仪器精度理论 第2版PDF电子书下载

第1章 误差和精度的基本概念 1

1.1研究误差理论的意义 1

1.1.1研究误差的重要意义 1

1.1.2误差理论的基本任务 2

1.1.3误差理论的实际应用 2

1.2误差 2

1.2.1误差的定义 2

1.2.2误差的来源 3

1.2.3误差的表示方法 4

1.2.4误差的分类 7

1.2.5系统误差和修正值 8

1.3精度 8

1.3.1精度的一般含义 8

1.3.2精度的具体含义 8

1.3.3精度的其他含义 9

1.3.4分辨力与精密度和准确度的关系 10

1.4测量的基本问题 10

1.4.1测量与测量过程 10

1.4.2测量方法的分类 11

1.4.3测量要素 12

1.4.4测量误差处理中应注意的问题 13

思考与练习题 14

第2章 误差分布 16

2.1测量误差的统计特性 16

2.1.1测量值点列图 16

2.1.2统计直方图和概率密度分布图 17

2.1.3测量误差统计分布的特征值 19

2.2常见误差分布 25

2.2.1正态分布 25

2.2.2其他常见误差分布 26

2.2.3常用的统计量分布 30

2.3误差分布的分析与检验 33

2.3.1误差分布的分析判断 33

2.3.2误差分布的统计检验 33

思考与练习题 40

第3章 随机误差 41

3.1随机误差概述 41

3.1.1随机误差产生的原因 41

3.1.2随机误差的基本特性 43

3.2算术平均值 44

3.2.1算术平均值原理 44

3.2.2算术平均值的标准差 45

3.3标准差的计算方法 46

3.3.1贝塞尔公式 46

3.3.2极差法 47

3.3.3最大误差法 47

3.4置信区间 50

3.4.1正态分布的置信区间 51

3.4.2 t分布的置信区间 51

3.4.3其他分布的置信区间 52

3.5不等精度测量时随机误差的估计 54

3.5.1权的概念及权的确定方法 54

3.5.2加权算术平均值 55

3.5.3加权算术平均值的标准差 56

思考与练习题 59

第4章 系统误差 61

4.1系统误差概述 61

4.1.1研究系统误差的重要意义 61

4.1.2系统误差产生的原因 61

4.1.3系统误差的分类 62

4.1.4系统误差对测量结果的影响 64

4.2系统误差的发现 65

4.2.1残余误差观察法 65

4.2.2马利科夫判据（残余误差校核法） 67

4.2.3阿贝判据 68

4.2.4其他判别准则 70

4.2.5 t检验法 73

4.2.6多组测量的方差分析 74

4.3系统误差的减少与消除 76

4.3.1消除误差源法 76

4.3.2加修正值法 76

4.3.3改进测量方法 77

思考与练习题 81

第5章 粗大误差 83

5.1粗大误差概述 83

5.1.1粗大误差产生的原因 83

5.1.2防止与消除粗大误差的方法 83

5.2粗大误差的判别准则 83

5.2.1莱伊达准则（n≤10不成立） 84

5.2.2格拉布斯准则 85

5.2.3狄克逊准则 87

5.2.4测量数据的稳健处理 89

5.3测量结果的数据处理实例 90

5.3.1等精度直接测量列测量结果的数据处理实例 90

5.3.2不等精度直接测量列测量结果的数据处理 92

思考与练习题 94

第6章 误差传播与误差合成 95

6.1函数误差 95

6.1.1函数系统误差计算 95

6.1.2函数随机误差计算 97

6.1.3函数误差分布的模拟计算 101

6.1.4传播定律的应用 104

6.2误差的合成 109

6.2.1误差合成概述 109

6.2.2随机误差的合成 111

6.2.3系统误差的合成 112

6.2.4系统误差和随机误差的合成 114

6.2.5微小误差取舍准则 116

思考与练习题 118

第7章测量结果的不确定度评定 120

7.1研究不确定度的意义 120

7.1.1研究不确定度的必要性 120

7.1.2不确定度名词的由来 120

7.1.3不确定度的应用领域 121

7.2不确定度的基本概念 122

7.2.1不确定度的定义 122

7.2.2不确定度的来源 122

7.2.3不确定度的分类 124

7.3标准不确定度的两类评定 124

7.3.1 A类评定方法 124

7.3.2 B类评定方法 125

7.3.3自由度 129

7.3.4应用举例 131

7.4合成标准不确定度 132

7.4.1合成公式 132

7.4.2有效自由度 133

7.4.3应用举例 133

7.5扩展不确定度 136

7.5.1概述 136

7.5.2自由度法 136

7.5.3超越系数法 137

7.5.4简易法 139

7.6测量结果的表示方法 140

7.6.1测量结果报告的基本内容 141

7.6.2测量结果的表示方式 141

7.6.3评定测量不确定度的步骤 143

7.6.4数字位数与数据修约规则 144

思考与练习题 148

第8章 最小二乘法 149

8.1最小二乘法原理 149

8.2线性参数的最小二乘估计 150

8.2.1正规方程组 150

8.2.2不等权的正规方程组 153

8.2.3标准差的估计 154

8.3非线性参数的最小二乘估计 157

8.4用最小二乘法解决组合测量问题 160

思考与练习题 166

第9章 仪器精度的基本概念 168

9.1仪器参数与特性 168

9.1.1示值与示值范围 169

9.1.2刻度与分辨力 169

9.1.3测量范围 169

9.1.4灵敏度与鉴别阈 169

9.1.5仪器的稳定性与漂移 170

9.1.6滞差 170

9.1.7零值误差和基值误差 170

9.2测量仪器的准确度和准确度等级 171

9.2.1测量仪器的准确度 171

9.2.2以最大允许误差评定准确度等级 173

9.2.3以实际值的测量不确定度评定的准确度等级 179

9.2.4测量仪器多个准确度等级的评定 181

9.3影响仪器精度的主要因素 181

9.3.1仪器原理误差 182

9.3.2形状特性 182

9.3.3外部干扰特性 183

9.3.4运动特性 185

思考题 189

第10章 仪器精度估算与评定方法 190

10.1仪器静态精度的计算方法 190

10.1.1仪器的静态精度特性 190

10.1.2仪器的静态精度计算方法 191

10.2测量仪器的示值误差及其评定 201

10.2.1示值误差的定义 201

10.2.2测量仪器示值误差的评定方法 203

10.3测量仪器的重复性评定方法 211

10.3.1测量仪器重复性评定的基本方法 211

10.3.2重复性条件 212

10.4测量仪器动态精度及其估算 215

10.4.1测量仪器动态精度的基本概念 215

10.4.2传递函数 216

10.4.3系统的动态精度 219

10.4.4测量系统动态精度分析 221

思考与练习题 227

第11章 精密运动机构精度 228

11.1轴系精度 228

11.1.1轴系精度的基本概念 228

11.1.2主轴回转误差 229

11.1.3影响轴系精度的因素 232

11.1.4轴系精度分析 236

11.2导轨副的导向精度 238

11.2.1导向精度的概念 238

11.2.2导轨副精度及提高导向精度的措施 238

思考题 241

第12章 传动与变换机构精度 242

12.1螺旋机构与传动精度 242

12.1.1螺纹参数误差及其对旋合性的影响 242

12.1.2螺旋副传动精度 245

12.1.3螺旋副的空回 248

12.1.4螺旋副传动精度计算实例 248

12.1.5精密滚珠螺旋副精度 249

12.1.6提高螺旋副传动精度的措施 254

12.2齿轮机构的传动精度 257

12.2.1齿轮机构传动误差的主要来源 257

12.2.2齿轮机构的空回 261

思考题 266

第13章 光学系统及其元件精度分析 267

13.1光学仪器的对准精度 267

13.1.1横向对准误差 267

13.1.2纵向调焦误差 268

13.1.3提高对准精度的几种方法 270

13.2透镜误差分析 270

13.2.1透镜的等效节点、等效节平面 270

13.2.2透镜的位置误差 271

13.2.3透镜的制造误差 275

13.3平行玻璃板及分划板误差分析 282

13.3.1平行玻璃板 282

13.3.2分划板 286

13.4反射棱镜误差分析 291

13.4.1反射棱镜的作用矩阵 292

13.4.2反射棱镜的特征方向和极值轴向 294

13.4.3反射棱镜的位置误差 303

13.4.4反射棱镜的制造误差 305

13.4.5应用举例 310

思考题 316

第14章 仪器电子系统精度分析 317

14.1概述 317

14.2仪器电子测量系统的精度原理 317

14.2.1电子测量系统的组成及其精度特点 317

14.2.2测量元件的精度 320

14.2.3信号处理电路的误差 323

14.2.4电子测量系统误差的计算方法 324

14.2.5提高电子测量系统精度的主要措施 325

14.2.6减小干扰与噪声的措施 326

14.3仪器控制系统的精度分析 327

14.3.1光学仪器控制系统的组成与分类 327

14.3.2控制系统的精度和误差 330

14.3.3控制系统参数与精度之间的关系 334

14.4控制系统误差计算实例 335

14.4.1控制系统误差计算步骤 335

14.4.2电视跟踪系统的误差计算 335

14.4.3摄影机同步控制系统的误差计算 341

14.5计算机及通信误差分析 343

14.5.1计算机误差 343

14.5.2串行通信误差 345

14.6感应同步器的误差 348

14.6.1感应同步器的误差分析 348

14.6.2数显表的误差分析 350

14.7光电倍增管四象限型和弱光像增强CCD跟踪系统的比较 351

14.7.1两种跟踪系统的基本原理 351

14.7.2探测器的噪声误差 353

14.7.3控制特性 354

14.7.4闭环噪声 355

思考练习题 356

第15章 仪器总体精度设计 357

15.1仪器总体精度设计概述 357

15.1.1仪器总体精度设计的目的 357

15.1.2仪器精度设计的步骤 358

15.1.3总体精度分析方法 359

15.2仪器设计的基本原则 361

15.2.1阿贝原则 361

15.2.2最小变形原则 362

15.2.3基准面统一原则 364

15.2.4精度储备 365

15.2.5测量链最短原则 366

15.2.6匹配性原则 367

15.2.7最优化原则 367

15.2.8互换性原则 367

15.2.9经济性原则 367

15.3仪器精度计算 368

15.3.1最大误差法 368

15.3.2概率计算法 374

15.3.3综合计算法 375

15.4仪器精度分配 379

15.4.1误差分配方法 379

15.4.2球径仪误差分配与调整实例 382

15.5提高仪器测量精度的措施 384

15.5.1设计时从原理和结构上消除误差 385

15.5.2从装配调整中消除误差 387

15.5.3对仪器的误差进行修正 387

15.5.4采用误差补偿法提高仪器或系统的精度 387

15.5.5采用误差自动校正原理 389

思考题 391

第16章 典型仪器的精度分析 392

16.1电子经纬仪的精度分析 392

16.1.1电子经纬仪的测角原理和基本结构 392

16.1.2经纬仪不满足几何条件时所产生的误差 393

16.1.3电子经纬仪的总体精度分析 396

16.2光电坐标测量仪的精度分析 401

16.2.1概述 401

16.2.2精度分析 404

16.3万能工具显微镜的精度分析 408

16.3.1概述 408

16.3.2精度分析 418

思考题 423

附表1常用误差分布一览表 424

附录2标准正态分布表 428

附表3 t分布表 429

附表4 x2分布表 430

附表5 F分布表 431

附表6夏皮罗-威尔克αin系数 435

附表7夏皮罗-威尔克W（n，α）值 436

附表8偏态统计量p分位数Zp表 437

附表9峰态统计量P分位数Zp表 437

参考文献 438