精密仪器设计13第六章1
第六章第1节 质量第2课时 质量的测量技巧
课堂教学展示 课堂小结
质量的特殊测量
累积法测质量
质量测量技巧 的应用
天平使用中常出 现的错误和问题
用天平正确称量 一定液体的质量
课后反馈总结 布置作业
1.从课后习题中选取； 2.完成练习册本课时的习题。
课后反馈总结 习题解答（见教材P112 动手动脑学物理）
2.如何称出一个大头针的质量？说出你的测量方 法，并实际测一测.
课堂教学展示 随堂演练
1．在用托盘天平测量质量的实验中，如果使
用了沾有油污的砝码，则（ B ）
A.测量值比真实值偏大 解析：砝码沾满了油污，
B.测量值比真实值偏小 砝码本身的质量会变大，
C.测量结果仍然很准确
而物体的质量经过这样的 砝码测出来会仍按砝码所
D.测量结果偏大偏小是 示的质量读数，物体的测
不能确定的
量值会比真实值偏小.
2．要测量出一张普通邮票的质量，下列方案中可行
的是（ B ）
A.先测一只信封的质量，再将邮票贴在信封上，测出 信封和邮票的总质量，两次相减得邮票质量
B.先测出数百张相同邮票的质量，再除以邮票的张数
C.天平是测质量的精密仪器，直接把一张邮票放在托 盘内可以测量出其质量
D.用刻度尺测出邮票的长宽厚，计算出邮票体积，再 查找出有关纸的密度，算出邮票的质量
不能准确测出物体的质量. 应采取累积法 （测多算少）取同样的物体若干，直到 天平能测出其总质量为止，然后用总质 量除以数量.
2.质量测量技巧的应用
如图所示，测量自己所在地区在地图上 的面积，但发现自己所在的地区的地图 形状不规则. 你会怎么处理？
将地图上的A地区大小不变地描在一块 硬纸板的左边.
第2课时 质量的测量技巧
精密仪器校准技术手册
精密仪器校准技术手册第一章：介绍精密仪器校准是确保仪器准确度和稳定性的关键步骤。
本手册旨在提供一套完整的精密仪器校准技术指南，帮助操作人员正确进行校准工作，以确保测量结果的可靠性和精确性。
第二章：校准的基本原理在进行精密仪器校准之前，我们需要了解校准的基本原理。
校准是通过与已知标准进行比较，来确定仪器的测量误差和偏差。
校准过程中，我们需要考虑到仪器的环境条件、使用限制以及校准过程中的不确定度，以确保校准的准确性。
第三章：校准准备在进行精密仪器校准之前，需要进行一系列的准备工作。
这包括：检查仪器完整性和外观，确保仪器处于良好的工作状态；确认校准设备的可用性和准确性；准备好校准所需的标准物资和校准程序。
第四章：校准步骤校准步骤是根据不同的仪器类型和校准需求而定的。
在本手册中，我们将以示例仪器进行说明，包括温度计校准、压力计校准和电子秤校准等。
针对每种仪器，我们将详细介绍每个校准步骤，包括准备仪器、调整仪器和记录校准结果。
第五章：校准不确定度评估校准过程中存在不确定度的影响，需要对其进行评估和控制。
本章将介绍校准不确定度的计算方法和评估指标，以帮助操作人员理解校准结果的可信度和准确度，并提供一些常见问题的解决方案。
第六章：校准结果分析与报告在完成校准过程后，我们需要对校准结果进行分析和报告。
本章将介绍如何分析校准结果，包括计算测量误差、判断校准合格与否，以及编写校准报告的要点和格式。
第七章：校准记录和追溯校准记录的建立和追溯性是校准的关键要求之一。
本章将介绍良好的校准记录和追溯性的重要性，并提供一些建立和管理校准记录的建议。
结论精密仪器校准是确保仪器工作准确性和可靠性的重要过程。
本手册提供了一系列全面的校准技术指南，包括校准的基本原理、校准准备、校准步骤、校准不确定度评估、校准结果分析与报告，以及校准记录和追溯等方面的内容。
通过正确应用本手册的指南，操作人员将能够保证精密仪器校准的准确性和可靠性，从而提高测量结果的精确性和可靠性。
精密仪器的规章制度
精密仪器的规章制度第一章总则第一条为了规范精密仪器的使用、维护和管理，保障仪器的安全运行和正常使用，制定本规章制度。
第二条本规章制度适用于本单位所有的精密仪器的管理和使用，包括但不限于实验仪器、检测仪器、分析仪器等。
第三条精密仪器的管理原则是“安全第一、预防为主、维护为重”。
第四条精密仪器的管理工作由设备管理部门负责执行，各部门负有根据本规章制度的要求，合理合法地管理和使用仪器。
第五条本规章制度的内容应当与国家相关法律法规、规章制度相衔接，一致并服从国家和地方的管理要求。
第二章精密仪器的使用第六条精密仪器的使用人员应当经过培训，取得相应的操作资格证书方可操作仪器。
第七条使用人员在操作仪器时，应当严格按照仪器的操作说明书进行操作，不得随意擅自更改操作步骤。
第八条使用人员操作完毕后，应当将仪器归位，清理干净，并且及时向设备管理部门报告仪器的使用情况。
第九条使用人员在使用过程中发现仪器出现故障或异常情况时，应当立即停止使用，并向设备管理部门报告。
第十条禁止未经授权的人员擅自使用精密仪器，一经发现，将严肃处理。
第三章精密仪器的维护第十一条精密仪器的维护工作由设备管理部门负责，包括定期维护、定期校准等。
第十二条维护人员应当按照仪器的维护手册进行定期维护工作，不得因私放松维护工作。
第十三条维护人员应当严格按照仪器的维护规范进行维护工作，做到不拖延、不疏忽。
第十四条维护人员在维护过程中发现仪器出现故障或异常情况时，应当及时向设备管理部门报告，停止使用，维修或更换故障件。
第十五条精密仪器定期校准工作必须由资质权威的机构进行，不得擅自更改校准周期或方式。
第十六条设备管理部门应当建立完善的仪器维护档案，做好每台仪器的维护记录、维修记录等。
第四章精密仪器的管理第十七条精密仪器的管理工作由设备管理部门全权负责，包括仪器的选型、购置、入库管理等。
第十八条精密仪器的购置必须经过设备管理部门层层审批，确定合适的品牌、型号，并签订合同。
第六章 自动调焦技术
其中：K 系统常数 K 通常K 1
cos
该系统在Z方向上灵敏度高。 （1）若Z轴无偏离，虽然有倾斜 但不影响测量结果； （2）若Z轴存在偏差和倾斜，则 造成调焦误差，需要采 取 高精度定位装置。
2.光电转换与信号处理
原理——采用正弦驱动狭缝振动并对刻线标记的二次象进行扫描。 组成—— 显微物镜 L2
精密仪器设计
Design of Precision Instrument
本章内容：
§ 6.1 调焦技术概述 § 6.2 自动调焦类型
§ 6.3 自动调焦方法
§ 6.4 调焦技术应用
§ 6.1 调焦技术概述
自动调焦（Autofocus）技术是精密仪器中提高仪器精 度的重要手段，有着广泛应用。
目的——建立统一评价标准，快速获得高清晰度图像。 调焦——沿光轴方向调整位置（1 DOF）； 调平——调整成像平面与光轴垂直(2 DOF)。
！
上式是喷嘴形状为理想状态得到，实际喷嘴有一定壁厚，需要
考虑喷嘴形状对测量气压Pm影响。
气流在环形口沿半径方 向的压力分布与间隙h满足 伯努利方程 h3 2.5 10
2 2
12 A12 Pw Pm
r42 Pm
h
1.4 10 1 A1
Pw Pm r4 ln 0 Pm r3
！
△I——反映了被测物面离焦的情况。
光束焦点偏离量
3.控制系统
反馈系统执行元件——音圈电机 精度——1μ m
(软铁1+永久磁铁)－>线圈4 －>电流 －>电磁力 －>物镜移动 －>反馈系统
四、比相法自动调焦
1.原理
——检测光波相位来进行自动调焦
《精密仪器设计(1)》课程教学大纲
《精密仪器设计（1）》课程教学大纲一、课程基本信息1、课程代码：MI3102、课程名称（中/英文）：精密机械设计 Precision Machine Design3、学时/学分：72学时，4学分4、开课院（系）、教研室：电子信息及电气工程学院仪器系5、先修课程：《互换性技术与测量》、《工程制图》、《理论力学》、《材料力学》6、面向对象：测控技术及仪器专业本科三年级学生7、教材、教学参考书：教材名称：《精密机械设计》庞振基、黄其圣等主编出版社：机械工业出版社出版时间：2001年7月教学参考书：《电子精密机械设计(第3版)》徐祥和主编东南大学出版社1986年《金属材料与热处理》何雪涛主编高等教育出版社1998年《机械原理》郑文纬主编高等教育出版社1997年《互换性与测量技术基础》高延新主编哈尔滨工业大学出版社1992年《机械零件》郑志祥主编高等教育出版社1987年《理论力学》王崇斌编写高等教育出版社1988年《材料力学》沈煜高等教育出版社1988年《机械设计课程设计》西北工业大学机械学教研组编著西北工业大学出版社1994年《机械零件学习指南与课程设计》张绍甫徐锦康魏传儒编写机械工业出版社1996年《机械设计课程设计》巩云鹏田万禄张祖立黄秋波编写东北大学出版社2000年《机械设计课程设计》席伟光杨光李波编写高等教育出版社2003年二、课程性质和任务《精密机械设计》是仪器科学与工程专业本科学生学习的与机械类有关的最后一门专业课，同时也是一门与仪器仪表相关的专业基础课。
这门课程综合了《机械原理》、《金属材料及热处理》、《互换性与技术测量》及《机械零件》等课程的知识，因此本门课程涉及知识面广、专业性强、授课难度大。
《精密机械设计》主要研究精密机械中常用机构和常用的零件和部件。
是从机构分析、工作能力、精度和结构等诸方面来研究这些机构和零、部件，并介绍其工作原理、特点、应用范围、选型、材料、精度以及设计计算的一般原则和方法。
第六章 轴
第六章轴主要内容：§6-1 轴的材料及其选择§6-2 轴的结构设计§5-3 轴的强度计算§5-4 轴的刚度计算轴的作用1.轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用是支承旋转零件、传递转矩和运动。
2.轴的分类直轴按外形的不同，可分为：光轴、阶梯轴按承受载荷不同，可分为：转轴、心轴、传动轴按轴线形状的不同，可分为：直轴、曲轴、挠性钢丝轴转轴：机器中最常见的轴，通常简称为轴。
工作时既承受弯矩又承受转矩。
例：减速器中的轴心轴：用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。
分为转动心轴和固定心轴例：自行车的前后轮轴（固定心轴）火车车轴（转动心轴）传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。
例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。
直轴：可分为光轴和阶梯轴曲轴：常用于往复式机械中挠性钢丝轴：由几层紧贴在一起的钢丝层构成，可将转矩和旋转活动灵活的传到任何位置。
§6-1 轴的材料及其选择种类碳素钢：35、45、50、Q235合金钢: 20Cr 、20CrMnTi 、40CrNi 、38CrMoAlA 等碳素钢：因具有较好的综合力学性能，对应力集中敏感性比较低，应用较多，尤其是45钢应用最广。
合金钢：具有较高的力学性能，比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，但价格较贵，一般多用于特殊场合，如：①在传递大功率并要求减小尺寸和质量、②要求高的耐磨性，③以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。
正火或调质处理。
§6-1 轴的材料及其选择注意：①合金钢对应力集中相对敏感；②在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量基本相同，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。
即不能靠选合金钢来提高轴的刚度。
③高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点；④钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。
大学_精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案
精密机械设计(庞振基黄其圣著)课后答案精密机械设计(庞振基黄其圣著)内容简介前言基本物理量符号表绪论第一章精密机械设计的基础知识第一节概述第二节零件的工作能力及其计算第三节零件与机构的误差估算和精度第四节工艺性第五节标准化、系列化、通用化第六节零件的设计方法及其发展思考题及习题第二章工程材料和热处理第一节概述第二节金属材料的力学性能第三节常用的工程材料第四节钢的热处理第五节表面精饰第六节材料的选用原则思考题及习题第三章零件的几何精度第一节概述第二节极限与配合的基本术语和定义第三节光滑圆柱件的极限与配合及其选择第四节形状与位置公差及其选择第五节表面粗糙度及其选择思考题及习题第四章平面机构的结构分析第一节概述第二节运动副及其分类第三节平面机构的运动简图第四节平面机构的自由度第五节平面机构的组成原理和结构分析思考题及习题第五章平面连杆机构第一节概述第二节铰链四杆机构的基本型式及其演化第三节平面四杆机构曲柄存在的条件和几个基本概念第四节平面四杆机构的设计思考题及习题第六章凸轮机构第一节概述第二节从动件常用运动规律第三节图解法设计平面凸轮轮廓第四节解析法设计平面凸轮轮廓第五节凸轮机构基本尺寸的确定思考题及习题第七章摩擦轮传动和带传动第一节概述第二节磨擦轮传动第三节磨擦无级变速器第四节带传动第五节同步带传动第六节其它带传动简介思考题及习题第八章齿轮传动第一节概述第二节齿廓啮合基本定律第三节渐开线齿廓曲线第四节渐开线齿轮各部分的名称、符号和几何尺寸的计算第五节渐开线直齿圆柱齿轮传动第六节渐开线齿廓的切制原理、根切和最少齿数第七节变位齿轮第八节斜齿圆柱齿轮传动第九节齿轮传动的失效形式和材料第十节圆柱齿轮传动的强度计算第十一节圆锥齿轮传动第十二节蜗杆传动第十三节轮系第十四节齿轮传动精度第十五节齿轮传动的空回第十六节齿轮传动链的设计思考题及习题第九章螺旋传动第一节概述第二节滑动螺旋传动第三节滚珠螺旋传动第四节静压螺旋传动简介思考题及习题第十章轴、联轴器、离合器第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器思考题及习题第十一章支承第一节概述第二节滑动摩擦支承第三节滚动摩擦支承第四节弹性摩擦支承第五节流体摩擦支承及其它形式支承第六节精密轴承思考题及习题第十二章直线运动导轨第一节概述第二节滑动摩擦导轨第三节滚动摩擦导轨第四节弹性摩擦导轨第五节静压导轨简介思考题及习题第十三章弹性元件第一节概述第二节弹性元件的基本特性第三节螺旋弹簧第四节游丝第五节片簧第六节热双金属弹簧第七节其它弹性元件简介思考题及习题第十四章联接第一节概述第二节机械零件的联接第三节机械零件与光学零件的联接思考题及习题第十五章仪器常用装置第一节概述第二节微动装置第三节锁紧装置第四节示数装置第五节隔振器思考题及习题第十六章机械的计算机辅助设计第一节概述第二节计算机辅助设计系统的原理与构成第三节表格和线图的处理第四节机械优化设计第五节设计举例思考题及习题参考文献精密机械设计(庞振基黄其圣著)目录本书对精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等诸方面均作了较为详细的阐述。
现代精密仪器设计第一章_概述
实验等领域中，成为纳米科学研究的基本工具。
AFM的原理： 当原子间距离减小到一定程度以后，原子间的作 用力将迅速上升。因此，由显微探针受力的大小就 可以直接换算出样品表面的高度，从而获得样品表 面形貌的信息
AFM 原子力显微镜
现代仪器仪表分6大类：
工业自动化仪表与控制系统——指工业，特别是流程产业生产过程中应
基因测量仪器问世，使世界基因研究计划提前6年完成。
(3)国防装备－“战斗力“
——1991年海湾战争美国精密制导炸弹和导弹占8%，12年后伊拉克战 提高90%以上, 靠一系列先进仪器仪表系统装备实现。 ——1994年美国国防部成立了“自动测试系统执行局”，统一海路空 测试技术，保证立体作战有效实施。现代武器装备无一不配备先 进的测量控制仪器仪表。
计量仪器
计量院
大尺寸、微尺寸、角度、热、光等
物理量 导出量，如速度、加速度等
举例
工具显微镜、电感(电容)测微仪、表面形貌仪、 光电光波比较仪、压力计、原子钟、色度计、
电子隧道加速度计等。
自准直仪 ：常用于测量导轨的直线度、平板的平面度(这时称为平面度测 量仪)等，也可借助于转向棱镜附件测量垂直度等。光电自准直仪多应用 于航空航天、船舶、军工等要求精密度极高的行业，例如机械加工工业的 质量保证（平直度、平面度、垂直度、平行度等）、计量检定行业中角度 测试标准 、棱镜角度定位及监控、光学元件的测试及安装精度控制等等
用于RNA样品自动质量控制分析
Gene Logic公司设计制造的生物芯片可以从待检样品中分离出DNA或
RNA，并对其进行荧光标记
清华大学生物系程京教授、长江学者 南洋理工大学和国防医学院
——借生物芯片进行血液检验有突破
精密仪器设计
精密仪器设计根据仪器中各部件的功能，仪器组成分为几个基本组成部分：1、基准部件基准部件是仪器的重要组成部分，是决定仪器精度的主要环节。
基准器的形式很多，如量块、精密测量丝杆、线纹尺和度盘、多面棱体，多面分度盘、光栅盘（尺）、磁栅尺（盘），感应同步器及光波等。
对复杂参数，还有渐开线样板、表面粗糙度样板一级标准的圆运动、渐开线运动和齿轮啮合运动等标准件和标准运动。
此外还有标准硬度块、标准频率计、标准是结案、标准照度、流量标准、色度标准、激光参数标准、温度标准、标准测力计、称重标准等。
2、感受转换部件感受转换部件的作用是感受被测量，拾取原始信号。
接触式感受部件一般指各种机械式测头；非接触式有分为几种：如气动非接触测头、CCD、光学探头、红外线、涡流测头、拾音器等。
在测量某些参数时，感受转换部件的作用显得特别重要，其精度直接影响整个测量系统精度。
例如小孔表面粗糙度测量，其主要问题是如何感受小孔的表面不平度。
再如检查表面缺陷，由于原始信号的规律不易掌握，所以首先也是遇到拾取原始信号上的困难。
如果原始信号无法拾取，当然谈不上对信号的进一步处理。
3、转换放大部件转换放大部件的作用是将感受转换来的微小信号，通过各种原理（如光、机、电、气）进行进一步的转换和放大，成为可使观察者直接接收的信息，提供显示或进一步加工处理的信号。
在绝对测量的条件下，对于感受基准量的部分来说，其中的转换放大部件或是一套测微读数装置或是对摩尔条纹或光波干涉条纹等的细分装置及相应的电路。
4、瞄准部件瞄准部件的主要要求是指零准确，一般不作读数用，故不要求确定的灵敏度。
瞄准显微镜虽然具有对被测量原始信号的感受转换和放大作用，但由于它在这里主要对被测量起瞄准作用，所以把这类部件统称为瞄准部件。
在具体测量中，读数部分和瞄准部分优势可以互换而不是绝对的，如测微仪主要用于读数，但亦可作为瞄准部件。
5、处理与计算部件包括数据加工和处理、校正、计算等6、显示部件显示测量结果：指针表盘、记录器、数字显示器、打印机、荧光屏图像显示器等7、驱动控制部件包括驱动测头移动或驱动工作台实现测量运动，将测量出的误差量用驱动控制系统实现误差补偿等。
第六章圆轴的扭转
第五节 圆轴扭转时变形和刚度计算
圆轴扭转时的变形由两横截面间相对扭转角 来度量：
即
MTl
GI p
GIp反映了截面抵抗扭转变形的能力，称为截面的抗扭刚度。
二、圆轴扭转时的刚度条件：单位长度的扭转角不超过许用 单位扭转角[ ]，即
max
MT GI p
(rad/m)
或
max
MT 180
2. 轴向无伸缩； 3. 纵向线变形后仍为平行，转过相同的角度γ 。
圆轴扭转的平面假设：
圆轴扭转变形前原为平面的横截面，变形后仍保持为平 面，形状和大小不变，半径仍保持为直线；且相邻两截面间 的距离不变。
结论： 1. 扭转变形的实质是剪切变形；
2. 横截面上只有垂直于半径方向的剪应力τ ，没有正应力σ。
第二节 剪切——剪切胡克定律
一.剪切的概念
剪切变形的受力特点是：作用在构件两侧面上外力的 合力大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近。
常见的剪切变形
键 轴
轮
F
mn
Fm
F
n
F
(a)
(b)
实用计算中，通常假设剪切应力τ在剪切面上是 均匀分布的，如图d。则:
Q
A
不发生剪切破坏的条件，即抗剪强度条件为:
几何量，单位：mm3或m3。
第四节 圆轴扭转时的强度计算
圆轴扭转的强度条件是：轴的危险截面（即 产生最大扭转剪切应力的截面）上的最大剪切应 力τmax不超过材料的许用剪切应力[τ]即
max
M T max W
许用剪切应力[τ]值由相应材料试验测定并考 虑安全系数后加以确定。
圆轴扭转的强度计算可解决三类强度问题
采用空心传动轴能有效节省材料，减轻自重，提高承受 能力。空心轴受扭在力学上的合理性，可以从扭转剪切应 力在横截面上的分布图得到说明。但空心圆轴的环形壁厚 尺寸也不能过小。另外，只有截面闭合的空心圆轴才有较 高的抗扭强度，开口圆管的抗扭能力是很低的。
精密仪器课程设计
精密仪器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解精密仪器的定义、分类及其在科学研究中的应用。
2. 学生能掌握精密仪器的关键操作原理和步骤。
3. 学生能了解精密仪器在日常生活中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学生能正确使用精密仪器，进行基本的操作和数据处理。
2. 学生能通过观察、实验等方法，培养解决问题的能力和动手操作能力。
3. 学生能运用所学知识，设计简单的实验方案，进行科学探究。
情感态度价值观目标：1. 学生对精密仪器产生兴趣，树立正确的科学态度和价值观。
2. 学生在合作学习过程中，培养团队协作精神和沟通能力。
3. 学生通过了解精密仪器在科技发展中的作用，增强国家荣誉感和自豪感。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，注重理论与实践相结合，培养学生的动手操作能力和科学素养。
学生特点：学生具备一定的物理、化学基础知识，对精密仪器有一定的好奇心，但可能缺乏实际操作经验。
教学要求：教师应结合学生特点，采用启发式、探究式教学方法，引导学生主动参与课堂实践，提高学生的科学素养和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和科研活动中，为培养未来的科技创新人才奠定基础。
二、教学内容本课程依据课程目标，结合教材内容，组织以下教学大纲：1. 精密仪器的定义与分类- 仪器的基本概念- 精密仪器的分类及特点2. 精密仪器的操作原理- 常见精密仪器的操作原理- 影响精密仪器精度的因素3. 精密仪器的应用与操作- 精密仪器在科学研究中的应用实例- 精密仪器的操作步骤及注意事项4. 精密仪器的数据处理与分析- 实验数据的收集与整理- 数据分析方法及技巧5. 精密仪器的发展趋势与前景- 精密仪器的发展历程- 现代精密仪器的技术发展趋势教学内容安排与进度：1. 第1周：精密仪器的定义与分类2. 第2周：精密仪器的操作原理3. 第3周：精密仪器的应用与操作4. 第4周：精密仪器的数据处理与分析5. 第5周：精密仪器的发展趋势与前景本教学内容注重科学性和系统性，以教材为基础，结合实际案例，使学生系统掌握精密仪器的相关知识，为培养具备创新能力的人才奠定基础。
精密仪器管理制度
精密仪器管理制度一.大型贵重精密仪器设备指的是单价在人民币5万元(含5万元)以上的仪器设备，它是我院实验室的重要物质装备，是保证实习教学和科研的物质基础。
二.为了加强我院教学贵重仪器设备的维护管理，保障学院教学仪器设备的正常运行和教学环节的正常进行，提高设备使用效益，特制定本办法。
三.贵重仪器设备购置前应进行可行性论证，包括所购设备的必要性及工作预测分析及风险分析等。
四.购置贵重仪器设备的使用部门应提交可行性论证报告报主管院长审批。
五.贵重仪器设备的购买应实行招投标制度，节约采购成本，保证所购仪器设备优质优价。
六.贵重仪器设备要逐台建立技术档案，并由实验设备处统一建帐、建卡、贴标牌。
要建立使用、维修记录，定期对其性能、指标进行校验，对出现的故障要及时修复。
七.贵重仪器设备要实行专管专用，应有专门的设备使用人员且必须经过上岗培训。
八.贵重仪器设备的'使用人员的数量和结构层次，应以能保证仪器设备的正常运转和充分发挥效益为原则。
九.每年年终由学院、系(部)按照《高等学校贵重仪器设备效益年度评价表》，对仪器设备进行考核。
若出现事故应详细填写大型仪器设备事故报告表(见附表)。
十.大型贵重精密仪器设备是我院的重点实验设备，它的报修和报废必须由使用部门提交报修、报废申请报主管院长审批。
十一.大型贵重精密仪器设备的报废，实验设备处应组织有关专家审议并提出技术鉴定报告和意见，并交由主管院长审批。
十二.如需上报的应根据国家有关规定报主管部门审批备案，并填写报废卡。
十三.仪器设备，凡有损坏或丢失，都应当迅速逐级上报情况，并及时查明原因，做好记录。
十四.对不遵守操作规程或管理失误而造成损失的人员，都应当追究责任，责令赔偿。
赔偿的程度应当根据损失大小、情节轻重、事后态度而定。
本办法自发布之日起执行。
贵重精密仪器使用规则一、所有贵重精密仪器必须安放在固定房间、位置，不可随意移动;二、所有贵重精密仪器均由专人分类保管，定人使用，使用人员必须对所有仪器的工作性能、操作规程基本了解，能熟悉使用方能上机;三、每天工作完毕，必须按仪器要求进行清洁保养，包括仪器工作室和分析室。
精密仪器设计实验指导书
《精密仪器设计》实验指导书陈曼龙牛文莉杜宇波编写适用专业：测控技术与仪器（精仪）陕西理工学院机械工程学院2007年 4 月前言本课程首先系统地论述了测控仪器的精度设计、总体设计的理论与方法，其次分析了在总体设计时如何考虑测控仪器的机械系统、电路系统、光电系统设计的主要问题和方法，最后还对现代设计方法进行了论述。
为了使学生更好地理解和深刻地把握测控仪器设计内容，在进行理论课教学的基础上，训练和培养学生对精密传动件制造工艺、仪器精度理论的理解和使用仪器完成具体测量任务的能力。
为今后进行仪器的设计奠定基础。
根据所学知识，按给定设备自行设计实验方案和选择实验所用仪器，完成丝杠副的测绘和主要零件的工艺规程编制。
完成螺距误差测量和误差分析。
实验内容主要包括零件测绘、编制精密传动件制造工艺流程；利用已有测量仪器订立测量方案；对待测对象丝杠螺旋线进行分析；进行丝杠螺旋线误差测量并对实验数据处理，展开测量精度讨论。
实验除涉及本门课程《精密仪器设计》必要知识（主要包括仪器精度理论、精密机械系统的设计直线导轨设计与误差分析、仪器总体设计）外，还包含《精密仪器制造》（滚珠丝杠工艺的了解）、《精密测量技术》（三坐标测量机原理与使用）、《误差理论与数据处理》（最小二乘法）等课程内容。
本指导书包含《精密仪器制造》课程部分实验。
适合于‘测控技术与仪器’专业精仪方向。
目录实验规则实验一精密传动件制造与传动误差测量 (1)实验二大型工具显微镜拆装实验 (4)实验规则一、实验课前必须按实验指导书作好预习及准备工作。
二、进入实验室后，应更换拖鞋。
书包、雨伞等不得带入仪器室，只准带进实验指导书、报告及有关的书籍和文具。
三、保持实验室的整洁和安静，严禁喧哗、打闹、及随地吐痰。
四、经指导教师同意后，方可接通电源使用仪器，操作要细心正确，不得用手触摸光学镜头表面。
五、实验时应每个人独立完成。
六、凡与本次实验无关的仪器设备等，均不得使用或触摸。
仪器分析第6章 原子吸收光谱
化学计量火焰 由于燃气与助燃气之比与化学计量 反应关系相近，又称为中性火焰，这类火焰，温 度高、稳定、干扰小背景低，适合于许多元素的 测定。
富燃火焰 指燃气大于化学元素计量的火焰。其特 点是燃烧不完全，温度略低于化学火焰，具有还 原性，适合于易形成难解离氧化物的元素测定； 干扰较多，背景高。
（3）原子吸收法的选择性高，干扰较少且易于克服
（4）原子吸收条件下，原子蒸气中基态原子比激发 态原子数目多得多，所以测定的是大部分原子，这 就使得原子吸收法具有较高的灵敏度
原子吸收光谱的特点：
优点： (1) 检出限低，10-10～10-14g； (2) 准确度高，RSD约1%～5%； (3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰； (4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中） 局限性：难熔元素、非金属元素测定困难；不能同 时多元素测定
澳大利亚物理学家瓦尔西发表了著名论文：《原 子吸收光谱法在分析化学中的应用》奠定了原子吸收 光谱法的基础，之后原子吸收光谱法迅速发展。
原子吸收光谱与原子发射光谱的比较：
（1）原子吸收光谱分析利用的是原子吸收现象，而 发射光谱分析则基于原子发射现象
（2）原子吸收线比发射线的数目少的多，这样谱线 的重叠概率小
✓ 单道双光束型：利用参比光束补偿 光源引起的基线漂移。
1. 光源
作用：辐射待测元素的特征光谱（共振线和其它 非吸收谱线），以供测量之用。
要求： A. 能辐射锐线光源 B. 辐射的光强度必须足够、稳定且背景小 C. 灯供电稳定，以确保光强度稳定 空心阴极灯、蒸气放电灯、无极放电灯
空心阴极灯结构
♫ 干燥：试液随升温脱水干燥，由液体转化为固 体。一般情况下，90～120℃，15 ~ 30 s。
现代精密仪器设计考试重点 概念
4. 精密仪器设计的指导思想
（一）精度（不确定度）
（二）经济性
（三）效率
（四）可靠性
（五）寿命
（六）造型
5. 精密仪器设计的程序 如下
（一）根据用户要求、国家发展要求、国内外市场需求等来确定仪器任务
（二）调查研究国内外同类产品的性能和特点等技术指标
（三）对设计任务进行分析，制定设计任务书。
（四）进行总体方案设计。在明确设计任务和深入调查之后，就可以进行总体方案的构
第三章 仪器精度设计与分析
1.与误差有关的概念 （1）理论真值(即名义值)：设计时给定的或是用数学物理公式计算的给定值，如零件
的名义尺寸等。 （2）约定真值：世界各国公认的一些几何量和物理量的最高标准的量值，如作为公制
长度的基准 米 （3）相对真值：如果标准仪器的误差比一般仪器误差小一个数量级，则标准仪器的测
在产品设计师，可靠性通常包括以下内容： （1）失效模式、后果及致命度分析。 （2）可靠性预计及可考靠度分配。 （3）结构、飘移及兼容设计。 （4）安全与维修设计等。 4.可靠性试验 目的：1）发现产品在设计、材料、工艺等方面的缺陷，为改进设计提供依据；
2）提供可靠性数据，为工作状态、维修成本等古迹提供参考。 产品可靠性试验分为破坏性试验和非破坏性试验，主要有寿命实验、可靠性增长试验和 可靠性鉴定试验等。 习题：总体设计前为什么要进行设计任务分析？设计任务分析应该考虑哪些问题？
1.对基座和支承件的主要技术要求： a 刚性 b 抗震性 c 稳定性（时效处理包括自然失效处理与人工时效处理两种）d 热变性
2.导轨的基本要求： A 导向精度；b 刚度；c 耐磨度；d 运动平稳性。
3.主轴系统设计的基本要求： A 回转精度 b 系统刚度 c 系统震动 d 系统温升 e 轴承的耐磨性 f 结构合理性
精密仪器设计
③ 主轴系统的振动 ④ 主轴系统的热变形 ⑤ 主轴系统的耐磨性 ⑥ 主轴结构设计的合理性 主轴回转精度： 1）一般把主轴实际回转轴线对理想回转轴线位置的偏移量定义为主轴回转误差。 2）主轴回转误差由轴向窜动误差、径向晃动误差及角运动误差三部分组成。分别表征 轴系的轴向回转精度、径向回转精度和定向精度； 3）主轴的轴向窜动误差又称为轴向偏摆，是主轴回转误差的轴向分量，以主轴几何轴线 的纯轴向窜动量表示。 4）主轴角运动误差是主轴几何轴线对理想轴线的纯角度偏摆量，一般又称为主轴的定 向精度。
1、 精密仪器的基本组成：
基准部件 感受转化部件 转化放大部件 瞄准部件 处理与计算部件 显示部件 驱动部件 机械结构部件 2、 现代精密仪器设计原则：
1．从原理上提高精度的原则 （1） 误差平均原理 （2） 位移量同步比较原理： （3） 误差分离与外偿原理
2. 阿贝原则 3. 运动学设计原理 4. 最小变形原则、功能分离原则 5. 基面统一原则 6. 最短测量链原则 7. 精度匹配原则 8. 仪器零件的标准化、系统化、通用化原则 9. 仪器可靠性、安全、维修与操作方便原则 10. 结构工艺性好原则 11. 造型与装饰宜人原则 12. 价值系数最优原则 3、 被测参数的精度要求: 中等精度：直线位移、回转精度 1-10um，分度精度：1"-10" 高精度：直线位移、回转精度 0.1-1um，分度精度：0.2"-1" 超高精度：直线位移、回转精度 <0.1um，分度精度：< 0.1" 4、 阿贝原则定义：被测零件的尺寸线和量仪中作为读数用的基准线应顺序排成一条直线。 游标卡尺、螺旋测微仪 5、不服从阿贝原则的比长仪：
限的比值 。（引用误差是一种相对误差） 19、电表的最大允许误差：
实验室精密仪器设备管理制度
实验室精密仪器设备管理制度第一章总则第一条为规范实验室精密仪器设备的使用、维护及管理，促进科研成果的获取和保护，提高实验效率和安全，制定本管理制度。
第二条实验室精密仪器设备包括但不限于分析仪器、测试仪器、计量仪器等，供科研、教学使用。
第三条实验室精密仪器设备管理应遵循科学、公正、公开、高效的原则。
第二章设备购置与验收第四条实验室购置精密仪器设备应有明确的科研或教学需求，并经过科研资金审核程序。
第五条实验室精密仪器设备的购置应遵循公开、公平、公正的原则，采用竞争性招标、拍卖等方式，并选择性价比最佳的设备。
第六条实验室精密仪器设备的验收要求：1.检查设备是否完好无损、配件是否齐全；2.检查设备是否与购买合同一致；3.对设备进行初步性能测试和调试。
第七条未经验收合格的精密仪器设备不得投入正式使用。
第三章使用管理第八条实验室精密仪器设备的使用应遵循以下原则：1.严格按照设备的使用说明书和操作规程进行操作；2.合理安排设备使用顺序，避免设备过度使用；3.避免使用过程中的意外操作和人为损坏；4.定期对设备进行维护保养，确保设备正常运行。
第九条设备使用中的注意事项：1.不得私自拆卸、修理设备；2.使用设备时应佩戴防护设备，避免个人受伤；3.严禁使用设备进行禁止的实验或实验室使用范围之外的操作。
第四章维护与保养第十条实验室应建立设备的日常维护保养制度，明确责任人员和维护内容。
第十一条设备维护保养的内容包括但不限于：1.设备的日常清洁和消毒；2.设备的部件和连接线路的检查维护；3.设备的定期校准和检测。
第十二条设备维护保养记录应详细记录维护日期、维护内容和维护人员，保存至少两年。
第五章报废处理第十三条实验室精密仪器设备达到预定使用寿命、无法维修或更新换代，应及时报废处理。
第十四条设备报废处理应经过程序审核，并进行相关记录，确保合规合法。
第六章培训与责任第十五条新进入实验室的人员应接受相关的仪器设备使用和操作培训，掌握设备的基本知识和操作技能。
精密仪器设计课程设计
精密仪器设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握精密仪器设计的基本原理和方法，培养学生对精密仪器的创新设计和实际操作能力。
具体目标如下：1.知识目标：使学生了解精密仪器的基本概念、结构、工作原理和设计方法，掌握相关数学模型和算法。
2.技能目标：培养学生具备精密仪器设计的基本技能，包括方案设计、参数优化、结构设计等，并能运用相关软件进行实际操作。
3.情感态度价值观目标：培养学生对精密仪器行业的兴趣和责任感，提高学生创新意识和团队协作能力。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个部分：1.精密仪器的基本概念、分类和应用领域。
2.精密仪器的结构、工作原理和性能指标。
3.精密仪器设计的基本方法和流程。
4.精密仪器设计的数学模型和算法。
5.精密仪器设计软件的使用和操作。
6.精密仪器设计实例分析和实践。
三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解精密仪器的基本概念、原理和设计方法。
2.案例分析法：分析精密仪器设计实例，让学生了解实际设计过程。
3.实验法：让学生动手操作精密仪器设计软件，进行实际设计实践。
4.讨论法：分组讨论设计问题，培养学生的团队协作能力和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的精密仪器设计教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：配置相应的计算机设备和软件，确保学生能够进行实际操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，我们将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和课堂表现。
2.作业：布置适量的作业，评估学生对知识的掌握和应用能力。
3.考试：设置期中考试和期末考试，评估学生的知识水平和综合运用能力。
4.设计实践：学生进行精密仪器设计实践，评估学生的设计能力和创新能力。
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ξ一定，ω增大→调整时间减少。
四、伺服系统的基本要求
1、稳定性 2、精度
系统的稳定性、精度、快速 响应性的要求是相互关联的， 在进行伺服系统设计时，要首 先考虑系统的稳定性，然后在 满足精度要求的前提下尽量提 高系统的快速响应性。
3、快速响应性
一、伺服系统概念
伺服系统（随动系统）：是一种能够跟踪输入 的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、 速度或力输出的自动控制系统。
例：数控工作台伺服系统
组成部分：数字控制驱动、机械执行、检测装置等。
二、伺服系统的基本结构
1、数字控制驱动装置 ——将输入的控制信号进行处理，
转化为执行元件输出的速度、位移、力等，包括的功能元
第六章 精密伺服系统设计
了解精密仪器的控制系统的基本概念、 组成、分类、基本要求。掌握开环伺服系统 及闭环伺服系统的组成、主要部件、设计步 骤。
内容
6.1 概述 6.2 开环伺服控制系统设计 6.3 闭环伺服控制系统设计
6.1 概 述
一、伺服系统概念 二、伺服系统的基本结构 三、伺服系统的类型 四、伺服系统的基本要求 五、伺服系统设计方法及步骤
1、设计要求分析，系统方案设计 2、首先系对统伺性服能系统分的析设计要求进行分析，明确其应用场 合技3术和、条目执件的拟、行定基元本几件性种能技及指术传标方感及案其，器它经的性过选能评择指价标、，对比然后，根选据定现一有种 比4较、合机理的械方系案统。 设计 感5器、方及案控其设检制计测系装应统置包选括设择：计；控机制械方传式动选及择执；行执机行构元选件择选等择。；传 6、方案系设统计性是能系统复设查计的第一步，各构成环节的选择只
品，有专门厂家生产，设计时只需根据
4.成本低、要可求靠合性理好选用。。对于不同的执行元件，
∵其工作原理、所需的驱动信号不同， 其对应的驱动线路是不同的。
二、伺服系统的基本结构
1、数字控制驱动装置 2、机械执行装置
3、检测装置
二、伺服系统的基本结构
1、数字控制驱动装置
2、机械执行装置——伺服系统的控制对象，是直接实现
稳定性
伺服系统的稳定性取决于系统结构参数，如：惯性、 刚度、阻尼、增益等，与外界信号的性质或形式无关。 系统稳定性分析可根据系统的传递函数，采用各种自 动控制理论所提供的各种方法来判断。 系统不稳定的表现：外界干扰指令信号作用下，输出 信号不稳定、过渡过程随时间增加而增长，或表现为等 幅振荡，低速下爬行。
系统功能的主体，其行为的质量影响系统的性能。包括：传动 机构、导向机构和（或）执行机构。
3、检测装置
二、伺服系统的基本结构
1、数字控制驱动装置 2、机械执行装置
3、检测装置
二、伺服系统的基本结构
1、数字控制驱动装置 2、机械执行装置
3、检测装置——包括传感器及其信号转换电路。提取执
行装置的运动状态信号，转换为控制装置的接收信号，与指令 信号相比较，控制机械执行装置的运动。
按控制点特点： 点位控制系统
连续控制系统
同时控制两个或两个以上坐标轴的瞬时位置和移动 速度，以实现平面或空间曲线运动。
四、伺服系统的基本要求
1、稳定性 ——作用在系统上的扰动消失后，系
统能够恢复到原来的稳定状态下运行 或者在输入指令信号作用下，系统能 够达到新的稳定运行状态的能力。
2、精度
3、快速响应性
b.液压式：液压缸、液压马达等。
输出功率大，动作平稳。但需要相应的液压源，占地面积大， 容易漏油而污染环境，控制性能不如伺服电机。
c.气压式：气缸、气马达等。
气源方便，成本低，动作快，但输出功率小，体积大，工作 噪声大，且难于伺服控制。
伺服系统对执行元件的要求
1.惯性小、动力大。 2.体积小、重量轻。 3.便于计算机目控前制大。多数执行元件都已形成系列产
四、伺服系统的基本要求
1、稳定性
2、精度
3、快速响应性 ——反映系统的动态性能。其有
两方面含义：
快速响应性的含义
一是在动态响应过程中，输出量随输入指令信号 变化的迅速程度。其衡量参数为系统上升时间。 二是在动态响应过程中，输出量随输入指令信号 结束的迅速程度。其衡量参数为系统调整时间。
上升时间
件有：
2、机械执行装置
（1）驱动电路——将指令信号转 换为执行元件的驱动信号。
（2）执行元件——一种能量转换
装置，在驱动信号的驱动下，输
3、检测装置
出机械执行机构所需的机械能， 使之完成特定的任务。
执行元件
伺服系统中，常用的执行元件主要有如下几类： a.电气式：步进电动机，直、交流伺服电动机，
将电能→机械能。它是现代精密仪器中最常用的类型。
四、伺服系统的基本要求
1、稳定性
2、精度 ——输出量与输入指令的精确程度。可
以用输出量与输入量的偏差来衡量 。
3、快速响应性
影响系统精度的因素
1、元件本身的误差：如传感器、伺服放大器、机械 装置等。
2、输入信号的形式：如脉冲信号，方波、三角波、 正（余）弦波。
3、系统的结构形式：如元器件的联接形式、不同的 线路和机械结构。
其它要求：如调速范围，负 载能力，可靠性，寿命，体 积，质量以及成本等方面的 需求。
五、伺服系统设计方法及步骤
伺服系统要求各异，类型繁多，从而决定 了其结构的复杂性。不同的设计方法，决定了其 设计过程的复杂性。往往伺服系统的设计要经过 多次反复修改和调试才能获得较满意的结果，很 难一次成功。
五、伺服系统设计方法及步骤
——系统在阶跃信号作用下，输出响应从零上升到 稳定态值所需的时间。
上升时间主要取决于系统的阻尼比：阻尼比 越小，上升时间越短。
但阻尼比太小将导致最大超调量（系统输出 响应的最大值与稳态值的偏差）和调整时间加大， 而影响系统的稳定性。
调整时间
——系统的输出响应达到并保持其稳态值的一个 允许的误差范围内所需要的时间。
三、伺服系统类型
元件：电气伺服系统、液压伺服系统、电气—液压伺 服系统、电气—气动伺服系统等；
输出量：速度或加速度伺服系统，位置伺服系统等； 信号：模拟式伺服系统、数字式伺服系统； 结构：单回路伺服系统、多回路伺服系统；开环伺服
系统、闭环伺服系统。
三、伺服系统类型
按结构： 开环伺服系统
闭环伺服系统
半闭环伺服系统
三、伺服系统类型
按控制技术： 开环伺服系统
闭环伺服系统
半闭环伺服系统
三、伺服系统类型
按控制技术： 开环伺服系统
闭环伺服系统
半闭环伺服系统
三、伺服系统类型
按控制点特点： 点位控制系统
连续控制系统
只控制点与点间的位置，对于运动 轨迹没有严格限定，常用的有精密 定位工作台。
三、伺服系统类型