测控仪器结构设计第一章(15版)教程

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测控仪器设计教案

测控仪器设计教案一、教学目标1. 了解测控仪器的基本概念、组成和分类。

2. 掌握测控仪器的设计原则和方法。

3. 熟悉常见测控仪器的设计案例。

4. 提高学生对测控仪器设计的创新能力和实践能力。

二、教学内容1. 测控仪器的基本概念1.1 测控仪器的定义1.2 测控仪器的作用1.3 测控仪器的分类2. 测控仪器的组成2.1 传感器2.2 信号处理电路2.3 显示与输出2.4 控制与通信3. 测控仪器的设计原则3.1 可靠性3.2 准确性3.3 稳定性3.4 灵敏度3.5 抗干扰性4. 测控仪器的设计方法4.1 需求分析4.2 方案设计4.3 参数设计4.4 系统仿真4.5 硬件选型与设计4.6 软件设计与实现5. 常见测控仪器的设计案例5.1 温度控制器5.2 压力传感器5.3 流量计5.4 液位控制器5.5 超声波测距仪三、教学方法1. 讲授法：讲解测控仪器的基本概念、组成、设计原则和方法。

2. 案例分析法：分析常见测控仪器的设计案例，让学生了解实际应用。

3. 实践操作法：引导学生参与实际设计项目，提高设计能力和创新能力。

4. 讨论法：组织学生进行小组讨论，分享设计经验和心得。

四、教学条件1. 教室环境：宽敞明亮的教室，配备投影仪、计算机等教学设备。

2. 实践基地：具备一定的实验室条件，可供学生进行实践操作。

3. 教材与参考书：选用合适的教材和参考书，为学生提供学习资料。

五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况。

2. 设计报告：评估学生测控仪器设计报告的质量，包括需求分析、设计方案、参数设计、系统仿真等方面。

3. 实践操作：评价学生在实验室实践操作中的表现，包括硬件选型与设计、软件设计与实现等方面。

4. 小组讨论：评估学生在小组讨论中的参与程度和贡献。

六、教学安排1. 课时：共计32课时，包括理论教学和实践教学。

2. 教学计划：第1-4课时：测控仪器的基本概念与分类第5-8课时：测控仪器的组成及其作用第9-12课时：测控仪器的设计原则与方法第13-16课时：常见测控仪器的设计案例分析第17-20课时：设计实践与操作第21-24课时：小组讨论与分享七、教学资源1. 教材：选用国内外权威的测控仪器设计教材。

测控仪器设计

B.从计量测试角度将仪器分为计量仪器和非计量仪器两大类：
（1）计量仪器：（2）非计量仪器：指除计量仪器外，借助仪器的作用完成一定任务和程序的各种光、电精密机械。可分为：

观察仪器
非计量仪器
显示仪器记录仪器计算仪器调节仪器（控制仪）
2、基本组成

仪器种类异常繁多，但不论测控仪器有多大的差别，我们仍可以从它的功能或其它方面出发将其分为若干个基本的组成部分。 1．基准部件 2．感受转换部件 3．转换放大部件 4．瞄准部件 5．处理与计算装置 6．显示部件 7．驱动控制器 8．机械结构部件

1.1.2 我国现代测控仪器发展的状况

我国仪器仪表产品与国外的主要差距: 1、品种系列不全，成套水平低。 2、技术性能低、质量差：在精度上较国际水平约低1—2 个等级。 3、标准化程度低。绝大多数产品没有可靠性指标，既影响制造厂的生产效率，也给用户及维修带来很大的不便。 4、新技术采用缓慢，产品更新换代周期长。 5、产品结构落后、功能少、智能化程度低。目前与世界先进水平的差距还在不断扩大，大量高档仪器和重大设备，主要依赖进口。
1.1.3 仪器发展的趋势

1、发展科学仪器已经成为国家的一项战略措施。 2、当今科学仪器技术最引入注目的发展是在生物、医学、材料、航天、环保、国防等直接关系到人类生存和发展的诸多领域中。

发展趋势：高分辨率、高选择性、高灵敏度的活体动态研究
技术、原位技术、非接触（无损）检测技术等。

追求目标：超快时间和超息的源头技术

仪器是国家高科技发展水平的标志。仪器是一种获取信息的工具，起着不可缺少的信息源的作用。仪器是信息时代的信息获取—处理—利用的源头技术。新技术革命的关键技术是信息技术。信息技术由测试技术、计算机技术、通信技术3部分组成。测试技术则是关键和基础。仪器不是单纯的测控仪器，也不是单纯的精密机械加光学，而是机、电、光、计算机、材料科学、物理、化学、生物学等先进技术的高度综合的高技术。

《测控仪器设计》2015课(第一章)

感受转换部件
转换放大部件驱动控制部件
机械结构部件
光电测控技术与装备研究所
©
精密仪器设计
Z 向光栅、精密驱动系统及图像采集系统
Y向工作台、光栅及精密驱动系统
光源
X向光栅
Harbin Institute of Technology PAGE - 15 -
底座 X工作台 X精密驱动系统
光电测控技术与装备研究所
光电测控技术与装备研究所
©
©
Harbin Institute of Technology PAGE - 23 -
投影仪
精密仪器设计
分辨率： 0.010mm；角度5′
光电测控技术与装备研究所
©
Harbin Institute of Technology PAGE - 24 -
常用量具
光电测控技术与装备研究所
光电测控技术与装备研究所
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Harbin Institute of Technology PAGE - 12 -
精密仪器设计
二、精密仪器的基本组成
精密仪器
Harbin Institute of Technology PAGE - 换部件
转换放大部件
光电测控技术与装备研究所
©
©
Harbin Institute of Technology PAGE - 11 -
第一节精密仪器的分类和组成
光电测控技术与装备研究所
精密仪器设计
精密仪器设计
精密仪器测量分类：
几何量计量仪器热工量计量仪器机械量计量仪器时间频率计量仪器电磁计量仪器无线电参数计量仪器光学与声学参数计量仪器电离辐射计量仪器

测控仪器设计节PPT课件

对光速的测定。
当时的人们认为光在太空中传播需要
介质“以太”，正如声音的传递需要
介质（空气等）。
7
美国物理学家。1852 年12月19日出生于普鲁士斯特雷诺（现属波兰），后随父母移居美国，毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席，美国科学院院长；还被选为法国科学院院士和伦敦皇家学会会员， 1931年5月9日在帕萨迪纳逝世。
（1）首先要能够正确得到仪器作用方程；（2）对于不能列入仪器作用方程的源误差，不能用
微分法求其对仪器精度产生的影响，例如仪器中经常遇到的测杆间隙、度盘的安装偏心等，因为此类源误差通常产生于装配调整环节，与仪器作用方程无关。
6
补充：迈克尔逊干涉仪(Michelson interferometer)

c
d
v
t1 t2
10
结果：观察者先看到投出后的球，
后看到投出前的球。
球投
c
出
d
前
球投
v c v
出
后
t1

d c
t2

c
d
v
t1 t2
11
机械波的传播需要媒质，当时物理学家们认为光波在宇宙中传播也需要一种媒质----以太。
12
十九世纪中叶，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了以光速C传播的电磁波的存在。到十九世纪末，实验完全证实了麦克斯韦理论。电磁波是什么？它的传播速度 C是对谁而言的呢？当时流行的看法是整个宇宙空间充满一种特殊物质叫做“以太”，电磁波是以太振动的传播。但人们发现，这是一个充满矛盾的理论。如果认为地球是在一个静止的以太中运动，那么根据速度叠加原理，在地球上沿不同方向传播的光的速度必定不一样，但是实验否定了这个结论。如果认为以太被地球带着走，又明显与天文学上的一些观测结果不符。

测控仪器设计

• 第四代智能仪器。随着微电子技术的发展和微处理器的普及，20世纪80年代出现了在数字化的基础上，以微处理器为核心的第四代测控仪器。 • 1)高精度、高可靠性 • 2)通用化、标准化与高效率 • 3)应用新原理、新技术 • 4)多维化、多功能化 • 5)高智能化
• • • •
6)网络化 1.3.2 虚拟仪器 1)概念随着微电子技术、计算机软、硬件技术和网络技术的迅速发展及其在现代仪器中的广泛应用，新的测试领域和需求不断产生，新的测试理论、测试方法、测试技术以及仪器结构也不断涌现，这在许多方面已经并将继续改变传统仪器的概念。
第1章概论
• 1.1 概述 • 1.1.1 测控仪器的概念 • 仪器是人们认识世界、改造世界的手段和工具，是用来对客观物质实体及其本质属性进行观察、监视、测量、记录、传输、转换、显示、分析、处理以及控制的各种器具、设备与系统的总称，是信息技术的源头。
• 测量是为确定被测对象的量值而进行的实验过程，也是通过实验（试验）对客观事物取得定量意义(或叫信息)的过程。 • 测量仪器：将被测量取出并与测量标准进行比较，准确地表示被测量的真实数值，其主要测量对象是各种物理量。 • 测量仪器可分为： • (1)几何量测量仪器 • (2)热工量测量仪器
• 第一代模拟指针式仪器是以电磁感应定律为基础的，起源于20世纪40年代，主要是针对某种测试目的而专门设计制造的专用仪器。 • 第二代分立元件仪器。当20世纪50年代出现电子管，60年代出现晶体管时便产生了以电子管或晶体管为基础的第二代测控仪器。
• 第三代数字化仪器。20世纪70年代集成电路出现，随之诞生了以集成电路芯片为基础的第三代测控仪器——数字化仪器。
示器等各种输出设备、数模转换器和信号驱动器等构成，其作用是将输出数据以数据、曲线、图形甚至多维测试结果模型来显示、打印、存储或再转换成模拟信号输出。 • 联网是虚拟仪器通信接口中重要的选件，经过它可以使本仪器与其他计算机系统或仪器相联，进行广泛的信息交换。 • 2)特点

测控仪器设计教案

测控仪器设计教案一、教学目标1. 了解测控仪器的基本概念、分类和作用。

2. 掌握测控仪器的设计原则和方法。

3. 熟悉测控仪器的组成部件及工作原理。

4. 能够运用测控仪器设计的基本理论解决实际问题。

二、教学内容1. 测控仪器的基本概念1.1 测控仪器的定义1.2 测控仪器的发展历程1.3 测控仪器在工程中的应用2. 测控仪器的分类与作用2.1 分类2.1.1 模拟式测控仪器2.1.2 数字式测控仪器2.1.3 智能式测控仪器2.2 作用2.2.1 测量功能2.2.2 控制功能2.2.3 信号处理功能3. 测控仪器的设计原则和方法3.1 设计原则3.1.1 准确性3.1.2 可靠性3.1.3 稳定性3.1.4 经济性3.2 设计方法3.2.1 系统分析3.2.2 系统设计3.2.3 系统仿真3.2.4 系统实现4. 测控仪器的组成部件及工作原理4.1 传感器4.1.1 传感器的分类4.1.2 传感器的工作原理4.2 信号处理器4.2.1 信号处理器的功能4.2.2 信号处理器的种类4.3 执行器4.3.1 执行器的功能4.3.2 执行器的种类三、教学方法1. 讲授法：讲解测控仪器的基本概念、分类、作用、设计原则和方法。

2. 案例分析法：分析典型测控仪器的设计实例，让学生更好地理解测控仪器的设计过程。

3. 实验法：安排实验室实践，使学生熟练掌握测控仪器的组成部件及工作原理。

四、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现和作业完成情况。

2. 期中考试：测试学生对测控仪器设计基本知识的掌握程度。

3. 课程设计：评估学生在实际项目中运用测控仪器设计的能力。

五、教学资源1. 教材：选用国内权威的测控仪器设计教材。

2. 课件：制作精美、内容丰富的课件。

3. 实验室设备：提供测控仪器实验设备，便于学生实践操作。

4. 网络资源：利用网络平台，提供相关学术论文、技术资料，方便学生自主学习。

六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括16次课。

测控仪器设计教案

第十二章：测控仪器的市场与经济分析
12.1 教学目标
1. 了解测控仪器市场的现状和趋势。
2. 学习测控仪器市场分析的方法和技巧。
3. 掌握测控仪器经济分析的基本原理。
12.2 教学内容
1. 测控仪器市场的现状和趋势
2. 测控仪器市场分析的方法和技巧
3. 测控仪器经济分析的基本原理
12.3 教学方法
1. 讲授法：讲解测控仪器市场的现状和趋势。
9. 创新与实践：激发学生创新思维，学习创新方法和步骤，培养实际操作能力和创新实践。
10. 标准化与法规：理解标准化的意义和作用，掌握相关标准和法规，学会使用标准化方法和法规进行设计和生产。
11. 市场与经济分析：了解测控仪器市场的现状和趋势，学会市场分析的方法和技巧，掌握经济分析的基本原理。
12. 项目管理：理解项目管理的重要性，掌握项目管理的基本原理和方法，学会使用项目管理工具进行项目规划和管理。
3. 课后作业：布置相关习题，巩固学生对测控仪器市场与经济分析知识的应用。
第十三章：测控仪器的项目管理
13.1 教学目标
1. 理解项目管理在测控仪器开发中的重要性。
2. 掌握项目管理的基本原理和方法。
3. 学会使用项目管理工具进行测控仪器项目规划和管理。
13.2 教学内容
1. 项目管理在测控仪器开发中的重要性
3. 课后作业：布置相关习题，巩固学生对测控仪器误差处理知识的应用。
第四章：测控仪器的可靠性与维护
4.1 教学目标
1. 理解测控仪器可靠性的重要性。
2. 掌握测控仪器可靠性的评价方法。
3. 学会测控仪器的维护与故障处理。
4.2 教学内容
1. 测控仪器可靠性的重要性

测控仪器设计教案

测控仪器设计教案测控03《测控仪器设计》教案第一章绪论1.1、仪器发展过程仪器：是对物质世界信息进行测量与控制的设备。

1、按所采用的电子器件：真空管-→晶体管-→集成电路(三个时代)2、按组成结构、工作原理和功能特点：模拟式-→数字式-→智能化(三个发展阶段)第一代：模拟式仪器。

如指针式的电压表、电流表、功率表。

机械式特点：功能简单、精度低、响应速度慢。

第二代：数字式仪器。

如数字万用表、数字频率计。

数电基本特点：是将待测的模拟信号转换成数字信号进行测量，测量结果以数字形式输出显示并向外传送。

精度高，响应速度快，读数清晰、直观。

第三代：智能仪器。

概念：是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等)，因而被称之为智能仪器。

(1)是在数字化的基础上发展起来的，是计算机技术与测量仪器相结合的产物。

微处理器在智能仪器中的作用主要体现在以下两方面：①对测试过程的控制：接受键盘或通信接口的命令，解释并执行这些命令，控制各部分的工作过程，同时对工作状态进行监测。

②对测试数据的处理：表现为硬件电路只需具备最基本的测试能力，能向微型计算机提供原始数据即可。

对数据的进一步处理如滤波、运算等可由软件完成。

(2)智能仪器基本技术指标测量的准确度和可靠性是智能仪器的两项基本技术指标。

对仪器的误差进行校准可以保证仪器具有规定睥准确度。

而对仪器的故障进行检测和诊断则可及进发现错误、排除故障，使仪器可靠的工作。

保证仪器准确度(精度)措施：温度补偿、非线性校正、滤波；保证仪器可靠性措施：冗余设计、故障诊断。

故障诊断方法：给被测对象施加一定的检测信号，根据其输出响应信号来判断是否存在故障。

由于具有数字存储、运算、逻辑判断能力，可根据被测参数的变化自动选择量程，具有自动校正、自动补偿、自寻故障等功能，可以完成需要人类的智慧才能胜任的工作，即具备了一定的"智能"，故称之为智能仪器。

测控仪器设计第1章

显示部件
显示部件是用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示出来。
驱动控制器部件
驱动控制部件用来驱动测控系统中的运动部件，在测控仪器中常用步进电机、交直流伺服电机、力矩电机、测速电机、压电陶瓷等实现驱动。控制一般用计算机或单片机来实现，这时要将一个控制接口卡插入到计算机的插槽中。
光准直式、显微镜式、投影放大、摄影放大式、莫尔条纹、光干涉等
光学系统
电子放大部件前置放大、功率放大等
电子信息处理系统
光电放大部件光电管放大、倍增管放大等
光电系统
瞄准部件
用来确定被测量的位置(或零位），要求瞄准的重复性精度要好。
信息处理与运算装置
数据处理与运算部件主要用于数据加工、处理、运算和校正等。可以利用硬件电路、单片机或微机来完成。
7. 光学与声学量测量仪器
测量对象：如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。
8. 电离辐射计量仪器
测量对象：如各种放射性、核素计量，x、γ射线及中子计量仪器等。以上8大类计量仪器的共性技术：计量测试仪器的设计理论和测试理论
测控仪器的概念
在现代计量测试仪器中，测量与控制已经密不可分，测控仪器则是利用测量和控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。
常用的传感器有机械式、电子式、光电式、光学式、声学式、压电式等等，有数千种，选用时一定要分析清楚其工作原理、精度指标、测量范围、使用场合、特点和成本。同时一定要注意要按照被测参数的定义来选用和设计传感器。
放大部件
分类
实例
名称
机械式放大部件
齿轮放大，杠杆放大，弹性及刚度放大等

测控仪器设计教案

测控仪器设计教案第一章：测控仪器概述1.1 教学目标了解测控仪器的基本概念、分类和特点掌握测控仪器的基本组成和原理了解测控仪器在工程应用中的重要性1.2 教学内容测控仪器的定义和分类测控仪器的基本组成和原理测控仪器的主要性能指标测控仪器在工程应用中的案例分析1.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器在工程中的应用1.4 教学资源教材：测控仪器设计基础课件：测控仪器概述案例分析材料1.5 教学评估课堂讨论和提问案例分析报告第二章：测控仪器的设计原则与方法2.1 教学目标掌握测控仪器设计的基本原则和方法熟悉测控仪器的系统设计与模块划分了解测控仪器的设计流程和注意事项2.2 教学内容测控仪器设计的基本原则测控仪器的系统设计与模块划分测控仪器的设计流程和注意事项测控仪器设计实例分析2.3 教学方法采用讲授、案例分析和讨论相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器的设计方法和流程2.4 教学资源教材：测控仪器设计方法课件：测控仪器的设计原则与方法案例分析材料2.5 教学评估课堂讨论和提问设计原则和方法的实践练习第三章：测控仪器的传感器技术3.1 教学目标了解传感器的基本概念和分类掌握传感器的选择和应用方法熟悉常见传感器的原理和特性3.2 教学内容传感器的基本概念和分类传感器的选择和应用方法常见传感器的原理和特性传感器技术在测控仪器中的应用案例3.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解传感器在测控仪器中的应用3.4 教学资源教材：传感器技术与应用课件：测控仪器的传感器技术案例分析材料3.5 教学评估课堂讨论和提问传感器选择和应用的实践练习第四章：测控仪器的信号处理技术4.1 教学目标掌握测控仪器信号处理的基本原理和方法熟悉信号处理技术在测控仪器中的应用了解现代信号处理技术的发展趋势4.2 教学内容测控仪器信号处理的基本原理和方法信号处理技术在测控仪器中的应用现代信号处理技术的发展趋势信号处理技术在测控仪器设计中的案例分析4.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解信号处理技术在测控仪器中的应用4.4 教学资源教材：信号处理技术及其应用课件：测控仪器的信号处理技术案例分析材料4.5 教学评估课堂讨论和提问信号处理技术的实践练习第五章：测控仪器的数据采集与通信技术5.1 教学目标掌握测控仪器数据采集和通信的基本原理和方法熟悉数据采集与通信技术在测控仪器中的应用了解现代数据采集与通信技术的发展趋势5.2 教学内容测控仪器数据采集和通信的基本原理和方法数据采集与通信技术在测控仪器中的应用现代数据采集与通信技术的发展趋势数据采集与通信技术在测控仪器设计中的案例分析5.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解数据采集与通信技术在测控仪器中的应用5.4 教学资源教材：数据采集与通信技术及其应用课件：测控仪器的数据采集与通信技术案例分析材料5.5 教学评估课堂讨论和提问数据采集与通信技术的实践练习第六章：测控仪器的误差分析与补偿6.1 教学目标理解测控仪器误差的来源和分类掌握误差分析的基本方法和补偿技术学习如何提高测控仪器的测量精度6.2 教学内容测控仪器误差的来源和分类误差分析的基本方法常见误差的补偿技术提高测控仪器测量精度的措施6.3 教学方法采用讲授、分析和实验相结合的方式进行教学引导学生通过实验理解误差分析与补偿的方法6.4 教学资源教材：误差分析与补偿技术课件：测控仪器的误差分析与补偿实验设备与数据6.5 教学评估课堂讨论和提问误差分析与补偿的实验报告第七章：测控仪器的抗干扰技术7.1 教学目标了解测控仪器干扰的来源和分类掌握抗干扰技术的基本方法和措施学习如何提高测控仪器的抗干扰能力7.2 教学内容测控仪器干扰的来源和分类抗干扰技术的基本方法提高测控仪器抗干扰能力的措施抗干扰技术在测控仪器设计中的应用案例7.3 教学方法采用讲授、分析和案例相结合的方式进行教学引导学生通过案例理解抗干扰技术在测控仪器中的应用7.4 教学资源教材：抗干扰技术及其应用课件：测控仪器的抗干扰技术案例分析材料7.5 教学评估课堂讨论和提问抗干扰技术应用的实践练习第八章：测控仪器的可靠性与维护8.1 教学目标理解测控仪器可靠性的重要性掌握提高测控仪器可靠性的方法学习测控仪器的维护和故障处理8.2 教学内容测控仪器可靠性的概念和重要性提高测控仪器可靠性的方法测控仪器的维护和故障处理测控仪器可靠性在工程应用中的案例分析8.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器的可靠性与维护8.4 教学资源教材：测控仪器可靠性工程课件：测控仪器的可靠性与维护案例分析材料8.5 教学评估课堂讨论和提问可靠性与维护的实践练习第九章：测控仪器的智能化技术9.1 教学目标理解测控仪器智能化的重要性掌握测控仪器智能化技术的基本原理学习智能测控仪器的应用和发展趋势9.2 教学内容测控仪器智能化的重要性测控仪器智能化技术的基本原理智能测控仪器的应用和发展趋势测控仪器智能化技术在工程应用中的案例分析9.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器的智能化技术9.4 教学资源教材：测控仪器智能化技术课件：测控仪器的智能化技术案例分析材料9.5 教学评估课堂讨论和提问智能化技术应用的实践练习第十章：测控仪器的设计实践与案例分析10.1 教学目标掌握测控仪器设计的全过程熟悉测控仪器设计实践中的问题和解决方法学习测控仪器设计案例的分析方法10.2 教学内容测控仪器设计的全过程测控仪器设计实践中的问题和解决方法测控仪器设计案例的分析方法测控仪器设计实践与案例分析的讨论10.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器的设计实践与案例分析10.4 教学资源教材：测控仪器设计实践与案例分析课件：测控仪器的design practice and case analysis案例分析材料10.5 教学评估课堂讨论和提问设计实践与案例分析的实践练习第十一章：现代测控技术与系统11.1 教学目标理解现代测控技术的发展趋势掌握现代测控系统的组成与特点学习现代测控技术在工程中的应用11.2 教学内容现代测控技术的发展趋势现代测控系统的组成与特点现代测控技术在工程中的应用案例现代测控技术的未来发展11.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解现代测控技术及其应用11.4 教学资源教材：现代测控技术与系统课件：现代测控技术与系统案例分析材料11.5 教学评估课堂讨论和提问现代测控技术应用的实践练习第十二章：网络化测控系统12.1 教学目标理解网络化测控系统的概念与特点掌握网络化测控系统的设计与实现方法学习网络化测控系统在工程中的应用12.2 教学内容网络化测控系统的概念与特点网络化测控系统的设计与实现方法网络化测控系统在工程中的应用案例网络化测控技术的发展趋势12.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解网络化测控系统及其应用12.4 教学资源教材：网络化测控系统课件：网络化测控系统案例分析材料12.5 教学评估课堂讨论和提问网络化测控技术应用的实践练习第十三章：虚拟仪器技术与应用13.1 教学目标理解虚拟仪器技术的概念与特点掌握虚拟仪器的设计与实现方法学习虚拟仪器技术在工程中的应用13.2 教学内容虚拟仪器技术的概念与特点虚拟仪器的设计与实现方法虚拟仪器技术在工程中的应用案例虚拟仪器技术的发展趋势13.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解虚拟仪器技术及其应用13.4 教学资源教材：虚拟仪器技术与应用课件：虚拟仪器技术与应用案例分析材料13.5 教学评估课堂讨论和提问虚拟仪器技术应用的实践练习第十四章：测控仪器的发展趋势14.1 教学目标理解测控仪器的发展趋势掌握测控仪器技术的发展方向学习测控仪器在未来的应用前景14.2 教学内容测控仪器的发展趋势测控仪器技术的发展方向测控仪器在未来的应用前景测控仪器技术发展的挑战与机遇14.3 教学方法采用讲授、讨论和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器的发展趋势及其影响14.4 教学资源教材：测控仪器的发展趋势课件：测控仪器的发展趋势案例分析材料14.5 教学评估课堂讨论和提问对测控仪器发展趋势的理解和分析报告第十五章：测控仪器的创新与实践15.1 教学目标培养学生的创新思维提高学生解决实际问题的能力学习测控仪器创新的实践方法15.2 教学内容测控仪器创新的意义与挑战培养创新思维的方法与技巧测控仪器创新实践的方法与步骤测控仪器创新案例分析15.3 教学方法采用讲授、讨论、创新实践和案例分析相结合的方式进行教学引导学生通过实际案例理解测控仪器的创新过程和实践方法15.4 教学资源教材：测控仪器的创新与实践课件：测控仪器的创新与实践案例分析材料15.5 教学评估课堂讨论和提问创新实践项目的报告和展示学生创新思维和问题解决能力的评估重点和难点解析本文主要介绍了测控仪器设计教案的内容，包括测控仪器的基本概念、分类和特点，测控仪器的设计原则与方法，传感器的选择和应用，信号处理技术，数据采集与通信技术，误差分析与补偿，抗干扰技术，可靠性与维护，智能化技术，网络化测控系统，虚拟仪器技术与应用，以及测控仪器的发展趋势和创新与实践。

测控仪器设计专题

总复习提纲第一章测控仪器设计概论从计量测试角度可将仪器分为计量测试仪器、计算仪器、控制仪器及控制装置。

（计-计-控-控）计量测试仪器的主要测量对象是各种物理量，即8大物理量，它分为(1)几何量计量仪器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)热工量计量仪器包括温度、湿度、流量测量仪器，如各种气压计、真空计、多波长测温仪表、流量计等。

(3)机械量计量仪器如各种测力仪、硬度仪、加速度与速度测量仪，力矩测量仪、振动测量仪等。

(4)时间频率计量仪器如各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测量仪等。

(5)电磁计量仪器用于测量各种电量和磁量的仪器，如各种交直流电流表、电压表、功率表、电阻测量仪、电容测量仪、静电仪、磁参数测量仪等。

(6)无线电参数测量仪器如示波器、信号发生器、相位测量仪、频率发生器、动态信号分析仪等。

(7)光学与声学参数测量仪器如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。

(8)电离辐射计量仪器如各种放射性、核素计量，X、γ射线及中子计量仪器等。

测控仪器：是利用测量与控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。

4．测控仪器由哪几部分组成?各部分功能是什么?（8大组成部分）5．写出下列成组名词术语的概念并分清其差异：分度值与分辨力；示值范围与测量范围；灵敏度与鉴别力(灵敏阀)；仪器的准确度、示值误差、重复性误差；视差、估读误差、读数误差。

通用计量术语及定义．(1)测量仪器(measuring instrument)测量仪器又称计量器具，它是指单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具。

而测量是指用以确定量值为目的的一组操作。

测量仪器和测量器具是有区别的，测量仪器是将被测量转换成指示值或等效信息的一种计量器具，即具有转换和指示功能。

测量器具是以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具，如砝码、标准电阻、量块、线纹尺、参考物质等。

测控仪器结构设计第一章(15版)..

2018/10/12
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。
2018/10/12
参考书籍
2018/10/12
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√
（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
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。

测控仪器课程设计2015

电气工程学院课程设计说明书设计题目：自动温奶器电路设计系别：电气工程系年级专业： 13级检测1班学号： 131203021002学生姓名：吴幸天指导教师：崔建新教师职称：讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：测控仪器电路设计基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师：崔建新学号131203021002 学生姓名吴幸天（专业）班级13检测1班设计题目自动温奶器电路设计设计技术参数保持恒温40度设计要求1传感器的选择2测量电路3放大电路4电源电路设计参考资料1、传感器原理2、测控电路3、新编传感器设计手册，赵宝贵主编。

中国计量出版社2002年周次第前半周第后半周应完成内容周一～周二收集资料及方案论证周三参数、仪器选择周四系统布局设计周五绘图撰写设计说明书指导教师签字崔建新基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科摘要随着我们的生活越来越好，人们的生活方式和节奏的改变以及加快，人们对婴幼儿的养育时间将大大减少，但我们同时又希望对婴幼儿有更好的照顾，需求也就越来越大，所以研究一种婴儿全自动热奶器成为当务之急。

全自动热奶器，只要将奶瓶放入热奶器内，热奶器就会自动加热，并且使奶瓶保持在恒温状态，从而省去了要热奶的麻烦，给父母亲提供了很大的便利。

该简易自动温奶器还能同时用于对饮料、饭菜等的保温，对日常生活也有很大的帮助。

通过利用NE555振荡器对电路进行延时，控制使之保持温度；热敏电阻器对温度进行监测，保证装置维持恒温；电源电路对电源稳定有作用。

目录摘要 (1)第一章绪论 (3)1.1 设计背景 (3)第二章设计方案 (4)2.1 自动温奶器功能 (4)2.2 产品装置的意义 (4)2.3 自动温奶器工作原理 (4)2.4 元器件选择和制作 (6)2.5 温奶器装置框图 (7)2.6 单元电路图 (7)2.7 整体电路图 (12)第三章结论 (13)第四章参考文献 (14)第五章心得体会 (15)第一章引言随着时代的进步，生活节奏的加快与对待婴幼儿的养育问题同时更加重视的问题之间的矛盾，促使我来研究婴幼儿牛奶加热问题。

测控仪器设计

测控仪器设计第一章：12分1.测控仪器的组成，个部分的作用。

（1）基准部件：提供测量的标准量。

（2）传感器与感受转换部件：感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。

（3）放大部件：提供进一步加工处理和显示的信号。

（4）瞄准部件：用来确定被测量位置。

（5）信息处理与运算装置：数据加工，处理，运算和校正。

（6）显示部件：将测量结果显示。

（7)驱动控制部件：驱动测试系统中的运动部件。

（8）机械结构部件：用于对被测件，标准器，传感器的定位，支撑和运动。

2.什么是可靠性：在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

3.测控仪器通用术语及其定义：（名词解释，判断题。

如：鉴别力（阀））（1）鉴别力（阀）：使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化是缓慢而单调的进行。

它表示仪器感受微小量的灵敏程度。

仪器的鉴别力可能与仪器的内部或外部噪声有关，也可能与摩擦有关或与激励值有关。

（2）分度值与分辨力：分度值——一个标尺间隔所代表的被测量值。

分辨力——显示装置能有效辨别的最小示值。

（3）示值范围与测量范围：示值范围——极限示值界限内的一组数。

测量范围——测量仪器误差允许范围内的被测量值。

（4）灵敏度与分辨力：灵敏度——测量仪器响应（输出）的变化除以对应的激励（输入）的变化。

分辨力——显示装置能有效分辨的最小示值。

（5）仪器的准确度、示值误差、重复性：仪器的准确度——测量仪器输出接近于真值的响应的能力。

示值误差——测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。

重复性——在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，仪器提供相近示值的能力。

（6）回程误差：在相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同其示值之差的绝对值。

第二章：26分1.测量误差的分类和表示方法：尤其掌握相对误差的表示方法及其相互关系（选择题）（1）按误差的数学特征分类：随机误差、系统误差、粗大误差。

（2）按被测参数的时间特性：静态参数误差，动态参数误差。

测控仪器课程设计

一、课程设计任务：1、目的和要求：利用CCD图像传感器进行尺寸测量是CCD应用最广泛的领域之一。

本课程设计旨在从仪器总体设计思想出发，应用线阵CCD作为传感器，设计一套钢管外径测量系统。

CCD简介：CCD图像传感器可直接将光学信号转换为数字电信号，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。

其特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。

因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。

CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类，线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。

所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。

线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。

它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像。

而线阵CCD就是本课程设计所要采用的传感器件。

2、主要内容：①、分析研究基于CCD的尺寸测量的工作原理②、基于工作原理确定系统总体方案③、进行全系统的总体设计并进行精度分析④、完成总体设计报告3、钢管直径测量系统的技术要求：以线阵CCD图像传感器为核心的钢管外径测量系统可以用于控制钢管生产线，对钢管外径进行实时监测，并根据测量结果对钢管生产过程进行控制，以提高产品的合格率。

测量系统的主要技术指标为：测量范围60~100mm测量分辨率0.01mm测量精度0.05mm二、系统的工作原理：钢管直径测量系统的原理框图如（图1）所示。

整个系统由照明光学系统、被测钢管夹持系统、成像物镜、光电图像传感器检测系统和计算机测量控制系统等部分组成。

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