测控仪器的设计专题
[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案(Word可编辑版)
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[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案（Word可编辑版）试题1：什么是测控仪器设计的主要目标？参考答案1：测控仪器设计的主要目标是设计和制造出能够准确测量和控制物理量的仪器。
这些仪器应该具有高精度、高可靠性、高稳定性和高灵敏度等特点，以满足各种测量和控制需求。
试题2：测控仪器设计的基本流程是什么？参考答案2：测控仪器设计的基本流程包括需求分析、方案设计、电路设计、硬件设计、软件设计、原型制作和测试等步骤。
首先，需要对测量和控制需求进行详细的分析和定义。
然后，根据需求设计出测控系统的整体方案。
接下来，进行电路设计，包括选择合适的传感器和信号处理电路等。
然后，进行硬件设计，包括选择合适的元器件和进行PCB设计等。
同时，还需要进行软件设计，包括编写控制程序和界面设计等。
最后，制作出原型并进行测试，根据测试结果进行优化和修改。
试题3：测控仪器设计中常见的传感器有哪些？参考答案3：测控仪器设计中常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、加速度传感器、位移传感器等。
这些传感器可以将待测物理量转换为电信号，并通过信号处理电路进行处理和放大，最终得到测量结果。
试题4：测控仪器设计中常见的控制器有哪些？参考答案4：测控仪器设计中常见的控制器包括单片机、PLC和DSP等。
这些控制器可以对测控系统进行控制和调节，实现目标物理量的精确控制。
试题5：测控仪器设计中常见的接口有哪些？参考答案5：测控仪器设计中常见的接口包括串口、并口、USB接口、以太网接口等。
这些接口可以实现与外部设备的数据交换和通信，方便用户进行数据采集和控制操作。
测控仪器设计（第2版）复习重点及答案
测控仪器设计（第2版）复习重点及答案测控仪器设计（第2版）复习重点及答案一、测控仪器设计概论1.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。
2.按功能将仪器分：①基准部件；作用：测控仪器中的标准量是测量的基准；②传感器与感受转换部件；作用：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；作用：提供进一步加工处理和显示的信号；④瞄准部件；作用：确定被测量的位置（或零位）；⑤信息处理与运算装置；作用：主要用于数据加工、处理、运算和校正等；⑥显示部件；作用：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；⑦驱动控制部件；作用：用来驱动测控系统中的运动部件；⑧机械结构部件；作用：用于对被测件、标准器、传感器的定位、支撑和运动。
3.1示值范围：极限示值界限内的一组数。
3.2测量范围：测量仪器误差允许范围内的被测量值。
4.1敏感度：测量仪器响应的变化除以对应的激励的变化。
S=ΔY/ΔX。
是仪器对被测量变化的反映能力。
4.2鉴别力：使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢而单调地进行。
4.3分辨力：显示装置能有效辨别的最小示值。
指仪器显示的最末一位数字间隔代表的被测量值。
4.4视差：当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏离正确观察方向进行读数和瞄准所引起的误差。
4.5估读误差：观测者估读指示器位于两相邻标尺标记间的相对位置而引起的误差，也称为内插误差。
4.6读数误差：由于观测者对计量器具示值读数不准确所引起的误差，它包括视差和估读误差。
二、仪器精度理论1.1 测量误差：对某物理量进行测量，所测得的数值Xi与其真值Xo之间的差。
误差的大小反映了测得值对于真值的偏离程度。
1.2 理论真值：它是设计时给定的或是用数学、物理公式计算出的给定值。
1.3 约定真值：对于给定目的具有适当不确定度并赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。
测控仪器设计(第3章)
第一节 设计任务分析
测控仪器的设计任务一般有三种情况：
1）设计者根据用户专门的需要，针对特定的测控对象，被测参数 或工作特性来设计专用的仪器。 2）设计者根据目前市场需求，设计开发通用产品和系列产品。在 这种情况下，设计者应对市场需求作广泛的调研，以确定适当的仪 器技术指标，达到以最少的产品系列和较全的仪器功能来覆盖最大 的社会需求。 3）设计者超前预测，设计出先进的新型产品，进行开发性设计。
确的测量结果,必须将仪器的读数刻线尺安放 在被测尺寸线的延长线上。或者说，被测零件 的尺寸线和仪器的基准线（刻线尺）应顺序排 成一条直线。
因此，遵守阿贝(Abbe)原则的仪器，应符合 图3-1所示的安排。仪器的标准刻线尺与被测 件的直径共线。
举例说明阿贝原则
图3—1 遵守阿贝原则的测量 1-导轨 2-指示器 3-标准线纹尺 4-被测件 5-工作台
以下实例的共性点：这些实例均采用了动态跟踪测量，随机补偿测量误差 的方法。动态跟踪补偿的方法是将监测系统与仪器主体固定为一体，一旦经过 统调和定标，则补偿的精度稳定。 注：还可采用标准器具，对仪器进行定点测量、修正的方法。这种方法的最大 缺点是：仪器某标定点的定标条件与被测件在此标定点上的被测条件都应完全 一样，否则将造成更大的测量误差。
防止螺纹松动的结构措施，它可以从四个方面考虑：①采用细牙螺纹，使
螺纹升角 减小，则锁紧力矩增大；②采用大牙形角螺纹，使 增大，可使 G 增大，则锁紧力矩增大；③采用锥形压紧端面（锥角2 <180°）， 愈小，M
愈大，则锁紧力矩增大；④采用摩擦系数 大的材料，则锁紧力矩增大。
这种系统分析的方法，使研究更具科学性，减少盲目性。
其中图3-3 b)为YZ平面，测头1在该平面内的行程所构成的尺寸线与Z方向读 数线共线，但与Y方向读数线相距为L，在该平面内不符合阿贝原则。
测控毕业设计题目
测控毕业设计题目
测控技术毕业设计题目可以涵盖多个领域，包括但不限于：
1. 基于机器视觉的表面缺陷检测系统设计
2. 基于物联网的智能家居控制系统设计
3. 无线传感器网络在环境监测中的应用研究
4. 智能仪表的嵌入式系统设计
5. 实时信号处理算法在雷达系统中的应用研究
6. 基于FPGA的数字信号处理系统设计
7. 基于机器学习的智能控制系统设计
8. 远程监控系统的设计与实现
9. 基于物联网的智能农业灌溉系统设计
10. 嵌入式系统在智能机器人中的应用研究
以上题目仅供参考，具体题目应根据学生兴趣、专业方向和导师指导情况来确定。
测控技术与仪器专业毕业设计题目汇总
测控技术与仪器专业毕业设计题目汇总【本文由大学生电脑主页( )收集整理，大学生电脑主页——大学生的百事通】基于遗传算法的图像阈值分割方法的研究探地雷达回波信号数据采集系统的设计基于支持向量机软测量的研究盲信号处理及其应用研究神经网络在模式识别中的应用研究计算机绘制曲线的方法途径与及其应用光纤布喇格光栅温度和应变同时测量系统光纤加速度传感研究与系统设计分布式光纤温度传感器系统的设计等精度频率计的设计分布式光纤电压测量系统的设计与研究光纤光栅不均匀受力特性分析轧机扭振测量无线感应电源的设计水泥篦冷机熟料温度测量方法的研究分布式光纤微弯压力传感器的研究水泥篦冷机料层厚度测量方法研究超声波水流量计的设计基于小波理论的图像压缩技术研究基于信号消噪的语音增强技术的研究光纤小波滤波器的研究智能变频空调器的模糊控制技术的研究高双折射光纤应变测量系统的研究玻璃钢玻瓦生产线温度控制方法的研究测试信号分析网络虚拟实验平台设计数字图像相关法动态位移测量研究及其应用光孤子通信的仿真研究光纤自适应偏振模色散补偿系统的研究基于Sagnac效应的光纤电流传感系统的研究图像处理中几种算法的研究与应用倒立摆智能模糊控制系统的研究基于网络环境的数字信号处理ICAI系统图像边缘检测在关节镜图像处理中的应用光纤波长扫描干涉方法在位移测量中的应用光纤光栅扭转传感器的研究基于信息熵的振动信号分析技术研究参数自整定模糊PID控制器的设计基于FPGA的分布式声表面波应变传感系统智能模糊控制在全自动洗衣机中的应用研究ABS系统的应用与设计光孤子源的研究取样光栅特性的理论研究智能化RLC测量仪的设计基于虚拟仪器的光纤电压传感器的研究智能测厚仪的设计光纤光栅横向应变传感器的研究神经网络控制器设计光纤光栅特性及其色散特性的应用神经网络在轧机AGC系统中的应用研究光纤微位移传感器的研究基于偏振调制的光纤电压传感器的研究数据处理在三维图像显示及处理中的应用基于半导体吸收原理的光纤温度传感器研究取样光纤布喇格光栅滤波器的设计热式气体质量流量计的设计扭转光纤电流传感器的研究几种基本光学原理的仿真分析图像处理中各种显示方法的研究与应用光谱吸收式气体传感器的研究与设计表面粗糙度的光纤测量仪研究与设计原油多相流流量测量仪的研究与设计光学式电流互感传感器的研究与设计变压器油中微水含量测量仪的设计与研究光纤亮度与颜色温度测量仪的研究与设计激光在线测径仪的研究与系统设计用于高温状态下的涡流式流量传感器及其系统的设计压电传感器即插即用技术的研究激光三角法测厚系统的设计准静态电荷放大器的设计激光脉冲测距系统的设计基于牛顿环的透镜曲率半径自动测量系统的设计基于CCD的玻管尺寸测量系统的设计激光表面粗糙度检测系统的设计CCD平板位置检测系统的设计便携式多功能测尘仪的研制成分含量近红外快速检测技术及系统的研究基于声光传感技术的楼道照明系统的研究近红外光谱分析在药品识别中的应用研究便携式井下甲烷浓度检测仪器的设计多传感器火灾报警系统的设计智能化压力传感器的研究储粮仓群微机测温系统的研究智能化水平仪的研究与设计数据融合在压力容器声发射检测中的应用玻璃厚度激光在线监测系统的研究基于PLC的污水处理系统的研究给排水系统研究在机测量与反求系统的研究智能仪表的设计及CAN总线接口技术研究红外热辐射温度测量系统设计与研究基于热电偶的温度测量系统的设计与研究基于石英晶体温度传感器的温度测量系统设计与研究吊车防撞报警系统的设计与研究差动电容压力测量系统设计与研究数字式汽车参数测试系统设计与研究粮食含水率测量系统设计与研究非导磁材料镀层厚度检测系统设计与研究超声海水流速测量系统研究海水温度检测系统的研究海水浪高测量系统的研究海水流速测量系统研究海水噪声测量系统研究海水浪涌压力测量系统研究基于混沌理论的微弱信号检测研究小波分析在奇异信号检测中的应用研究声光器件参数测量系统研究便携式数字化超声波检测仪器的设计与研究超声波在火车车轮裂纹检测系统中的应用研究正交矢量型锁相放大器在微弱信号检测中的应用基于经验模态分解的旋转机械故障诊断的研究信息融合技术在轧机故障诊断中的应用研究基于小波神经网络的旋转机械故障诊断的研究激光多普勒扭转振动测试技术的研究轧机主传动轴在线监测系统研究非接触式轧机主传动系统扭矩监测系统的研究单晶硅吸收型光纤温度传感器的设计研究光纤传感位移测量系统设计超声波智能硬度检测仪的设计粮食烘干塔中温度水分智能检测系统设计在线无创伤植物水势自动监测仪的设计研究虚拟仪器在供水网络监控与故障诊断中的应用掺稀土光纤光源传感器测量可燃气体的研究组态软件在换热系统虚拟成像中的应用基于虚拟仪器的锅炉模糊控制系统的研究基于虚拟仪器的供热多路巡回检测系统基于虚拟仪器的多功能测量系统的研究图像处理技术在人脸识别中的应用研究数据压缩技术在遥测遥控系统中的应用用于面粉品质检测的吹泡示功仪的研究与设计可吸入颗粒物监测系统的设计办公用门禁系统的研究与设计粮食筒仓温控系统的研究与设计双自整角机角度测量系统的设计基于热电偶的智能测温系统的设计温湿度测量系统的研究与设计轿车自动变速系统的研究与设计激光微束捕陷生物粒子原理和特性分析指纹认证技术和信号处理方法研究滴定法测量血清HCO3离子浓度原理和设计热力管道流量测量方法及测量系统设计赤潮的生成机制和预报模型研究海水中矿物油污染浓度荧光测量方法和仪器设计汽车尾气排放检测仪的设计非接触式表面粗糙度测量系统的设计工件直线度在线测量系统的研究与设计激光干涉式微位移测量系统的研究与设计烟尘颗粒浓度在线监测系统的设计基于CCD的小尺寸测量系统的研究与设计光纤布喇格光栅曲率传感技术的研究LED宽带光源的设计研究光纤光栅电流传感技术的研究光纤光栅电压传感技术的研究基于温度补偿技术的光纤光栅位移传感器的设计研究热释红外线无线报警系统的设计研究热释红外卫生间节水控制器的设计研究光纤光栅温度传感器的设计研究汽车轮胎运行状态的监测研究基于超声波技术的避障检测系统的研究锥度检测仪的设计驾驶员疲劳状态的视频监测的研究呼吸次数和心率的测量研究基于FPGA的图像边缘检测的研究电机运行监测仪的设计传送带运行状况监测的研究基于霍尔元件的钻机转盘扭矩测量系统的研究智能压力传感器系统的研究高压开关柜触点温度在线监测技术的研究基于霍尔传感器的金属管转子流量测量的研究基于单片机构成环境温湿度实时测控系统的研究高压容器超声波液位检测系统的研究电子舌及其应用的研究人工嗅觉系统的研究与设计光纤光栅应力传感系统的研究超声硬度检测仪的研究与设计超声波流量计的研究【本文由大学生电脑主页( )收集整理，大学生电脑主页——大学生的百事通】。
测控仪器设计(2)
2 i
3)或然误差
在一组等精度的测量数列中，若某随机误差具有的特性是绝对值 比它大的误差个数与绝对值比它小的误差个数相同，则称此误差为或 然误差。
2 0.6745 3
2 3
2 v i i 1
n
2 《误差理论》 n 1 3
均方根误差、算数平均误差、或然误差均可作为随机误差评定的
i = xi -x0
n
1
2
, … ,则
n
该数列的均方根误差为:
i2
i 1
n
( xi x0 ) 2
i 1
2 ( x x ) i i 1
n
（贝塞尔）
单次测量标准差
n 1
注：
①所得的结果是数列均方根误差，不是测量结果的均
方根误差，它表明整个数列的离散程度，仅反映整个 测量过程的精密程度。
评定随机误差时，是建立在以下假设基础上的：
2．随机误差的评定尺度
①测得值不含系统误差及粗大误差；
②随机误差相互独立；
③是等精度测量； ④测量次数n→∞。
通常用均方根误差、算数平均误差、或然率误差（单次测量不可靠 性参数）来表征。
n n
1)均方根误差
设重复测量某值xi，得随机误差数列 ,
y kx
非线性误差： ( x) f ( x) k0 x ：静态精度特性
规定特性 y0 k0 x 可根据静态特性曲线 f ( x) 的标定值用
最小二乘法或其它方法求得。
( x) max 线性度 100 % A
Bmax 0 100 % A
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。
测控仪器设计课设题目
课题一：温度测量控制系统一、任务使用PT100温度传感器（电阻值随温度变化），设计传感器放大电路，将传感器的电阻值转变为0-5V电压信号，将温度值显示出来。
再设计控制电路，控制一个300W电热杯温度，使其能够稳定在设定的温度值。
二、设计提示设计开始查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计电路时注意强电和弱电之间的隔离。
三、具体要求1.设计以测量显示部分电路为主；2.要绘制原理框图；3.绘制原理电路；4.要有必要的计算及元件选择说明；5.提供元器件清单；6.设计印刷线路板；7.如果采用单片机，必须绘制软件流程图。
课题二：液位测量控制系统一、任务使用电容式液位传感器，设计传感器放大电路，将液位信号转变为标准信号，将液位值显示出来（液位高度25厘米，显示精度0.1厘米）。
在设计控制电路，控制料罐的进口阀门开度，使其能够稳定在设定的高度值。
可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计电路参考右图。
三、四、五、具体要求1.设计以测量显示部分电路为主；2.要绘制原理框图；3.绘制原理电路；4.要有必要的计算及元件选择说明；5.提供元器件清单；6.设计印刷线路板；7.如果采用单片机，必须绘制软件流程图。
课题三：阳光强度测量显示电路一、任务使用光敏电阻，光电三极管或光敏二极管传感器（任选一种），设计传感器放大电路，将太阳光的强弱转变电信号，并将光亮强度值显示出来。
二、设计提示设计开始查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时注意按照国标显示，并有相应的手动校正电路。
三、具体要求1.设计以测量显示部分电路为主；2.要绘制原理框图；3.绘制原理电路；4.要有必要的计算及元件选择说明；5.提供元器件清单；6.设计印刷线路板；7.如果采用单片机，必须绘制软件流程图。
课题四：电子秤电路设计一、任务使用称重传感器，设计一台电子秤电路，可称重20千克，精度10克。
测控仪器课程设计题目
测控仪器课程设计题目一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握测控仪器的基本原理、结构和应用，提高学生的理论水平和实践能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够了解测控仪器的基本概念、分类、工作原理和主要性能指标，掌握测控仪器的设计方法和应用领域。
2.技能目标：学生能够运用所学知识分析和解决测控仪器在实际应用中遇到的问题，具备一定的实际操作能力，能够使用测控仪器进行实验和调试。
3.情感态度价值观目标：培养学生对测控仪器的兴趣和热情，使其认识到测控仪器在现代科技和社会发展中的重要性，提高学生的科学素养和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括测控仪器的基本原理、结构和应用。
具体安排如下：1.测控仪器的基本概念：介绍测控仪器的定义、分类和发展历程。
2.测控仪器的工作原理：讲解各种常见测控仪器的工作原理及其特点。
3.测控仪器的主要性能指标：介绍测控仪器的主要性能指标及其评价方法。
4.测控仪器的设计方法：讲解测控仪器的设计原则、方法和步骤。
5.测控仪器的应用领域：介绍测控仪器在各个领域的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握测控仪器的基本原理和知识。
2.讨论法：学生进行分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解测控仪器的应用和设计方法。
4.实验法：安排学生进行实验操作，提高学生的实践能力和动手能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的测控仪器教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关的测控仪器参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备充足的实验设备，确保每个学生都能得到充分的实践机会。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化方式，全面、客观地评价学生的学习成果。
测控仪器设计
2
d
d
d
(1
cos)
d 2
2
第二点瞄准
第二点读数
一、阿贝(Abbe)原则及其扩展
参数计算误差：
2
d
d
d
(1
cosΒιβλιοθήκη )d 22
2
20mm 0.0003 2 2
9107 (mm)
一、阿贝(Abbe)原则及其扩展
为什么Abbe比较仪的误差小？ 比较两个误差公式：
R' 1 at R1 at R
' R
R RS
a R a 串联电阻后其电阻
R RS
'
温度系数降低
二、变形最小原则及措施(热)
2)在扩散电阻上并联电阻RP
并联电阻
R RRP R RP
a
RP a
R RP Rat
• 标准和批量是减少成本的最佳方案
END：第二节 测控仪器设计原则
第三节 测控仪器设计原理
第三节 测控仪器设计原理
一、平均读数原理 二、比较测量原理 三、补偿原理
§3-3 一、平均读数原理
§3-3 一、平均读数原理
误差：
e sin
R
对径：
e sin( 180 ) e sin
R
R
§3-3 一、平均读数原理
一般情况：一个读数头的误差用 周期波来表示：
随力变化 而变化
二、变形最小原则及措施(热)
设计若能满足以下条件，则可消 除误差：
R10 R40 R20 R30
测控仪器设计复习题答案
测控仪器设计复习题答案一、选择题1. 测控仪器设计中，以下哪个不是基本的测量参数？A. 温度B. 压力C. 速度D. 颜色答案：D2. 在设计测控仪器时，以下哪个因素不需要考虑？A. 测量精度B. 环境影响C. 设备成本D. 设备颜色答案：D3. 测控仪器的校准周期通常由哪个因素决定？A. 设备的使用寿命B. 设备的制造日期C. 设备的使用频率D. 设备的型号答案：C二、填空题1. 测控仪器的________是确保测量结果准确性的关键。
答案：校准2. 在设计测控仪器时，需要考虑仪器的________和________。
答案：稳定性，可靠性3. 测控仪器的________是影响测量结果的一个重要因素。
答案：灵敏度三、简答题1. 简述测控仪器设计的基本步骤。
答案：测控仪器设计的基本步骤包括需求分析、原理设计、电路设计、软件编程、系统集成、测试验证和最终调试等。
2. 说明环境因素对测控仪器性能的影响。
答案：环境因素如温度、湿度、振动和电磁干扰等都可能影响测控仪器的性能。
例如，高温可能导致仪器元件老化加速，湿度可能引起电路短路，振动可能影响测量的稳定性，而电磁干扰可能造成信号失真。
四、计算题1. 假设一个测控仪器的测量范围是0到100单位，如果仪器的精度是±1%，计算仪器在测量50单位时的最大误差。
答案：最大误差 = 50单位× 1% = 0.5单位五、论述题1. 论述现代测控技术在工业自动化中的应用及其重要性。
答案：现代测控技术在工业自动化中的应用包括但不限于生产过程监控、质量控制、设备维护和能源管理等。
其重要性体现在提高生产效率、降低成本、保障产品质量以及提升系统的可靠性和安全性。
通过实时数据采集和分析，测控技术能够帮助企业做出更加精准的决策，优化生产流程，减少资源浪费。
六、案例分析题1. 某工厂需要设计一套温度控制系统，用于监控和调节生产过程中的温度。
请分析该系统应包含哪些主要组件，并说明各组件的功能。
测控仪器设计复习题
测控仪器设计最全复习题一、填空题1.仪器误差的来源有________________ 、___________________ 和运行误差。
2.动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的_______ 和_____ 响应精度，，分别代表了动态仪器响应的____________ 和 _________ 。
3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是4.测控仪器的设计六大原则是___________ 、_________________ 、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。
5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起和_________________ 。
6.在设计中，米用包括补偿_______________ 、__________________ 环节等技术措施，贝卩往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。
7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：_________________ 、均方根比例、和中间值比例。
8.标准量的细分方法有___________________ 、_______________________ 。
9.仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。
它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。
10.导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。
其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。
11.导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。
12.在微位移机构中，微工作台的驱动方法有__________________________ 。
13.测控仪器中的光电系统的组成14.光电系统的设计主要是研究________________ 中的核心技术的设计问题。
15.直接检测系统：_________________________ 相干检测系统：16.在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计则_______________________17.光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。
第三章 测控仪器总体设计
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3. 设计任务分析的内容：
（1）了解被测控参数的特点： 被测控参数特点：指被测参数的精度要求、 数值范围、性质及状态（瞬态、动态、静态等）。 还要了解被测参数的定义，以使所设计的仪 器在测量原理上与被测参数定义相符。 （2）了解测控参数载体（测控对象）的特点； 测控对象一般都是各种各样的机械或光学载 体。了解它们的大小、形状、材料、重量等。
分析三种情况：
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1. 尾座5因变形而在垂直面内有倾角变化； 尾座的零位变动由参考镜的零位变动所补偿。 2. 测量头架在垂直平面内产生倾角； 符合阿贝原则，误差可忽略。 3. 尾座在水平面内产生摆角。 有阿贝误差，尽量减小d。
2、光电波比长仪消除应力变形的结构布局 工作台1在床身上移动 (滚动导轨)，床身和基座3之 间用3个钢球支承。基座则 用3个支点支承在地基上，3 个钢球的支承座各不相同。
阿贝误差的典型补偿方法介绍：
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1. 爱彭斯坦(Eppenstein)光学补偿方法 爱彭斯坦误差补偿原理，利用结构布局， 使可能产生的误差相互抵消或削弱，或者 故意引进新的误差，以减小某些误差的影 响。
测长机工作原理图
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一米测长机
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2. 激光两坐标测量仪中监测 导轨转角与平移的光电补偿 方法——光电转换方法
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创新设计的方法和技巧：
1. 巧妙运用人大脑中存储的信息，并充分依 靠现代网络信息资源有针对性的检索相关 资料，补充掌握不足信息来达到创新构思。
2. 集多人智慧，相互启发来解决问题。
3. 分析现有产品的优缺点，或进行数学建模， 采用系统分析的理论寻找解决办法。
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测控仪器设计复习题(DOC)
1、简述测控仪器设计中一般的设计要求包括哪些方面？主要的设计程序包括哪些？设计要求：①精度要求②检测效率要求③可靠性要求④经济性要求⑤使用条件要求⑥造型要求设计程序：①确定设计任务②设计任务分析③调查研究④总体方案设计⑤技术设计⑥制造样机⑦样机鉴定或验收⑧样机设计定型后进行小批量生产2、简述测控仪器的设计原则，并稍作说明①阿贝原则该原则指出，为使量仪能给出正确测量结果，必须将仪器的读数可先吃安放在被测尺寸线的延长线上。
就是说，被测零件的尺寸线和仪器中作为读数用的基准线应顺序排成一条直线②最小变形原则该原则指出，应尽量避免在仪器工作过程中，因受力变化或因温度变化而引起的仪器结构变形或仪器状态和参数的变化，并使之对仪器精度的影响量小③测量链最短原则测量链最短原则则是指构成仪器测量链环节的构件数目应最少④坐标系基准统一原则这条原则是指，在设计零件时，应该使零件的设计基面、工艺基面和测量基面一致起来，符合这个原则才能使工艺上或测量上能够较经济的获得规定的精度要求而避免附加的误差⑤精度匹配原则在对仪器进行精度分析的基础上，根据仪器中各部分各环节对仪器精度影响的不同，分别对各部分个环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，这就是精度匹配原则⑥经济原则经济原则是一切工作都要遵守的一条基本而重要的原则3、简述测控仪器的设计原理，并稍作简述①平均读数原理在计量学中，利用多次读数取其平均值，通常能够提高读数精度。
利用这一原理来设计仪器的读数系统，即称之为平均读数原理②比较测量原理包括位移量同步比较测量原理、差动比较测量原理、零位比较测量原理③补偿原理应用补偿法进行误差补偿是应注意的问题有①补偿环节②补偿方法③补偿要求④综合补偿4、①线纹尺、度盘、码盘都是绝对码标准量的例子，根据它们的起始和终止的位置就可以确定所对应的线位移或转角，与测量的中间过程无关。
绝对码标准量的抗干扰能力优于增量马标准量，它不受停电、断线等意外故障以及测量中间过程的影响，并易于恢复测量②光栅、激光干涉条纹等属于增量马标准量。
测控仪器设计(4)
4.2.3 导轨部件设计的基本要求
由于导轨的基本功用是传递精密直线运动。因此导向精 度是其最重要的要求，运动的平稳性和灵活性以及导轨的 刚度，导轨的寿命和良好的工艺性也是导轨设计必须考虑 的重要内容。
1、导向精度
导向精度是动导轨运动轨迹的精确度。 导向精度用线值和角值表示。 （1）导轨的几何精度 导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间的平 行度和导轨间的垂直度。
4 精密机械系统
2021/7/12
• 在测控仪器中，精密机械系统不仅是仪器各部分的支撑 ，而且对保证仪器的测量精度、定位精度和运动精度起着 关键的作用。随着精密测量与控制技术的飞速发展。对测 控仪器中的精密机械系统的功能和精度要求也越来越高。
2021/7/12
• 功能要求: • 对运动部分进行实时控制和监测， • 能准确地到达空间任一指定的点、线和面 • 能自动地采集数据和启动、停位。
导轨部件由运动导轨 (动导轨)和支承导轨(静导轨)组 成。
2021/7/12
导轨种类很多，按导轨面间摩擦性质可分为： 1)滑动摩擦导轨 2)滚动摩擦导轨 3)静压导轨：两导轨面间有压力油或压缩空气．由
静压力使动导轨浮起形液体或气体摩擦。 4)弹性摩擦导轨：利用材料弹性变形，使运动件做
精密微小位移， 这种导轨仅有弹性材料内分子间的内 摩擦。
• 精度要求:
• 基座的变形：亚微米量级；
• 工作台的定位精度和传动精度：0.1m
• 导轨的直线度：
0.1m/m
• 主轴的回转精度： 0.1m/m
精密机械系统必 须与计算机、光学、 电子技术密切相结 合才能达到高精度、 高效率和多功能的 要求。
本章重点学习对系统精度和性能影响较大的机械结构.
《测控仪器设计》(第4章)《测控仪器设计(第3版)》精选全文
（3）滚动轴承导轨
– 摩擦力矩小 – 运动灵活 – 承载能力大 – 调整方便 – 用于大型仪器（如万工显、三座标、测长机等）
（二）滚动摩擦导轨的组合应用
（1）滚动与滑动摩擦导轨 的组合应用
– 滚动轴承导轨摩擦力 小 ，运动灵活 ，用做
导向
滚动轴承和滑动导轨的组合 1—平面滑动导轨 2—滚动轴承导轨
导轨的几何精度包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间 的平行度和导轨间的垂直度
（2）导轨的接触精度
垂直面内的直线度
水平面内的直线度
导轨面间的平行度
（二）导轨运动的平稳性
爬行现象：在其低速运动时，导轨运动的驱动指令是均匀的
而与动导轨相连的工作台却出现一慢一快，一跳一停的现象 产生爬行现象的主要原因有： ①导轨间的静、动摩擦系数差值较大； ②动摩擦系数随速度变化； ③系统刚度差
高
液体静压
高
导轨
空气静压
高
导轨
较好 较好
好 好
大 较低 较大 较低
差 较好
好
要求不 高
要求较 高
要求高
好 要求高
成本
低 较高
高 高
（二）标准导轨的选用
b） a）
直线球滑座系列导轨 a）直线球滑座导轨 b）球滑座LSP型结构示意图
• 1．滚珠导轨
▪ （1）双V形滚珠导轨
▪ 运动灵敏度较高，能承受 不大的倾复力矩
▪ (2)双圆弧滚珠导轨
▪ 计量光学仪器中（如小型 工具显微镜、投影仪等） 使用
▪ 接触面积较大，接触点 应力较小，变形也较小， 承载能力强、寿命长。
V形滚珠导轨 a）常用双V形滚珠导轨 b）V形小圆弧导轨
c）双圆弧导轨
(完整版)测控仪器设计__总复习题和考试题
测控仪器设计试题库一、填空题1.仪器误差的来源有原理误差、制造误差和运行误差。
2、动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的瞬态和稳态响应精度，，分别代表了动态仪器响应的和。
3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是正确度4.测控仪器的设计六大原则是阿贝原则、变形最小原则、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。
5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起温度灵敏度飘移和温度零点飘移。
6.在设计中，采用包括补偿调整、校正环节等技术措施，则往往能在提高仪器精度和改善仪器性能方面收到良好的效果。
7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：黄金比例、均方根比例、和中间值比例。
8.标准量的细分方法有光学机械细分法、光电细分法。
9、仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。
它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。
10、导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。
其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。
11、导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。
12、在微位移机构中，微工作台的驱动方法有步进电动机直流电动机同步电动机测速电动机。
13、测控仪器中的光电系统的组成14、光电系统的设计主要是研究中的核心技术的设计问题。
15、直接检测系统：相干检测系统：16、在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计原则。
17、光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。
这些匹配包括、。
匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。
18、照明的种类、、、。
19. 光电系统中的光学部分与电子部分的匹配十分重要，这些匹配包括光谱匹配、、。
二、简答1、名词术语解释：灵敏度与鉴别力；示值范围与测量范围；估读误差与读数误差；分度值与分辨力极限示值界限内的一组数。
测控仪器设计复习题及答案
测控仪器设计复习题及答案一、选择题1. 测控仪器设计中，以下哪个不是传感器的基本功能？A. 转换B. 放大C. 测量D. 显示答案：B2. 测控系统中，数据采集卡的主要作用是什么？A. 将模拟信号转换为数字信号B. 进行信号放大C. 显示测量结果D. 存储数据答案：A3. 在测控仪器设计中，以下哪个不是信号处理的常见方法？A. 滤波B. 放大C. 信号调制D. 信号解调答案：C二、填空题4. 测控仪器设计中，传感器的灵敏度是指传感器输出变化与输入变化的________。
答案：比例5. 在数字信号处理中，________是指信号的采样频率至少是信号最高频率的两倍。
答案：奈奎斯特定理6. 测控系统中，信号的________是指信号在时间上的延续性。
答案：时域特性三、简答题7. 简述测控仪器设计中，信号调理的重要性。
答案：信号调理是测控仪器设计中的关键环节，它包括信号的放大、滤波、线性化等处理过程，确保传感器采集到的信号能够准确地反映被测量的物理量，同时满足后续信号处理和数据采集的需求。
8. 描述在测控系统中，如何实现对信号的数字化处理。
答案：在测控系统中，实现信号的数字化处理通常包括以下几个步骤：首先，通过传感器将被测量的物理量转换为电信号；然后，使用信号调理电路对信号进行必要的放大和滤波处理；接着，利用模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号；最后，通过数字信号处理器（DSP）或微控制器对数字信号进行进一步的处理和分析。
四、计算题9. 假设有一个测控系统，其采样频率为1000Hz，信号的频率为500Hz。
计算奈奎斯特频率，并判断该系统是否满足奈奎斯特定理。
答案：奈奎斯特频率为信号频率的两倍，即1000Hz。
由于系统的采样频率为1000Hz，等于奈奎斯特频率，因此该系统刚好满足奈奎斯特定理的要求。
10. 如果在上述系统中，信号的实际频率为600Hz，计算系统能否准确采样该信号，并说明原因。
答案：系统不能准确采样600Hz的信号，因为信号频率超过了奈奎斯特频率（1000Hz），根据奈奎斯特定理，采样频率至少应该是信号最高频率的两倍，即至少需要1200Hz。
测控仪器设计复习题答案
测控仪器设计复习题答案一、填空题1. 测控仪器设计中，传感器的作用是将__________转换为电信号。
2. 信号放大电路的主要目的是提高信号的__________，以便进行后续处理。
3. 在数字信号处理中，A/D转换器的作用是将模拟信号转换为__________信号。
4. 测控系统中，滤波器的主要功能是去除信号中的__________成分，保留有用信号。
5. 测控仪器的稳定性是指系统在长时间运行后，输出信号与输入信号之间的__________保持不变。
二、选择题1. 以下哪个不是测控仪器设计中常用的传感器类型？A. 温度传感器B. 压力传感器C. 光传感器D. 声音传感器答案：D2. 信号放大电路中，运算放大器的主要作用是：A. 信号整形B. 信号放大C. 信号滤波D. 信号调制答案：B3. 数字信号处理中，以下哪个不是A/D转换器的性能指标？A. 分辨率B. 转换速率C. 线性度D. 带宽答案：D4. 测控系统中，滤波器的设计通常不考虑以下哪个因素？A. 频率响应B. 相位响应C. 增益D. 电源电压答案：D5. 测控仪器的稳定性通常与以下哪个因素无关？A. 温度变化B. 电源电压波动C. 环境湿度D. 仪器的制造工艺答案：D三、简答题1. 简述传感器在测控仪器设计中的重要性。
答：传感器是测控仪器设计中的关键元件，它负责将被测量的物理量转换为电信号，为后续的信号处理和分析提供基础数据。
传感器的性能直接影响到整个测控系统的准确性和可靠性。
2. 说明信号放大电路在测控系统中的作用。
答：信号放大电路的主要作用是提高传感器输出的微弱信号，使其达到后续处理电路所需的电平。
这样可以提高系统的信噪比，减少信号在传输过程中的衰减和干扰，保证信号的完整性和准确性。
3. 描述数字信号处理中A/D转换器的工作原理。
答：A/D转换器的工作原理是将模拟信号在时间上进行离散化处理，同时在幅度上进行量化处理，最终将模拟信号转换为数字信号。
第一章 测控仪器设计概论 测控仪器设计 教学课件
多种物镜，从 360x.360µ m 至 7x7mm 视场
用可溯源的ISO样 板或样块标定 33/327
结构
遥控的光源，对测量头 无热传输 双处理器及强大的可编程的软件
Taylor Hobson 专利算法 内置自诊断 可选配自动 标配的防震台
齿轮的“大”与“小”
3 放大部件
7 驱动控制器部件
4 瞄准部件
8 机械结构部件
“微电子产品视觉检测仪”
支承底座、精密工作台、X、Y二维运动导轨、立柱、显微镜及CCD摄像
器件、光栅系统、精密驱动系统、光源。
图1-1 微电子产品视觉检测仪三维效果图
工作原理：
Z向运动具有自动调焦功能，通过计算机对CCD摄像器件摄取图像进行 分析，用调焦评价函数来判断调焦质量。被检测的印刷线路板或IC芯片 的瞄准用可变焦的光学显微镜和CCD摄像器件来完成。摄像机的输出经图 像卡送到计算机进行图像处理实现精密定位和图像识别与计算，并给出 被检测件的尺寸值、误差值及缺陷状况。
（5）开发新原理
随着科学技术的发展，需要测量的极端参数（超高压、超高温、 超低温、超大尺寸、原子空间）和特种参数（识别颜色、气味）也 在增加，要求也更奇特，因此要不断研究新原理、开发新仪器。如 仿生仪器等。
（6）动态测量
研究的对象已经从静态转入动态，如研究原子的价态、分子结 构和聚集态、固体结晶形态、生命化学物理进程的激发态的现场实 施检测手段，需要研究超快时间和超高空间的分辨技术。
传感器与感受转换部件
测控仪器中的传感器是仪器的感受转换部件，它的作用是感受被测 量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。
不同测量对象可以用不同测量原理的传感器进行感受与转换，因此正 确选用和设计传感器是十分重要的，通常要遵守仪器设计的精度原则和经 济原则等。
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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。
(12)灵敏度(sensitivity)测量仪器响应(输出)的变化除以对应的激励(输入)的变化。
若输入激励量为AX，相应输出是△Y，则灵敏度表示为S=△Y／△X仪器的输出量与输入量的关系可以用曲线来表示，称为特性曲线，特性曲线有线性的也有非线性的，非线性特性用线性特性来代替时带来的误差，称为非线性误差。
特性曲线的斜率即为灵敏度。
灵敏度的量纲可以是相同的，也可以是不相同的，如电感传感器的输入量是位移，而输出量是电压，其灵敏度的量纲为V／mm；而齿轮传动的百分表其输入量是位移，输出量也是位移，在这样情况下，灵敏度又称为放大比。
灵敏度是仪器对被测量变化的反映能力。
(13)鉴别力(阈)(discrimination)使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢而单调地进行。
它表示仪器感受微小量的敏感程度。
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。
(14)分辨力(resolution)显示装置能有效辨别的最小示值。
对于数字式仪器，分辨力是指仪器显示的最末一位数字间隔代表的被测量值。
对模拟式仪器，分辨力就是分度值。
分辨力是与仪器的精度密切相关的。
要提高仪器精度必须有足够的分辨力来保证；反过来仪器的分辨力必须与仪器精度相适应。
不考虑仪器精度而一味地追求高分辨力是不可取的。
第二章仪器精度理论对某物理量进行测量，所测得的数值xi与其真值x0之间的差称为测量误差。
即(2-1)该误差的大小反映了测得值对于真值的偏离程度，它具有以下特点：1)任何测量手段无论精度多高，总是有误差存在。
即误差是客观存在的，永远不会等于零。
2)多次重复测量某物理量时，各次的测得值并不完全相等，这是误差不确定性的反映，只有测量仪器的分辨力太低时，才会出现相等的情况。
3)误差是未知的，因为通常被测量的真值是未知的。
为了能正确地表达仪器精度，人们在长期实践中，确定了以下基本概念：(1)理论真值它是设计时给定的或是用数学、物理公式计算出的给定值。
(2)约定真值对于给定目的具有适当不确定度并赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。
例如常数委员会(CODATA)推荐的阿伏加德罗常数值为(3)相对真值若标准仪器的误差比一般仪器的误差小一个数量级，则标准仪器的测得值可视为真值，称作相对真值，有时也作为约定真值来使用。
(三个真值)1．绝对误差，被测量测得值x与其真值x0(或相对真值)之差称为绝对误差。
2．相对误差绝对误差与被测量真值的比值称为相对误差。
相对误差无量纲，可以表示为相对误差有两种表示方法：(1)引用误差它指绝对误差的最大值与仪器示值范围的比值。
(2)额定相对误差它指示值绝对误差与示值的比值。
二、精度精度是误差的反义词，精度的高低是用误差来衡量的。
误差大则精度低，误差小则精度高。
图2．1 仪器精度仪器的精度是一种定性的概念，表征仪器的精度水平应由一些精度指标来体现，图5-26正弦机构图5-27 正切机构图5-28 正弦机构设计简图图5-29正切机构设计简图8．有一测杆在轴套孔中运动，测杆和轴套孔的公差分别为轴套长测杆长L=50mm，求测杆倾斜带来的误差。
3．机械式测微仪的原理如图2-30所示。
1)试分析仪器的原理误差。
2)阐述仪器各个误差源。
3)用作用线与瞬时臂法分析杠杆短臂误差和表盘安装偏心e所引起的局部误差。
图 2-30 1-测杆2-扇形齿轮 3-小齿轮4-指针 5-表盘4．自准直仪简化原理图如图2-31所示，用分划板上的刻尺来测量反射镜偏转角α，分划板上的刻度间隔是均匀的，求原理误差。
图 2．31第三章人们将这条原则称为阿贝原则。
该原则指出，为使量仪能给出正确测量结果，必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。
阿贝原则的扩展包含三重意思，即：①标尺与被测量一条线；②若做不到，则应使导轨没有角运动；③或应跟踪测量，计算出导轨的偏移加以补偿。
遵守了这三条中的一条，即遵守了阿贝原则。
爱彭斯坦光学补偿方法是一种用结构布局来补偿阿贝误差的方法，被应用于高精度测长机的读数系统中。
图3-4 爱彭斯坦光学补偿方法 a)测长机工作原理图 b)光学补偿原理1．测控仪器的发展趋势可以概括为哪几个方面，其中高效率、高智能化指的是哪些内容?2．归纳测控仪器的设计流程。
3．测控仪器设计的6项基本原则是什么?4．测控仪器设计的基本原理有哪些?5．阿贝误差产生的本质原因是什么?结合图3—3分析三坐标测量机测量某一工件时，哪个坐标方向上的各个平面内均能遵守阿贝原则。
6．结合书中图3—9分析为何当滑块绕O点为圆心发生摆动时，测端处于A的位置可以补偿阿贝误差，而处于两个位置均不能补偿阿贝误差．7．举例说明减小阿贝误差的方法。
8．1m激光测长机和光电光波比长仪为减小底座变形对测量精度的影响，在结构布局上采用了几种措施，这些措施的依据是什么?9．丝杠动态测量仪对环境条件变化产生的测量误差进行补偿的先决条件是什么?10．采用电子式位移量同步比较原理的仪器可以大大缩短测量链，试举出几种复合参数测量仪器来加深理解。
11．视觉型刀具预调仪的坐标系基准统一指的是哪两个坐标系的统一?如何检查由于两个坐标系归一不准确而带来的误差?12．为什么在高精度的圓分度测量装置设计中，在度盘的对径方向上安装两个读数头，这一布局可以消除读数误差中哪些次谐波误差?13．对径方向上安装两个读数头，是否可完全消除轴系晃动、度盘安装偏心及度盘刻划误差等对读数精度的影响?为什么?14．零位比较测量方法与利用仪器指示测量绝对值的方法相比，优点是什么?15．综合补偿的优点是什么?试举例证明。
16．选择几种传感器，说明其对原始信号的转换功能、感受方式及转换放大原理。
17．万能工具显微镜的光学灵敏杠杆的杠杆比是如何确定的?18．测控仪器设计中对光栅参数及电子细分倍数是如何考虑的?19。
造型设计的要点包括哪些项?第四章从表4—1可以看出实心形状的惯性矩小于同一截面积空心截面形状的惯性矩，而同一截面积情况下空心截面的刚度大于实心截面，因此可以用减小壁厚加大轮廓尺寸的办法提高支承件的刚度。
圆形空心截面能提高抗扭刚度，而长方形空心截面对提高长边方向的抗弯刚度效果十分明显。
表4．1 横截面积相同时不同断面形状惯性矩的比较■导轨种类很多，按导轨面间摩擦性质可分为(1)滑动摩擦导轨其两导轨面间直接接触形成滑动摩擦。
(2)滚动导轨其动静导轨面间有滚动体，形成滚动摩擦。
(3)静压导轨其两导轨面间有压力油或压缩空气，由静压力使动导轨浮起形成液体或气体摩擦。
(4)弹性摩擦导轨利用材料弹性变形，使运动件做精密微小位移。
这种导轨仅有弹性材料内分子间的内摩擦。
■要减小爬行，应使临界速度降低，即应减小动摩擦力与静摩擦力之差△F，增加系统阻尼和增加弹性环节刚度。
由于气体和液体静压导轨的动、静摩擦系数之差几乎为零，因此该类导轨可认为无爬行。
而滚动导轨虽然其△F>O，但远比滑动摩擦导轨小，故爬行也较小。
此外，当运动部分润滑较好时也可使爬行减小。
表4-4 各种导轨的比对图4-53 主轴挠度1)设轴承为刚体，主轴为变形体，则主轴前端挠度(见图4-53b)为 (4-36)4—6。
表4-6 各种轴系的对比1．基座与支承件设计基本要求是什么?2．何谓导轨的导向精度?导轨设计有哪些要求?举出4种以上的导轨组合，并说明其特点。
3．气体静压导轨有哪些类型?各有何特点?提高其刚度和承载能力有哪些方法?4．什么是主轴的回转精度?主轴系统设计的基本要求是什么?5．提高主轴系统的刚度有几种方法?6．密珠轴系有何特点?密珠轴系的设计要点有哪些?7．液体动压滑动轴系获得液体摩擦的条件是什么?使用它时应注意些什么?8．气体静压轴系的主要结构参数如何选取?9．什么是微位移技术?10．柔性铰链有何特点?设计的主要参数有哪些?11．采用柔性铰链的微动工作台与其他方案相比有何优点?12．微驱动技术有哪些方法?13．试述压电效应和电致伸缩效应在机理上有何不同?14．试总结各种微位移机构的原理及特点。
第五章■*电路与软件系统是测控仪器中的重要组成部分，它担负着信息的传递和处理以及对目标进行控制的重要任务。
■*作用主要是对传感器的输出信号进行采集和处理，按照测控系统的功能与要求进行相应的运算并将测量结果进行显示，或者输出控制信号，使得执行机构执行相应的动作。
■对于测量电路，当输入量的变化小于数字电路的一个最小数字所对应的被测量值时，数字系统将没有变化，这一误差称为量化误差。
对于模拟电路系统，为了减小量化误差，一方面可以提高模拟电路的放大倍数，提高测量电路的分辨力，降低量化误差(当然，这是以降低量程为代价的)；另一方面可以提高数字电路的位数，减小量化误差的数值，例如将A／D电路的位数增加到12位、16位或者更高(其成本也相应提高)。