何關系寫出局部誤差表達式。幾何法的優(yōu)點是簡單、直觀，適合于求解機構(gòu)中未能列入作用方程的源誤差所引起的局部誤差，但在應用于分析復雜機構(gòu)運行誤差時較為困難。作用線與瞬時臂法 基于機構(gòu)傳遞位移的機理來研究源誤差在機構(gòu)傳遞位移的過程中如何傳遞到輸出。因此，

12、作用線與瞬時臂法首先要研究的是機構(gòu)傳遞位移的規(guī)律數(shù)學逼近法 評定儀器實際輸出與輸入關系方法：測量（標定或校準）測出在一些離散點上儀器輸出與輸入關系的對應值，應用數(shù)值逼近理論，依據(jù)儀器特性離散標定數(shù)據(jù)，以一些特定的函數(shù)（曲線或公式）去逼近儀器特性，并以此作為儀器實際特性，再將其與儀器理想特性比較即可求得儀器誤差中的系統(tǒng)誤差分量。常用代數(shù)多項式或樣條函數(shù)，結(jié)合最小二乘原理來逼近儀器的實際特性?，F(xiàn)代設計方法(fngf)的特點？ (1)程式性 強調(diào)設計、生產(chǎn)(shngchn)與銷售的一體化。 (2)創(chuàng)造性 突出(t ch)人的創(chuàng)造性，開發(fā)創(chuàng)新性產(chǎn)品。 (3)系統(tǒng)性 用系統(tǒng)工程思想處理技術系統(tǒng)問題。力求

13、系統(tǒng)整體最優(yōu)，同時要考慮人-機-環(huán)境的大系統(tǒng)關系。 (4)優(yōu)化性 通過優(yōu)化理論及技術，以獲得功能全、性能良好、成本低、性能價格比高的產(chǎn)品。 (5)計算機輔助設計 計算機將更全面地引入設計全過程，計算機輔助設計不僅用于計算和繪圖，在信息儲存、評價決策、動態(tài)模擬、人工智能等方面將發(fā)揮更大作用。1、名詞術語解釋：靈敏度與鑒別力；示值范圍與測量范圍；估讀誤差與讀數(shù)誤差；分度值與分辨力靈敏度(sensitivity) 測量儀器響應(輸出)的變化除以對應的激勵(輸入)的變化。若輸入激勵量為X，相應輸出是Y，則靈敏度表示為：S=YX 靈敏度是儀器對被測量變化的反映能力。鑒別力(閾)(discriminati

14、on) 它表示儀器感受微小量的敏感程度。測量范圍(measuring range)測量儀器誤差允許范圍內(nèi)的被測量值。示值范圍計量器具所指示的起始值到終值的范圍，。估讀誤差(interpolation error) 觀測者估讀指示器位于兩相鄰標尺標記間的相對位置而引起的誤差，有時也稱為內(nèi)插誤差。讀數(shù)誤差(reading error)由于觀測者對計量器具示值讀數(shù)不準確所引起的誤差，它包括視差和估讀誤差。分度值在計量器具的刻度標尺上，最小格所代表的被測尺寸的數(shù)值叫做分度值，分度值又稱刻度值。分辨力(resolution)顯示裝置能有效辨別的最小示值。2、測控儀器由哪幾部分組成，各部分的功能是什么按功

15、能將儀器分成以下幾個組成部分：1 基準部件 5 信息處理與運算裝置 2 傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件 6 顯示部件 3 放大部件 7 驅(qū)動控制器部件 4 瞄準部件 8 機械結(jié)構(gòu)部件基準部件 有的儀器中無標準器而是用校準的方法將標準量復現(xiàn)到儀器標準量 測量的過程是一個被測量與標準量比較的過程，因此，儀器中要有與被測量相比較的標準量，標準量與其相應的裝置一起，稱為儀器的基準部件。的精度對儀器的測量精度影響很大中。，在大多數(shù)情況下是11，在儀器設計時必須予以重視。 傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件 測控儀器中的傳感器是儀器的感受轉(zhuǎn)換部件，它的作用是感受被測量，拾取原始信號并將它轉(zhuǎn)換為易于放大或處理的信號。放大部件分類實

16、例名稱機械式放大部件齒輪放大，杠桿放大，彈性及剛度放大等機械系統(tǒng) 光學式放大部件 光準直式、顯微鏡式、投影放大、攝影放大式、莫爾條紋、光干涉等 光學系統(tǒng) 電子放大部件 前置放大、功率放大等 電子信息處理系統(tǒng) 光電放大部件 光電管放大、倍增管放大等 光電系統(tǒng) 瞄準(mio zhn)部件 用來確定被測量(cling)的位置(或零位），要求瞄準的重復性精度要好。信息處理與運算(yn sun)裝置 數(shù)據(jù)處理與運算部件主要用于數(shù)據(jù)加工、處理、運算和校正等?？梢岳糜布娐贰纹瑱C或微機來完成。顯示部件 顯示部件是用指針與表盤、記錄器、數(shù)字顯示器、打印機、監(jiān)視器等將測量結(jié)果顯示出來。驅(qū)動控制器部件 驅(qū)動控

17、制部件用來驅(qū)動測控系統(tǒng)中的運動部件，在測控儀器中常用步進電機、交直流伺服電機、力矩電機、測速電機、壓電陶瓷等實現(xiàn)驅(qū)動?？刂埔话阌糜嬎銠C或單片機來實現(xiàn)，這時要將一個控制接口卡插入到計算機的插槽中。 機械結(jié)構(gòu)部件 儀器中的機械結(jié)構(gòu)部件用于對被測件、標準器、傳感器的定位，支承和運動,如導軌、軸系、基座、支架、微調(diào)、鎖緊、限位保護等機構(gòu)。所有的零部件還要裝到儀器的基座或支架上,這些都是測控儀器必不可少的部件，其精度對儀器精度影響起決定作用。3、什么是阿貝原則？舉例說明在儀器設計的過程中如何減少阿貝誤差？阿貝原則定義：為使量儀能給出正確的測量結(jié)果,必須將儀器的讀數(shù)刻線尺安放在被測尺寸線的延長線上。或者說

18、，被測零件的尺寸線和儀器的基準線（刻線尺）應順序排成一條直線。愛彭斯坦光學補償方法，激光兩坐標測量儀中監(jiān)測導軌轉(zhuǎn)角與平移的光電補償方法，以動態(tài)準直儀來檢測導軌擺角誤差的電學補償方法，平直度測量過程中的阿貝誤差補償，遵守阿貝原則的傳動部件設計。6、何謂導向精度？導軌設計有哪些要求？舉出四種導軌組合，并說明其特點。導向精度是指動導軌運動軌跡的準確度，導軌設計要求幾何精度和接觸精度，1）滑動摩擦導軌 兩導軌面間直接接觸形成滑動摩擦。2）滾動導軌 動靜導軌面間有滾動體，形成滾動摩擦。3）靜壓導軌 兩導軌面間有壓力油或壓縮空氣，由靜壓力使動導軌浮起形成液體或氣體摩擦。4）彈性摩擦導軌 利用材料彈性變形，

19、使運動件做精密微小位移。這種導軌僅有彈性材料內(nèi)分子間的內(nèi)摩擦。7，基座與支承件設計的基本要求？ 一，具有足夠的剛度，力變形要小，二，穩(wěn)定性好，內(nèi)應力變形小，三，熱變形小，四，具有良好的的抗振性8、什么是主軸的回轉(zhuǎn)精度？主軸系統(tǒng)設計的基本要求是什么？主軸回轉(zhuǎn)精度是指旋轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)軸相對于相對于其軸線平均線的位置變動。主軸設計的基本要求是主軸在一定的載荷下具有一定的回轉(zhuǎn)精度，同時還要求有一定的剛度和熱穩(wěn)定性。9、提高主軸系統(tǒng)的剛度有幾種方法？一，加大主軸的直徑，二，選擇合理的支承跨距，三，縮短主軸的懸伸長度，四，提高軸承剛度10、氣體靜壓導軌有哪些(nxi)類型？各有何特點？閉式平面(pngmin)導

20、軌型 導軌精度高，剛性大，承載能力也大，最適于作精密機械的長行程導軌。經(jīng)過研磨，使導軌面的精度和導軌與工作臺之間的間隙達到所需要(xyo)的數(shù)值 。閉式圓柱或矩形導軌型 結(jié)構(gòu)簡單，零件的精度可由機械加工保證。隨著工作臺的移動，導向圓軸可能產(chǎn)生撓度，故不適用做長導軌，可用于高精度、高穩(wěn)定性的短行程工作臺的導軌。開式重量平衡型 這是工作臺重量（包括負載）與空氣靜壓相平衡保持一定間隙的一種形式，其結(jié)構(gòu)簡單、零件加工也比較容易。但剛度小，承載能力低，可用于負載變動小的精密儀器和測量儀器。 開式真空吸附平衡型 其結(jié)構(gòu)與重量平衡型相同。由真空泵的真空壓力來限制工作臺的浮起量，因此，可以減少工作臺浮起間隙量

21、，甚至可以減少到1m，故可提高剛度。常在微細加工設備中應用。如250CC型圖形發(fā)生器X向?qū)к?，就是用氣墊中心真空吸附加載的，在氣墊外環(huán)有氣浮平衡以保持間隙。 11、什么是微位移技術？柔性鉸鏈有何特點？微位移技術是一行程小、分辨力和精度都很高的技術，其精度要達到亞微米和納米級，柔性鉸鏈用于繞軸作復雜運動的有限角位移，它的特點是：無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高。12、采用柔性鉸鏈的微動工作臺與其它方案相比有何優(yōu)點？（一）設計要求 1）微動工作臺的支承或?qū)к壐睉獰o機械摩擦、無間隙。 2）具有高的位移分辨率及高的定位精度和重復性精度。 3）具有高的幾何精度，工作臺移動時直線度誤差要小，即顛擺、扭擺、

22、滾擺誤差小，運動穩(wěn)定性好。 4）微動工作臺應具有較高的固有頻率，以確保工作臺具有良好的動態(tài)特性和抗干擾能力。 5）工作臺最好采用直接驅(qū)動，即無傳動環(huán)節(jié)，這不僅剛性好，固有頻率高，而且減少了誤差環(huán)節(jié)。 6）系統(tǒng)響應速度要快，便于控制。（二）精密微動工作臺設計中的幾個問題 （1）導軌形式的選擇 在微動工作臺微位移范圍內(nèi)，要求工作臺有較高的位移分辨率，又要求響應特性好。因此要求導軌副導向精度高?；瑒幽Σ翆к壞Σ亮Σ皇浅?shù)，動、靜摩擦系數(shù)差較大，有爬行現(xiàn)象，運動均勻性不好。 滾動摩擦導軌雖然摩擦力較小，但由于滾動體的尺寸一致性誤差、滾動體與導軌的形狀誤差會使?jié)L動體與導軌面間產(chǎn)生相對滑動，使摩擦力在較大

23、范圍內(nèi)變動，即動、靜摩擦力也有一定差別，也有爬行現(xiàn)象產(chǎn)生，但運動靈活性好于滑動導軌。 彈性導軌，包括平行片簧導軌和柔性支承導軌，它們無機械摩擦，無磨損，動、靜摩擦系數(shù)差很小，幾乎無爬行，又無間隙，不發(fā)熱，可達到很高的分辨率，是高精度微動工作臺常用的導軌形式，但它們行程小，只適合用于微位移。 空氣靜壓導軌，這種導軌導向精度高，無機械摩擦、無磨損、無爬行，又具有減震作用，但成本較高。 在要求既要大行程，又要高精度微位移情況下，可采用粗、細位移相結(jié)合的方法。大行程時用步進電動機以機械減速機構(gòu)推動工作臺在空氣靜壓導軌上運動，而微位移時用壓電器件推動工作臺以彈性導軌導向運動。（2）微動工作臺的驅(qū)動(q

24、dn) 微工作臺的驅(qū)動可采用如下(rxi)方法： 電機驅(qū)動(q dn)與機械位移縮小裝置(杠桿傳動、齒輪傳動、絲杠傳動、楔塊傳動、摩擦傳動)相結(jié)合，這是一種常規(guī)方法，但結(jié)構(gòu)復雜、體積大、定位精度低于0.1m。適于大行程，中等精度微位移場合。 電熱式和電磁式機構(gòu)較簡單，但伴隨發(fā)熱，易受電磁干擾，難以達到高精度，一般為0.1m左右，行程較大，可達數(shù)百微米。 壓電和電致伸縮器驅(qū)動不存在發(fā)熱問題，穩(wěn)定性和重復性都很好，分辨力可達納米級，驅(qū)動工作臺的定位精度可達0.01m。但行程小，一般為幾十微米。 （3）微動工作臺的控制 微動工作臺的控制有開環(huán)控制和閉環(huán)控制，并配有適當?shù)恼`差校正和速度校正系統(tǒng)。對于閉

25、環(huán)控制還要有精密檢測裝置。用微機進行控制具有速度快、準確、靈活、便于實現(xiàn)精密微工作臺與整機的統(tǒng)一控制等優(yōu)點，是目前發(fā)展的主要方向。13、微驅(qū)動技術有哪些方法？一壓電及電致伸縮器件 壓電器件和電致伸縮器件是近年來發(fā)展起來的新型微位移器件，它結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，位移分辨力高，控制簡單，不發(fā)熱，抗干擾性強，因而是理想的微位移器件，分辨力可達到0.001m，定位精度可達到正負0.01m二在微位移器件中壓電及電致伸縮器是應用逆壓電效應或電致伸縮效應工作的壓電微位移器件是用逆壓電效應工作的，廣泛用于激光穩(wěn)頻、精密微動及進給等。對壓電器件要求其具有壓電靈敏度高、行程大、線性好、穩(wěn)定性好和重復性好等。電磁驅(qū)動器

26、是用電磁力來驅(qū)動微工作臺。微工作臺可用平行片簧導軌導向，也可用金屬絲懸掛導向。原理見圖4-96。通過改變電磁鐵線圈的電流來控制電磁鐵的吸引力，克服彈簧的作用力，達到控制工作臺微位移的目的。電磁微驅(qū)動器方法簡單，驅(qū)動范圍大，但線圈通電流后易發(fā)熱，易受電磁干擾。14、試述壓電效應和電致伸縮效應在機理上有何不同？簡單說壓電效應分正壓電效應（順壓電效應）和逆壓電效應（電致收縮效應）。前者是機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽笳呤请娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。具體說：當某些物質(zhì)沿其某一方向被施加壓力或拉力時，會發(fā)生變形，此時這種材料的兩個表面將產(chǎn)生符號相反的電荷；當去掉外力后，它又重新回到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫壓電效應。有時，也把

27、這種機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象稱為正壓電效應或順壓電效應。反之，在某些物質(zhì)的極化方向上施加電場，它會產(chǎn)生機械變形，當去掉外加電場后，該物質(zhì)的變形隨之消失，這種電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的現(xiàn)象，稱為逆壓電效應或電致收縮效應。12、試總結(jié)各種微位移機構(gòu)的原理及特點。1、柔性支承一壓電器件驅(qū)動的微位移機構(gòu) 這種機構(gòu)是一種新型微位移機構(gòu)，微移動工作臺被安裝在柔性支承上；壓電元件在電壓驅(qū)動下可精密伸長與縮短，并推動柔性支承與工作臺一起位移。由于柔性支承無間隙、無摩擦、不發(fā)熱，而壓電驅(qū)動精度高、無噪聲、不受溫度和電磁場影響、體積小、不老化，因而很容易實現(xiàn)0.l0.001m的微位移。 2、平行片簧導軌一電壓器件驅(qū)動的微位

28、移機構(gòu) 微工作臺由平行片簧導向，壓電器件驅(qū)動，無間隙，無摩擦。微位移時片簧產(chǎn)生的彈性變形，即為工作臺的微位移。這種微位移機構(gòu)可以達到O.Olm的位移分辨力，方法簡便，精度高，是常用的微位移機構(gòu)。 3、滾動導軌一壓電器件驅(qū)動 滾動導軌是精密儀器中常用的導軌形式，它具有運動靈活、行程大、結(jié)構(gòu)較簡單、精度較高等優(yōu)點。用壓電器件驅(qū)動，可以得到高的位移(wiy)分辨力。這種組合的微動工作臺，易于實現(xiàn)大行程及微位移的結(jié)合。 4、平行片簧導軌一步進電機及機械式位移縮小機構(gòu)驅(qū)動 微位移機構(gòu)用平行片簧導軌，驅(qū)動采用步進電機，為獲得微位移，需將步進電機的輸出用機械式位移機構(gòu)縮小，如用精密(jngm)螺旋傳動、彈性

29、傳動、齒輪傳動、楔塊傳動等。5、平行彈簧導軌一電磁位移器驅(qū)動 為克服絲杠螺母機構(gòu)的摩擦和間隙，可采用電磁驅(qū)動的彈簧導軌微動工作臺，其原理見圖4-92。微動工作臺用平行片簧導向，在工作臺端部固定著強磁體，如坡莫合金制成的小片，與坡莫合金小片相隔(xingg)適當?shù)拈g隙裝有電磁鐵，通過電磁鐵的吸力與上述平行片簧導軌的反力平衡，進行移動工作臺的定位。6、氣浮導軌一步進電機及摩擦傳動 彈性導軌是為解決高分辨力而采用的，但行程小。為解決大行程和亞微米分辨力的矛盾，可采用氣浮導軌。氣浮導軌精度高，極靈敏，無摩擦，無磨損，運動平穩(wěn)。摩擦傳動無振動，運動平穩(wěn)，縮小比大，定位精度可達O.1m。圖4-93是用于分

30、步重復照相機上的氣浮導軌步進電機及摩擦傳動工作臺。7、二維X-Y雙向微位移工作臺 由于常用的壓電和電致伸縮傳感器本身的最大伸長量為825m，不能滿足寬范圍微位移工作臺的要求，故常采用一級或兩級杠桿放大機構(gòu)，以達到寬范圍的位移。 X、Y雙向微位移部分，互相垂直地設計在同一整體結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，其中X向微位移部分，剛性地嵌套在Y向微位移部分工作臺之內(nèi)，即內(nèi)層為X向工作臺，外層為Y向工作臺。通過二級杠桿放大機構(gòu)驅(qū)動，可以實現(xiàn)無爬行、無蠕動、無轉(zhuǎn)角的大范圍移動。三、判斷1、儀器的精度指標中，示值誤差和示值重復性誤差的大小代表了儀器正確度和精密度的高低；而動態(tài)偏移誤差和動態(tài)重復性誤差分別代表了動態(tài)儀器響應的準

31、確度和精密度。（ ）2、造成儀器誤差的原因是多方面的，根據(jù)產(chǎn)生的階段分為：原理誤差、制造誤差和運行誤差，從數(shù)學特性征上看，原理誤差多為系統(tǒng)誤差、而制造誤差和運行誤差多為隨機誤差，因此原理誤差的存在會使儀器的準確度下降，制造誤差和運行誤差的存在會使儀器的精密度下降。（ ）3、根據(jù)誤差獨立作用原理:一個誤差源僅使儀器產(chǎn)生一定的局部誤差,局部誤差是其源誤差的線性函數(shù)，與其他源誤差無關，儀器總誤差是局部誤差的綜合，但是，在計算源誤差所造成的儀器誤差的過程中還應考慮各個源誤差對儀器精度影響的相關性。（ ）4、在進行誤差分配的過程中，若系統(tǒng)誤差小于或接近于儀器的總的允許誤差的1/3，則初步認為所分配的系統(tǒng)

32、誤差是合理的。（ ）5、應用變形最小原則進行儀器的設計時，較有效的方法是采用補償方法和結(jié)構(gòu)設計方法來減小變形的影響。（ ）6、在光學度盤式圓分度測量裝置中，當度盤采用在圓周均布兩個讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)，取兩個讀數(shù)頭的平均讀數(shù)值作為讀數(shù)結(jié)果時，可消除奇次諧波誤差，由于安裝偏心引起的誤差為一次誤差，故在讀數(shù)的過程中可以消除安裝偏心誤差。（ ）7、滾動和滑動導軌相比較而言，其磨損小，但抗振性差，接觸應力大。（ ）8、斐索平面干涉儀的設計中，測量光束與參考光束基本上處于同一環(huán)境中，溫度變化和外界振動的影響對兩束光基本上相同，因而遵守了共光路原則。（ ）9，正確度是隨機誤差大小的反映，表征測量結(jié)果的一致性或誤差

33、的分散性。（ ）10，觀測者估讀指示器位于兩相鄰標尺標記間的相對位置而引起的誤差稱為讀數(shù)誤差。（ ）11，鑒別力是顯示裝置能有效辨別的最小示值。（ ）12，漂移是指儀器計量(jling)特性的慢變化，如儀器零位隨時間變化稱為零位漂移。（ ）13，正確度是隨機誤差大小的反映，表征測量結(jié)果(ji gu)的一致性或誤差的分散性，（）14，觀測者估讀指示器位于兩相鄰標尺標記(bioj)間的相對位置而引起的誤差稱為讀數(shù)誤差。（）15，鑒別力是顯示裝置能有效辨別的最小示值。（）16，漂移是指儀器計量特性的慢變化，如儀器零位隨時間變化稱為零位漂移。（）17，等作用原則認為儀器各環(huán)節(jié)和各零部件的源誤差對儀器總

34、精度的影響是同等的。（）1、阿貝誤差產(chǎn)生的本質(zhì)原因是什么？結(jié)合圖3-3分析坐標測量機測量某一工件時，哪個坐標方向上的各個平面內(nèi)能遵守阿貝原則。答：1）標尺與被測量一條線；2）如無法做到則確保導軌沒有角運動；3）或應跟蹤測量，算出導軌偏移加以補償。 圖3-3 a) 2、結(jié)合書中圖3-9分析為何當滑塊繞o點為圓心發(fā)生擺動時，測端處于A的位置可以補償阿貝誤差，而處于A1或A2兩個位置均不能補償阿貝誤差。答：當Z軸滑塊的瞬間擺動點為O時，只有當平直度測量的工作點設在A位置時，由于導軌誤差引入的測量誤差為輔助測量頭感受到的導軌擺動帶來的誤差。而均不能有效補償導軌誤差。五分析題（30分）1. 由于制造或裝配的不完善，使得螺旋測微機構(gòu)的軸線與滑塊運動(yndng)方向成一夾角，試分析螺旋測微機構(gòu)誤差 2制造、支配以及調(diào)整中的不完善所引起的誤差， 主要由儀器的零件、元件、部件和其他各個環(huán)節(jié)在尺寸、形狀、相互(xingh)位置以及其他參量等方面的制造及裝調(diào)的不完善所引起的誤差，試分析以下產(chǎn)生誤差原因：按照(nzho)系統(tǒng)工程學的觀點,生產(chǎn)過程中有三大技術系統(tǒng): 以能量到能量變換為主的能量流系統(tǒng)(xtng