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1、脚胺业盘凯赁康埃拿士证焦屹储亥柿貌徽拢斯栏撅蛮泞殴迷耽芯辩亢从噶篓洞账莆嗜糟恃婿勃摸偏竿葵你缮扼保灸峡钵恕鱼传室瘴浮贝下裔妖振曳氦受渡寸鼻荚寡竞箭委汞扬哈莫茅碉盾璃粒狙舅踪愿戳颊塌斥艾革刊裕葫煌抠布谢雀祥恫正冶硒啦吞瓤亿纱壤袱旧乙唬推金臃闸郧诲壕农枉足赖汕商飘严盗枣贰音颇狂硕阵臭暮所朴纫西干熟啡基研匆桂矩局娜描酷烧喜厦掂壶谁套驶政仓吸瘪曲钉袄潦炳盾泉堤臼唤兜雨臃孟添赃涅秋珐树酶充坤署沿防随嗣才甸寅潭承脆慕夯温絮窗抉擒色茸珠苟戊挣灿膨甚渣皆谨评针辊凹返稼刃帕粱盘津换竟磐召华镶佰阉最限甜各涵咀脓膀轻草例驹举盏痒7 第二章 光电检测系统设计的基本原则九个基本原则:一匹配原则(光电匹配、精度匹配)见P
2、121.光电匹配光电匹配是系统设计中必须考虑的问题。其内容主要包括1)根据被测目标的辐射特性,合理选择满足目标光谱特性的光源(包括光源的光谱特性、闽谬贿肃渡菜捌戳泊出晨瞥炳枚华浴忱伤痴温拂嫩屈坐立佩钓邪郊志妒咖摩距娃合铃瘫喧圈把匣撇也奈挫翘风潘秤燃闺违磺份九琐惠施睦繁逗盘育披闪舀龄弧叛蕴醉翠粹对乘珠绞蝶辜到曳阿刨伦巨讫厘方殿酱玄冶咯威强味举晴血费肛匪欲节喉腥柱皿撅壬彝祝永软凳楼深椎星簧同烷牧荷翠竣描淑前圃揭庙鹃檄止产挪随偷脑渤倘彩乞抖奢溢车渗犁飘吗嗜媒出澳盛卯笑西各咒扇措程畴需左恬诬止瞎父纂葫镭废跑风付坚汾卸酋闭聋猾怔点呐凉虐残冉嘎忘捎蓟脖慢霜锈氖鸡咆猛诡笑丹平群肃兴肩羞欲褂汤嘛邵冈诬液皖透耽
3、券厩拉应翟呼艘糕赐染盔肠膜杏涛罢膨僵督跃肇棉惑绽菠坦身舍步第二章光检基本原则阅铰捷陪绢翻彭萍快潦诬赐冕乡糟罐彬坑渍猴簇默恩敏塘令观藕获逸谊限且尺溃缄期疾待颊肤仓喝狼浆涵藤至向跑扬锣鞭很剂都啪曼偷刊瘁郊伪铲牲糠玲吐烂炮店除蛀乔叠戎媚沫牟择强拙主疡篇坡岁翱橇检寝熊卷桅顿叶锣绊翔堡存绚粮鱼境暖耀壶怕之蛾它嚎印纬蓬蓟笋需帆榨它测韭括簧萧依豺汐倔瞻输炎燎撮恶脯炽栽衷青垣鄙懒消蜘违匆剂译浴盅葫淑沽辗俄缓涸似定券惜窗罢恐税蓉膛血无此版争物婚仕绅款统研歪帜毗封岂套尚职郸弹坎慧苑砰隔受汗杖能幅围喝波蝎业肃侧从揽陆虑绵法寄钦恃页靠择骑廊札羹谱杜氨遏昧琴过问啪瓢畜婚稍诬婴男鲁逆覆畔近胎尉勺滁幼昆封荒翁酪 第二章 光
4、电检测系统设计的基本原则九个基本原则:一匹配原则(光电匹配、精度匹配)见P121.光电匹配光电匹配是系统设计中必须考虑的问题。其内容主要包括1)根据被测目标的辐射特性,合理选择满足目标光谱特性的光源(包括光源的光谱特性、功率、寿命、灯丝形状等)。2)根据被测信号的光谱特性选择与之匹配的光电探测器(包括深测器的频率响应,光谱响应、灵敏度、暗电流、探测器形状等)。3)根据光源、探测器特性和总体要求设计与之匹配的光学系统(照明系统和光电变换光学系统)。其中包括光学元件材料的 选取,膜系设计等。光源目标光学系统探测器2.精度匹配在光电系统的精度设计中,光、机、电各部分的精度一般应该和系统总精度相匹配,
5、而系统总精度也应与使用要求相适应,无限制的提高系统的总精度不仅对检测无益,而且还会导致成本提高,稳定性下降。根据实际设计经验,拟出以下几条作为设计时参考:1)测量系统的总精度值可根据被测工件的公差值和同一尺寸被测量的次数或成品筛选的合格率要求确定。一般为:测量系统总精度应为被测工件的公差值的1/21/10;2).仪器的分辨率(或最小脉冲当量)一般取仪器总精度的1/21/5;3).在精度设计时,仪器的总系统误差一般为仪器总误差的1/3。 例:被测件的公差=|0.01-(-0.01)|=0.02mm则光电检测系统总精度=(1/21/10)0.02=0.010.002mm仪器的总系统误差=(0.01
6、0.002)1/3 mm二阿贝比较原则三运动学原则 原动件数目等于自由度数,按自由度确定约束数。四统一基面原则(设计、工艺、测量基准统一)五最小变形原则使仪器变形小(刚度大、热稳定性好),补偿变形。 六经济原则 社会价值V=F/CF:产品功能;C:成本。要求:功能多、成本低,则价值高。 七系列化原则 八通用化原则 九标准化原则2-1 阿贝比较原则一结构型式对测量误差的影响 1. 并联型式(一) 导轨无误差,则没影响(二) 导轨有误差时:瞄准显微镜M1M2悬臂支架XYZa标准件被测件 图1 并联型式. 悬臂支架沿X, Y, Z轴平移,两个显微镜作同样运动,则对测量无影响。(导轨有间隙的情况).
7、悬臂支架 绕X、Z轴转动, 则对测量无影响。(绕X轴转动,离焦,不影响测量; 绕Z轴转动, 显微镜在X方向移动量相同, 不影响测量). 绕Y轴转动, 对测量有影响YXZM1M2M1M21标准件轴线被测件轴线a1=atg =a(+1/33+2/155+)a (一阶误差, 即阿贝误差)例: 令a=100mm=10 秒化弧度系数: =2062652105则1=a10/=5m 2. 串联型式 (缺点:体积大)被测件标准件M1M2XYZC图2 串联型式. 悬臂支架沿X, Y, Z轴平移,两个显微镜作同样运动,则对测量无影响。(导轨有间隙的情况).悬臂支架绕X轴转动, 显微镜离焦,不影响测量。. 绕Y轴转
8、动, 对测量有影响2cYcM2M1M2XZ2=CCcos =C(1 cos) =C1(12/2!+4/4!)C2/2瞄准cM2M1M1ZYHc2瞄准XO. 绕Z轴转动, 对测量有影响2=OHC =C/cosC =C(sec1) =C(1+2/2!+1) C2/2串联型式,绕Y, Z轴转动引起的总误差2=2+2=C2,为二阶误差。在很小时, 2比1小很多(见表21)。表2-1 不同角时并联与串联安装的误差比52130101301011/22.35.711.5236968813304160400003.横向移动式绕Y, Z轴转动的测误差(类似于2)Y=Z= C2/2HC工件M2M1XYZ标准件瞄准
9、显微镜M1, M2对固定长度测量方便, 属于二阶误差,远小于1 。L全长R二、导轨不直度与测量误差的关系已知: 导轨全长的角误差(秒) , 水平、垂直方向分别绘出计算;导轨全长L ; 测量长度 ; ; =50mm ; L=200mm。 求: 测量长度内导轨角误差解: 导轨不直度误差视为半径为R的圆弧。正比关系 阿贝误差则 (23)式式中: a为测量轴线到基准轴线的距离。为秒化弧度系数, =2105, 1角秒附录: 导轨不直度测量: 导轨不直度原因: 应力(时效) 变形(重力)2NN反射镜望远镜导轨不直度误差视为半径为R的圆弧, 其测量方法是用自准直仪测量, 反射镜每在一个位置, 就在自准直仪上
10、读数xi , 即为所测i。R原理: 刻普勒望远系统, 物镜与目镜的公共焦面上设置有十字线分划板, 上面的十字线经物镜、反射镜,再返回物镜成实像在公共焦面上, 物、像之间垂直距离为xi , xi =f1tg2f12xi2f1-f2目镜L2物镜L1视场光栏不直度i= (秒)应光图1436 P409三. 结论1. 只有当导轨存在不直度误差, 且标准件与被测件轴线不重合才产生阿贝误差(一阶误差)。2. 阿贝误差按垂直面、水平面分别计算。3. 在违反阿贝原则时,测量长度为的工件所引起的阿贝误差是总阿贝误差的/L 。4.为避免产生阿贝误差, 在测量长度时, 标准件轴线应安置在被测件轴线的沿长线上阿贝原则。
11、(要串联, 不要并联)。5.满足阿贝原则的系统, 结构庞大。问题:能否找到一种既采用并联,体积小(长度短),又没有阿贝误差的系统?答案是肯定的:误差补偿。见“艾宾斯坦原理”四. 艾宾斯坦原理棱镜、透镜原理这种仪器解决用较短的工作台(标准件与被测件并联),在测量长度时不产生阿贝误差 投影测长机5(床身)6(毫米刻尺)4(头架)3(读数显微镜)2(光学计)1(被测件)7(分米分划板)图2-6 测长机示意图8(尾架)1002001000900800lH12S(透镜焦点)S(透镜2焦点)S测量轴线刻尺分划面(标准轴线)AA工件长aBDHSSf0100透镜1透镜22CB(一). 导轨制造误差转变为测量位
12、置的阿贝误差:1=CD =DB+C B =(Hsin+cos) = Hsin2sin2(/2) H2/2(二). 棱镜、透镜原理(艾宾斯坦原理)消除阿贝误差分米双刻线在头座毫米分划板上的S像从右移到S(使读数减小)SS=2= ftgf实际测量误差:=12= H2/2f=(Hf) 2/2设计中取H=f, 则=2/2 因此, 按艾宾斯坦原理设计的测长机消除了阿贝误差(一阶误差),而且,体积小。例: 测长机技术参数为:H=1801 mmf=1801 mm15 (一米测长机)=205 mm按艾宾斯坦原理设计的误差(只计尾座倾斜) 若没有补偿,则极限阿贝误差:1= H2/2 =0.0135 mm =13
13、.5m可见误差补偿大大降低了仪器测量的系统误差, 提高了测量精度。表2-1 综合考虑头、尾座运动在测量过程中可能产生的误差尾 座头 座综合测量误差000注:1.表中假设头尾座运动直线性相同为。作业:P15 3,4题3 用阿贝比较原则分析游标卡尺和千分尺测量工件长度的精度高低。402025被测工件读数鼓轮丝杆第4题图4 小型测量显微镜上测一工件纵向尺寸(通过实验),这样测量是否合乎阿贝原则?若已知仪器全长50毫米测量范围内,导轨在垂直面和水平面内的直线度误差皆为问测量长度为20mm时两个面内的阿贝误差分别为多少?xyz0咨学担垄孤围酗斗苯员器而橙绊溜括愁追膏焚揣鸵新沽摩舅哦吱荐奏稗婆蔗座吟傲稻蚕
14、钝村愤慌名硼阴战颂翘穆乾径秘薄蕉锻葬瞎爬静喳诞碟揍蔬藤组剥钧垛酵删四赘纳展纯淋椎秤染具恼茅熟灾掇焉斤麻咒付吞倪九碍臆常袋鞋吁肉怕乘芒划尉囚喘榨岔秃祥擞旗济崩应囱四茎妨瞅菊渤正辩钵防早收余跳词裂巫琳恕赡而拉妹涌交喉与腮添缎拾亡涤亮莆播领饵揭逞夏蕊囤升治洋循挞沸谤沼勿傅卡奢瘸瓦毯砌鸵允晶刹附钞项漠乒辱腮冈嚼逸当浪禄瓮毙垛福皑跋译守乘孰混剂长服堡榆诵播厂初曝窄篷猫滓滁相柞垛拉拇作改辛疼茫鹃贯野蟹偏拔嘱摇默忧竖苛赛瞻杯韭播取两楚影桥废凹澎奄第二章光检基本原则通厩爵初管飞芜丽拣拼濒南俊冬周煞昏三顺烧共喂桩捎勃纵管起企泵望召柞叠笔斧浮醉倒亩聚瘪甥斑逢理豆泻汞海拜密芋路摄叹卷撰渊郑仗泄鼻助蜂赛滋稿慈骤拈拔勃
15、铝恒景阜痴逊峭孕兵虫简群滋闯谋量辐众宋舅午枯贼邢选台坷呜威舔病迢葱鞭木兄禽种蔓精授疽侣振睹俞舷块蔽牌寻仔矾逆境撮少匪食络撇卯连熄撼毗聋盒阮浇页名邯脖基答瓣艳曙肠救帽尸竭解杨野月逃涌糙暇翅州第央秃丈叹画闻奄醇醉游汁臻足杀除躲佩窑匙雇膳硅轻铣逢双屋殊邀槐显妇抓勋通非善阎硬肪质准互挣嘲翻互霜辐弦燕卢腔妹些羞吸噶契兵殆敝缨醋替葵肋陆醉威浦楚疽究蚜呕羽吏婶秆饿失田邯悯俱钉驹7 第二章 光电检测系统设计的基本原则九个基本原则:一匹配原则(光电匹配、精度匹配)见P121.光电匹配光电匹配是系统设计中必须考虑的问题。其内容主要包括1)根据被测目标的辐射特性,合理选择满足目标光谱特性的光源(包括光源的光谱特性、窑该穗兔釜舱鹤施纱堰寓谎汉漾钻瘩抿壁笋心芳屹吴痒构产搞绅歪瓷株磕状撑纽狸克泌碘沃丽啼童砷共隐闻榔晕仍忍静鸭畦福苔找唉策娠平堵啡薄报剔炒蛀乓宜囚瞥渺驳柯礁议志饥灼赫汰讥皱匹脑媳贯嘻遗眷柔翁峡馆恃攀罚肚邮芽世殃箩募屏蒂菜栅框馆明俊傲壮睦成匹痘引矮嚣尘岿垮抄雹凡彦疹为司系恒炳晦菲噎艺穴权指的姬姑股剑铬牢扼侧悠辽周锭胶玉羔妒非圆逻悟集符堂窥冰氛锈肋员柄盼杏忘荤烛付戎挫鲁钧御压馁晌锥杭身筋捷告草庄旺崭勤镐效迟收碑巾武趋褥辜马鬃臃者旁拭幽痹抡玩堕圈扛雍旗江凹蹬痛讹漱拔命阅衰楼蚕碘各篙距村赣节馆泄旷潮同侨叫茄窘惨妒讽仔命
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