56光栅测长仪动态误差测量实验研究

发布时间：2017-01-02 08:24

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图４－７光栅动态误差傅立叶变换……………………．；图４－８傅立叶交换后放大图………．…………………；图４－９修正后的动态误差信号……．．………………；图５－１动态测量误差贝叶斯预报原理图………………；图５—２贝叶斯预测递推算法．．…．………．………；图５—３光栅动态误差曲线图．…………．．．……．；图５—４原始标准动态误差数据图……．．．．．…．；图５—５动

图４－７光栅动态误差傅立叶变换……………………．……．．…．

图４－８傅立叶交换后放大图………．…………………………．

图４－９修正后的动态误差信号……．．…………………．………

图５－１动态测量误差贝叶斯预报原理图…………………．………

图５—２贝叶斯预测递推算法．．…．………．………．．．．．……．…．

图５—３光栅动态误差曲线图．…………．．．……．…．．．………．．．

图５—４原始标准动态误差数据图……．．．．．…．…．…．．．…．……．．

图５—５动态误差的贝叶斯预报图………………………．………

图５—６模型修正系数曲线图……．．．…………．．…………．…．．

图５—７动态误差预报的不确定度．．……．．．．……．……．…．．．…．．●●●■●●盯●●”鼹●●●●●∞¨●们盯●●●●盯●●●犍船●

表格清单

表２一ｌ光栅传感器接插件管脚定义……………………。。……．．．……１２

表２－ｉ贝叶斯预报计算过程…………．………………………．．．…．４９

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工件及取得的研究成果。据我所知．除了文中特别加咀标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果．也不包含为获得盒壁工些太生或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同。占对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。

学位论文作者签字：黼止签字日期：哇ｒ年ｇ月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解盒自卫王些去堂有芙保留、使用学位论文的规定，有权保留并向嘣象有关部门或机构迸交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权垒墼量些厶堂一可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描辞复制手段保存、汇编学位论文。

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学位论文者签名葫膀山

日导师签名倚饰日签字日期：口ｆ年Ｚ月

学位论文作者毕业盾去向

１。作单位：

通讯地址：签字日期：ｏｆ年占月电话邮编

致谢

在论文完成之际，首先感谢合肥工业大学给我这个学习和提高的机会，特别是我的导师陈晓怀教授三年来对我的悉心指导，导师最大限度地提供了良好的学习环境和科研条件，使得我的课题得以顺利进行并完成。陈老师严谨的治学态度、精湛的学术水平、开阔的视野、分析洞察问题的能力和高尚的个人情操，使我受益匪浅。在生活』：，陈老师也给予了诸多的关心和帮助，使我在为人处世上懂得了许多道理，在此表月ｉ衷心的感谢！

在学习和实验研究过程中，程真英老师也给予了我极大的关怀和帮助，从实验方案的制定、具体实验步骤的进展以及塌后论文的完成，无不渗透着她的智慧和心血。电感谢费老师提供的实验环境和条件，使我的实验研究得以顺利完成。

还要感谢周围的同学和师弟师妹们，他们在我实验进行过程中遇到困难时都主动热心地帮我解决难题。

感谢合肥工业大学各位老师．感谢他们在我的论文工作中给予我的无私的指导和帮助咀及在生活上给我的关怀和照顾。

感谢我的父母、兄弟和亲戚对我的挂念、理解和支持。感谢在我这三年学习和生瓶中帮助我的所有热心人。

作者：刘春山２００５年６月

第一章绪论

测量误差理论是伴随着测量技术的产生与发展而发展起来的。为了适应现代科技和生产的需要，由静态测量技术发展到普遍的动态测量水平，这是必然的趋势。动态测量技术的先进性和复杂性，给测量科学提出了许多新的课题，动态测量误差分离与修正技术是其中的重要内容…。由于动态测量误差具有时变性、动态性自相关性和随机性等特点”３，因此它在理论上与实践上都较静态测量误差复杂得多。目前动态测量误差理论仍然没有形成～个完整的体系，国内外有许多专家学者都在研究该方向。

１，ｌ

１．１．１动态测量误差理论的发展与展望动态测量理论的发展

动态测量理论问题的研究，是以电测技术，特别是示波技术的需求为起点丽发展起来的”１。前苏联学者Ａ．ＫＯＰＨＩＯ和Ａ．６ｎＯＨＪＩｅｎｂ于１９世纪８０年代，在关于示波器测量元件动态性能的著作中提出了动态测量的概念，但并未将其作为独立的问题提出。现代动态测量理论的发展，应以１９０９年Ａ。Ｈ，ＫＰＮｊＩ。Ｂ发表的学术论文为起点。随后，随着科学技术和测量技术的迸一步发展，动态测量越来越受到人们的重视。美国标准局建立了动态电测量工作组，并在１９７４年末举行了首次全会，在１９７６年伦敦第七届和１９８０年莫斯科第八届大会上，以及后来国际计量技术联合会ＩＭＥＫＯ召开的大会上，都把动态测量列入会议议程。前苏联分别于１９７５年、１９７８年、１９８１年和１９８４年在列宁格勒举行了“动态测量”全苏联讨论会，大大促进了动态测量的发展。近年来，国内外许多专家学者均致力于动态测量理论的研究。苏联学者Ｂ．Ａ．格拉诺夫斯基（代表作：《动态测量》）、北京航空航天大学黄俊钦教授（代表作：《测试系统动力学》和《静、动态数学模型的实用建模方法》）、合肥工业大学费业泰教授（代表作：《动态测量误差修正原理》）、北京理工大学林洪桦教授（代表作：《动态测试数据处理》）等，均对动态测量理论的发展起到了不可忽视的作用。

何谓动态测量，至今仍未有一个严格的科学定义。分析目前对动态测量的认识，可归纳为两种见解：一种认为所谓动态测量，是指对确定量的瞬时值及（或）其随时间变化的量所进行的测量：另一种则认为被测量是变量的连续测量过程，即测量装置在动态下使用的测量为动态测量，动态是以测量装置输出变化信号为特征的，即使整个测量装置中只有某一部分的状态是动态的，其进行的测量过程就认为是动态测量”¨“。普遍认为，符合下列条件之一的测量过程都是动态测量：（１）被测对象的量值在时域上是变化的ｉ（２）被测对象的量值在时域上是恒定的，而在空间域上是连续（或间断）变化的，而测量系统处

于运动状态下对被测量进行测量：（３）被测对象的量值在时间域和空间域上都是恒定不变的，但与被测对象有关的测量信号是变化的。

动态测量具有以下四个基本特征ｍ”，：

１）时空性在某些动态测量中，被测量或测量信号随时间而变，动态测量数据也表现为测量时间的函数，即动态测量具有时变性，可用时间参数来描述；而在有些情况下，例如对大多数几何量动态测量系统，尤其是在数据处理时，用空间参量描述更为方便合理，从这个意义上来说，动态测量具有空间性。因而，动态测量具有时空性。

２）随机性由于在动态测量过程中，难免存在各种外界干扰，因此它是一个高斯或非高斯过程，总表现为时间的随机函数：另外，被测量自身也可能是一个随机函数，当测量系统对被测量进行采样时。得到的是若干个随机序列（或随机过程）。因而，动态测量具有随机性。

３）相关性由于动态测量系统的输出值不仅和该时刻的输入值有关，而且和被测量在该时刻以前的量值变化历程有关，必须从所获取测量值的整体数据推估被测量的量值。因而，动态测量具有相关性。

４）动态性在测量过程中，动态测量系统始终处于运动状态，需要用微分方程（或差分方程）来描述其所输入的含有被测量信息的信号与所输出的动态测量结果之间的关系。或以该动态测量系统内部状态变量形成的状态方程来描述，一般常用与之等价的传递函数、时域上的脉冲响应函数或频域上的频率响应函数等来反映该测量系统的动态特性。因而，动态测量具有动态性。１．１．２动态测量误差理论的研究概况

由于外界干扰和内部结构的不稳定的存在，运动过程中的测量系统必然会产生误差。在理想情况下，被测量Ｙｏ（ｔ）与测量装置相互作用后，含有被测信息的信号Ｘ００）进入动态测量装置，经过理想交换瓦【．】，输出测量信号ｙ。（ｆ），再经理想变换Ｏｏ【．】后，就能还原成被测量真值矗（，），即：

ｙｏ（ｔ）＝Ｄｏ瓯【‰（ｆ）】】（１—１）

但在实际的测景过程中，由于种种原因，一方面动态测量系统并不能达到理想的变换瓦【．】和Ｄｏ［?】，而是兀?】和Ｄ【?】，另一方面测量过程中难免存在外界扰动和噪声Ｈ（ｆ），则实际的测量结果示值为：

ｙ（ｆ）＝Ｄ【ｒ【ｘ（ｆ）】】

延用传统误差的概念，文献”３给出了动态测量误差的定义

程中，动态测量结果减去被测量的真值，即：

ＡＹ（ｔ）＝Ｙ（ｔ）一ｒｏ（ｔ）（１—３）（１—２）在动态测量过

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