测控仪器结构设计第一章(15版)教程

课程难点

仪器精度设计是本课程的难点之一 测控仪器总体设计时需要考虑的一些问题 测控仪器设计原理和原则 测控仪器主要结构参数与技术指标的确定 方法 测控仪器现代化设计方法基础


如何去学




课程听课是最重要方法 阅读参考文献也是非常重要 及时完成作业 对课堂问题的在线讨论 对重要知识点做部分笔记或补充 预习、思考。。。。
自动调焦系统
（对图像处理中的焦距调整等）
机械伺服系统设计
（伺服系统组成、设计等）

2018/11/4
第十一章 微型机电系统
第一章
现代精密仪器设计概论
第一节 测控仪器的概念和组成
第二节 测控仪器的发展状况与趋势
第三节 测量仪器通用术语及定义 第四节 测控仪器设计的要求和设计程序
第五节 测控仪器的设计原则
“仪器仪表工业是信息工业，是信息的源头”这一论断是1995年我
国20多位院士共同向国务院提交的“关于振兴仪器仪表工业的建议” 中和第34次香山科技会议上科学家们达成的共识。 2.最引人注目的是在生物、医学、材料、航天、国防等关系到人类 生存和发展的诸多领域内； 3.仪器的研制和生产趋向高精度、高效率、高可靠性、智能化、微 型化、集成化、芯片化和系统工程化；
（机械系统的整体设计，具体部件设计——重点） （微位移器件的原理、特点，微位移机构设计等）
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第六章
光学系统设计
（光学系统基本参数的确定，光辐射源及特征等）


第七章
第八章 第九章 第十章
定位与测量系统√
（涉及激光干涉仪、光栅、线纹尺等）
瞄准与对准系统
（光电自动对准系统等）
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对象：物质实体及其属性
仪器的功能：
通过物理、化学或生物的方法，获取（被测对 象运动或变化的）信息，通过信息转换的处理，使 其成为人们易于阅读和识别表达的量化形式，或进 一步信息化、图像化，通过显示系统以利于观测、 入库存档或直接进入自动化智能运转控制系统。
研究内容：信息的获取、处理和利用
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
现代精密仪器设计
主编：清华大学 李庆祥
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原来使用的是天大主编 《测控仪器设计》
为测控专业的一门主修课程，是一门 综合性的专业课主修课程。使得学会从设 计任务出发，进行测控仪器的设计分析、 计算与综合。
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原来使用的是天大主编 《测控仪器设计》
4.测试仪器网络化
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测控仪器的分类
1. 几何量计量仪器
测量对象：包括各种尺寸检测仪器，如长度、角度、形貌、相 互位置位移、距离测量仪器、扫描仪、跟踪仪等。
2. 热工量计量仪器
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课程特点


本课程是测控技术与仪器专业最后一门专业课，内容不仅 涉及光、机、电、算各个方面，而且涉及测控方法学和涉 及方法学等知识。 科学思维向工程思维的转变
绝大多数工程问题没有唯一解
没有最好，只有更好




仪器原理的抽象和具体化
根据仪器的原理图可以抽象出仪器的结构 根据仪器的结构可以抽象出仪器的原理图
仪器仪表的用途和重要性—

仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节， 仪器的整体发展水平是国家综合国力重要标志之一 美国国家标准技术研究院（NIST）统计，仪器 仪表总产值占工业总产值4％，但对国民经济的影 响达66％。

先进科学仪器设备是知识创新和技术创新的前提 仪器的进展代表着科技的前沿，是科学发展的支柱
温度、成分、尺寸等参数的检测和控制；对压力容器泄漏 和裂纹的检测等。 动、噪声、动力特性、喷油压力、管道流量的测量；对构 件的应力、刚度、强度的测量；对控制系统的电流、电压、 绝缘强度的测量等。

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仪器的发展趋势
1.发展仪器科学是国家的一项战略举措； 1955年制定12年科技远景规划，仪器仪表工业处于第54项。
要求： 掌握机、光、电、计算机技术相结合的仪 器总体设计的基础理论知识； 学会如何从设计任务出发，进行总体设计 的方法； 具有进行仪器精度设计的能力。
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参考书籍



张善钟编，《精密仪器精度理论》 薛实福等编， 《精密仪器设计》 孙祖宝主编， 《量仪设计》 陈非凡编， 《仪器设计技术基础》 相关的书籍及论文……….
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参考书籍
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本书共分十一章：

第一章 第二章 第三章
现代精密仪器设计概论√
（介绍仪器学科的重要性）

精密仪器总体设计√ 精密仪器设计的精度理论√
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（把握全局的设计，总体设计原则、方法等）

（精度概念、评价，误差来源及计算等）


第四章
第五章
精密机械系统√
微位移技术√

测控仪器设计方法的抽象与应用 设计创意（个人不同：铅笔+白纸）
部分基本工具



Matlab/Simulink/SCILAB AutoCAD/ProEngineering/Solidworks Protel/DXP ANSYS Visual C++
课程重点

仪器精度设计是本课程的重点之一 测控仪器总体设计时需要考虑的一些问题 测控仪器设计原理和原则具体应用问题 测控仪器主要结构参数与技术指标的确定 方法 创造性设计思想及其在仪器结构设计中的 应用问题
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第一节
测控仪器的概念和组成
一、测控仪器的概念
按照系统工程学的观点,生产过程中有三大技术系统: ★ 以能量到能量变换为主的能量流系统
如锅炉, 冷凝器, 热交换器, 发动机等
★ 以材料到材料变换为主的材料流系统
如机床, 农业机械, 纺织机械, 液压机械等
★ 以信息获取到测量、变换、控制、处理、显示等为主 的信息流系统 ，如仪器仪表、计算机、通信装置、自动控制 系统等。

仪器是信息的源头技术
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我国现代精密仪器发展的现状
差距很大，大型的高档设备主要依赖进口


仪器仪表的使用: 在机械制造业中：对产品的静态与动态性能测试；
加工过程的控制与监测；设备运行中的故障诊断等。 与控制装置来控制行程和控制生产过程。


在自动化机床、自动化生产线：利用监测仪器
在电力、化工、石油工业中：对压力、流量、 在航天、航空工业中：对发动机转速、转矩、振