精度问题（精选12篇）
精度问题 篇1
零件加工的质量是机械产品寿命和工作性能的基础和保障。对于机械加工质量进行衡量的指标包括表明质量和加工精度两个方面。在机械加工的过程当中, 会由于一些因素的影响, 导致工件和刀具间位置发生偏移, 直接导致生产出来的零件不理想。加工精度指的是实际的零件加工参数同理想参数的相符程度, 因此, 提高机械加工精度成为摆在机械加工企业面前的重要课题, 直接决定着其未来的长足发展。那么如何提高机械加工精度呢?什么样的措施最为有效?这即是本文所要阐述的重点内容。
1 机械加工精度概述
1.1 机械加工精度概念
所谓机械加工精度指的是经过加工后的零件在各表面、几何形状及尺寸上同理想值和实际值参数相符的程度, 而他们间所产生的误差被称作加工误差。且在数值上, 加工精度是通过加工误差大小的形式来加以表示。
1.2 机械加工精度内容
零件的几何参数主要包括相互位置、尺寸和几何形状三个方面, 因此, 其加工精度也主要包括三方面的内容。第一是尺寸精度。这一精度是用来对加工表面同基准间产生的尺寸误差进行限制的, 从而使其控制在一定的范围之内;第二是几何形状精度。这一精度是用来对加工表面宏观几何形状所产生的误差进行限制的, 例如直线度、平面度、圆柱度、圆度等;第三是相互位置精度。这一精度是用来对加工表面同基准间产生的位置误差进行限制的, 例如用加工零件的位置度、同轴度、垂直度、平行度来对其要求和允许范围进行表示。
2 机械加工精度影响因素分析
2.1 工艺系统几何精度的影响分析
工艺系统几何精度的影响包括加工原料误差、机床误差、刀具几何误差、调整误差四个方面。加工原理误差指的是采用近似的切削刃轮廓或近似的成形运动进行加工时所形成的误差。此种误差只要控制在精度的范围之内, 仍可广泛地应用于生产;机床误差总体来讲可以归纳为机床转动链误差、机床主动回转误差、机床导轨导向误差;刀具几何误差包括刀具安装误差、刀具装夹部制造误差和刀具切削部误差, 可以表述为:刀具的尺寸精度会对工件尺寸的精度产生直接影响, 刀具的形状精度会对工件形状的精度产生直接影响, 刀刃的形状精度会对元件加工的精度产生直接影响, 刀具的制造精度不会直接作用于工件的加工精度;在调整供工序的工作当中, 加工的批量决定了每次加工的零件不可能完全相同, 因调整而形成的为偶然性的误差。
2.2 工艺系统受力变形的影响分析
在工艺系统的加工过程当中, 会受到重力、夹紧力、惯性力、传动力、切削力等一些力, 而在这些力的作用下, 工艺系统也将随之发生相应的形变。形变的产生破坏了工件同切削刃间已经调整好的正确位置关系, 进而形成加工误差。工艺系统刚度在影响加工精度方面可以归结为以下形式:因受力点的位置改变而形成的工件形状误差;不均匀的毛坯材料硬度使切削力发生改变, 进而引起工艺系统受力形变而发生加工误差;工艺系统当中, 某些环节因受其他作用力而发生形变所导致的加工误差。
2.3 工艺系统热变形的影响分析
在各种热源的影响之下, 工艺系统会发生复杂的形变, 从而导致工件加工误差的产生。工艺系统热变形对机械加工精度的影响主要分为三种。第一是机床热变所导致的加工误差。由于受热源的影响, 机床的各部分温度也会随之发生改变, 因机床结构复杂性和热源分布不均匀性的存在, 而使得机床各个部件产生一定程度的热形变, 从而降低了机床的几何精度和加工精度;第二是由工件热变形所导致的加工误差;第三是道具热形变导致的加工误差, 由于刀具本身热容量小、体积小且热量集中于切削部分, 故在其切削部分存在着很高的升温。
3 提高机械加工精度的有效措施分析
3.1 原始误差减少措施
直接减少原始误差的方式包括提供工具、量具及夹具本身的梢度, 控制工艺系统内应力、刀具磨损、受热变形、受力等引起的测量误差、形变, 提高零件加工机床的几何精度。为了使得机械加工精度得到提高, 应首先对加工误差中各项原始的误差进行分析, 依据不同情况所导致的加工误差采取不同的解决措施, 对于零件的精度加工应尽量提供机床的刚度、几何精度和对加工热形变加以控制。对于表面成形的加工零件, 主要采取减少刀具安装误差和成形刀具形状误差来实现。
3.2 对误差进行补偿
当无法适当减少工艺系统原始误差时, 可采用补偿法和抵消法来对误差进行补偿。补偿法是以人为方式, 创造出一种新的原始误差, 来对工艺系统中所固有的原始误差进行抵消和补偿, 从而减少加工误差, 促进加工精度的提高。抵消法是通过一种原有的原始误差对李毅中原始误差进行全部或部分抵消, 亦同样达到较少加工误差, 提高加工精度的效果。
3.3 对误差进行分化和均化
为进一步提升机械加工精度, 可采用分化法和均化法来实现。分化法是依据误差所反映的规律, 将上道或毛坯工序尺寸进行分类, 随后进行误差范围的准确定位, 从而使得工件尺寸的误差范围整体上大大缩小。均化法是通过加工的方式, 来使得工件表面原有误差不断平均化和缩小的过程, 通过对联系密切的工具或工件表面进行检查和比较, 找到其间的差异所在, 随后在进行基准加工或相互修正加工。
3.4 对误差进行转移
对误差的转移, 可以将其转移到非敏感的方向或对加工精度没有影响的方面。
机械加工的误差程度同其在敏感方向上的误差有着直接的关系, 在加工的过程当中, 采取一定的措施将加工误差转移到非敏感的方向, 即加工表面切线方向, 便可使得加工精度大大提升。在大型机床中, 因横梁较差, 在重力作用下易发生变形和扭曲, 进而形成加工误差。为了消除这一误差, 可在机床的结构基础上再添加一根用于承受重力的附加梁, 以承受来自横梁自身重力的作用, 达到提高机械加工精度的目的。
4 结束语
在机械加工过程当中, 一定误差的产生是难以避免的, 只有以具体的情况为依据, 对误差产生的原因进行细致的解剖, 才能有针对性地提高机械加工的精度, 从而确保将零件加工误差控制在许可范围内, 使零件加工质量得以保证。
参考文献
[1]朱政红.影响机械加工精度的集中因素[J].工艺与装备, 2008 (11) .
[2]徐萍.浅谈如何提高机械加工精度[J].甘肃冶金, 2009 (7) .
[3]任妙芳.浅析机械加工精度的影响因素及提高措施[J].机械研究与应用, 2010 (2) .
精度问题 篇2
一个企业没有文化就等于没有灵魂。优秀的企业文化，是企业成长的根本。企业之间的竞争越来越表现为文化的竞争，资源是会枯竭的，唯有文化生生不息。资源用材在各行各业大同小异，唯有文化具有的独特性、难交易性、难模仿性的特质，才使得文化成为企业核心专长与技能的源泉，是企业可持续发展的基本驱动力。成为企业间竞争的基石和决定企业兴衰的关键因素。
精度公司具备“狼性”文化特质，始终保持充满活力的状态，有着富于创造性的工作环境，领导层以革新者的形象敢于冒险，以淋浴房标志品牌为目标。
精度公司企业文化的表现方式为思想政治工作、文娱活动、墙贴标语口号、企业标志及包装、领导层思想等。思想政治工作的作用是“政治导向”，其目的在于引导企业员工形成一种共同价值取向，以提高企业的经济效益，达到企业与员工互赢。具体表现方式为定期开展各类会议，明确发展方向、短期目标及发掘不足改革创新。文娱活动的作用在于促进员工间的交流，增加公司凝聚力；调节工作带来的枯燥乏味，促进员工工作积极性。精度公司配备有台球室、乒乓球室、羽毛球场等娱乐设施供员工闲暇时间以缓解工作带来的疲惫，并定期开展活动比赛以促进员工交流。企业文化的形成远非几个口号那样简单和容易，企业文化的形成是一个渐进的过程，是企业文化从被员工认可、接受到真心实意自觉实行的过程，是从实践到理论、再从理论到实践的认识深化过程，所以好的企业标语口号必不可少，精度公司厂房和办公室均有墙贴标语，潜意识深化员工对企业精神、发展方向以及工作态度等各层次的理解。企业标志及包装的侧重在于企业信息的传播与企业形象的塑造，将包装融入自身企业，让全体员工自觉接受并付之行动，不仅员工深刻思想，更让消费者一目了然。企业文化也必然凝聚了领导层的文化精髓。企业初期，良好领导文化决定了其他文化的发展，随着企业的成熟，领导层对于公司和产品定位及未来发展更是取到决定性作用。
精度公司企业文化有三层结构：精神文化、制度文化、物质文化。精神文化是基础核心，是企业文化的内容实质，制度文化和物质文化是在精神文化基础上表现出来或形成的形式和结果。
精神层文化主要是指企业的领导和员工共同信守的基本理念、价值标准、职业道德及精神风貌，它是企业文化的核心和灵魂，是形成企业文化的物质层和制度层的基础和原因。有没有精神层文化，是衡量一个组织是否形成自己的企业文化的主要标志。淋浴房行业的使命是实现卫生间的干湿分离，带给消费者更好的淋浴空间体验。精度公司的企业理念是：用精度品质，创世界一流。以德树业，小胜凭智、大胜靠德，用诚信经营企业，用良心做每件产品，用品质打造行业优势。铸就务实、效率、创新的企业形象。
没有规矩，不成方圆。制度文化，是指具有本企业文化特色的各种规章制度、道德规范和行为准则的总称。制度文化是企业文化理论研究与企业实际运作结合的衔接，具有将精神文化转化为物质文化的功能，属于企业文化的中间层。良好的制度文化有利于公司整体的运作。
企业生产的产品和提供的服务是企业生产经营的成果，是企业物质文化的首要表现内容。其次是企业创造的生产环境、企业建筑、企业广告、产品包装与设计、员工服饰等，它们都是企业物质文化的主要内容。
机械精度对中心偏测量精度的影响 篇3
关键词：测量仪 技术指标 机械精度
中图分类号：TH741 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-159-02
1 引言
中心偏指的是透镜的光轴以及几何轴的不重合性，一般是多个镜片共同组成的成像系统，因为每一个镜片的光轴与系统的光轴之间存在差异，那么必然会造成慧差和像散等各种连续性情况出现，但是大部分的对于精度设计要求较高的洗头工都需要有高水平和高稳定性的测量，因此也就注定了中心偏测量属于高精度镜头中不可或缺的一个环节，也就表示了中心片测量的结果需要绝对精准。
2 仪器设计过程中主要考虑的问题
2.1 基本工作原理
此项测量方式就是将被测的光学系统放在仪器的基准轴的可控渠道上，并且使得被测的光学系统光轴和仪器基准轴轴线做合并，之后把仪器的十字丝象投影在被测的光学系统待测面的球心之上。通过此项球面从准直反射至仪器的分划板象面之上。
2.2 光能量估计
发射回的像光能量大小与偏心的测量之间有精确的密度联系，通常情况下会认为反射回的象光度越强效果越好，可是因为光学表面全部镀上了一层高增透膜，因此这个表面能够返回的光能量大约之有不到2%，为了确保测量的精确度，因此要求象有一定的强度。
3 影响测量精度的各项关键因素
3.1 轴晃动
旋转轴线的误差精密器械之中，一般轴系在旋转过程中回转精度都不会低，反而相对较高，而且其中的精度通常使用轴系的轴线位置变动数值做表示。如果一切外部环境适当，轴身的旋转中心线和套筒的中心线需要完全重合，但是因为轴心的吻合程度之间存在较大的误差，因此就会有轴线误差情况的产生，但是旋转轴实际情况下能够将回转轴线分成两部分：一个是径向间隙的误差；另外一种是晃动过程中产生的误差。
3.2 测量光轴的倾斜与平移造成的影响
测量头的光轴倾斜与平移会对测量仪设计过程中的各项要求有一定的影响，因此在设计过程中要求测量头的光轴和转台的光轴合并，因为制作和安装等一系列的影响因素造成的影响，出现误差是必然的。除此之外，导轨的直线度程度低，也会使得光轴发生倾斜和位移等。可是在测量仪的设计过程中，使用的方式是选择圆直径对偏移量做计算，不论是中心偏移量大小如何，在输入旋转光信号的过程中，运行轨迹必然会形成一个圆，那么只需要计算出原形的半径，测量出光学中心的偏移量就非常容易了。所以，测量头光轴的位移以及倾斜程度和造成弯曲情况对于测量结果而言影响并不显著。
3.3 瞄准读准精度
瞄准读准精度针对瞄准读数而言，能够透过以下几种方式将精度提升：（1）放大倍数。倍数被放的越大，那么其中产生的图像也就越大，越加能够精确的判定出图像的位置。（2）CCD摄像头参数。通常情况下，CCD像越小，那么在单位面积上的接收信号就会越多，相对的测量的精确度就更高，除此之外，CCD象元的均衡性通常不大，在计算过程中能够忽略不计。（3）透镜成像质量光学透镜的成像质量越高，那么投射出的影像质量就越高，同理当中的读数精度就越高，一般瞄准读数的误差大概只有几秒。
3.4 安装误差
安装误差对于测量的数据影像，在测量过程中，因为安装存在不确定性，或者调整的夹具调整欠缺，那么出现一些误差的情况也是必然的。被测量物件的透镜装备一般是在镜筒之中，在设计的过程中，一般基准面是外面一面，此面的误差允许范围在0.03mm以内，在使用装备过程中的垂轴基准面对于该面端面的跳动允许范围为0.015mm。
3.5 光角平移造成的误差
在测量安装的光学系统过程之中，因为夹角和透镜之间存在着缝隙，那么就会造成光轴平移的情况出现，在出现光轴平移的过程中，一般测量的操作体系会降落到数据需要对应的规范之下，理想状态下不会发生平移的情况，但是在实际操作过程中出现偏差是必然存在的。假设被测量的球面直径为40mm，那么出现的误差测量方式 =€？.015/20rad=€？.0075rad=€？50″。
4 关键技术操作方案
4.1 自动调焦过程
自动调焦指的是为了能够让被测图像实现最佳的清晰模式，图像清晰程度表示的函数使用的图像微分值的叠加组合表示的。在观测过程中发现图像存在模糊性时，那么图像之中的低频分量就会变多，相反，若是测量的图像比较清晰的话，就会有各种高频分量出现。完成叠加的过程中，可以选择一个区间度数合理的数值，将大量的低频分量做分离，那么就能够让清晰度的表象更加的确切。从这里就能够发现，数值越大，图像有越高的清晰度。
4.2 指标自准像的提取
为了更加方便图像在处理过程中的识别标识特点，通常情况下会把指标像设计成特点明显的十字像。因为CCD的接收面和光学系统的施力范围有一定的限制，那么当被测的透镜中心偏移情况较突出的过程中，或者是在安装的工程中，被测量的透镜光轴和基准线直线存在偏移，指标的自准像圆半径会变大，并且出现在视场以外，进而造成像位置的不准确。因为每一个十字之间的位置都是固定的，所以只需要在视线范围内看到一个十字，在了解清楚彼此之间的关系，那就很容易计算出中心十字线的具体方位。
5 测量数据的调整
开展数据的优化处理是有必要性的，因为对测量的数据的准确性造成影响的因素分析，发现主要的原因就是安装误差，其余的一些原因造成的影响都不大，不会对数据的重复性有太大的影响，同时能够依照对系统的小范围调整减少误差出现的概率。如果光轴的倾斜与平移并存，那么造成的误差会比中心偏测量仪设计的指标误差数值更大，假如直接使用这些有较大误差的测量结果对高精度的光学设备做判定，很明显是和要求不相符合的，那么也就没有什么测量的必要了。如果把一个毫无精度可言的系统判定为符合要求的操作系统，造成的严重后果是可想而知的。
6 结语
文中简单分析了造成光学运行体系内的中心偏测量仪的测量误差，并且分析影响精度的主要原因。在光学体系之中，中心偏理论将光学理论的同轴性破除，不但对成像质量造成影响，而且在某些程度上会对透镜的参数测量造成严重影响。所以开展中心偏测量的研究是非常有必要的，这对于透镜的加工以及光学系统的核准而言都是有积极性影响的。
参考文献：
[1] Tan C L，Lin B，Chen B.Development of an Instrument for Measuring Curvature of Lens[C].2nd International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies：Optical Test and Measurement Technology and Equipmen，SPIE，2012，01（23）：6150-6155.
[2] 李庆利，张少军，李忠富，等.一种基于多项式插值改进的亚像素细分算法[J].北京科技大学学报，2013，25（3）：280-283.
关于机械加工精度问题探讨 篇4
加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。理想的几何参数, 对尺寸而言, 就是平均尺寸;对表面几何形状而言, 就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等;对表面之间的相互位置而言, 就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。
零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。
加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。加工精度用公差等级衡量, 等级值越小, 其精度越高;加工误差用数值表示, 数值越大, 其误差越大。加工精度高, 就是加工误差小, 反之亦然。
任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确, 从零件的功能看, 只要加工误差在零件图要求的公差范围内, 就认为保证了加工精度。
2 机械加工产生误差主要原因
2.1 机床的几何误差
加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的, 因此, 工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工作精度下降。
2.1.1 主轴回转误差, 机床主轴是装夹工
件或刀具的基准, 并将运动和动力传给工件或刀具, 主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。
2.1.2 导轨误差, 导轨是机床上确定各机
床部件相对位置关系的基准, 也是机床运动的基准。除了导轨本身的制造误差外, 导轨的不均匀磨损和安装质量, 也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。
2.1.3 传动链误差, 传动链误差是指传动
链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。
2.2 刀具的几何误差
刀具误差对加工精度的影响随刀具种类的不同而不同。采用定尺寸刀具成形刀具展成刀具加工时, 刀具的制造误差会直接影响工件的加工精度;而对一般刀具, 其制造误差对工件加工精度无直接影响。夹具的几何误差:夹具的作用是使工件相当于刀具和机床具有正确的位置, 因此夹具的制造误差对工件的加工精度有很大影响。
2.3 定位误差
一是基准不重合误差。在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。在机床上对工件进行加工时, 须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准, 如果所选用的定位基准与设计基准不重合, 就会产生基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确, 它们的实际尺寸都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副, 由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量, 称为定位副制造不准确误差。
2.4 工艺系统受力变形产生的误差
一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低, 在切削力的作用下, 工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线 (y) 方向上的刚度很大, 其变形可以忽略不计。镗直径较小的内孔, 刀杆刚度很差, 刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。三是机床部件刚度。机床部件由许多零件组成, 机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法, 目前主要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系, 加载曲线和卸载曲线不重合, 卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载循环中所损耗的能量, 它消耗于摩擦力所做的功和接触变形功;第一次卸载后, 变形恢复不到第一次加载的起点, 这说明有残余变形存在, 经多次加载卸载后, 加载曲线起点才和卸载曲线终点重合, 残余变形才逐渐减小到零。
2.5 工艺系统受热变形引起的误差
工艺系统热变形对加工精度的影响比较大, 特别是在精密加工和大件加工中, 由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用, 温度会逐渐升高, 同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。
2.6 调整误差
在机械加工的每一工序中, 总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确, 因而产生调整误差。在工艺系统中, 工件、刀具在机床上的互相位置精度, 是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时, 调整误差的影响, 对加工精度起到决定性的作用。
3 减少加工误差的措施
3.1 直接减少原始误差法
即在查明影响加工精度的主要原始误差因素之后, 设法对其直接进行消除或减少。例如, 车削细长轴时, 采用跟刀架、中心架可消除或减少工件变形所引起的加工误差。采用大进给量反向切削法, 基本上消除了轴向切削力引起的弯曲变形。若辅以弹簧顶尖, 可进一步消除热变形所引起的加工误差。又如在加工薄壁套筒内孔时, 采用过度圆环以使夹紧力均匀分布, 避免夹紧变形所引起的加工误差。
3.2 误差补偿法
误差补偿法时人为地制造一种误差, 去抵消工艺系统固有的原始误差, 或者利用一种原始误差去抵消另一种原始误差, 从而达到提高加工精度的目的。例如, 用预加载荷法精加工磨床床身导轨, 借以补偿装配后受部件自重而引起的变形。磨床床身是一个狭长的结构, 刚度较差, 在加工时, 导轨三项精度虽然都能达到, 但在装上进给机构、操纵机构等以后, 便会使导轨产生变形而破坏了原来的精度, 采用预加载荷法可补偿这一误差。又如用校正机构提高丝杠车床传动链的精度。在精密螺纹加工中, 机床传动链误差将直接反映到工件的螺距上, 使精密丝杠加工精度受到一定的影响。为了满足精密丝杠加工的要求, 采用螺纹加工校正装置以消除传动链造成的误差。
3.3 误差转移法
误差转移法的实质是转移工艺系统的集合误差、受力变形和热变形等。例如, 磨削主轴锥孔时, 锥孔和轴径的同轴度不是靠机床主轴回转精度来保证的, 而是靠夹具保证, 当机床主轴与工件采用浮动连接以后, 机床主轴的原始误差就不再影响加工精度, 而转移到夹具来保证加工精度。
在箱体的孔系加工中, 在镗床上用镗模镗削孔系时, 孔系的位置精度和孔距间的尺寸精度都依靠镗模和镗杆的精度来保证, 镗杆与主轴之间为浮动连接, 故机床的精度与加工无关, 这样就可以利用普通精度和生产率较高的组合机床来精镗孔系。由此可见, 往往在机床精度达不到零件的加工要求时, 通过误差转移的方法, 能够用一般精度的机床加工高精度的零件。
4 结语
在机械加工中, 误差是不可避免的, 只有对误差产生的原因进行详细的分析, 才能采取相应的预防措施减少加工误差, 提高机械加工精度。
摘要：本文介绍了加工精度和加工误差的概念, 分析了机械加工产生误差的主要原因, 并提出减少加工误差, 提高机械加工精度的措施。
关键词：机械加工,误差,精度
参考文献
[1]李玉平.机械加工误差的分析[J].新余高专学报, 2005 (4) .
外建史高精度总结 篇5
第一节 古代埃及建筑
一、历史分期及其代表性建筑类型：
（一）古王国时期（前27～前22世纪）
本时期的代表性建筑是陵墓。最初是仿照住宅的“玛斯塔巴”（MASTAB）式，...欢迎来到免费考研网 第四节 古代罗马建筑
一、建筑成就：
古罗马建筑直接继承并大大推进了古希腊建筑成就，开拓了新的建筑领域，丰富了建筑艺术手法，在建筑型制、艺术和技术方面的广泛成就，达到了奴隶制时代建筑的最高峰。
二、建筑技术：
建筑材料除砖、木、石外使用了火山灰制的天然混凝土，并发明了相应的支模、混凝土浇灌及大理石饰面技术。
结构方面在伊特鲁里亚和希腊的基础上发展了梁柱与拱券结构技术。拱券结构是罗马最大成就之一。种类有：筒拱、交叉拱、十字拱、穹隆（半球）。创造出一整套复杂的拱顶体系。罗马建筑的布局方式、空间组合、艺术形式都与拱券结构技术、复杂的拱顶体系密不可分。
三、建筑艺术：
（一）继承古希腊柱式并发展为五种柱式：塔司干柱式、罗马多立克柱式、罗马爱奥尼柱式、科林斯柱式、混合柱式。
（二）解决了拱券结构的笨重墙墩与柱式艺术风格的矛盾，创造了券柱式。
（三）解决了柱式与多层建筑的矛盾，发展了叠柱式，创造了水平立面划分构图形式。
（四）适应高大建筑体量构图，创造了巨柱式的垂直式构图形式。
（五）创造了拱券与柱列的组合，将券脚立在柱式檐部上的连续券。
（六）解决了柱式线脚与巨大建筑体积的矛盾，用一组线脚或复合线脚代替简单的线脚。
四、建筑空间创造
利用筒拱、交叉拱、十字拱、穹隆和拱券平衡技术，创造出拱券覆盖的单一空间，单向纵深空间，序列式组合空间等多种建筑形式。
五、重要建筑类型：
（1）神庙。万神庙又叫潘泰翁，是单一空间、集中式构图建筑的代表，也是罗马穹顶技术的最高代表。其平面与剖面内径都是43.3m，顶部有直径8.9m的圆洞。（2）军事纪念物。
凯旋门：为炫耀侵略战争胜利而建，第度凯旋门为单拱门，塞维鲁斯和君士坦丁为三拱门凯旋门。纪念柱：歌颂皇帝战功的纪念物，如图拉真纪念柱。
（3）剧场。在希腊半圆形露天剧场的基础上，对剧场的功能、结构和艺术形式都有很大的提高。如罗马的马采鲁斯剧场。（4）罗马大斗兽场。在结构、功能和形式上三者和谐统一。是现代体育场建筑的原型。
（5）公共浴场。卡拉卡拉浴场，戴克利提乌姆浴场。内空间流转贯通丰富多变，开创了内部空间序列的艺术手法。（6）巴西利卡（Basilica）。具有多种功能的大厅性公建。如图拉真巴西利卡。
（7）居住建筑。一类是四合院式或明厅式，内庭与围柱院组合式如庞贝城中的潘萨府邸；另一类是城市中的公寓式。（8）宫殿。罗马的阿德良离宫，斯巴拉多的戴克利提乌姆宫。
六、城市广场
共和时期的广场是城市的社会、政治、经济活动中心，周围各类公建、庙宇自发性建造，形成开放式广场，代表性广场为罗马的罗曼奴姆广场。
帝国时期的广场以一个庙宇为主体，形成封闭性广场，轴线对称，有的呈多层纵深布局，如罗马的图拉真广场。
七、风格特征
其大型公建风格雄浑、凝重、宏伟，形式多样，构图和谐统一。
八、建筑师与建筑著作
维特鲁威（Vitruvius）的《建筑十书》是现存欧洲最完备的建筑专著，书中提出了“坚固、适用、美观”的建筑原则，奠定了欧洲建筑科学的基本体系。
第五节 拜占庭建筑
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外建史提纲
一、时代
公元330年罗马皇帝迁都于帝国东部的拜占庭，名君士坦丁堡。公元395年罗马帝国分裂为东西两步分。东罗马帝国又称为拜占庭帝国，也是东正教的中心。
拜占庭帝国存在于330～1453年，4～6世纪为建筑繁荣期。
二、成就
发展了古罗马的穹顶结构和集中式型制，创造了穹顶支撑在四个或更多的独立柱上的结构方法和穹顶统率下的集中式型制建筑。彩色镶嵌和粉画装饰艺术。
三、结构方式
帆拱、鼓座、穹顶相结合的做法。
四、代表实例
君士坦丁堡的圣索菲亚大教堂。
五、希腊十字式教堂的特点
教堂平面为十字形，于中央穹顶平衡的四面筒形拱等长；或四臂用穹顶代替筒拱，外观为以中央为主的五个穹顶，如威尼斯的圣马克教堂。
六、东欧等东正教国家的教堂
采用改进了的拜占庭式风格。一般教堂规模都较小，其特点：外部造型多为饱满的穹顶高举在拉长的鼓座之上，统率整体形成中心垂直轴线，形成集中式构图。
第六节 西欧中世纪建筑
一、早期基督教建筑
西罗马帝国至灭亡后的三百多年时间的西欧封建混战时期的教堂建筑。典型的教堂形制由罗马的巴西利卡发展而来的。（1）拉丁十字巴西利卡。在罗马巴西利卡的东端建半圆形圣坛，用半穹顶覆盖，其前为祭坛，坛前是歌坛。由于宗教仪式日益复杂，在坛前增建一道横向空间，形成十字形的平面，纵向比横向长得多，即为拉丁十字平面。其形式象征着基督受难，适合仪式需要，成为天主教堂的正统型制。（2）代表实例。罗马的圣保罗教堂。
（3）风格特点。体型教简单，墙体厚重，砌筑教粗糙，灰缝厚，教堂不求装饰，沉重封闭，缺乏生气。
（4）型制。巴西利卡长轴东西向，入口朝西，祭坛在东边。巴西利卡前有内柱廊式院子，中央有洗池（后发展为洗礼堂），巴西利卡纵横厅交叉处上建采光塔。为召唤信徒礼拜建有钟塔兼瞭望用。
二、罗马风（Romanesque）建筑
10～12世纪欧洲基督教地区的一种建筑风格，又叫罗曼建筑，似罗马，罗马式。（1）造型特征。承袭早期的基督教建筑，平面仍为拉丁十字，西面有一、二座钟楼。（2）实例：比萨主教堂群，德国乌尔姆斯主教堂，法国昂古来姆主教堂。
三、哥特式（Gothic）建筑
11世纪下半叶起源于法国，12～15世纪流行于欧洲的一种建筑风格。
（一）结构特点
框架式骨架券作拱顶承重构件，其余填充维护部分减薄，使拱顶减轻；独立的飞扶壁在中厅十字拱的起脚处抵住其侧推力，和骨架券共同组成框架式结构，侧廊拱顶高度降低，使中厅高侧窗加大；使用二圆心的尖拱、尖券、侧推力减小，使不同跨度拱可一样高。
（二）内部特点
中厅一般不宽但很长，两侧支柱的间距不大，形成自入口导向祭坛的强烈动势。中厅高度很高，两侧束柱柱头弱化消退，垂直线控制室内划分，尖尖的拱券。在拱顶相交，如同自地下生长出来的挺拔枝杆，形成很强的向上升腾的动势。两个动势体现对神的崇敬和对天国向往的暗示。
（三）外部特点
外部的扶壁、塔、墙面都是垂直向上的垂直划分，全部局部和细节顶部为尖顶，整个外形充满着向天空的升腾感。
（四）装饰特点：
几乎没有墙面可做壁画或雕塑。祭坛是装饰重点。两柱间的大窗做成彩色玻璃，极富装饰效果。
（五）代表性建筑：
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法国：巴黎圣母院，亚眠主教堂，兰斯主教堂。英国：索尔兹伯里主教堂，水平划分突出，比较舒缓。
德国：科隆主教堂，乌尔姆主教堂，立面水平线弱，垂直线密而突出，显得森冷峻峭。意大利：米兰大教堂，比萨主教堂，有较多的传统因素。
西班牙：伯格斯主教堂，由于大量伊斯兰建筑手法掺入到哥特建筑中而形成穆丹迦风格。
（六）风格特点
完全脱离了古罗马的影响。内部空间高旷、单纯，具有导向祭坛的动势和垂直向上的升腾感。15世纪以后，法国发展为“辉煌式”哥特建筑；英国发展为“垂直式”哥特建筑。
（七）中世纪的世俗建筑
1、威尼斯总督宫：立面极富创造性。欧洲中世纪最美的建筑物之一。
2、半露木构建筑：市民建筑，木构涂彩色，以表现轻快的性格。
第七节 中古伊斯兰建筑
一、范围
7～13世纪的阿拉伯帝国的建筑； 14世纪以后的奥斯曼帝国建筑；
16～18世纪的波斯萨非王朝、印度、中亚等国家建筑。
二、结构技术
使用多种拱券，采用大小穹顶覆盖主要空间。纪念性建筑为求高耸，在其下加筑一个高高的鼓座，起统率整体的作用。
三、主要建筑类型 清真寺、陵墓、宫殿。
四、建筑的一般特征
清真寺与住宅型制类似；普遍使用拱券结构。装饰纹样受《古兰经》的限制。
五、清真寺的主要型制
封闭式庭院，周围有柱廊，院落中有洗池，朝向麦加方向做成礼拜殿。西亚的清真寺大都采用横向的巴西利卡型制。
六、各地的代表性建筑实例
耶路撒冷的圣石庙，集中式圆顶建筑； 大马士革的大礼拜寺，早期最大清真寺；
西班牙的科尔多瓦大清真寺，是伊斯兰最大的清真寺之一； 印度的泰姬陵，号称“印度的珍珠”，是世界建筑精品之一。
第八节 文艺复兴建筑与巴洛克建筑
一、年代
以15世纪意大利文艺复兴为起点，广义的指到18世纪末近400年都为文艺复兴时期；狭义的指到17世纪初结束的文艺复兴，后来传至欧洲其他地区形成各自的文艺复兴建筑。
二、风格特征
抛弃中世纪的哥特建筑风格，认为哥特式建筑是基督教神权统治的象征。采用古代希腊罗马柱式构图要素。符合文艺复兴运动的人文主义观念。
三、意大利文艺复兴建筑
（一）早期（15世纪），以佛罗伦撒为中心
意大利复兴建筑的第一个作品：佛罗伦撒主教堂大穹顶，设计者是早期文艺复兴的奠基人——伯鲁乃列斯基。府邸建筑。美狄奇—吕卡尔第府邸————早期文艺复兴府邸地典型作品。建筑师是米开罗佐。教堂建筑。巴齐礼拜堂，伯鲁乃列斯基设计。
（二）盛期（15世纪末～16世纪上半叶），以罗马为中心
坦比哀多，纪念性风格地典型代表，伯拉孟特设计。是当时有重大创新地建筑，对后世建筑影响很大。法尔尼斯府邸，小桑迦罗设计。追求雄伟的纪念性，有较强的纵轴线，门厅为巴西利卡形式。劳伦齐阿图书馆，较早将楼梯作为建筑艺术部件处理的实例。米开朗基罗设计。文特拉米尼府邸，威尼斯文艺复兴府邸的代表。龙巴都设计。
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圣马克图书馆。券柱式控制立面，体型简洁明快。珊索维诺设计。
（三）晚期（16世纪下半叶）以维晋寨为中心
维晋寨的巴西利卡。晚期文艺复兴重要建筑师帕拉第奥的重要作品之一。其立面构图处理是柱式构图的重要创造，名为“帕拉第奥母题”。
圆厅别墅。晚期文艺复兴庄园府邸的代表。帕拉第奥的重要作品之一。对后世创作产生影响。奥林匹克剧场。帕拉第奥设计，第一个把露天剧场转化为室内剧场，为剧场型制的发展开辟了道路。尤利亚三世别墅。维尼奥拉设计，抛弃了传统的四合院制，在建筑布局上取得进步。
麦西米府邸。帕鲁齐的杰作，把建筑平面、空间和艺术形式一起做了完整、细致的处理，在功能上有所突破。
四、意大利文艺复兴晚期出现手法主义的两种表现
1．教条式的模仿过去大师的创造手法，为柱式制定繁琐而死板的规则。
2．追求新颖尖巧，堆砌建筑装饰构件，致力于追求光影变化，不安定的体形和意外的起伏转折。
五、意大利文艺复兴的纪念碑——罗马的圣彼得大教堂
初始选中了伯拉孟特的方案为希腊十字式。后经多人修改，最终由米开朗基罗主持。教堂的修建过程反应了进步力量与发动宗教力量的斗争。
六、建筑成就
1．世俗建筑类型增加，造型设计出现了灵活多样的处理手法，有许多创新。
2．建筑技术。梁柱系统与拱券技术的混合应用，墙体砌筑技术多样，穹顶采用内外壳和肋骨建造，施工技术提高。
七、城市广场
恢复了古典的传统，克服了中世纪广场的封闭、狭隘，注意广场建筑群的完整性。1．佛罗伦萨的安农齐阿广场。早期文艺复兴最完整的广场。
2．罗马的市政广场。文艺复兴时期较早按轴线对称布局的梯形广场，米开朗基罗设计。
3．威尼斯的圣马克广场，文艺复兴时期最终完成的，由大小两个梯形组合而成，被誉为“欧洲最漂亮的客厅”。
八、建筑理论
《论建筑》 阿尔伯蒂 1845年出版 意大利文艺复兴时期最重要的建筑理论著作。《建筑四书》 帕拉第奥 《五种柱式规范》 维尼奥拉
以上著作后来都成为欧洲的建筑教科书。欢迎来到免费考研网
九、巴洛克建筑
17世纪至18世纪在意大利文艺复兴建筑基础上发展起来的一种建筑和装饰风格。直至19、20世纪在欧洲各国都有它的影响。
（一）风格特征 1．追求新奇。
2．追求建筑形体和空间的动态，常用穿插的曲面和椭圆形的空间。
3．喜好富丽的装饰，强烈的色彩，打破建筑与雕刻绘画的界线，使其相互渗透。4．趋向自然，追求自由奔放的格调，表达世俗情趣，具有欢乐气氛。
（二）代表性实例
教堂建筑：罗马耶稣会教堂，维尼奥拉设计。罗马圣卡罗教堂，波罗米尼设计。
城市广场：圣彼得大教堂广场，伯尼尼设计。波波罗广场，封丹纳设计。纳沃那广场，波罗米尼设计。
第九节 法国古典主义建筑与洛可可风格
一、古典主义建筑的概念
广义的指意大利文艺复兴建筑、巴洛克建筑和古典复兴建筑等采用古典柱式的建筑风格。
狭义的指运用纯正的古典柱式的建筑，主要是法国古典主要及其他地区受其影响的建筑，即指17世纪法王路易十三、十四专制王权时期的建筑。
二、古典主义的哲学基础——唯理论
三、风格特征
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推崇古典柱式，排斥民族传统与地方特色。
四、代表实例
1．卢浮宫东立面（勒伏、勒勃亨、彼洛），典型的古典重要建筑作品，体现了古典主义的各项原则。
2．凡尔赛宫（孟莎），法国绝对君权最重要的纪念碑，其总体布局对欧洲的城市规划很有影响。是法国17～18世纪艺术和技术的集中体现者。
3．恩瓦立德新教堂（孟莎），是第一个完全古典主义教堂建筑，也是17世纪最完整的古典主义纪念物。4．旺道姆广场（孟莎）。平面为抹去四角的长方形，对线对称、四周一色的封闭性广场，轴线交点上有纪念柱。
五、建筑教育
古典主义时期，法国建立了欧洲最早的建筑学院（1671年）培养建筑师，制定严格的规范，形成了欧洲建筑教学的体系。
六、洛可可风格
18世纪20年代产生于法国的一种建筑装饰风格。
1．风格特点。主要表现在室内装饰上，具有繁琐、妖媚、柔糜的贵族气味和浓厚的脂粉气。2．实例。巴黎苏俾士府邸客厅，设计者是洛可可装饰名家勃夫航。
3．本时期法国广场的特点。由封闭性的单一空间变为较开敞的组合式广场，巴黎的协和广场，开放式广场，成为巴黎主轴线上的重要枢纽。
第十节 资产阶级革命至19世纪上半叶的西方建筑
一、英国资产阶级革命时期的建筑：革命的妥协性和不彻底性，缺乏创造新文化的自觉性，把法国宫廷倡导的古典主义文化当作榜样。
（一）古典主义代表——王室建筑师克里斯道弗•仑 1． 设计修建了一批伦敦的教区小教堂，其钟塔构图很成功。
2． 圣保罗大教堂，体现唯理主义理论原则，成为英国资产阶级革命的纪念碑。
（二）帕拉第奥主义
18世纪英国庄园府邸追求豪华、雄伟、盛气凌人风格与追随意大利文艺复兴柱式规范和构图原则的大型公建，忽视使用功能，缺乏创造性和现实感。
二、法国资产阶级革命时期
（一）启蒙主义的“理性”与唯理主义的“理性”不同
启蒙主义建筑理论的核心——批判的理论，认为合乎理性的社会是“人人在 法律面前平等”的社会，宣传唯物主义和科学。
（二）代表作
1．波尔多剧院，标志着马蹄形多层包厢式观众厅的成熟。
2．万神庙，又叫圣什内维埃夫教堂，是法国资产阶级革命时期最大的建筑物，启蒙主义的重要体现者。
（三）以列度、部雷为代表的激进建筑师，力求标新立异，表现了昂奋、狂热的激情和昂扬的英雄主义。
（四）帝国风格——拿破仑帝国的纪念性建筑物上形成的风格，如马德兰教堂（军功庙）、雄师凯旋门。
三、18世纪下半叶和19世纪上半叶的西方建筑
（一）欧洲各主要国家在资产阶级革命影响下，建筑创作中复古思潮流行的社会背景主要是新兴资产阶级政治上的需要。1．古典复兴既有政治原因也受到考古发掘进展的影响。法国以罗马样式为主，如巴黎的万神庙，雄师凯旋门。英国以希腊样式为主，如不列颠馆、爱丁堡中学。德国以希腊样式为主，如布兰登堡门、柏林宫廷剧院。美国以罗马样式为主，如美国国会大厦、弗吉尼亚洲议会大厦。2．浪漫主义始源于18世纪下半叶的英国，其表现分为两个阶段：
先浪漫主义，模仿中世纪的寨堡或追求异国情调，如封蒂尔修道院府邸，布来顿的皇家别墅。后浪漫主义，常以哥特风格出现，又叫哥特复兴，如英国国会大厦。
3．折衷主义任意模仿历史上的各种风格，也称为集仿主义，如巴黎歌剧院，圣心教堂，美国1893年芝加哥的哥伦比亚博览会。
（二）工业大生产的发展，新材料、新技术的出现，使得工程师成为新建筑思潮的促进者。
1．1851年英国伦敦世界博览会“水晶宫”展览馆，开辟了建筑形式新纪元。设计人为帕克斯顿。八个月完成74400平方米
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建筑面积的展览建筑。
2．1889年巴黎世界博览会的爱菲尔铁塔、机械馆，创造了当时世界最高（328m）和最大跨度（115m）的新纪录。
（三）工业革命后的人口剧增，城市环境和面貌遭到了破坏，为了解决城市矛盾进行过一些有益的探索： 巴黎改建（欧斯曼），新协和村（欧文），花园城市（霍华德），工业城市（嘎涅），带形城市（马泰）。
第十一节 19世纪下半叶至20世纪初的西方建筑
这个时期是对新建筑的探索时期，也是向现代建筑过渡的时期。
一、工艺美术运动
19世纪50年代在英国出现的小资产阶级浪漫主义思想的反映，以拉丝金和莫里斯为首的一些社会活动家的哲学观点在艺术上的表现。在建筑上主张建造“田园式”住宅，来摆脱古典建筑形式。
代表作品：魏布（Webb）设计的莫里斯的住宅“红屋”，根据使用要求布置，用红砖建造，将功能材料与艺术造型结合的尝试。
二、新艺术运动
19世纪80年代开始于比利时的布鲁塞尔，主张创造一种前所未有的，能适应工业时代精神的简化装饰，反对历史式样，目的是想解决建筑和工艺品的艺术风格问题。其建筑风格主要表现在室内，外形一般简洁。这种改革没能解决建筑形式与内容的关系，以及与新技术的结合问题，是在形式上反对传统形式。
三、维也纳学派
以瓦格纳为首，认为新结构新材料必导致新形式的出现，反对使用历史式样。其代表作品如维也纳的地下铁道车站和邮政储蓄银行。
维也纳建筑师路斯认为，建筑“不是依靠装饰，而是以形式自身之美为美”，反对把建筑列入艺术范畴，主张建筑以适用为主，甚至认为“装饰是罪恶”，强调建筑物的比例。代表作品是建在维也纳的斯坦纳住宅。
四、北欧对新建筑的探索
反对折衷主义，提倡“净化”建筑，主张表现建筑造型的简洁明快及材料质感。荷兰的贝尔拉格代表作品为阿姆斯特丹证券交易所。芬兰的沙贝宁代表作品为赫尔辛基的火车站。
五、美国芝加哥学派
是美国现代建筑的奠基者。工程技术上创造了高层金属框架结构和箱形基础。建筑造型上趋向简洁，并创造独特风格。创始人是工程师詹尼。
代表人物：沙利文提出“形式追随功能”的口号。代表作品：芝加哥百货公司大厦。其立面采用了“芝加哥窗“形式的网格式处理。
六、德意志制造联盟
是19世纪末20年代初德国建筑领域里创新活动的重要力量。
（一）代表人物
彼得•贝伦斯以工业建筑为基地发挥符合功能与结构特征的建筑。
（二）代表作品
德国通用电气公司透平机车间（柏林），成为现代建筑的雏形，里程碑式的建筑，——由贝伦斯设计。德意志制造联盟展览会办公楼（科隆）由格罗皮乌斯设计。
七、钢筋混凝土的应用
1850年法国建筑师拉布鲁斯特在巴黎圣日内维埃夫图书馆拱顶用交错的钢筋和混凝土的成功，为近代钢筋混凝土奠定了基础。
1890年以后，钢筋混凝土在建筑中得到了广泛的应用。
法国建筑师包杜建的巴黎蒙玛尔特教堂是第一个用钢筋混凝土框架结构建造的教堂。法国工程师马亚在苏黎世建造了第一座无梁楼盖仓库（1910年）。
第十二节 两次世界大战之间——现代主义建筑形成与发展时期
一、革新派建筑师在战后初期对新建筑形式的探索
（一）表现派
首先在德国、奥地利产生，常采用奇特而夸张的建筑形体来表达某种思想情绪，象征某种时代精神。
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代表实例：德国波茨坦市爱因斯坦天文台。孟德尔松设计。
（二）未来派
首先在意大利出现，创始人为作家马里内蒂，宣扬各种机器的威力，主张创造全新的未来艺术。代表人物：意大利的圣。伊利亚，追求一切都要动、要变。
（三）风格派 1917年产生于荷兰。
代表性建筑：里特维德设计的在乌德勒支德施罗德住宅。
（四）构成派
产生于俄国，他们把抽象的几何形体组成的空间作为艺术德内容。
代表作品：塔特林设计的第三国际纪念碑，维斯宁兄弟的列宁格勒真理报馆方案。
二、20年代欧洲现代建筑思潮——现代主义建筑
现代主义建筑思潮发生于19世纪后期，成熟于20世纪20年代，在50～60年代风行全世界。
（一）设计思想的共同点
强调建筑要随时代而发展，现代建筑应同工业化社会相适应。
（二）代表人物及其代表作品、理论观点 1．格罗皮乌斯（1887～1969）
格罗皮乌斯很早就提出建筑要随时代而发展，“建筑没有终极，只有不断的变革”，“美的观念随着思想和技术的进步而改变”，反对复古主义。
代表作品如阿尔费尔德的法古斯工厂，科隆的德意志制造联盟展览会办公楼，德骚的包豪斯校舍。2．勒。柯布西耶（1889～1965）
在《走向新建筑》中提出要创造新时代的新建筑，激烈否定因循守旧的建筑观，主张建筑工业化，“住房是居住的机器”，并要求建筑师向工程师的理论学习，在设计方法上提出“平面是由内到外开始的，外部是内部的结果”。在住宅设计中提出“新建筑的五个特点”。
代表作品如巴黎的萨沃依别墅，巴黎瑞士学生宿舍，日内瓦国际联盟总部设计方案。著作：《走向新建筑》。
建筑哲学思想是：理想主义+浪漫主义。3．密斯。凡。德。罗
强调建筑要符合时代特点，不要模仿过去。重视建筑结构与建造方法德革新，认为“建造方法必须工业化”，他以“少就是多”为建筑处理原则。
“密斯风格”主要表现为“运用钢和玻璃为专一手段”。
代表作品如巴塞罗那博览会德国馆，伊利诺伊工学院宿舍，范斯沃斯住宅。4．赖特
赖特对建筑德看法与现代建筑中的其他人有所不同，他在美国西部建筑基础上融合了浪漫主义精神，而创造了富有田园情趣的“草原式住宅”，在后来发展为“有机建筑论”。
代表作品如草原式住宅，拉金办公楼，流水别墅，约翰逊公司总部，西塔里埃森。
（三）国际现代建筑协会CIAM（1928年在瑞士成立，1959年停止活动）
1933年的雅典会议专门研究现代城市建设问题，提出了一个城市规划大纲——“雅典宪章”。指出城市要解决好居住、工作、游息、交通四大功能，应科学地制定城市总体规划。
第十三节 二次大战后建筑设计的主要思潮
60年代以后，生产的急速发展，生活水平的提高，各种标榜个人与个性的社会思潮兴起，受社会各种思潮的影响，及几位现代主义建筑大师的去世，各种建筑思潮应运而生。出现建筑思潮多元化的局面，促使建筑向讲求形式，标新立异的方向发展。
一、“理性主义”充实与提高
代表作品：协和建筑师事务所（TAC），设计的哈佛大学研究生中心，按功能结合地形布置，空间参差，尺度得当。
二、讲求技术精美的倾向
特点：在设计方法上属于“重理”的一种思潮。以密斯.凡.德.罗为代表强调结构逻辑性与自由分割空间在建筑造型中的体现，第7页，共8页
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其特点是用玻璃和钢为主要材料，构造与施工精确，外形纯净透明，反映着建筑的材料，结构和它的内部空间。
代表作品：密斯的范斯沃斯住宅，芝加哥湖滨大厦，西格拉姆大厦，西柏林的新国家美术馆，在“少就是多”的理论依据下，以“全面空间”，“纯净形式”和“模数构图”为设计手法的实例，并形成了“密斯风格”。
三、粗野主义倾向
特点：毛糙的混凝土，沉重的构件和他们的粗鲁结合。与讲求技术精美倾向不同点是要经济地，从不修边幅的钢筋混凝土的毛糙、沉重与粗野感中寻求形式上的出路。
代表作品：勒.柯布西耶的马赛公寓，昌迪加尔行政中心；史密森夫妇的亨斯特顿学校；鲁道夫的耶鲁大学建筑与艺术系大楼；斯特林的莱斯特大学工程馆等。
四、典雅主义倾向
特点：致力于运用传统的美学法则来使现代的材料与结构产生规整、端庄与典雅的庄严感。主要在美国。如纽约世界贸易中心等。
五、高度工业技术倾向
特点：指不仅坚持在建筑上采用新技术，而且在美学上极力表现新技术的倾向。主张采用最新的材料制造体量轻、用料省、能快速灵活地装配改造地结构与房屋，并加以表现。为解决城市问题，出现用预制标准化构件装配成大型的、多层和高层的“巨型结构”。
代表作品：黑川纪章和丹下健三的新陈代谢派设计的山梨文化会馆，皮阿诺和罗杰斯的巴黎蓬皮杜国家艺术与文化中心。
六、人情化与地方性倾向
特点是在建筑中偏“情”的方面，它是将“理性主义”设计原则结合当地的地方特点和民族习惯的发展，即讲技术又讲形式，而在形式上又强调自己的特点。
代表作品：芬兰的阿尔托是北欧“人情化”与地方性的代表，其代表作珊纳特赛罗镇的中心主楼，沃尔夫斯贝格文化中心。日本丹下健三的香川县厅舍、仓敷县厅舍是战后日本追求地方性的代表。
七、追求个性与象征的倾向
是对现代建筑风格“共性”的反抗。反对集体创作，认为“建筑是不能共同设计的”。其手法有以下三种： 1．运用几何形构图。如赖特设计的纽约古根海姆美术馆；贝聿铭的华盛顿美国国家美术馆东馆。2．运用抽象的象征。如勒.柯布西耶的朗香教堂；夏隆的柏林爱乐音乐厅；路易斯.康的理查医学研究楼。3．运用具体的象征。如小沙贝宁的环球航空公司候机楼；伍重的悉尼歌剧院。
八、后现代主义建筑思潮
20世纪60～70年代以后出现的对现代主义建筑观点和风格提出怀疑，进而反对和背离现代主义的倾向。他们包括很多派别，探求设计方法和建筑形式、风格的改革。但没有统一的理论和组织。代表性理论著作：
文丘里——《建筑的复杂性与矛盾性》 詹克斯——《后现代建筑的语言》
布莱克——《形式跟随惨败——现代建筑何以行不通》 文丘里——《向拉斯维加斯学习》
主要特征：美国建筑师R.斯特恩提出后现代主义建筑的三个特征：a.采用装饰，b.具有象征性和隐喻性，c.与现有环境融合（文脉主义）。英国建筑评论家C.詹克斯认为“后现代主义建筑就是至少在两个层次上说话：一方面他面对其他建筑师和留心特定建筑含义的少数人士；另一方面他又面对广大公众和当地居民”。
美国建筑师R.文丘里提出：“容许违反前提的推理”，“赞成二元论”。“创新可能就意味着从旧的东西中挑挑拣拣”。代表实例：
文丘里（1963年）——母亲住宅；
文丘里（1976年）——美国奥柏林学院艾伦美术馆扩建部分； M.格雷夫斯（1982年）——美国波特兰市政大楼； C.穆尔（1982年）——美国新奥尔良市意大利广场； P.约翰逊（1984年）——美国电话电报公司大楼。
徐强的精度人生 篇6
天生我材必有用
条条大路通罗马，徐强用自己的成才之路为这句话添加了精彩的注脚。
1989年，徐强在别人眼中是一个失意的高中落榜生，没有挤上万人争抢的大学独木桥。乐观的他却坚信，天生我材必有用，自己总会干出一点事情来，总有地方证明自己的价值。
一年之后，徐强考入沈阳鼓风机集团技校的数控大专班。这是沈阳鼓风机集团为培养技术骨干专门设立的学习班。从技校毕业后，徐强走进沈阳鼓风机集团，成为该集团的一名技术工人。
“从进厂的那一天起，我就立志要成为一名优秀的复合型技术工人。”徐强说。他说到做到，在学徒期间，徐强细心解读齿轮加工工艺文件，研究加工工艺流程，总结如何进行工艺流程的优化方法。他如饥似渴地补习英语，以便熟读有关齿轮知识方面的书籍，增加齿轮知识的积累……他通过各种渠道来积累经验和技巧，仅用了不到半年时间就达到了规定期为一年的出徒水平。
徐强既学常规的机器操作方法，也经常琢磨非常规的窍门，“我自制的一个轴类齿轮上顶尖误差校验打袭杆，不仅适用磨齿机加工找正，也适用于其他机床上顶尖的检修和加工找正。”徐强说，十几年来，他共提出台理化建议、技术革新、解决生产关键问题50多项，并拥有“齿轮高精度对研”、“数控齿轮加工机床操作”、“高标准齿轮检查”等许多绝活。
2001年2月，沈鼓集团准备从德国奈尔斯公司进口一台价值1280万元的数控立式成型磨齿机。企业领导决定让技术尖兵徐强参加这次验收培训，将来操作这台设备。徐强深感责任重大，他翻阅了大量技术理论书，并向老师傅取经。在去德国的飞机上。10个小时的行程，他看了10个小时的资料。
在德国，交到徐强手上的是足有一寸高的一份英文版操作手册。随行的翻译看了一眼手册后便皱起了眉头，“依我看，即使让一个专业的翻译来翻这本书，起码也得需要一个月的时间，因为很多专业术语在词典里根本查不到。”
但徐强明白，没有那么长的时间等待，一切都要靠自己。当时还只有高中英语水平的徐强，在两周的时间里，靠着一本中英词典凭着一股钻劲把这本天书般的操作手册从头到尾通读了三遍。“那14天我每天只睡两个小时的觉，根本连时差都不用倒，困了就靠咖啡顶着，后来喝咖啡都喝拉肚子了……”现在想起来，那段日子依然历历在目。
从德国回来后不久，徐强就把那本英文操作手册翻译出来了。后来，当德国专家来沈阳安装调试机器时，徐强一直跟着干，碰到不明白的就问，最初那位德国专家的态度非常傲慢。一次，徐强和这位德国专家一起做磨削精度验收，在程序编制过程中，凭着自己过去的经验和对操作手册的理解，徐强发现对方输入的齿轮螺旋角有问题，可德国专家却不耐烦地说：我们从来都这么输入，徐强保留了意见。过了一会儿，对方似乎也意识到自己出现了错误，不得不打电话向总部求证。电话打完后，他红着脸找到徐强说：“徐，你是对的，感谢你给我指出了这一失误，不然，后面的麻烦可能还要大。”
这位傲慢的德国人从此改变了对徐强的态度，后来，他和徐强成为非常要好的朋友。临回国前，他留给徐强一句话，“这回来中国是我教你，下回可能就是你教我了，因为你是最棒的技师。”
电大的温馨记忆
从德国回来后，徐强意识到自己知识体系中的不足，诚如他在电大30周年庆典中的发言：“随着科技的进步和信息时代的到来，我在实践中感到企业对人才需求提出了新要求，以当时的能力应对现代化工业发展有些力不从心。为了进一步适应企业的发展和社会需要，怀着对新知识的渴求，2001年我再一次迈入了大学的校园，在沈阳电大攻读开放教育金融学专业。”
三年的电大学习，是徐强人生道路中重要的一段经历。“那时候半工半读，平时上班，周末去电大上课，时间安排的很满，但是很充实。”徐强说：“之所以选择攻读金融行业，是因为对这个感兴趣。”
尽管徐强在齿轮加工方面已经是出类拔萃的人才，但是他更想在知识域的宽度上增加一些。或许，这是他内心深处的个性使然，永远追求前行，永远要求进步。
“电大教育是一个很好的教学方式。”时隔几年后。徐强回忆起电大的学习经历依然感触颇深，“如果是纯粹的校园学习，很容易走入理论与实际无法结合的境地。但是电大教育，可以很好地避免这一点，因为前来学习的人都有不同的工作经验与经历，能够很好地结合自己的所需进行学习，而且，电大的老师汇集了各方面的专家学者，我们可以听到很多名校名师的课，这是在大学里学不到的。”
电大宽松的学习环境也是徐强津津乐道的，在电大，老师和学生之间的距离不像普通学校那么远，老师与学生之间的交流更为平等与顺畅，自由的讨论气氛与学术交流，都不同程度地增加了徐强的知识面。“三年工学相间的求学之路，我们聆听了诸多名校名师的谆谆教诲，享受到了电大老师贴心周到的服务，学校老师的不倦教诲、同学同志之间的热情帮助和自己的不懈努力，使我的专业技能、管理能力、知识结构有了很大提高。三年电大学习生活更是培养了我在公司管理岗位上所需的领导才能。”在电大20周年庆典上，徐强这样说，他也说出了许许多多电大学子的心声。
创造徐强精度
电大毕业后，徐强在自己的业务钻研方面也开始更上一层楼。2004年，有一个加工项目，让徐强创造了国内齿轮加工方面的奇迹。
当时客户要求生产的是一个大型齿轮，设计精度是5级。加工过程中，徐强一边操作，一边告诫自己，一定要细心细心再细心。徐强的责任心得到了回报，产品检验证明，他加工的齿轮不仅满足了客户的精度要求，而且居然达到了4级!信息反馈到德国，德国的专家赞叹说：“虽然我们的设备可以达到这个精度。但很难真正在操作中实现这个精度，徐强的技术令我们感到吃惊，这简直是个奇迹!”
从此，“徐强精度”扬名海内外，在他的努力下，过去这种无法加工的高精度齿轮，现在已经成了沈阳鼓风机集团的常规产品，并且每年能为企业创造4000多万元的价值。
徐强出名了，很多外企纷纷前来挖他，其中就有当初徐强前去取经的德国厂家。他们开出的待遇很高，可徐强摇摇头拒绝了。“很多人问我心动过吗?我承认，我听到这些数字的时候心动了，但是很快就平靜了’因为我知道，‘徐强精度’不是我个人的荣誉，它属于集团，属于中国企业。在沈阳老工业基地的振兴中，我要让更多的青年产业工人掌握‘徐强精度’”。
也有企业高薪请他做外聘技术指导，他也一一拒绝了“那样做会分心的，结果是两边都对不住，何苦?”他将满心的热忱与忠诚都献给了自己的企业，“在我们集团工作，我很有成就感，很自豪，这是那些企业和金钱很难给我的，人都需要归属感，是不?我们的集团就是我的归属地。”徐强说。
从追求什么?可能每个人骨子里都有获得认可的那种荣誉感，因此，做每件事情，我都力求做到最好。我想证明，我想并且我能做成!职业没有高低之分，好坏之分，在每个岗位上只要扎实肯干，一定会有收获。
年近四十的徐强仍然喜欢看书充电，收获诸多荣誉，他没有一点自满，“当外在荣誉给予自己的时候，其实自己的压力也更大，”徐强说：“当越来越多的人将目光投向你的时候，你只有更努力，才能不辜负别人的期望。”
模数及数模转换中的精度问题分析 篇7
概括地说,模数和数模转换技术的应用,可以归结为两种类型:
1)控制和仪器类应用,包括过程控制,自动测试,医疗仪器和机器人等等。
2)波形采集/分析(ADC)或波形重建(DAC)。
对于第1类应用,所转换的基本上是低频信号、慢变化信号(例如温度、压力)或直流信号(例如直流电压测量或设置),为了保证转换的线性度、重复性和稳定性,我们选择转换器主要关注它的静态性能指标。
对于第2类应用,所转换的波形从音响系统的低频信号(<20k Hz)直至雷达和微波的超高频信号(MHz-GHz),对于这类转换,为了保证低的波形失真,我们还需要关注转换器的动态性能指标。
1 ADC的性能指标
1.1 性能指标
ADC的性能指标分为采样性能、静态性能和动态性能。采样性能包括转换时间、采集时间、吞吐率、孔径延迟、孔径抖动和阶跃响应等,现只研究静态性能和动态性能。
ADC的静态性能指标包括微分非线性和失码率、积分非线性、增益误差、失调误差和满量程误差。
ADC的动态性能指标包括:信号—噪声及失真比(SINAD)、全谐波失真(THD)和无伪波动态范围(SFDR)等。有效位数(ENOB)则是反映ADC整体性能的重要指标。
在应用中,还必须考虑各种指标的稳定度,即它们随时间和温度变化的特性。此外,器件外接的参考电源的性能(噪声和稳定度)对转换器的性能也有极大的影响。
图1是一个理想的3位ADC的传输函数,横轴表示模拟输入,纵轴表示数字输出,给定的输出码所对应的输入的量化值称为码宽,在这个理想情况下,每个输出码的码宽都等于1LSB,传输函数的(穿过各个码中心)拟合曲线是一条直线。
1.2 增益误差、失调误差和满量程误差
增益误差、失调误差和满量程误差是所有模拟器件都会有的误差,从图2就可以直观地看出它们的含义,它们都是可以通过刻度校正来加以消除的系统误差。
1)增益误差(gain error)给出了模拟器件实际传输函数的斜率与理想传输函数的斜率之间的偏差。
2)失调误差(offset error)又称为“零量程误差”,它给出了实际传输函数与理想传输函数在零点的偏差。
3)满量程误差(full scale error)等于失调误差+增益误差。对于理想的ADC,当输入的模拟电压离满量程值还差1.5LSB,就产生码跃变,使数字输出达到满量程。
1.3 微分非线性(DNL)和失码
实际上,ADC的各个输出码的码宽都不相同,码宽对1LSB的偏离值称为微分非线性(DNL)。在图3的例子中,数字输出010所对应的码宽只有0.2LSB,它的微分非线性DNL=0.2-1=-0.8LSB;数字输出100所对应的码宽为2LSB,它的DNL为+ILSB(不同厂家给出的非线性技术指标,有的采用±值,有的采用绝对值)。
衡量ADC性能的重要指标是“无失码”,也就是,当输入电压在整个量程范围内扫过时,转换器应该逐个输出所有的数码组合。如果ADC的微分非线性DNL>ILSB,转换器工作时就会产生失码,例如图2中,101就是一个失码。在输入电压逐步增大时,输出数字从100直接跳到了110。在控制系统中使用的ADC,“无失码”通常是影响系统性能的至关重要的因素。例如,在闭环控制系统中,失码会引起系统产生振荡(hunting)。
在ADC的技术指标中给出DNL<1LSB,则肯定无失码;如果给出DNL=1LSB,那么通常也是无失码的,因为器件的出厂标准要比公布的技术指标严格。对于要求无失码的应用,如果器件的DNL>1LSB,那么只好降级使用,例如,16位ADC的DNL≤4LSB,那么它就只相当于14位无失码的ADC。
1.4 积分非线性(1NL)
积分非线性(1NL)又简称为非线性,就是微分非线性的积分值,INL也用LSB来衡量,好的INL指标就意味着好的DNL指标。
根据INL的定义,积分非线性就是ADC的实际传输函数曲线与传输函数的两个端点所连直线之间的最大偏差值,如图4所示(这是经过增益和失调误差校正后的直线)。
1.5 有效位数(ENOB)
理想情况下(仅有量化噪声的)n位模数转换器的信号噪声比SNR。量化误差确定了转换器的最基本噪声水平,限制了理想ADC分辨小信号的能力。理想ADC的分辨率越高,量化噪声越低,因而有更大的动态范围。
实际的ADC器件存在着各种限制ADC动态范围的因素,包括电子器件内部的热噪声和散粒噪声等,以及交流信号在转换中产生的谐波失真。为了真实地反映器件的动态范围,可以定义“信号—噪声及失真比”(signal-to noise and distortion ratio),简记为SINAD或S/(N+D)(某些地方译为信纳比)。SINAD可以用输入高质量的正弦波信号对器件测试得到。
在理想情况下,SNR=(6.02n+1.76)d B,其中n是转换器的分辨率。对于SINAD,我们只要套用同样形式,即
就可以导出N,它被称为有效位数(Effective Number Of Bits,ENOB),显然
有效位数ENOB是用来评估ADC整体性能的一个重要指标,ADC的ENOB指标与所要求的转换速率有关,实际上,很难同时达到高的转换速率和高的ENOB。
在直流、慢变化的控制系统应用或者有效带宽较窄的应用中,并不需要考虑谐波失真,因此在有些器件的技术指标中只给出了SNR,这个SNR考虑了器件中存在的所有噪声,仅只不包含谐波失真。在这种情况下,有效位数可以按下式计算:
1.6 随机噪声基本知识
为了说明无噪声分辨率,首先要简单回顾关于随机噪声的基本知识。
提示:应该指出,以下的研究均只考虑ADC器件内部产生的输出噪声,它们是符合高斯分布的随机噪声,在实际应用中,输出噪声中含有外部引入的不符合高斯分布的部分。例如,1/f噪声、时钟耦合干扰、开关电源和市电干扰等,这些因素对于研究器件特性无关。
1.7 无噪声分辨率
可以用两个量来衡量随机噪声,方均根值(RMS)噪声或峰—峰值噪声(peak-to-peak noise),如图5所示。根据定义,SNR(和SIAND)是满量程信号的RMS值与噪声的RMS之比,由此导出的ENOB称为有效分辨率,Y(S)/X(S)=(1/S)/(1+1/S)=1/(S+1)和Y(S)/N(S)=1/(1+1/S)=S/(S+1)式中,在定义中所用的分母是RMS噪声,所得到的有效分辨率仍然是有噪声存在(概率为31.7%)的分辨率。只有在信号噪声比SNR计算中采用峰—峰噪声值,所导出的ENOB才是无噪声分辨率(noise-free resolution)。
图6示出了ADC输出中随机噪声的分布,在理想情况下,ADC的输出码应该始终保持为n,但由于随机噪声,它的输出表现为高斯分布。高斯分布中,>99.9%的样本
分布在(-3.3σ,+3.3σ)区间,因此我们可以合理地定义峰—峰值噪声=6.6RMS噪声。
从式SNR=201g(RMS信号最大值/RMS噪声)的SNR的基本定义出发,代入Np_p=6.6NRMS,就可以由式(3)得到
也就是说,无噪声分辨率要比有效分辨率低大约3位。
对于分辨率≤16位的ADC,器件的各种噪声的贡献相对较小(小于量化噪声的贡献),所以有效分辨率和无噪声分辨率的意义都不明显。但对于高分辨率(≥18位)的器件(例如∑-Δ型),有效分辨率和无噪声分辨率两者的区别就显现出来。通常高分辨率ADC指标中给出的是RMS噪声下的ENOB。而在实际设计中,往往应该考虑无噪声分辨率。
1.8 全谐波失真(THD)
各种误差因素都会引起模数转换的动态失真,采样保持器也是引起动态失真的重要原因。采样保持器的基本原理,采样过程可以分为跟踪(Track)和保持(Hold)两个部分,当跟踪和保持的速率跟不上输入信号的变化时,模数转换的输出就会产生失真,这个过程如图8所示。除了闪速型和∑-Δ型模数转换器的转换不需要采样保持之外,其他类型的ADC器件都需要使用采样保持器,因此,在研究ADC的动态性能时,需要考虑采样保持器的影响。
全谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)是输出信号中的谐波分量(取2-6次谐波)之和的方均根(RMS)值,与基波的方均根(RMS)值之比。
将THD与SNR和SINAD作比较,便可理解它的含义。如图8所示,在ADC的输出功率谱中,SNR表征所有非谐波项的噪声的贡献(a),它反映了转换器的基本噪声平台;THD表征所有谐波项的贡献(b),它反映了转换器的动态非线性,对于波形重建应用有重要意义;而SINAR则表征除了基波之外所有项的贡献(c),它反映了转换器可用的动态范围。
1.9 无伪波动态范围(SFDR)
无伪波动态范围(Spurious Free Dynamic Range,SFDR),是在输出信号的频谱中,最高的一个杂波分量的平均值与基波的平均值之比。例如,图9中,10k Hz的正弦波输出信号有些失真,它的频谱中最高的杂波分量是3次谐波分量,SFDR为50d B(或0.32%)。
2 DAC的性能指标
2.1 性能指标
DAC的静态性能指标包括微分非线性和单调性、积分非线性、增益误差、失调误差和满量程误差。
DAC的动态性能指标包括建立时间、毛刺脉冲面积、全谐波失真(THD)和信噪比等。同样,在应用中必须考虑上述各种指标的稳定度,即它们随时间和温度变化的特性,以及器件外接的参考电源的性能(噪声和稳定度)。
增益误差、失调误差和满量程误差的概念和定义与前面ADC所介绍的(图2)完全一样,这里不再重复。从控制系统的应用出发,这里主要研究DAC的微分非线性和单调性、积分非线性以及它们随温度变化的特性。
2.1.1 微分非线性和单调性
图10是一个理想的3位DAC的传输函数,横轴表示数字输入,纵轴表示模拟输出,在这个理想情况下,输入每变化1位,模拟输出变化均为1LSB,传输函数的拟合曲线是一条直线。而对于实际的DAC,输入每变化1位,模拟输出变化不等于1LSB所对应的值,它与1LSB对应值之间的差值就是微分非线性误差DNL,如图11所示。DNL除了用LSB来度量之外,也用满量程的百分比宋表示。
单调性(Monotonicity)是指,如果转换器的传输函数是单调的,则当数字输入增大时,模拟输出也随之增加或保持不变。当DNL≥1LSB时,就会出现非单调性,如图12所示,当数字输入增大时,模拟输出反而减小。在控制系统中,单调性是衡量DAC性能的极其重要的指标,非单调的DAC输出将引起闭环控制回路产生振荡。
在DAC的技术指标中给出DNL
DNL是温度和时间的函数,它的温度漂移以ppm/°C为单位,时间漂移以ppm/hours为单位。对于一个单调的DAC,已知室温(25°C)下的DNL,用这个值减去1再除以DNL温度漂移系数,就得到能保持该DAC单调性的温度区间。例如,16位
DAC在25°C下的DNL=0.5LSB(即30ppm),它的线性度漂移为lppm/°C,则它保持单调性的温度区间为25°C±30°C,即-5°C至±55°C。
2.2 积分非线性
积分非线性(1NL)就是微分非线性的积分值,又简称为非线性或相对精度,INL也用LSB来衡量,好的INL指标就意味着好的DNL指标。
根据INL的定义,积分非线性就是ADC的实际传输函数曲线与传输函数的两个端点所连(经过增益和失调误差校正后的)直线之间的最大偏差值,如图14所示。
2.3 建立时间
建立时间(setting time)定义为从数字输入瞬变点(从50%点起算)到DAC输出稳定到其终值误差区间内(终值的±1/2LSB)所用的时间,如图14中,建立时间ts=tl。如果DAC芯片中包括锁存器,则建立时间应从时钟选通锁存器的时刻算起,ts=tl+t2。
也可以完全根据DAC的输出来定义建立时间,即从DAC输出未变化前的初值误差区间(初值的的±1/2LSB)算起,到DAC输出稳定到其终值误差区间内(终值的±1/2LSB)所用的时间,即ts=t3。
2.4 毛刺脉冲面积
由于开关动作不一致以及传输延迟的偏差,DAC的输出会出现毛刺(glitch),当输入在000…001到100…000之间(即中值)变化时,由于所有位都经历跳变,产生的毛刺最大。图15为毛刺脉冲的波形。注意,由000…001到100…000产生的毛刺与由100…000到000…001产生的毛刺的形状和面积是不同的。共有6个毛刺脉冲面积用来衡量DAC的性能,除了图中区域1、2、3和4的面积应该越小越好之外,(面积1~面积2)以及(面积3~面积4)越接近0越好。
可以采用采样保持器来改善DAC的毛刺。
2.5 谐波失真(THD)
DAC输出中的毛刺的面积是与输入到DAC的数字值相关联的,因此,当使用DAC来重建波形时,就会产生谐波失真。图16表示使用fs=10MHz速率重建f0=3MHz正弦波形时,所产生的毛刺及其频谱。在波形图中,中值处的毛刺最大,它在一个周期内出现两次,表现在频谱中就出现强的2次谐波(2f0)分量,应注意,混叠到奈奎斯特频带内(
很难预言特定的毛刺面积会产生多大的谐波失真,所以需要毛刺面积和谐波失真这两项参数来评估重建波形的动态特性。
3 ADC和DAC的精度
3.1 精度的基本知识
精度问题是对准确度、可重复性和稳定性问题的通称。为了研究精度问题,首先复习一些有关的基本概念。
精度(precision)反映了在同样条件下设定(或读取)某个给定值的可重复性(reproducibility或repeatability),它由系统的随机误差所决定。
1)准确度(accuracy)反映的是设定值(或读取值)与按某种物理度量标准的期望值的之间误差,它所包含的系统误差可以通过补偿和刻度来校正。
2)稳定度(stability)反映的是精度随时间和温度的漂移,或者说是设定值(或读取值)在指定时间范围内的可重复性。
与精度问题相关联的是误差,误差大体分为两类:
随机误差:它来源于实验条件的变化,各种干扰以及某些人为因素。随机误差的特点是,每个值都是各自独立的,所产生的值形成正态分布,并可以用统计方法来估计真值所在的区间。
系统误差:来源于设备或器件的缺陷,刻度误差等,系统误差不能用统计方法来估计,可以用更精确的标准加以比较的方法来校准或消除。
图17(a)描绘的弹着点形象地给出了精度和准确度之间的关系,第Ⅰ象限里显然是精度和准确度都很高的情况,第Ⅱ象限里是精度不好但是准确度还可以的情况,第Ⅲ象限里是精度和准确度都很差的情况,第Ⅳ象限里是精度很好但准确度不好的情况。图17(b)表示对应于这4种情况的误差及其分布。
3.2 实例研究—个数字式高精度直流电源变换器
高精度可编程直流电源变换器(DC power converter)是DAC/ADC在控制系统中的典型应用之一,图18是一个采用数字反馈技术的高精度直流电源的变换器原理框图。ADC通过直流电流换能器DCCT取得反馈信号(电源输出电流),输入的参考电流(数字)值与反馈环路ADC的数字输出相减,经过DSP算法处理,再由DAC输出给电源。这个系统在室温(25°C±5°C)下工作,要求对于设定的输入值,输出的准确度(在刻度校正后)为±20ppm,输出的可重复性(精度)达到±10ppm/24hours,即一天内±0.001%。
提示:DCCT全名为零通量直流电流换能器(zero flux DC Current Tansducer),是一种高精度的直流电流分流传感器。它的原理如图19所示。被测电流Ip的导线通过磁环,用作原绕组Np,磁通量=Ip.Np;电流Is流过副绕组Ns,磁通量=Is.Ns。零通量检测器通过控制电流Is保持磁环中的磁通量为0,当磁通量=0时,Ip.Np=Is.Ns,因此有Is=Ip(Np/Ns)分流取得的电流通过取样电阻并放大后输出。DCCT精度高(~lppm),响应快(>10k Hz),隔离性能好(>5k V),分流比取决于线圈匝数。为了降低发热,取样电阻通常很低(0.1~10Ω),因此高精度放大器放大倍数要高。
(1)DAC的选择。
根据系统的技术指标,电路中所用的DAC的分辨率应该≥17位,才能保证输出有10ppm的分辨率。选用某型号具有18位分辨率的DAC,这个DAC被称为“真16位DAC”,它的16位下的DNL和INL只有±0.2LSB。其内部自带高稳定度参考源,单调性位数17位,无噪声有效位数ENOB=15.3位。从电路原理可以看到,对这个DAC的精度要求其实可以降低,因为超出允许误差范围的输出,可以被高精度的ADC检测到,并通过数字反馈得到动态校正。
(2)ADC的选择。
在这个系统中,对反馈环路中的ADC要求很高,它必须要达到17位的精度才能满足系统可重复性达到±10ppm/24hours的要求(2-17≈8ppm),由于ADC的数字输出要被DSP处理,在反复的乘加运算中会因为舍入而产生误差,因此它的分辨率还应该高于17位。在本例中,选择24位的∑—Δ型ADC,可以达到17位的精度,满足上述条件。
3.3 ∑—Δ型ADC的特点
∑—Δ型ADC的优点是可以做到很高的分辨率。由于处理的是1位数据流,又没有电阻匹配不良产生的各种误差,因此具有优良的微分非线性。常用的ADC(逐次比较或闪速型)都采用阶梯电阻比较方法,电阻网的温度特性(ppm/C°)是影响ADC稳定性的主要因素,为此往往要采取恒温措施。而∑—Δ型ADC不存在由于电阻值变化造成的随时间和温度的漂移。在其他类型的ADC中,所使用的外部参考电压源是产生噪声和误差的另一个主要来源,而∑—Δ型ADC中,ADC只是一个以零电平为基准的比较器。
∑—Δ型ADC的主要缺点是吞吐速率很低。在本例的DC电源数字反馈控制应用中,因为所要求的反馈跟踪速度很低,因此∑—Δ型ADC很适用。
如果将∑—Δ型ADC的输入端接地,会看到它的数字输出并不为零,低端若干位仍有“闪动”的输出,这是因为在24位这样的高分辨情况下,器件的各种噪声对输出的影响相对地变大。
事实上,通常的24位的∑—Δ型ADC的精度(可重复性)通常只能达到17~18位左右。
∑—Δ型ADC输出中的噪声分为两部分,一部分是器件产生的电子噪声,它与ADC的吞吐速率无关;另一部分是量化噪声,它随着ADC的吞吐速率增加而急速上升,并成为主要噪声来源。所以,∑—Δ型ADC的有效位数与所选的采样速率有关,在采样速率为20~30Hz时,通常24位∑—Δ型ADC的ENOB~20位。
正如前节研究ADC的性能指标时所指出,有效位数(ENOB)下的输出仍然含有噪声,因此可重复性不好。只有无噪声分辨率(=ENOB—2.72)下的输出才能保证输出的可重复性。所以,24位的∑—Δ型ADC一般也只能达到17~18位的精度。
虽然24位∑—Δ型ADC的精度通常只能达到17~18位左右,但是,其余的位数并非无用,高分辨率∑—Δ器件的内在噪声,是自然产生dither处理的噪声源,可以用来去除小信号输入的粒度噪声;对于要求更高精度输出的应用,多余的位数提供了使用“信号平均法”来进一步提高精度的可能,当然,所付出的代价是处理速度进一步降低。
参考文献
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精度问题 篇8
近年来,随着全野外数字化测图技术的发展,许多勘测设计单位都纷纷采用这一技术进行作业,以适应市场与企业发展的需要。数字化测图必将要取代传统测图方法已是大势所趋,这是由测绘产品管理单位与规划设计部门的强烈要求所决定的。
2007年信阳南湖渔村1:1000地形测量、2008确山城镇地籍测量等,都采用了数字化测图技术。目前1:1000基本地形图及大多数建筑设计部门使用的大比例尺地形图基本上都淘汰了传统测图方法,以满足城市规划,建设与现代化管理的需要。
使用全野外数字化成图,如果仍然采用原有技术标准进行作业,显然就不合适了。本文围绕这一问题,结合单位近年来采用全野外数字化测图的实践经验,与同行们一起探讨全野外数字化测图过程中有关测量误差及数学精度问题,希望能起到一个抛砖引玉的作用。
1 全野外数字化测图过程中的误差来源
全野外数字化测图与传统测图方法相比,不在含有比例尺误差、刺点误差、图纸伸缩误差以及最终描绘误差,那么全野外数字化测图的误差归根到底说来也就是野外数据采集误差。测图误差有平面误差和高程误差,其中平面误差包括测站误差、测距误差、测角误差和立镜员在跑点时对地物实际中心位置判断不准带来的立镜误差。高程误差包括测角误差、测距误差、仪高镜高量取误差以及由于地球曲率与大气折光联合影响带来的误差———球气差。其中仪高镜高一般量至毫米,该项误差可以忽略不计。球气差可以通过输入仪器自动进行改正处理。那么对测高影响最大的还是天顶距测量误差,测距误差影响次之。而在城市建筑区和平地、丘岭地区,一般地形起伏较小,与传统测高方法相比不会有太大的影响,也就是说,全野外数字化测图方法对高程测量精度的影响不太明。
1.1 野外数据采集误差对地物点平面位置的影响
前已述及影响地物平面精度的主要因素有测站误差、测角误差、测距误差和立镜误差。而立镜误差的因素来源比较复杂,如立镜员立镜不到位造成的误差,对地物实际中心位置判断不准确造成的误差以及立镜员立镜不规范造成的误差等。因而在此无法事先给立镜误差一具体定义,所以在这里暂不对立镜误差进行讨论,待后面统计出数学精度后,再反求立镜误差。
当前数字化测图中使用的全站仪主要是标称精度为5",5+5ppm的仪器。考虑到野外测量环境因素影响比较复杂,这里暂定测站误差3cm,设为mz,其含义为相邻两导线点的相对误差对被测地物点平面位置的影响,以全站仪标称精度的2倍定为测角误差和测距误差对被测地物点平面位置的影响,分别设为mβ和ms,设数据采集误差为m则有:
考虑到测图过程中方向观测采用半测回,一次性测距读数,所以:
将mβ、ms、mz代入(1)式并经过整理后得:
当S=0.1(km)时,则m1=±3.3(cm)
当S=0.3(km)时,则m1=±3.9(cm)
当S=0.5(km)时,则m1=±4.8(cm)
通过以上计算可以看出,采用全站仪进行数字化测图,数据采集精度较高,而且受测点距离的长度影响较小。
1.2 野外数据采集误差对铺装地面高程注记点的影响
设野外数据采集误差对铺装地面高程注记点的影响为mh,则有:
其中:(sinα×ms)为测距误差对高程的影响。
(s(km)×100000×mα/ρ)为立角误差对高程的影响。
mi为仪器高量取误差
mr为镜高量取误差
mf为球气差
因仪高、镜高量取时均量至毫米,其影响可忽略不计。球气差可通过输入仪器进行改正处理。那么:
因为ms=5+5×S(ks)
当α=10°,s=0.5(km)时,
(sinα)2×ms2=±1.7毫米,
因此,测距误差对高程的影响很小,可以忽略不计。故有:
当s=0.5(km),mα取25",mh=±6.1(cm)。
通过计算可以看出,采用全野外数字化测图,当测距控制在500米以内,可以满足《城市测量规范-CJ-85》中铺装地面高程注记点的精度要求。
2 全野外数字化测图的数学精度统计
2007年南湖渔村1:1000地形图测量项目中,实际完成了测图面积3.5平方公里.该项工程完工后,由项目负责人配合甲方有关人员使用同样的仪器设备,采用同样的测量方法,对野外固定的路灯、消防栓、楼房角、雨水蓖等,进行了实地检测,检测设站均匀。平面点检测了455个,按公式m=±[△△]/2n计算,点位中误差为±0.072米,铺装地面高程注记点检测了123个,按公式m=±[OO]/2n计算,高程中误差为±0.047米。
统计出了数学精度后,现在我们就可以回过头来反求立镜误差前已述及,按测距500米计算,m1=±4.8cm,设立镜误差为m2,则m2=±5.4cm。
通过以上统计分析可以看出,影响点位精度的最大项是立镜误差。综合分析有以下原因:
(1)立镜员对某些地物实际中心位置判断不准确,致使立镜不到位。
(2)有时立镜员与测站勾通不及时,即使立镜员立镜位置明确,亦难保证测站准确定位。
3 结论
(1)对于使用全站仪进行全野外数字化测图时的测距问题,测距宜控制在500米以内,点位误差不应超过7.5cm。
(2)铺装地面高程注记点的高程中误差仍按《城市测量规范-CJ-85》中要求的7cm执行。
(3)对立镜员要进行技术培训,以消除人为因素造成的误差影响。
摘要：本文为近年来应用数字化测图的实践,对使用全站仪进行全野外数据采集过程中测量误差的来源进行分析,统计出数字化测图的数学精度。在国家测绘主管部门尚未颁布相应测绘技术标准的情况下,提供一点仅供参考的实践经验,并提出几点自己的看法。
关键词：数字化测图,野外数据采集误差,数学精度,立镜误差
参考文献
[1]GJ-85城市测量规范[S].
精度问题 篇9
三维激光扫描技术是20世纪90年代中期开始出现的一项高新技术,是继GPS之后又一项测绘技术的新突破[1]。三维激光扫描测量技术克服了传统建筑测量的局限性,它具有快速、无接触、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等优点[2]。它通过高速激光扫描测量方法,以点云形式获取物体或地形表面的阵列式几何图像数据,可以快速、大量地采集空间点位信息。
自三维激光扫描技术引入国内以来,这项技术就受到了专家学者的广泛关注,在国内也有了一些应用实例。例如,北京建筑工程学院用三维激光扫描仪对故宫博物院进行了三维模型重建;北京工业大学建筑与城市规划学院承担了国家文物局的“指南针计划”,用三维激光扫描仪对山西省内很多寺院进行了三维模型重建的工作;武汉大学用三维激光扫描仪对颐和园佛香阁进行了精细测绘。三维激光扫描技术应用前景是广泛的,它必将成为古建筑测绘的趋势,但是,误差大、测绘精度不能满足一些特殊要求是目前制约该技术广泛应用的主要因素。
影响三维激光扫描仪测绘精度的因素有很多,如外业测绘中的测绘距离和角度、外界环境、目标物反射率以及数据后处理中的点云拼接等[3]。从实际的应用案例来看,外业测绘中影响精度的因素是比较好控制的,目前测绘误差来源主要在后处理中的点云拼接,不同的拼接方法得到的点云模型精度差别是很大的,本文的主要目的是探讨点云拼接误差产生原因,提出减小点云拼接误差的有效方法。
1 点云拼接精度问题探讨
1.1 点云拼接方法
点云拼接是将两个或两个以上基于扫描仪坐标系中的三维点云数据统一到同一坐标系下的过程[3]。由于扫描目标物体积较大或结构较复杂,同时受地面三维激光扫描仪扫描距离及角度的限制,每测站只能采集有限的数据,因此需要从不同位置、不同视角进行多次扫描测量,才能得到所需目标物的完备数据,最后再将扫描的点云数据通过减噪、旋转对齐、拼接等操作,完成基于不同坐标系点云数据向同一坐标系下的转换[3]。
点云拼接的基本方式有两种[4]:1)相对方式,该方式以某一测站的坐标系为基准,其他各站的坐标系都转换到该站的坐标系下,相对方式扫描时只需要在相邻的两站之间共有3个以上同名标靶即可实现坐标统一,它不需要测量标靶的绝对坐标,其统一后的坐标是在某一扫描站坐标系统下的坐标。2)绝对方式,它是一种将扫描仪和常规测量相结合的方式,其每站的标靶坐标是通过全站仪或其他仪器精确测量,直接获得标靶的绝对坐标。这种方式不存在多站坐标转换的传递误差,其整体精度均匀。
1.2 点云拼接方法应用分析
北京工业大学建筑与城市规划学院用地面三维激光扫描仪对北海公园内一些主要建筑物进行了数字化建模。
本次测绘主要用的是天宝三维激光扫描仪和徕卡HDS6000三维激光扫描仪两种仪器,由于目标建筑物的体积大、结构复杂,扫描时采用的是分站扫描,相邻两站之间设置3个~4个标靶球,将获得的各站点云数据用后处理软件拼接在一起,拼接时采用两种方法:1)利用两站之间公共的标靶球进行拼接;2)在两站之间公共的点云处寻找共同的特征点,利用公共特征点拼接。
从点云数据的后处理结果来看,仪器的单站扫描精度基本上能控制在5 mm以内,这个精度基本可以满足后期建模要求,但多站点云数据拼接在一起之后,点云模型误差达到了4 cm,这么大的误差就不能满足建模要求了。同时,误差还会随着测站数量的增加而增大。
北海公园测绘数据后处理中点云的拼接采用的是第一种拼接方法,即相对方式,单站扫描数据精度可以达到仪器本身的精度指标,当多站点云数据拼接后,点云模型的误差就增大了,并且与测站的数量呈正相关的关系,这很明显是由多站点云拼接过程中的误差积累造成的,测站数越多,误差的积累也就越大。因此,要想提高三维激光扫描的整体精度,必须解决多站点云拼接中误差积累问题,这就需要采用上文中提到的绝对方式进行多站点云数据的拼接。
1.3 绝对坐标系下的点云拼接方法
要采用绝对方式进行点云的拼接,就需要建立统一的坐标系,建成可控制整个测区的精确控制网,将各测站的点云数据导入绝对坐标系中拼接,具体的实施步骤如下:
1)控制测量。控制测量主要分为两步,首先是自定义一个坐标系,在该坐标系下用全站仪建立一个可以控制整个测区的精确控制网,然后是用全站仪测出各测站标靶中心的空间坐标。
建立控制网方法:
a.首先踏勘整个测绘场地,根据场地的实际情况以及测绘目标,选取控制点建立一个闭合导线或是附合导线,控制点布局要合理。b.自定义一个坐标系,利用全站仪对控制点进行导线测量,用水准仪对控制点进行水准测量,得到各控制点的三维坐标。为了提高精度,应尽量选择2“或2”以上的全站仪[5],整个控制网的测量精度要高于标靶的拟合精度,否则,建立控制网的意义也就不大了。c.对整个闭合导线或是附合导线进行导线和水准平差,得到各控制点的精确三维坐标,至此,局部坐标系下的控制网建成。
2)三维扫描。即用地面三维激光扫描仪对建筑物进行分站扫描,并完成各测站内标靶的扫描。需要注意的是主体建筑物扫描完成后,再用仪器对每个标靶最高精度扫描一遍[4],以提高标靶后处理时的拟合精度,尽量减小人为误差。
3)数据拼接处理。将控制测量过程中得到的统一坐标系下的标靶的空间坐标导入后处理软件中,形成一个大的Scan World,然后将所有三维扫描得到的各站数据拼接到该Scan World中。
下面以Cyclone后处理软件为例,简要描述该操作实现的过程。
第一步,创建控制测量标靶坐标文本文件,并将标靶坐标按照指定格式输入文本文件。
文本文件格式如下:
注释行1
注释行2
标靶名称1,X坐标,Y坐标,Z坐标标靶
标靶名称2,X坐标,Y坐标,Z坐标
第二步,导入标靶坐标文件到Cyclone作为一个Scan World。
第三步,在Cyclone中进行数据拼接。在上一步中,我们创建好了一个常规测量方式得到的整体标靶空间坐标系。下面,我们就可以用以往的标靶拼接方法,将其他用三维激光扫描仪扫描的站点数据拼接进来。
绝对方式的多站点云拼接,各测站之间是相互独立的,每个测站都只与绝对坐标系有关,误差只来源于控制测量的误差和后处理时的标靶拟合误差以及坐标转换误差,但是这些误差是很小的,都可以控制在毫米级,这样就有效地消除了误差累积带来的影响,极大地提高了点云数据精度。
2 实验验证
为验证本方法的有效性,用Trimble GX三维激光扫描仪对某建筑物进行扫描建模,同时用全站仪、钢尺等传统测绘工具测得建筑物长宽高等数据,扫描仪共分四站对建筑物扫描,得到的点云数据用绝对方式与相对方式两种方法拼接,分别将两种方法得到的建筑物点云模型与传统方法测得的数据比较,得出两种方法的优劣,实验结果如表1所示。
平均差值:
由以上的分析结果可以看出,对于多站点云数据的拼接,绝对坐标系下的点云拼接方法得到的点云模型误差要远远小于相对方式的点云拼接模型误差,绝对方式的点云拼接方法基本上可以将点云模型的误差控制在5 mm以内,达到了仪器本身的精度指标,由此可见,绝对坐标系下的点云拼接方法可以提高三维激光扫描技术的建模精度。
3 结语
本文针对误差积累导致相对方式的点云拼接方法精度较低的问题,给出了建立控制网,在绝对坐标系内进行点云拼接的方法。实验结果证明,该方法可以有效的消除误差积累对建模精度的影响,极大地提高建筑物点云模型的精度。
点云拼接精度是影响建模整体精度的主要因素,但其他因素对精度的影响也是不可以忽略的,要想把三维激光扫描技术的测绘精度控制在更高的水平,就需要对影响精度的所有因素综合考虑。总之,关于三维激光扫描技术的精度问题还需更深入的研究。
摘要：针对误差积累导致点云拼接方法精度较低的问题,提出了结合传统测绘技术建立精确控制网,在绝对坐标系下的点云拼接方法,并通过实验证明了该方法的有效性,对促进三维激光扫描技术的广泛应用具有一定指导意义。
关键词：地面三维激光扫描,点云拼接,建筑测绘,古建筑
参考文献
[1]刘旭春,丁延辉.三维激光扫描技术在古建筑保护中的应用[J].测绘工程,2006,15(1):48-49.
[2]张会霞,陈宜金,刘国波.基于三维激光扫描仪的校园建筑物建模研究[J].测绘工程,2010,19(1):33-34.
[3]高志国.地面三维激光扫描数据处理及建模研究[D].西安:长安大学,2010:21-22.
[4]梅文胜,周燕芳,周俊.基于地面三维激光扫描的精细地形测绘[J].测绘通报,2010(1):53-56.
精度问题 篇10
由中铁十八局承建的GZH-2标, 地处东莞市南城区范围内, 南起广深高速公路高架桥, 东至东莞大道与西平二路交汇处。里程为:GDK9+736.940 (惠台) ～GDK14+917。主要工程量有:路基93.1 m, U型槽段405 m, 明挖1 165 m, 盾构区间6 581 m, 暗挖段924 m, 新城中心站237 m。U型槽段、明挖段工程位于白马村、周溪村境内;盾构区间主要穿过民房、厂房、市政道路、立交桥等公用设施;暗挖段位于西平二路;新城中心站位于科技路和规划二路交叉口。暗挖和盾构属于地下工程, 没有斜井。导致盾构段和暗挖隧道主要是通过竖井提供工作面进行掘进和开挖施做。如何保证井下开挖和掘进按设计线路进行, 就成为施工的首要问题。竖井联系测量的目的就是将地面控制网的坐标和方位角以及高程按要求精度准确地传递给井下导线, 为施工提供依据。
2 莞惠城际轨道GZH-2标联系测量作业方法
根据规范要求, 借鉴其他类似项目经验, 结合本项目实际情况, 确定采用一井定向, 联系三角法作为联系测量的主要方法。根据井的深度, 选用吊锤重量为20 kg, 0.3 mm高强度钢丝。首先选定井上井下近井点位置, 悬挂好钢丝, 挂好吊锤, 吊锤放在装有机油的桶中, 以减少钢丝的摆动。用钢尺简单丈量三角形b、a和b'、a'的边长, 调整好位置, 使b、a和b'、a'之比值<1.5。2条钢丝与近井点之间的夹角A、A'<1°。如图1所示:
确定钢丝与吊锤处于自由状态, 与其他物件没有接触后, 贴上反射片, 调整好反射片与仪器的距离和高度。竖井内停止一切施工, 关闭通风机, 人员停止走动, 将影响钢丝摆动的因素减小到最低。吊锤静止30 min后开始测量。高程联系测量首先布设近井水准网。我单位目前使用徕卡NA2+GPM3测微器和宾得FAL-320水准仪, 根据《国家一、二等水准测量规范》要求规定, 可以满足二等水准测量精度要求。今年6月份我测量组完成了竖井水准网的外业观测及内业计算。经检核完全符合《国家一、二等水准测量规范》中各项指标规定。
如图2所示, 为竖井的高程传递, 将钢尺悬挂在井口稳定处, 下端挂5 kg重锤, 在地面上和中段内各安置一台水准仪, 分别读取地面点A和中段内水准点B的水准尺读数a和b, 并读取钢尺读数m和n, 则可根据已知地面水准点A的高程HA, 求得水准点B的高程HB。
3 一井定向及二井定向分析
由于在进行隧洞竖井作业当中实施隧洞联系测量工作, 从而统一井上下坐标, 再对井上下对照图进行绘制。借助对照图, 不但能够指导井下工程作业, 还能够了解地下巷道与地面建筑两者之间的关系。所谓的竖井联系测量就是有效联系起井下测量与地面测量, 使地下平面控制网和高程控制网与地面有统一的平面坐标和高程, 通常联系测量可以区分为高程联系测量与平面联系测量两种。其中平面联系测量也可以称之为隧洞定向, 也就是将地面上的平面坐标与方位角向井下巷道中全站仪导线起始边线上实施传递, 这样就使得竖井的上面与下面都是使用同一坐标系, 通常来说, 导向可以区分为一井导向与二井导向两种形式。
从定义上来看, 一井定向在几何定向是借助于一个竖井实施, 在竖井的井壁位置悬挂2根钢丝绳, 将钢丝绳的其中一端在地面上予以固定, 而另外的一端将定向专有垂球系上, 从而能够在定向水平进行自由悬挂, 随后根据地面所具备的坐标系统求出这2个垂球连线的方位角与平面坐标。与此同时, 还应该做到连接起井下永久点与垂球两者之间, 通过这样的措施, 就能够把地面的坐标与方向数据导入到井下, 从而能够实现定向的目标。鉴于此, 针对一井定向可以将其划分为2部分内容:一部分是从地面往定向水平投点;另外一部分则是连接在定向水平、地面上和垂球线。而二井定向则是指分别将一个垂球悬挂于2个井筒之间, 随后在井下与地面两个地方使用导线将2个垂球线间进行联测, 这样所起到的效果就是将地面坐标体系当中的方向与平面坐标向井下实施传递, 导致有着统一坐标系统在井下与地面上两者之间。
由于受到井筒条件的局限作用, 导致一井定向所具备的最大直径也只是4 m之内, 在这一过程当中, 对于井筒壁和钢丝绳两者之间的关系做到充分考虑, 要保持预留一定的距离在悬挂钢丝绳与井壁之间, 在2根钢丝绳之间要保存最大3 m的间距。而在二井定向当中, 则是在2个井筒内部分别悬挂2个垂球, 从此可以看出, 有比较大的距离存在于2个垂球之间。按照当前我国所开挖的竖井基本状况来看, 通常有着30 m左右的最短距离存在于实施二井定向的2个井筒之间, 通过与之前的一井定向所规定的2个垂球之间的距离进行对比发现得到极大的增加。这就使得投点误差能够做到最大限度的减少。
通常来说, 投点误差绝对不是二井定向的主要问题。相对来说, 这属于二井定向所体现出来的最大优点, 这就使得如果隧洞竖井具备实施二井定向的条件, 必须实施二井定向, 通过对二井定向的实施, 能够做到对竖井联系测量精度的最大限度的提高。从所采取的方法上来看, 在投点方面一井定向和二井定向两者之间存在着一定程度的差别。在一井定向上2根钢丝绳悬挂在一个井筒内部, 实施测量的过程当中, 其弊端是对于井筒当中的所有生产活动必须全部停止。二井定向只需要在井筒位置悬挂1根钢丝绳, 在井筒的管子内悬挂钢丝绳。而这只需要在连接垂球和策略的角或者边的过程当中停止生产。从这可以看出, 一井定向策略占用井筒的时间比二井定向所耗费的时间更长, 由于二井定向使用单重锤稳定投点, 这样相对一井定向来说做到对时间的最大限度节约。
4 一井定向和二井定向两者存在的区别联系
根据上述所做的分析, 发现一井定向与二井定向两者之间存在着以下的区别与联系:
1) 由于一井定向有着比较低的精度, 并且占据着比较长时间的井筒时间。从现实情况来看, 一下子建立起2个竖井的比较少, 即便是做到对2个竖井建立, 可是要贯通竖井则必须借助于测量工作的指导作用, 则必须实施竖井联系测量。只有做到一井定向测量的实施, 凭借一井定向策略工作, 才能做到将地面坐标系统向井下进行传递;只有做到竖井施工指导, 才能做到贯通在隧洞当中。
2) 一井定向和二井定向有着不同的井下连接测量方法。由于一井定向往往都是使用三角形连接法, 也就是对于三角形的连接角、一个内角以及三条边进行测量, 随后借助于余弦定理求出整个三角形的剩余2个内角, 三个内角和相加来对三角形闭合差的计算, 从而对井下联系测量精度做好检验, 通过计算误差范围之内的平差, 做到对于各个角度的求出。凭借导线计算方法对支导线测量结果的推导。隧洞当中计算结果不检查条件。二井定向是借助于无定向支导线从一个已知点推导到另一个竖井当中的已知点, 凭借两个已知点推算出两坐标点方位角, 按照计算方位角和推算方位角之间的差额, 以便对无定向导线方位角的校正, 再对隧洞内部的各个导线点坐标进行改正。
5 结语
综上所述, 凭借对一井定向和二井定向这两种方法进行比较, 则能够了解到一井定向往往都在一井隧洞当中的竖井测量, 根据与二井定向相比, 有着比较低的测量精度, 基于当前的现实情况来看, 在隧洞施工当中比较多的运用一井定向, 但是, 如果隧洞有两个竖井已经贯通的情况下, 并且有着比较高的精度要求, 则使用二井定向。
摘要：通过对隧洞项目测量作业方法的分析, 立足于此基础, 比较一井定向及二井定向的连接方法, 探寻两种方法所具备的优缺点, 并且针对这两种方法的精度进行比较, 相信对于相关课题的研究有一定的借鉴作用。
关键词：一井定向,二井定向,优缺点,精度
参考文献
[1]李青岳, 陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社, 1995.
[2]TB10101-1999新建铁路工程测量规范[S].1999.
[3]卜晔.一井定向在立井联系测量中的应用[J].四川地质学报, 2010 (1) .
[4]付恒友, 杨松林.高速铁路超长越岭隧道GPS洞外控制测量方案研究[J].测绘科学, 2009 (5) .
精度问题 篇11
“回家的感觉真好”、“‘天宫’就是我们在太空的家”……经历极富挑战性的太空之旅、“很温馨、很亲切”的天宫生活后，重新踏上坚实土地的3名航天员景海鹏、刘旺、刘洋难抑激动，深深“为祖國感到骄傲”。
“结果圆满、过程完美、成果丰硕”。我國首次载人交会对接任务创造了中國载人航天、中國航天和中华民族新纪录：
中國航天员第一次进驻自己的太空之家：中國航天员第一次自己驾驶飞船进行交会对接；第一位中國女航天员进入太空：诞生第一个两次飞天的航天员。同时，这也是我國载人航天有史以来最长的一次太空飞行，是未来中长期空间飞行的一个起始点。
在中國载人航天事业的高度不断刷新之时，承载着中國载人航天20年积淀的神九任务，书写了航天领域的“中國精度”。
“中國精度”源自技术精湛
长征二F遥九火箭完成了所有载人飞行中入轨精度最高的一次
太空轨道精度从百米量级提高到了十米量级，为“太空之吻”铺设了精准轨道
手控交会对接任务的精确完成，标志着中國全面掌握了空间交会对接技术
神九任务，是一次中國航天和载人航天最富“精度”色彩的太空之旅。
“天宫一号与神舟九号载人飞船交会对接任务全面实现了‘准确进入轨道、精准操控对接、稳定组合运行、安全健康返回’的预定目标。”
中國载人航天工程办公室主任王兆耀评价说，在我國首次载人交会对接任务中，天宫一号目标飞行器和神舟九号飞船产品性能稳定、状态正常。在13天的飞行当中，航天员配合默契，沉着冷静、操作精准，各项试验、各项工作和他们自己的生活都非常顺利。飞行控制中心、地面测控站、海上航天测量船以及天上的测量卫星组成的测控系统高精度的测量控制，顺畅地保证了通信任务。着陆场回收迅速、准确，航天员健康出舱。整个飞行过程，所有的重要事件，都是按照预定计划进行。
神九经典画面，处处是“精度”所系。
6月16日18时37分，我國目前惟一的载人航天发射场——酒泉卫星发射中心，载着景海鹏、刘旺、刘洋3名航天员的神舟九号在长征二F遥九火箭的托举下升空，这是火箭和飞船首次重大改进以后的第一次载人飞行。长征二F遥九火箭的入轨精度是所有载人飞行中最高的一次。
发射场系统再次实现了零窗口发射——火箭发射时间和预定点火时间偏差不能超过1秒。而6月份发射，在载人航天发射中还是第一次。
“以往我们完成的9次发射，都是选择在春季、秋季、冬季，惟一的就是没在夏季。”载人航天工程发射场系统总指挥崔吉俊说，神九任务技术准备处于发射场春夏季过渡阶段，发射窗口处于夏季高温期，包括夏季高温给火箭推进剂加注带来风险等，都给任务实施增加了难度。
长征二F火箭总设计师荆木春说，发射神舟九号的长征二F遥九火箭，和发射天宫一号、神舟八号的火箭为同一批次，但进行了比较大的改进，有30多项更改，目的主要是提高可靠性。长征二F火箭的可靠性指标为0.97，安全性指标达到0.997，是火箭家族中最高的。神九发射，火箭堪称“十全十美，神箭神奇”。
6月18日14时07分，神舟九号飞船与在轨运行的天宫一号目标飞行器顺利完成首次载人自动交会对接。17时许，打开对接通道两端的舱门之后，景海鹏、刘旺、刘洋进入中國首个小型空间实验室，进入中國人第一个真正意义上的太空之家。
尽管天宫一号和神舟八号成功实现了高精度的无人自动交会对接，但载人自动交会对接仍然让人捏把汗。其中，飞船抵达天宫一号后下方52公里处的天地导引交接点，对于自动交会对接能否成功极为关键。
“对测控系统来说，压力特别大的是远距离导引。”载人航天工程测控通信系统总设计师钱卫平说。就在6月18日自动交会对接前，北京航天飞行控制中心对神九飞船进行了最后一次远距离导引控制，将飞船导引到天宫一号后下方52公里处的天地导引交接点。由于控制非常精确，轨道精度从百米量级提高到了十米量级，为成功实施交会对接铺设了一条精准轨道。
神九和天宫的“太空之吻”，其难度和精度称得上是太空中的”针尖对麦芒”，天宫一号和神舟九号各自安装的对接机构，是使命最终完成的核心部件。而作为交会对接的主动一方，神九上的对接机构将主动锁紧天宫一号上的对接机构。
中國载人航天工程新闻发言人武平说，作为我國目前最复杂的空间机构，交会对接核心的对接机构相当复杂，由数百个传感器、上千个齿轮、数万个零件组成。而当两个航天器上的对接机构互相牢牢锁紧，形成一体后，要在两个飞行器之间建立能供航天员通过的密不透气的通道。尤其重要的是，天宫一号还要实现与神舟九号电、气、液的其通，以便“对得上”，后续还能“分得开”。神九任务中，对接机构真正打通了航天员的生命通道，航天员才能通过这个通道，像鱼儿般欢快游入天宫。
6月24日12时许，神九“驾驶员”刘旺驾驶飞船第一次在太空中开了140米，成功和天宫一号实现手控交会对接。精确程度超出人们的想象力。这次手控交会对接任务的顺利完成，标志着中國全面掌握了空间交会对接技术。
“发射当天的早上，航天员还在练习手控交会对接。”中國航天员科研训练中心29岁的航天员教员王焰磊说，“刘旺的手控交会对接训练超过1500次。我对他有绝对的信心。”作为负责手控交会对接训练的航天员教员，王焰磊在给航天员训练之前也练习了将近500次。
3名航天员在神九手控交会对接训练过程中，大量、反复训练的都是特殊情况、异常情况。景海鹏说，我们可以不看任何参数来操作，已经远远超过工程专家对我们的要求。平时训练对我们的要求是偏差不能超过2度，最后考核的时候，我们操作结果的偏差在0.2-0.3度。作为手控交会对接的主角，刘旺在手控交会对接训练中，不管在任何状态、何种工况下，他都能做到准确无误对接成功。
精度问题 篇12
由于弹性振动,圆柱和壳体的屈曲,核反应堆的多组扩散等大量应用领域均需要求解特征值问题,所以,近几十年来研究特征值问题有限元法,并取得重要进展.然而在众多的特征值问题中,椭圆特征值问题是最基础而又最重要的一个问题.关于椭圆特征值问题的有限元法,已经有很多结果.然而,关于椭圆特征值问题的谱方法研究,目前还没有多少结果.因此,在本文章,我们给出了球壳上椭圆特征值问题的有效的谱Galerkin方法.该方法是将原问题化为一系列的一维特征值问题,从而能够有效地求解.另外我们还给出了数值结果,数值结果表明我们的方法是有效和高精度的.
一、椭圆特征值问题的降维格式和弱形式
作为一个模型问题,我们考虑下面的椭圆特征值问题:
(一)降维格式
对于方程(1),应用球坐标变换x=rcosφsinθ,y=rsinφsinθ,z=rcosθ,并令u~(r,θ,φ)=u(x,y,z),B=(R1,R2)×(0×π)×[0×2π),我们有
我们发现在(2)两边同时乘r2,方程(2)将化简为
(二)弱形式
令XN=X∩PN,则(7)的一种离散格式为:找λN∈R,ul N∈XN,使得对vN∈XN,
二、谱方法的有效实现
三、数值算例
为了研究这收敛性和表明我们的算法的有效性,下面我们将进行数值测试.
例1我们取R=1,l=0.对于不同的N,前面4个特征值在表1中被列出.从表1我们可以观察到,随着N的增加,特征值是指数收敛的.当N≤15时,就达到了至少9位有效数字.
例2我们取R=1,l=1.对于不同的N,前面4个特征值在表2中被列出.从表2我们可以观察到,随着N的增加,特征值是指数收敛的.当N≤15时,就达到了至少9位有效数字.
参考文献
[1]Fill J A.Eigenvalue bounds on convergence to stationarity for nonreversible Markov chains,with an application to the exclusion process[J].The Annals of Applied Probability,1991,1(1):62-87.