測控儀器設(shè)計課件第3章(1.2.3節(jié))

第三章測控儀器總體設(shè)計

測控儀器總體設(shè)計，是指在進行儀器具體設(shè)計以前，從儀器自身的功能、技術(shù)指標、檢測與控制系統(tǒng)框架及儀器應(yīng)用的環(huán)境和條件等總體角度出發(fā)，對儀器設(shè)計中的全局問題進行全面的設(shè)想和規(guī)劃。

要考慮的主要問題有：1.設(shè)計任務(wù)分析2.創(chuàng)新性構(gòu)思〔所能到達的新功能，所實現(xiàn)的新方法，所反映出的新技術(shù)，新理論等〕3.測控儀器假設(shè)干設(shè)計原那么的考慮4.測控儀器假設(shè)干設(shè)計原理的斟酌5.測控儀器工作原理的選擇和系統(tǒng)設(shè)計6.測控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標確實定7.儀器總體的造型規(guī)劃

第三章測控儀器總體設(shè)計要考慮的主要問題有：1.設(shè)計任務(wù)分析2.創(chuàng)新性構(gòu)思〔所能到達的新功能，所實現(xiàn)的新方法，所反映出的新技術(shù)，新理論等〕3.測控儀器假設(shè)干設(shè)計原那么的考慮4.測控儀器假設(shè)干設(shè)計原理的斟酌5.測控儀器工作原理的選擇和系統(tǒng)設(shè)計6.測控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標確實定7.儀器總體的造型規(guī)劃

第一節(jié)設(shè)計任務(wù)分析第二節(jié)創(chuàng)新性設(shè)計第三節(jié)測控儀器設(shè)計原那么第四節(jié)測控儀器設(shè)計原理第五節(jié)測控儀器工作原理的選擇和系統(tǒng)設(shè)計第六節(jié)測控儀器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標確實定第七節(jié)測控儀器的造型設(shè)計儀器總體設(shè)計的最終評估，是以其所能到達的經(jīng)濟指標與技術(shù)指標來衡量，精度與可靠性指標是測控儀器設(shè)計的核心問題。本章共分為七節(jié)第一節(jié)設(shè)計任務(wù)分析測控儀器的設(shè)計任務(wù)一般有三種情況：1〕設(shè)計者根據(jù)用戶專門的需要，針對特定的測控對象，被測參數(shù)或工作特性來設(shè)計專用的儀器。2〕設(shè)計者根據(jù)目前市場需求，設(shè)計開發(fā)通用產(chǎn)品和系列產(chǎn)品。在這種情況下，設(shè)計者應(yīng)對市場需求作廣泛的調(diào)研，以確定適當?shù)膬x器技術(shù)指標，到達以最少的產(chǎn)品系列和較全的儀器功能來覆蓋最大的社會需求。3〕設(shè)計者超前預(yù)測，設(shè)計出先進的新型產(chǎn)品，進行開發(fā)性設(shè)計。以上不同情況，對設(shè)計任務(wù)的分析，其側(cè)重考慮的內(nèi)容和方面是不同的。通常，設(shè)計任務(wù)的分析包括以下內(nèi)容：了解被測控參數(shù)的特點

了解精度、數(shù)值范圍（一維、二維、量值范圍）、量值性質(zhì)（單值、多值）、測量狀態(tài)（動態(tài)、靜態(tài)）等要求；了解測控參數(shù)載體的特點機械與光學(xué)載體居多。要考慮載體的大小、形狀、材料、重量、狀態(tài)等了解儀器的功能要求是靜態(tài)還是動態(tài)、開環(huán)還是閉環(huán)、一維還是多維、單一參數(shù)還是復(fù)合參數(shù)、檢測效率、測量范圍、承載能力、操作方式、顯示方式、自動診斷、自動保護等。了解儀器的使用條件室內(nèi)還是室外、在線還是脫機、間斷還是連續(xù)、環(huán)境狀況。了解國內(nèi)外同類產(chǎn)品的原理和技術(shù)水平了解國內(nèi)外加工工藝水平及關(guān)鍵元器件的銷售情況設(shè)計任務(wù)的分析第二節(jié)創(chuàng)新性設(shè)計創(chuàng)新是對原設(shè)計的繼承和開展，我們對現(xiàn)有儀器的原理、功能、特點了解的愈多，掌握的愈深入，愈容易發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有儀器的缺陷，從而找到進一步完善和開展的途徑。

就測控儀器的總體設(shè)計而言,創(chuàng)新設(shè)計將表達在:儀器設(shè)計所實現(xiàn)的原理、所到達的功能、所反映出的新方法和新技術(shù)等方面。

原創(chuàng)性改進性〔完善和開展〕

第二節(jié)創(chuàng)新性設(shè)計1〕數(shù)控加工機床所必備的刀具預(yù)調(diào)儀〔儀器原理上的創(chuàng)新〕

對比光學(xué)投影式刀具預(yù)調(diào)儀計算機視覺型刀具預(yù)調(diào)儀測量原理圖示工作過程將刀尖到影屏上，采用目視瞄準定使用CCD攝像機采集被測刀具圖像，測量時，計算機影屏上的十字線自動跟蹤刀具切削點，當?shù)都夥€(wěn)定在測量區(qū)域后，即已完成測量

優(yōu)缺點光學(xué)投影光路的加工及調(diào)整復(fù)雜，由人眼控制刀尖對準十字線的微細調(diào)整過程，要求二維光柵數(shù)字系統(tǒng)的導(dǎo)軌必須具備微調(diào)機構(gòu)，增加了機構(gòu)設(shè)計的難度；而且人眼目視瞄準的精度低，工作效率差。消除了操作者的人為誤差，實現(xiàn)了自動化、數(shù)字化、微米級的測量精度。結(jié)論

這種由光學(xué)投影式瞄準原理發(fā)展為利用計算機視覺系統(tǒng)進行瞄準的創(chuàng)新，開創(chuàng)了新一代刀具預(yù)調(diào)儀的發(fā)展，也為生產(chǎn)廠家?guī)砹溯^大的經(jīng)濟利潤和社會效益。

第二節(jié)創(chuàng)新性設(shè)計2〕齒輪全自動誤差測量儀〔儀器功能上的創(chuàng)新〕解決了齒輪測量參數(shù)多、測量儀器復(fù)雜、測量精度不高的難題。使一臺儀器實現(xiàn)了多臺儀器和量具才能到達的測量功能，表達了設(shè)計者在儀器功能上的創(chuàng)新成就。3〕開關(guān)〔新技術(shù)和新方法的創(chuàng)新〕機械式開關(guān)是最早的通斷控制形式，但其反映的頻率低，定位精度差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，慣性大，壽命短。隨著科技的開展，人們開發(fā)出觸摸式、感應(yīng)式、聲控式、光控式、紅外線式等多種新的開關(guān)。這些新的開關(guān)設(shè)計反映出設(shè)計者對各種新技術(shù)和新方法的創(chuàng)新研究。

第二節(jié)創(chuàng)新性設(shè)計4〕單目全向視覺測量〔儀器原理的創(chuàng)新〕

一、創(chuàng)新設(shè)計思維能力的培養(yǎng)突破“思維定勢〞的束縛。人們往往習慣于從已有的經(jīng)驗和知識中，從考慮某類問題獲得成功的思維模式中尋求解題方案，這就是所說的思維定勢。要克服心理上的慣性，從思維定勢的框框中解脫出來，善于從新的技術(shù)領(lǐng)域中接受有用的事物，提出新原理、創(chuàng)造新模式、奉獻新方法，闖出新局面。敢于標新立異。創(chuàng)新思維的特點不僅是要突破“思維定勢〞的束縛，而且要敢于標新立異，即敢于提出與前人甚至多數(shù)人不同的見解，敢于對似乎完美的現(xiàn)實事物提出疑心，尋找更合理的解法。善于從不同角度思考問題，探索多種解法，設(shè)想多個可供選擇的方案，這樣，成功的幾率必然成倍增長。我們稱這種思維方法為多向思維或擴散思維。

創(chuàng)新設(shè)計的基礎(chǔ)在于充分依靠現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息資源有針對性的檢索相關(guān)資料，補充掌握不足的信息來達到創(chuàng)新構(gòu)思。在設(shè)計的整個過程中采用集多人智慧，互相啟發(fā)來尋求解決問題的途徑；也可通過有針對性、有系統(tǒng)地提問來激發(fā)智慧，尋找解決辦法通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的觀察，優(yōu)缺點分析，或采用數(shù)學(xué)建模，或采用系統(tǒng)分析及形態(tài)學(xué)矩陣的理論分析方法尋求各種解決辦法。

二、創(chuàng)新設(shè)計方法的訓(xùn)練1〕學(xué)習，掌握創(chuàng)造學(xué)理論的根本思想，掌握創(chuàng)新思維規(guī)律，面對來自于自然界生存壓力、社會開展需求壓力、經(jīng)濟競爭壓力、個人工作壓力及自我責任心，事業(yè)心的主客觀強大壓力，激發(fā)出積極、主動創(chuàng)造精神。2〕摸索創(chuàng)新設(shè)計的方法和技巧第三節(jié)測控儀器設(shè)計原那么在儀器設(shè)計長期實踐的根底上,形成了一些帶有普遍性的或在一定場合下帶有普遍性的儀器設(shè)計所應(yīng)遵循的根本原那么與根本原理。這些設(shè)計原那么與設(shè)計原理,作為儀器設(shè)計中的技術(shù)措施,在保證和提高儀器精度,改善儀器性能,以及在降低儀器本錢等方面帶來了良好的效果。如何在儀器的總體方案中遵循或恰當?shù)剡\用這些原那么與原理,便是在儀器總體設(shè)計階段應(yīng)當突出考慮的一個內(nèi)容。

共有六項設(shè)計原那么：一、阿貝(Abbe)原那么及其擴展二、變形最小原那么及減小變形影響的措施三、測量鏈最短原那么四、坐標系統(tǒng)一原那么五、精度匹配原那么六、經(jīng)濟原那么一.阿貝(Abbe)原那么及其擴展阿貝原那么定義：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?；蛘哒f，被測零件的尺寸線和儀器的基準線〔刻線尺〕應(yīng)順序排成一條直線。因此，遵守阿貝(Abbe)原那么的儀器，應(yīng)符合圖3-1所示的安排。儀器的標準刻線尺與被測件的直徑共線。舉例說明阿貝原那么圖3—1遵守阿貝原那么的測量1-導(dǎo)軌2-指示器3-標準線紋尺4-被測件5-工作臺對比用游標卡尺測量工件的直徑用千分尺測量工件的直徑測量圖示

測量過程用游標卡尺測量工件的直徑。不符合阿貝原則。測量時，活動量爪在尺架（導(dǎo)軌）上移動，由于導(dǎo)軌之間存在間隙，使活動量爪發(fā)生傾斜角而帶來測量誤差，其值為

設(shè)S=30毫米，=1ˊ則引起的誤差為=30*0.0003=0.009mm用千分尺測量工件的直徑。符合阿貝原則。如果由于安裝等原因，測微絲桿軸線的移動方向與尺寸線方向有一夾角，則此時帶來測量誤差為設(shè)d=20毫米，=1ˊ則引起的誤差為=20mm即誤差微小到可以忽略不計的程度。結(jié)論

誤差和傾角φ成一次方關(guān)系，習慣上稱為一次誤差誤差和傾角φ成二次方關(guān)系，習慣上稱為二次微小誤差

阿貝誤差產(chǎn)生的原因

導(dǎo)軌間隙造成運動中的擺角由于標準刻線尺與被測件的直徑不共線而帶來測量誤差導(dǎo)軌間隙造成運動中的擺角由于標準刻線尺與被測件的直徑共線誤差微小到可以忽略不計再舉一例：用阿貝比較儀測量線紋尺的刻線間隔，被測尺寸線W和儀器基準線S在同一條直線上，故符合阿貝原則。如果由于導(dǎo)軌誤差，基準讀數(shù)顯微鏡和測量使讀數(shù)顯微鏡支架在圖示平面內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動，使基準讀數(shù)顯微鏡的第二次瞄準位置由移到此時帶來的測量誤差為：因為：（1-cosφ）=2sin2φ/2設(shè)d被測線紋長度，且d=20mm，φ=1′，則引起的誤差為：Δ=20×（0.0003）2/2=9×10-7mm即誤差微小到可以忽略不計的程度?？梢?，阿貝原那么在量儀設(shè)計中的意義重大?！ぐ⒇愒敲幢还J為是量儀設(shè)計中最根本的原那么之一，在一般的設(shè)計情況下應(yīng)盡量遵守?！D3-2工件的直徑測量用阿貝比較儀測量1—被測工件2—工作臺3—底座4—基準刻線尺5—支架但在實際的設(shè)計工作中，有些情況不能保證阿貝原那么的實施，其原因有二：1〕遵守阿貝原那么一般造成儀器外廓尺寸過大，特別是對線值測量范圍大的儀器，情況更為嚴重。2〕多自由度測量儀器，如圖3-3所示的三坐標測量機，或其它有線值測量系統(tǒng)的儀器。很難作到使各個坐標方向或一個坐標方向上的各個平面內(nèi)均能遵守阿貝原那么。如圖3-3所示的三坐標測量機，其測量點的軌跡是測頭1的行程所構(gòu)成的尺寸線，而儀器讀數(shù)線分別在圖示的X、Y與Z直線位置處，顯然，在圖示情況下測量時，X與Y坐標方向均不遵守阿貝原那么。其中圖3-3a)為XZ平面，測頭1在該平面內(nèi)的行程所構(gòu)成的尺寸線與Z方向讀數(shù)線共線，但與X方向讀數(shù)線相距為L，在該平面內(nèi)不符合阿貝原那么。其中圖3-3b)為YZ平面，測頭1在該平面內(nèi)的行程所構(gòu)成的尺寸線與Z方向讀數(shù)線共線，但與Y方向讀數(shù)線相距為L，在該平面內(nèi)不符合阿貝原那么。圖3-3三坐標測量機1-測頭的觸球2-被測工件結(jié)論：許多線值測量系統(tǒng)的儀器，很難做到使各個坐標方向或一個坐標方向上的各個平面內(nèi)均能遵守阿貝原那么。圖3-3a)圖3-3b)基于上述實際情況，引出了擴展阿貝原那么的思路和方法。美國學(xué)者布萊恩〔〕建議將擴展了的阿貝原那么表達如下：“位移測量系統(tǒng)工作點的路程應(yīng)和被測位移作用點的路程位于一條直線上。如果這不可能，那么或者必須使傳送位移的導(dǎo)軌沒有角運動，或者必須用實際角運動的數(shù)據(jù)計算偏移的影響"。它包含三重意思，遵守了這三條中的一條，即遵守了阿貝原那么。即：1〕標尺與被測量一條線；2〕如無法做到那么確保導(dǎo)軌沒有角運動；3〕或應(yīng)跟蹤測量，算出導(dǎo)軌偏移加以補償。舉幾例來了解阿貝原那么擴展定義的應(yīng)用。以下實例的共性點：這些實例均采用了動態(tài)跟蹤測量，隨機補償測量誤差的方法。動態(tài)跟蹤測量補償?shù)姆椒ㄊ菍⒈O(jiān)測系統(tǒng)與儀器主體固定為一體，一旦經(jīng)過統(tǒng)調(diào)和定標，那么補償?shù)木确€(wěn)定。愛彭斯坦（Eppenstein）光學(xué)補償方法

愛彭斯坦（Eppenstein）光學(xué)補償方法主要被應(yīng)用于高精度測長機的讀數(shù)系統(tǒng)中。圖3-4a為測長機原理圖。刻尺面位于焦距f相同的兩個透鏡N1，N2的焦面上。M2，N2與尾座聯(lián)為一體，M1，N1與頭座聯(lián)為一體?？坛哂裳b在尾座內(nèi)的光源照明。對零時，設(shè)0刻線成象在s1點。測量時，尾座向左移動。當導(dǎo)軌平直時，設(shè)相應(yīng)于被測長度讀數(shù)值的刻線0ˊ亦成象在s1處時不產(chǎn)生誤差?，F(xiàn)假設(shè)由于導(dǎo)軌直線度的影響，使尾座產(chǎn)生傾角θ，則在測量線方向上，測端因傾斜而向左挪動，如無補償措施，則此值即為阿貝誤差。但這時與尾座聯(lián)為一體的M2，N2也隨之傾斜θ角，這樣，刻線0ˊ通過M2，N2及M1，N1便成象到s2點，則S2點相對于S1點在刻尺面上也有一挪動量。圖3—4愛彭斯坦光學(xué)補償方法a)測長機工作原理圖b)光學(xué)補償原理頭座需向左移動靠緊工件，為使讀數(shù)正確，S1S也需等于向左移動量即==即，于是，由尾座傾斜而帶來的阿貝誤差，由于在儀器中設(shè)置了上述光學(xué)系統(tǒng)，在讀數(shù)時自動消失了，即達到了補償?shù)哪康?。這種補償原理被稱為愛彭斯坦光學(xué)補償原理，是通過結(jié)構(gòu)布局隨機補償阿貝誤差的方法。2．激光兩坐標測量儀中監(jiān)測導(dǎo)軌轉(zhuǎn)角與平移的光電補償方法

圖3-5為高精度激光兩坐標測量儀，為了補償由于導(dǎo)軌轉(zhuǎn)角引起的的阿貝誤差，儀器采用雙層工作臺。下層工作臺2經(jīng)滾柱在底座1的導(dǎo)軌上作縱向移動，上工作臺3通過三個滾珠軸承4支承在下工作臺上。上工作臺П型框板的左右各有兩個孔眼。左面兩個孔眼里裝有彈性頂塊5，把上工作臺往左拉，右面兩個孔眼里裝有壓電陶瓷組合體6、7，其端部頂在下工作臺上。利用壓電陶瓷的電場-壓變效應(yīng)，使上工作臺相對于下工作臺實現(xiàn)微小的平移或轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角將產(chǎn)生阿貝誤差，故在此僅介紹導(dǎo)軌的轉(zhuǎn)角運動。上工作臺移動過程中在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角測量及校正原理如圖3-6所示。這里采用了激光小角度測量法。在上工作臺的左部裝了一對角隅棱鏡。假設(shè)上工作臺移動過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，角隅棱鏡3相對于角隅棱鏡8的光程差將有增大或縮小。這樣根據(jù)測得的偏差值的正負方向，通過電子線路，使壓電陶瓷5作相應(yīng)的伸長或縮短，以補償上工作臺在移動過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。圖3-5激光兩坐標測量儀的工作臺原理1-底座2-下層工作臺3-上工作臺4-滾珠軸承5-彈性頂塊6，7-壓電陶瓷組合體圖3-6轉(zhuǎn)角測量及校正原理1-準直透鏡組2-全反射鏡3-角隅棱鏡4-上工作臺5-壓電陶瓷6-分光移相鏡7-光電接收器8-角隅棱鏡二、變形最小原那么及減小變形影響的措施變形最小原那么定義：應(yīng)盡量防止在儀器工作過程中，因受力變化或因受溫度變化而引起的儀器結(jié)構(gòu)變形或儀器狀態(tài)和參數(shù)的變化。例如：儀器承重變化儀器結(jié)構(gòu)變形外界溫度變化儀器或傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化，導(dǎo)致光電信號的零點漂移及系統(tǒng)靈敏度變化。1．減小力變形影響的技術(shù)措施〔大型精密儀器、超精測量儀器〕要從總體設(shè)計上，或從具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，考慮減小或消除力變形的影響?！?〕一米激光測長機底座變形的補償

圖3-11一米激光測長機結(jié)構(gòu)原理1—底座2—干預(yù)儀箱體3—測量頭架4—工作臺5—尾座6—電動機和變速箱7—閉合鋼帶8—電磁離合器9—固定角隅棱鏡10—尾桿11—測量主軸12—可動角隅棱鏡13—激光器14—分光鏡〔2〕光電光波比長儀消除力變形的結(jié)構(gòu)布局為減小力變形的影響，儀器布局如下：第一，采用了工作臺、床身、基座三層結(jié)構(gòu)的形式。工作臺1在床身2上移動，床身2通過三個鋼球支承在基座3上，基座那么用三個支點支在地基上。鋼球支承和基座支點位置上重合。這樣，工作時，無論工作臺1怎樣移動，工作臺及床身的重量始終通過三個球支承作用在基座上，即基座受到的三個垂直力只有大小的變化，而無方向和位置的變化，而且這三個力又通過基座底下的三個相對應(yīng)的支點直接作用在地基上。因此，在工作過程中，基座變形根本穩(wěn)定不變。

圖3—13三層結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計1—工作臺2—床身3—基座4—V形槽支承面5—平支承面板6—圓錐形球窩支承面第二，在光電光波比長儀中，光電顯微鏡、固定參考鏡和干預(yù)系統(tǒng)的分光鏡三者之間的相對位置，要求嚴格保持不變。因此布局上把這三者都裝在與基座相連的構(gòu)件上。由于基座變形穩(wěn)定不變，故這三者之間相對位置也保持穩(wěn)定不變。從而保證了測量精度。第三，前面提到，床身2是通過三個鋼球支承在基座3上的。這三個鋼球的支承，其支承座結(jié)構(gòu)各不相同。一個支承座是平支承面5〔布置在后面〕，前面兩邊的兩個，其中一個是圓錐形球窩支承面6，另一個是V形槽支承面4。V形槽的方向與基座縱方向相平行。采用這種支承座結(jié)構(gòu)后，床身一經(jīng)放到基座上，就符合定位原那么。這時，床身在縱向、橫向及轉(zhuǎn)角方向均無需再加諸如螺釘、夾板等的限制，防止產(chǎn)生不良的約束所帶來的附加內(nèi)應(yīng)力。此外，如果溫度有所變化，這種結(jié)構(gòu)也并不限制床身相對于基座的自由伸縮，所以也不會因熱變形而帶來內(nèi)應(yīng)力。這種設(shè)計，既能自動定位，又無附加內(nèi)應(yīng)力，在有些資料中，把它稱之為無附加內(nèi)應(yīng)力的自動定位設(shè)計，或稱為符合運動學(xué)原理的設(shè)計。作為一種設(shè)計原理，在儀器設(shè)計中應(yīng)用很廣。2．減小熱變形影響的技術(shù)措施減小熱變形影響的技術(shù)措施有：采用恒溫條件，以減小溫度變化量；選擇適宜的材料，以減小線膨脹的影響，或選用線脹系數(shù)相反的材料在某些敏感環(huán)節(jié)上進行補償；采用補償法補償溫度變化的影響，如測出被測件與標準件的溫度和，查得被測件與標準件的線脹系數(shù)與，那么溫度誤差的修正公式為〔3-6〕式中，L為被測件的標準長度。也可采用實時補償法，例如：1)．如絲杠動態(tài)測量儀，由于溫度的影響，被測絲杠將伸長或縮短，此外，當環(huán)境溫度、氣壓、濕度偏離標準狀態(tài)時，激光波長也將發(fā)生變化，這些都將帶來測量誤差。因此，可以采用在激光一路信號中增減脈沖數(shù)的辦法來進行補償?shù)姆桨浮Ｔ谘a償時，①先測出環(huán)境的溫度、氣壓和濕度，②再計算出每米需累積補償量，③再計算每米補償量的脈沖數(shù)，1m長度內(nèi)的激光脈沖數(shù)為，則每隔脈沖，對激光一路增減一個脈沖信號。圖3—14分頻補償原理1—分頻器2—補償器3—與門2)．擴散硅壓力傳感器零點溫漂的補償擴散硅壓力傳感器是在硅材料的基片上，用集成電路的工藝制成擴散電阻并組成橋路。由于采用了半導(dǎo)體材料的擴散技術(shù)，不可防止地產(chǎn)生了如下問題：擴散電阻的離散性很大，橋路的四個電橋臂阻值R1≠R2≠R3≠R4；擴散電阻的各個電阻溫度系數(shù)不等，即；③擴散電阻隨溫度的非線性變化。因此，將產(chǎn)生嚴重的各不相同的零點溫度漂移和靈敏度溫度漂移。為了解決擴散硅壓力傳感器零點溫度漂移的補償，提出了串并聯(lián)、雙并聯(lián)、雙串聯(lián)等幾種補償方案。

三、測量鏈最短原那么測量鏈定義：儀器中直接感受標準量和被測量的有關(guān)元件，如被測件、標準件、感受元件、定位元件等均屬于測量鏈。在精密測量儀器中，根據(jù)各環(huán)節(jié)對儀器精度影響程度的不同，可將儀器中的結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)區(qū)分為測量鏈、放大指示鏈和輔助鏈三類。測量鏈的誤差對儀器精度的影響最大，一般都是1:1影響測量結(jié)果。因此，對測量鏈各環(huán)節(jié)的精度要求應(yīng)最高。因此測量鏈最短原那么顯然指一臺儀器中測量鏈環(huán)節(jié)的構(gòu)件數(shù)目應(yīng)最少，即測量鏈應(yīng)最短。因此，測量鏈最短原那么作為一條設(shè)計原那么要求設(shè)計者予以遵守。四、坐標系統(tǒng)一原那么以上設(shè)計原那么，一般都是從某臺儀器自身結(jié)構(gòu)布局和變形特性出發(fā)考慮的。而坐標系統(tǒng)一原那么,那么是對儀器群體之間的位置關(guān)系,相互依賴關(guān)系來說的,或主要是針對儀器中的零件設(shè)計及部件裝配要求來說的。對零部件設(shè)計來說，這條原那么是指：在設(shè)計零件時，應(yīng)該使零件的設(shè)計基面、工藝基面和測量基面一致起來，符合這個原那么，才能使工藝上或測量上能夠較經(jīng)濟地獲得規(guī)定的精度要求而防止附加的誤差。例如，圖3－18所示的零件，兩個直徑d1及d2的設(shè)計基面及工藝基面均為中心線OO。在測量時，假設(shè)用頂尖支承進行〔見圖3-18〕，那么測量基準和設(shè)計基準、工藝基準重合，此時能真正地反映d2的圓柱度等加工誤差。但假設(shè)以d1的外圓柱面為測量基準時〔見圖3-19〕，那么d1的形狀誤差也就反映到測量結(jié)果中，帶來附加的測量誤差。圖3—18頂尖支承法測徑向圓心晃動圖3—19V形支承法測徑向圓心晃動對儀器群體之間〔主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間〕的位置關(guān)系,相互依賴關(guān)系來說,這條原那么是指：在設(shè)計某臺儀器或其中的組成部件時，應(yīng)考慮到該儀器或該部件的坐標系統(tǒng)在主坐標系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換關(guān)系與實現(xiàn)轉(zhuǎn)換的方法。較復(fù)雜的測控系統(tǒng)，常常由機械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和光電變換局部組成；有時一個復(fù)雜的測控系統(tǒng)往往由幾個子系統(tǒng)共同來完成同一個測量任務(wù)。這時應(yīng)將各個子系統(tǒng)的坐標都應(yīng)統(tǒng)一起來，統(tǒng)一到表征被測件位置的主坐標系中，即在設(shè)計中要考慮各子坐標系與主坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，否那么會帶來測量結(jié)果的混亂。圖3-20所示為刀具預(yù)調(diào)儀的結(jié)構(gòu)原理圖，該儀器用于測量刀具的刀尖局部參數(shù)，主要有刀柄長度和刀尖的旋轉(zhuǎn)半徑〔見圖3-21〕。

圖3-20數(shù)控加工設(shè)備用刀具預(yù)調(diào)儀1-工作臺2-床身〔含X向?qū)к墶?-被測刀具4-計算機監(jiān)視器5-CCD攝像頭6-立柱〔含Z向?qū)к墶?-Z向滑架8-光源圖3—