仪器的误差来源

　　仪器的误差来源可以分为原理误差、制造误差和运行误差三大类。

　　（1）原理误差

　　原理误差由于理论不完善或采取近似理论而产生。它与制造精度无关，而是由设计决定。仪器采取何种方案，进行何种近似处理，便会产生何种原理误差。例如激光测长系统的小数有理化，光学系统的畸变误差等，都属原理误差。又如测角望远镜或自准直仪（见图1）是以分划板上的刻度Z来反映角度a的，即

　　图1  自准直仪的原理误差

　　可见Z与a呈非线性关系。也就是说，分划板上的刻线应按式（4－1）的关系成不等间隔。

　　而实际上为了减少工艺上的困难，分划板是等间隔刻划的，即形成如下关系：

　　这样就不可避免地要产生原理误差△Z：

　　表1列出了5°以内的Δa值。显然，若自准直仪的测角精度要求达到±1″，其测角范围就不可大于±2°。

　　表1  自准直仪原理误差数据

　　（2）制造误差

　　由于材料、加工尺寸和相互位置的误差而产生的仪器误差，统称为制造误差。制造误差是不可避免的，但并不是所有的零件误差都造成仪器误差，起主要作用的是构成测量链的零部件。所以设计时要注意结构的合理性，要注意基面统一以及使测量链最短等。

　　（3）运行误差

　　运行误差产生于仪器的使用过程中，主要分为以下几类：

　　①变形误差。由于载荷、接触变形、自重等原因而产生弹性变形引起的误差。减小变形误差的主要办法有：

　　● 选择合适的结构以减小变形。例如支承点位置（见图1），欲使工件在自重影响下，

　　长度变化最小，则应使α≈（2/9）J（贝塞尔点），这适合于刻度尺。若欲使工件两个

　　端面平行度变化最小，贝刂应使α≈（4/19）J（爱雷点），这适合于长的块规；

　　图1    支承点位置与自重变形的关系

　　● 在结构安排上，要注意一个零件的变形不要传递到相邻的零件上去，更不要被放大：

　　● 选择弹性模量大的材料；

　　● 尽量避免材料受弯、扭的作用。因为在同样载荷作用下，材料受拉和压力作用时变形小；

　　● 尽量保证测量过程中测力恒定。

　　②磨损引起的误差。减小磨损的主要办法有：摩擦副不用同一种材料；降低表面粗糙度数值；采取跑合、预磨措施等。

　　③温度变化引起的误差。温度变化不仅会引起机身热变形，还会引起周围介质的折射率发生变化，后者对于干涉长度测量仪器会引入误差。减小温度误差的主要手段有：隔离热源（如将光源移到仪器外边）；建立热平衡条件（如将激光器密闭，有时反而比散热好）；使被测件与标准器的材料线膨胀系数尽量接近；减小干涉仪的闲区误差等。

　　④间隙与空程。间隙靠加工或调整减小，空程多采取弹性力封闭办法消除。

　　⑤振动引起的误差。设计要采用合适的结构以避免共振；仪器要采取隔离措施等。