精密测量习题(简答题部分)个人整理资料

二乘平面的平面，则此二平面之间的距离即为平面度误差。 b) 最小区域法：两平行理想平面与被测实际平面的接触状态符合三角形准则、交叉准则、
直线准则三种情况之一，则两平行平面间的区域为最小区域，两平行平面向的距离为平 面度误差。 10. 工件如图所示，试设计一种测量轮廓度误差及表面粗糙度的方法 线轮廓度公差是实际被测轮廓线对理想轮廓线的允许变动量，用于限制平面曲线或曲面截面 轮廓的形状误差。 工件实际轮廓的微观几何形状特性称为表面粗糙度。 其都可以采用电动轮廓仪来测量。???（感觉打印资料答案不太对）
1. 简述单频激光测长的原理（画出原理简图） 如图所示，从激光器发出的光束，经扩束准直后由分光镜分成两路，并分成从固定反射镜和 可动反射镜反射回来后会合在分光镜上而产生干涉条纹。当可动反射镜移动时，干涉条纹的 光强变化由接收器中的光电转换原件和电子线路等转换为电脉冲信号，经整形、放大后输入
可逆计数器算出总脉冲数，再由电子计算机按计算式子L = 1 ������ ∙ ������，式子中������为激光波长，������
L
=
∫
0
������������������
=
∫
0
2 ∆������������������
=
2 ������
N 为记录下来的累积脉冲数。
3. 试述三坐标测量机工作原理 三坐标测量机是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长原件、数显装置，有一个能够放 置工件的工作台，测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装 置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。测量机的采点发讯号装置是测头，在沿 X,Y,Z 三个轴方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控 制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理 和输出。 通常将坐标测量机的几何参数误差按其在各运动自由度方向作用分类，分为 3 项位置度、6 项直线度、9 项角摆误差、以及 3 轴相互之间的 3 项垂直度，共 21 项参数误差。 这 21 项中有： (1) X、Y、Z 三个方向的位置度（3）。 (2) 沿 X、Y、Z 三个方向运动时的 6 个直线（6） (3) 沿 X、Y、Z 三方向运动时自转、俯仰、方向九个角摆（9）。 (4) X、Y、Z 各轴间 3 个垂直度（3）。 4. 简述用电感位移传感器接触测量表面粗糙度的方法（画出原理简图） 测量过程中，工作台上的工件在 X-Y 向电机驱动下移动，得到一个测量点的 X，Y 坐标，杠 杆一侧的触针始终接触被测工件表面，并随表面轮廓的起伏而上下移动，带动杠杆绕支点旋
b) 定位精度的检定：先使用数控机床自身的定位系统在 X-Y 平面内定位，同时使用激光测 距仪分别测量 X-Y 工作台在两个方向的移动距离，经反复测量即得到其定位精度；
c) 水平与垂直方向直线度误差：用激光测距仪与数控机床自身光栅测量系统配合，分别在 X，Y 两方向行程范围内移动刀架，对于移动相垂直方向上的刀架位移值即为该方向直 线度误差
转，从而引起电感式位移传感器输出电信号，偏移其零位，偏移零点的位移信号经过放大， 模数转换处理送至计算机，该数值作为输出量由程序驱动压电陶瓷使工作台沿 Z 向移动，带 动工件随之上下移动，最终使杠杆回到平衡位置，杠杆是否回到平衡位置由电感式位移传感 器是否处于零位来判断。这时工件上下移动的距离由衍射光栅干涉位移传感器测到，这个距 离即为零件表面轮廓在该测量点 Z 方向上的变动，该信号经光电信号处理电路送到计算机， 即为采集到的 Z 方向坐标，如此重复该过程，可得到一系列数据，送到计算机经表面轮廓评 定软件处理得到。如下图所示。 5. 简述干涉显微镜测量表面粗糙度的方法（画出原理简图） （打印资料的答案是按照实验 7 的资料写的，感觉不太对） 6. 用激光测长存在什么优点 信噪比高，抗干扰能力强，精度高、频带宽、动态响应好、线性度好、测量范围大、检测时 间短、非接触式。 7. 三维表面粗糙度测量与评定与二维表面粗糙度测量与评定比较有何优点？ 一个表面实际轮廓由 XY 坐标确定，因此获取一个表面实际轮廓是二维测量，根据一个实际 轮廓定义的表面粗糙度参数是二维参数。用一个实际轮廓反映表面实际微观的形貌显然是不 充分的。三维表面粗糙度测量是指用三维评定参数和三维图形描述实际表面微观形貌的过 程。与三维表面粗糙度测量相比，它有如下特点：1. 可全面反映表面微观形貌的自然特性； 2.可提供许多有意义的参数，如含油容积、残屑容积、接触面积等；3.测量采样的数据多， 评定可靠；4.可借助于计算机提供的可视技术，给出各种三维图形，更直观、形象地反映表 面实际微观形貌。 8. 圆度误差评定的四种方法是什么？试简述其算法 最小平方圆：用最小二乘圆法求出实际轮廓的平均圆作为基准圆，实际轮廓最高点和最低点 到基准圆的距离的绝对值之和为圆度误差。 最小区域圆：作实际轮廓的两个同心包容圆，包容圆的最小半径差即为最小区域法的圆度误 差 最大内切圆：用实际轮廓的最大内切圆作为基准圆，轮廓上的点到基准圆的最大径向偏差为 圆度误差。 最小外接圆：用实际轮廓的最小外接圆作为基准圆，轮廓上的点到基准圆的最大径向偏差为 圆度误差。 9. 试说明平面度误差最小二乘与最小区域评定方法 a) 最小二乘法是以最小二乘平面作为理想评定基准面，作两个包容实际平面且平行于最小
设测量棱镜的移动速度为 V，则由多普勒效应引起的频差∆f = 2������ ������ = 2������，式中，������为光传播
������
������
的速度，v 为激光频率，������为激光波长，若测量时间为 t，则测量镜移动的距离 L 为
������
������ ������
������
11. 如何检定数控加工机床 X-Y 工作台下列精度要求 1.X-Y 尺寸精度 2.定位精度 3.水平与垂 直方向直线度误差 4.X 与 Y 的垂直度误差
a) Байду номын сангаас-Y 尺寸精度的检定：用激光干涉仪与数控机床自身的光栅测量系统，分别在 X，Y 方向 进行长度尺寸的测量、检定，看其 X-Y 尺寸精度是否满足技术指标，否则需要调整
d) X 与 Y 的垂直度误差：以 X 或 Y 方向为基准，利用自准直测角仪测量另一方向与该基准 方向的夹角与 90 度的偏差值，即为 X 与 Y 的垂直度误差。
触针和定位块在驱动装置的驱动下在工件便面上滑行，触针随着粗糙表面的起伏而上下移 动，而与触针相连的杠杆的另一端的磁芯也随之运动，它使接入电桥两臂的电感线圈的电感 发生变化，因而使电桥输出与触针位移成比例的调幅信号，它经载波放大器放大后，输入相 敏整流器，以获得大小和方向上反映触针位置的信号，再经过 A/D 模数转换，将电压量转变 为数字量，由单片微机系统进行数据处理。将处理结果显示出来。
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为电脉动总数，由此可算出可动反射镜的移动位移L。
2. 简述双频激光测长的原理（画出原理简图），并简单说明如何应用其测量直线度 如图所示，加上轴向磁场的氦氖激光管，发出艺术有两个频率的左旋和右旋偏振光 v1 和 v2， 双频激光束通过 1/4 玻片后，变成两互相垂直的线偏振光；光束经扩束器后，被分束镜 B1 分为两部分：其中一部分被反射到检偏器上作为参考管光束产生拍频，频率为������1 − ������2，另一 束光透过分速镜沿原方向射向偏振分束偏振镜 B2，偏振方向互相垂直的线偏振光 v1 和 v2 被分开，其中 v1 反射至参考角锥棱镜 M1，v2 透过偏振分束镜到测量角锥棱镜 M2，若测量 镜以速度 V 移动，则由于多普勒效应，返回光束的频率会变成 v2±∆v（正负号取决于移动方 向），这束光返回后重建通过偏振分束镜，并与频率为 v1 的返回光会合，然后被直角棱镜 Mk 反射至检偏器 P2 上产生拍频，拍频信号频率为������1 − (������2 ± ∆v)。计算器接收来自 D1 和 D2 这 两路信号后进行同步相减变得移频，从而可以求出测量角锥棱镜 M2 的移动位移。