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第一章 仪器精度的基本概念1

1.1 仪器的参数和特性1

1.1.1 示值与示值范围1

1.1.2 刻度与分度值1

1.1.3 测量范围1

1.1.4 稳定度1

1.1.5 灵敏度与鉴别阈1

1.2 仪器精度的基本概念2

1.2.1 正确度2

1.2.2 精密度3

1.2.3 准确度4

1.2.4 回程误差6

1.2.5 迟钝度8

1.3 影响仪器精度的主要因素11

1.3.1 仪器原理误差12

1.3.2 形状特性12

1.3.3 外部干扰特性12

1.3.4 运动特性15

1.4 精度设计的基本原则17

1.4.1 阿贝原则17

1.4.2 最小变形原则18

1.4.3 基准面选择原则20

1.4.4 测量链最短原则21

第二章 仪器精度特性22

2.1 仪器的精度与误差22

2.1.1 测量与检验的种类22

2.1.2 测量结果的误差22

2.1.3 随机误差与系统误差24

2.1.4 测量仪器误差24

2.2 仪器精度的评定方法25

2.2.1 仪器的精度特性25

2.2.2 仪器精度评定方法26

2.3 测量仪器动态精度33

2.3.1 测量仪器动态精度的基本概念33

2.3.2 传递函数34

2.3.3 测量系统的动态精度38

2.4 仪器精度设计与计算39

2.4.1 仪器精度分配39

2.4.2 仪器精度计算40

第三章 仪器可靠性设计44

3.1 可靠性的基本概念44

3.1.1 可靠度函数44

3.1.2 失效率45

3.2 可靠性计算47

3.2.1 串联系统可靠性计算47

3.2.2 并联系统可靠性计算48

3.2.3 混联元件系统的可靠性计算49

3.2.4 期望寿命50

3.3 冗余设计52

3.3.1 冗余的基本概念及分类52

3.3.2 冗余设计53

3.3.3 冗余选择注意的问题53

3.4 可靠性预测54

3.4.1 可靠性预测的目的54

3.4.2 可靠性预测方法的分类54

3.4.3 系统运行参数对系统可靠性的影响54

3.4.4 故障率累积预测法55

3.4.5 参数漂移分析57

3.5 可靠性设计58

3.5.1 可靠性设计基本思想58

3.5.2 可靠性分配原则58

3.5.3 可靠性分配方法59

第四章 精密运动机构精度62

4.1 轴系精度62

4.1.1 轴系精度的基本概念62

4.1.2 主轴回转误差63

4.2 影响轴系精度的因素65

4.2.1 轴系零件形状特性的影响65

4.2.3 外部干扰特性的影响67

4.2.2 运动特性的影响67

4.3 轴系精度分析68

4.3.1 V形轴系精度分析68

4.3.2 半运动式圆柱形轴系精度70

4.4 导轨副的导向精度及其对仪器测量精度的影响71

4.4.1 导向精度71

4.4.2 导向误差对仪器测量精度的影响72

4.5 影响导轨副精度的因素73

4.5.1 形状特性73

4.5.2 运动特性73

4.5.3 外部干扰特性74

4.6.2 误差传递方程76

4.6 滚动导轨副精度76

4.6.1 导轨副的原始误差76

4.7 气体轴承稳定性79

4.7.1 气体轴承类型和特点79

4.7.2 气体轴承的稳定性80

4.7.3 影响空气轴承性能的主要参数81

第五章 传动与变换机构精度83

5.1 螺纹参数误差及其对旋合性的影响83

5.1.1 螺纹参数误差83

5.1.2 螺距误差对螺旋副旋合性的影响83

5.1.3 牙型半角误差对螺旋副旋合性的影响84

5.2.1 螺旋副传动特点85

5.2 螺旋副传动螺纹啮合特点85

5.2.2 导圈和闭圈86

5.2.3 螺旋副啮合螺纹位置的确定86

5.2.4 导圈的位移及位移误差88

5.3 螺旋副传动精度89

5.3.1 螺旋副螺母位置误差89

5.3.2 中径误差、螺距误差、半角误差对螺母位置误差的影响90

5.3.3 螺旋副的空回92

5.3.4 螺旋副传动精度计算实例92

5.4 精密滚珠螺旋副精度94

5.4.1 精密滚珠螺旋副结构及特点94

5.4.2 滚珠螺旋副传动精度95

5.4.3 滚珠螺旋副传动精度计算96

5.5 提高螺旋副传动精度措施98

5.5.1 滑动螺旋副98

5.5.2 滚珠螺旋副101

5.6 齿轮机构的传动精度102

5.6.1 齿轮机构传动误差主要来源102

5.6.2 齿轮机构传动误差统计计算105

5.7 齿轮机构空回107

5.7.1 空回产生的原因107

5.7.2 齿轮机构空回的统计计算113

5.8.1 消减齿轮机构空回方法114

5.8 消减齿轮机构空回和传动误差的措施114

5.8.2 消减齿轮机构传动误差的方法116

第六章 精密伺服系统精度分析117

6.1 伺服系统的原理及典型精密伺服机构117

6.1.1 伺服系统控制原理117

6.1.2 典型精密伺服机构118

6.2 伺服系统的方框图和传递函数119

6.2.1 系统的传递函数119

6.2.2 系统的方框图120

6.3 伺服系统的稳定性122

6.3.1 稳定性的基本概念122

6.3.2 判定系统稳定性的基本方法123

6.4 伺服系统的稳态误差128

6.4.1 稳态误差基本概念及计算方法128

6.4.2 降低稳态误差的方法132

6.5 伺服系统的瞬态响应133

6.5.1 伺服系统瞬态响应性能指标133

6.5.2 二阶系统瞬态响应性能指标的分析计算134

6.6 精密伺服系统精度分析方法138

6.6.1 伺服系统的精度与误差138

6.6.2 伺服系统参数与精度之间的关系140

6.7.1 伺服系统精度分析步骤141

6.7.2 电视跟踪系统的精度分析141

6.7 精密伺服系统精度分析实例141

第七章 光学电气测量系统精度147

7.1 测量仪器光学系统对准精度147

7.1.1 光学系统对准精度147

7.1.2 物镜放大倍数误差及物镜畸变148

7.2 测量仪器光学系统元件误差对仪器精度的影响148

7.2.1 透镜误差148

7.2.2 平行玻璃板及分划板误差151

7.3.2 平衡测量系统152

7.3.1 开环式测量系统152

7.3 测量仪器电气测量系统精度152

7.2.3 反射棱镜制造误差152

7.3.3 比例式测量系统153

7.4 电气测量系统误差分析及提高精度措施154

7.4.1 信号处理电路误差分析154

7.4.2 线性电路的动态误差155

7.4.3 提高电气测量系统精度的措施155

第八章 仪器总体精度分析157

8.1 仪器总体精度分析的意义157

8.1.1 仪器总体精度设计的目的157

8.1.2 总体精度分析方法157

8.2.1 零件制造公差与验收公差159

8.2 测量仪器精度对测量结果的影响159

8.2.2 仪器测量误差对分选测量结果的影响160

8.2.3 仪器测量误差对主动检测结果的影响162

8.3 测量系统线性化及最佳参数的确定163

8.3.1 线性化的意义及方法163

8.3.2 函数最佳近似理论163

8.3.3 应用实例164

8.4 仪器刻度尺被检点数的选择165

8.4.1 刻度尺被检点数选择的意义165

8.4.2 刻度尺被检点数选择的方法166

8.5.1 付氏级数168

8.5 仪器精度的谐波分析168

8.5.2 12纵坐标计算系统169

8.5.3 应用实例173

8.6 仪器精度和测量精度178

8.6.1 仪器精度178

8.6.2 仪器精度和测量精度的关系178

8.7 提高仪器总体精度的方法180

8.7.1 将随机误差转化为系统误差180

8.7.2 系统误差随机化180

8.7.3 产品设计时消除误差181

8.7.4 产品装配调整中消除误差181

8.7.5 微机误差补偿181

8.7.6 降低环境条件影响183