测控仪器设计习题解答
测控技术与仪器基础知识单选题100道及答案解析
测控技术与仪器基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪个不是测控系统的基本组成部分?()A. 传感器B. 控制器C. 执行器D. 电源答案:D解析:测控系统基本组成部分通常包括传感器、控制器和执行器,电源虽然重要,但不属于基本组成部分。
2. 传感器的主要作用是()A. 数据处理B. 信号转换C. 系统控制D. 能源供应答案:B解析:传感器是将被测量转换为电信号或其他便于处理和传输的信号。
3. 以下哪种传感器可用于测量温度?()A. 电容传感器B. 电感传感器C. 热电偶传感器D. 压电传感器答案:C解析:热电偶传感器常用于温度测量。
4. 精度是测量仪器的重要指标,它表示()A. 测量值与真实值的接近程度B. 测量的重复性C. 测量的稳定性D. 测量的快速性答案:A解析:精度反映测量值与真实值的接近程度。
5. 分辨率是指()A. 仪器能检测到的最小输入变化量B. 仪器测量的范围C. 仪器输出的稳定性D. 仪器的可靠性答案:A解析:分辨率指仪器能检测到的最小输入变化量。
6. 以下哪种误差可以通过多次测量取平均值来减小?()A. 系统误差B. 随机误差C. 粗大误差D. 绝对误差答案:B解析:随机误差具有随机性,多次测量取平均值可减小。
7. 数字信号处理中,抽样定理的作用是()A. 保证信号不失真B. 提高信号传输效率C. 降低信号噪声D. 压缩信号数据量答案:A解析:抽样定理是保证模拟信号数字化时不失真的重要依据。
8. 在控制系统中,PID 控制器中的“P”代表()A. 比例B. 积分C. 微分D. 前馈答案:A解析:“P”代表比例控制作用。
9. 以下哪种控制方式属于闭环控制?()A. 按时间顺序控制B. 定值控制C. 程序控制D. 随动控制答案:D解析:随动控制是根据输入的变化来调整输出,属于闭环控制。
10. 测量放大器的主要作用是()A. 放大微弱信号B. 提高测量精度C. 抑制噪声D. 以上都是答案:D解析:测量放大器具有放大微弱信号、提高测量精度和抑制噪声等作用。
仪器设计(试题15-习题集)讲解
《仪器设计建模和仿真》习题集1、按功能将测控仪器分成哪几个组成部分?各部分功能是什么?基准部件、信息处理与运算装置、传感器与感受转换部件、显示部件、放大部件、驱动控制器部件、瞄准部件、机械结构部件。
2、什么是原理误差、制造误差、运行误差?原理误差:仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近似的机构和近似的测量控制电路所引起的误差。
它只与仪器的设计有关,与制造和使用无关。
制造误差:产生于制造、支配以及调整中的不完善所引起的误差。
主要由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。
运行误差:仪器在使用过程中所产生的误差。
如力变形误差,磨损和间隙造成的误差,温度变形引起的误差,材料的内摩擦所引起的弹性滞后和弹性后效,以及振动和干扰等。
3、试分析下图所示正弦机构的原理误差。
正弦机构测杆位移与摆杆转角的关系是非线性的,但将其视为线性关系时就引起了原理误差:361sin ϕϕϕa a a s ≈-=∆。
4、试分析下图所示机构中可能存在的制造误差影响。
摆杆(a) 测杆与导套(a)测杆与导套的配合间隙使测杆倾斜,引起测杆顶部的位置误差。
(b)差动电感测微仪中差动线圈绕制松紧程度不同,引起零位漂移和正、反向特性不一致。
5、说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法、数学逼近法各适用于什么情况?微分法:若能列出仪器全部或局部的作用方程,那么,当源误差为各特性或结构参数误差时,可以用对作用原理方程求全微分的方法来求各源误差对仪器精度的影响。
微分法的优点是具有简单、快速,但其局限性在于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。
几何法:能画出机构某一瞬时作用原理图,按比例放大地画出源误差与局部误差之间的关系,依据其中的几何关系写出局部误差表达式。
测控仪器电路试题及答案
测控仪器电路试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 测控仪器电路中,下列哪个元件不具有放大作用?A. 电阻B. 晶体管C. 运算放大器D. 电容器答案:A2. 在模拟电路中,下列哪个元件主要用于信号的滤波?A. 电阻B. 电感C. 电容D. 晶体管答案:C3. 测控系统中,下列哪个设备用于将模拟信号转换为数字信号?A. 传感器B. 模数转换器C. 放大器D. 滤波器答案:B4. 以下哪个参数不是衡量放大器性能的指标?A. 增益B. 带宽C. 阻抗D. 频率答案:D5. 在电路设计中,下列哪个元件主要用于隔离电源?A. 二极管B. 电容C. 电感D. 变压器答案:D6. 测控仪器中,下列哪个元件用于实现信号的相位翻转?A. 电阻B. 电容C. 电感D. 运算放大器答案:D7. 测控系统中,下列哪个设备用于实现数据的存储?A. 传感器B. 模数转换器C. 数据采集卡D. 显示器答案:C8. 在电路设计中,下列哪个元件主要用于信号的衰减?A. 电阻B. 电感C. 电容D. 二极管答案:A9. 测控仪器电路中,下列哪个元件不具有滤波作用?A. 电阻B. 电感C. 电容D. 二极管答案:A10. 在数字电路中,下列哪个元件主要用于实现逻辑运算?A. 电阻B. 电容C. 晶体管D. 逻辑门答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 在测控仪器电路中,下列哪些元件可以用于实现信号的放大?A. 晶体管B. 运算放大器C. 电感D. 电容答案:AB2. 测控系统中,下列哪些设备用于信号的转换?A. 传感器B. 模数转换器C. 滤波器D. 显示器答案:AB3. 在电路设计中,下列哪些元件可以用于实现信号的隔离?A. 二极管B. 变压器C. 电容D. 电感答案:BD4. 测控仪器中,下列哪些元件用于实现信号的整形?A. 电阻B. 电容C. 二极管D. 运算放大器答案:CD5. 在数字电路中,下列哪些元件主要用于实现信号的存储?A. 电阻B. 电容C. 晶体管D. 存储器答案:BD三、判断题(每题1分,共10分)1. 测控仪器电路中的放大器可以无限制地放大信号。
测控仪器设计第二章习题ppt课件
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 a、表盘刻划半径误差 l 和表盘安装
偏心e所引起的局部误差。
D
L50 R2 1
解: (1)原理误差推导。 测杆1感受尺寸变化,其位移S经过一级杠 杆传动(正弦机构)和一级齿轮传动使长
D L R R 1 2 S a S a1 6 S a 3 1 6L R R 1 2 S a 3 (4 )
此为指示端的原理误差。 在输入端的原理误差为:
S
D L R1
a
S
3
6 a
(5)
a R2
(2)误差源:
原理误差:
其中:
D1LR1S3 6 R2 a
L 指针长度
14
y = 0.2083x + 5.9773 R2 = 0.9647
14
13
13
12
12
11
11
10
10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
10
15
20
25
30
5
14 y = 0.0004x3 - 0.0183x2 + 0.4007x + 5.6133
14
13
R2 = 0.9957
13
12
12
11
11
10
10
9
9
8
8
0.0-1(-30.003 .0)16m
测杆的最大倾斜角:
D1
tan 0.01 5 6 .3 3 1 4 0 ra
[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)
[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。
测控仪器设计复习题
测控仪器设计复习题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。
《测控系统原理与设计》第3版习题解答
0000H~00FFH
8155I/O
0
×
×
×
×
×
×
1
0100H~0105H
3、为什么803l单片机的引脚 固定接低电平?
答:
因为803l单片机片内无ROM,故应将 引脚固定接低电平,以迫使系统全部执行片外程序存储器程序。
4、假设给图3-2-2 ADC0809的模拟输入端加2.5V直流电压,试确定以下两种情况下80C51单片机P0.0和P0.1读取的A/D转换结果分别是“0”还是“1”?(1)VREF(+)=+5V,VREF(-)=0V;(2)VREF(+)=+5V,VREF(-)=-5V。
①减小Ri,为此模拟多路切换器MUX前级应采用电压跟随器;
②MUX选用Ron极小、Roff极大的开关管;
③选用寄生电容小的MUX。
④据公式(2-1-51),减少MUX输入端并联的开关数N,可减小串音。若采用分布式数据采集,则可从根本上消除串音干扰。因N=1代入公式(2-1-51)计算得 。
6、主放大器与前置放大器有什么区别?设置不设置主放大器、设置哪种主放大器依据是什么?
一、数据分配分时转换结构。它的特点是每个通道配置一套输入寄存器和D/A转换器,经微型计算机处理后的数据通过数据总线分时地选通至各通道输入寄存器,当数据Dij选通至第i路输入寄存器的同时,第i路D/A即实现数字Dij到模拟信号幅值的转换。
二、数据分配同步转换结构。它的特点是在各路数据寄存器R1与D/A转换器之间增设了一个缓冲寄存器R2。数据总线分时选通主机的输出数据先后被各路数据寄存器R1接收,然后在同一命令控制下将数据由R1传送到R2,并同时进行D/A转换输出模拟量。
第3章
1、为什么常见的中小型微机化测控系统大多采用单片机?
《测控系统原理与设计》第3版习题解答
分布式的特点是每一路信号都有一个S/H和A/D,因而也不再需要模拟多路切换器MUX。每一个S/H和A/D只对本路模拟信号进行数字转换即数据采集,采集的数据按一定顺序或随机地输入计算机。
答:
据题知, , ,代入公式(2-1-38)计算得该地震仪的A/D转换器的转换周期为 ,为提高勘探分辨率欲将采样周期改为1ms,则信号道数应减小为 ,否则A/D转换器就转换不过来。
据题知, , ,代入公式(2-1-17)计算得C=5,将C=5和TS=1ms代入公式(2-1-17)计算得,抗混叠滤波器截止频率应减小为 ,将 代入公式(2-1-18)计算得 ,这将使地震仪可记录的最高地震信号频率达到250Hz,因而,可使地震仪的勘探分辨率提高一倍。如果只是减少采样周期而不改变抗混叠滤波器截止频率,将 代入公式(2-1-18)计算得 ,使地震仪可记录的最高地震信号频率仍然被限制在125Hz,因而地震仪的勘探分辨率仍然不能提高,这就使减少采样周期的优越性发挥不出来。
①减小Ri,为此模拟多路切换器MUX前级应采用电压跟随器;
②MUX选用Ron极小、Roff极大的开关管;
③选用寄生电容小的MUX。
④据公式(2-1-51),减少MUX输入端并联的开关数N,可减小串音。若采用分布式数据采集,则可从根本上消除串音干扰。因N=1代入公式(2-1-51)计算得 。
6、主放大器与前置放大器有什么区别?设置不设置主放大器、设置哪种主放大器依据是什么?
3、图2-1-14(a)所示采集电路结构只适合于什么情况?为什么?
答:
图2-1-14(a) 所示采集电路仅由A/D转换器和前面的模拟多路切换器MUX构成,只适合于测量恒定的各点基本相同的信号。因为恒定信号不随时间变化,无须设置S/H, 各点基本相同的信号无需设置PGA。
测控仪器设计习题解答
第一章1.测控仪器的概念是什么?答: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.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关?答:……3.现代测控仪器技术包含哪些内容?答:……4.测控仪器由哪几部分组成?各部分功能是什么?答:(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:用来确定被测量的位置(或零位)。
(5)信息处理与运算部件:用于数据加工、处理、运算和校正等(6)显示部件: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:用来驱动测控系统中的运动部件。
(8)机械结构部件:用于对被测件、标准器、传感器的定位、支承和运动。
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: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。
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。
灵敏度与鉴别力(灵敏阈):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。
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。
仪器的准确度、示值误差、重复性误差: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。
重复性误差——视差、估读误差、读数误差: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。
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,有时也称为内插误差。
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。
6.对测控仪器的设计要求有哪些?答:(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)造型要求第二章1.说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法和数学逼近法各适用在什么情况下,为什么?答:若能列出仪器全部或局部的作用原理方程,那么,当源误差为各特性或结构参数误差时,可以用微分法求各源对仪器精度的影响。
测控答案(终极版)
第二章 信号放大电路2-1 何谓测量放大电路?对其基本要求是什么?在测量控制系统中,用来放大传感器输出的微弱电压,电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路,亦称仪用放大电路。
对其基本要求是:①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配;②一定的放大倍数和稳定的增益;③低噪声;④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移;⑤足够的带宽和转换速率(无畸变的放大瞬态信号);⑥高输入共模范围(如达几百伏)和高共模抑制比;⑦可调的闭环增益;⑧线性好、精度高;⑨成本低。
2-3 N 1、N 2为理想运算放大器,R 4=R 2=R 1=R 3=R ,试求其闭环电压放大倍数。
由图2-8b 和题设可得u 01 =u i1 (1+R 2 /R 1) = 2u i1 , u 0=u i2 (1+R 4 /R 3 )–2u i1 R 4/R 3 =2u i2–2 u i1=2(u i2-u i1),所以其闭环电压放大倍数K f =2。
2-9 何谓自举电路?应用于何种场合?请举一例说明之。
自举电路是利用反馈使输入电阻的两端近似为等电位,减小向输入回路索取电流,从而提高输入阻抗的电路。
应用于传感器的输出阻抗很高(如电容式,压电式传感器的输出阻抗可达108Ω以上)的测量放大电路中。
2-11 线性电桥放大电路中(见图2-14),若u 采用直流,其值U=10V ,R 1=R 3= R =120Ω,ΔR =0.24Ω时,试求输出电压Uo 。
如果要使失调电压和失调电流各自引起的输出小于1mV ,那么输入失调电压和输入失调电流应为多少?由图2-14电路的公式(式2-24): u R R R R u R R R R R R R u 31231231312o ))(1(+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++= 并将题设代入,可得U o =–U ΔR /(2R )=10mV 。
设输入失调电压为u 0s 和输入失调电流为I 0s ,当输出失调电压小于1mV 时,输入失调电压u 0s ﹤(1×10–3)/ (1+R 2/R 1)=0.5mV ;输入失调电流为I 0s ﹤(1×10–3)/[R 1 (1+R 2/R 1)]=4.17μA 。
重庆大学测控仪器试卷答案1.0版本
重庆大学测控仪器试卷答案1.0版本重庆大学测控仪器设计课程试卷一、选择题:本题选项中只有一项正确,请将正确的(a)、(b)、(c)、……填在相应的横线上。
(12分,每空4分)1.1. 在光学度盘式圆分度测量装置中,当采用在度盘圆周上均布3个读数头的结构并取3个读数头读数值的平均值作为读数值时,则不可以消除A 阶谐波误差对读数精度的影响。
(3N阶不可消除,N为整数)(a) 3,6,9,12,15,?;(b) 1,2,3,4,5,?;(c) 1,2,4,5,7,8,10,11,?;(d) 2,4,6,8,10,?。
1.2. 相对误差有两种表示方法, 关于相对误差的两种表示方法描述正确的是 A 。
(a) 引用误差不大于额定相对误差;(b) 引用误差一定小于额定相对误差;(c) 引用误差一定大于额定相对误差;(d) 引用误差不小于额定相对误差。
1.3.单位冲击响应函数是在 A 对仪器特性的描述。
(a.单位冲击响应函数 b.频率响应函数 c.传递函数)(a) 时域;(b) 频域;(c) 复频域。
二、多选题:本题为多项选择题,仔细阅读有关内容,将正确的选项填在相应的横线上。
多选或少选均视为解答不正确。
(4分、26分)2.1. 图1为激光干涉系统的误差自动补偿式光路布局(LC为参考光路的光程,Lm为测量光路的初始光程),下面描述正确的是ABC(a) 当Lm<lc时测量镜向左移动;< p="">(b) 当Lm>LC时测量镜向右移动;(c) 误差能相互补偿式光路布局对提高仪器精度有利;(d) 当Lm>LC时测量镜向左移动;(e) 当Lm<lc时测量镜向右移动.< p="">c m L L > c m L L <图1.2.2.一米激光测长机的原理如图2所示,根据要求做出选择:(26分) 2.2.1 针对一米激光测长机标准量系统描述正确的有 ABD ;(3分) (a) 激光干涉系统; (b) 增量码标准量系统; (c) 绝对码标准量系统;(d) 数字式标准量系统; (e) 模拟式标准量系统。
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。
测控仪器设计课后习题答案_浦昭邦_王宝光
测控仪器设计课后习题答案_浦昭邦_王宝光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。
仪器仪表的用途和重要性—遍及国民经济各个部门,深入到人民生活的各个角落,仪器仪表中的计量测试仪器与控制仪器统称为测控仪器,可以说测控仪器的水平是科学技术现代化的重要标志。
仪器仪表的用途: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。
在电力、化工、石油工业中:对压力、流量、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。
在航天、航空工业中:对发动机转速、转矩、振动、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。
发展趋势:高精度与高可靠性、高效率、智能化、多样化与多维化(1)高精度与高可靠性随着科学技术的发展,对测控仪器的精度提出更高的要求,如几何量nm精度测量,力学量的mg 精度测量等。
同时对仪器的可靠性要求也日益增高,尤其是航空、航天用的测控仪器,其可靠性尤为重要。
(2)高效率大批量产品生产节奏,要求测量仪器具有高效率,因此非接触测量、在线检测、自适应控制、模糊控制、操作与控制的自动化、多点检测、机光电算一体化是必然的趋势。
(3)高智能化在信息拾取与转换、信息测量、判断和处理及控制方面大量采用微处理器和微计算机,显示与控制系统向三维形象化发展,操作向自动化发展,并且具有多种人工智能从学习机向人工智能机发展是必然的趋势。
(4)多维化、多功能化(5)开发新原理(6)动态测量现代设计方法的特点:(1)程式性强调设计、生产与销售的一体化。
(2)创造性突出人的创造性,开发创新性产品。
(3)系统性用系统工程思想处理技术系统问题。
力求系统整体最优,同时要考虑人-机-环境的大系统关系。
(4)优化性通过优化理论及技术,以获得功能全、性能良好、成本低、性能价格比高的产品。
测控技术与仪器 课本答案
《误差理论与数据处理》(第六版)绪论1-5 测得某三角块的三个角度之和为180o00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解:绝对误差等于: 相对误差等于:1-8在测量某一长度时,读数值为2.31m ,其最大绝对误差为20m μ,试求其最大相对误差。
%108.66 %1002.311020 100%maxmax 4-6-⨯=⨯⨯=⨯=测得值绝对误差相对误差1-10检定2.5级(即引用误差为2.5%)的全量程为100V 的电压表,发现50V 刻度点的示值误差2V 为最大误差,问该电压表是否合格?%5.22%100%1002100%<=⨯=⨯=测量范围上限某量程最大示值误差最大引用误差该电压表合格1-12用两种方法分别测量L1=50mm ,L2=80mm 。
测得值各为50.004mm ,80.006mm 。
试评定两种方法测量精度的高低。
相对误差L 1:50mm 0.008%100%5050004.501=⨯-=IL 2:80mm 0.0075%100%8080006.802=⨯-=I21I I > 所以L 2=80mm 方法测量精度高。
1-13 多级弹导火箭的射程为10000km 时,其射击偏离预定点不超过0.lkm ,优秀射手能在距离50m 远处准确地射中直径为2cm 的靶心,试评述哪一个射击精度高? 解:射手的相对误差为:21802000180''=-'''o o %000031.010*********.00648002066018021802≈=''''''⨯⨯''=''=o多级火箭的射击精度高。
1-14若用两种测量方法测量某零件的长度L1=110mm ,其测量误差分别为m μ11±和m μ9±;而用第三种测量方法测量另一零件的长度L2=150mm 。
(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。
测控技术与仪器-课本答案
《误差理论与数据处理》(第六版)绪论1-5 测得某三角块的三个角度之和为180o00’02”,试求测量的绝对误差和相对误差 解:绝对误差等于: 相对误差等于:1-8在测量某一长度时,读数值为2.31m ,其最大绝对误差为20m μ,试求其最大相对误差。
%108.66 %1002.311020 100%maxmax 4-6-⨯=⨯⨯=⨯=测得值绝对误差相对误差1-10检定2.5级(即引用误差为2.5%)的全量程为100V 的电压表,发现50V 刻度点的示值误差2V 为最大误差,问该电压表是否合格?%5.22%100%1002100%<=⨯=⨯=测量范围上限某量程最大示值误差最大引用误差该电压表合格1-12用两种方法分别测量L1=50mm ,L2=80mm 。
测得值各为50.004mm ,80.006mm 。
试评定两种方法测量精度的高低。
相对误差L 1:50mm 0.008%100%5050004.501=⨯-=IL 2:80mm 0.0075%100%8080006.802=⨯-=I21I I > 所以L 2=80mm 方法测量精度高。
1-13 多级弹导火箭的射程为10000km 时,其射击偏离预定点不超过0.lkm ,优秀射手能在距离50m 远处准确地射中直径为2cm 的靶心,试评述哪一个射击精度高? 解:射手的相对误差为:21802000180''=-'''o o %000031.010*********.00648002066018021802≈=''''''⨯⨯''=''=o多级火箭的射击精度高。
1-14若用两种测量方法测量某零件的长度L1=110mm ,其测量误差分别为m μ11±和m μ9±;而用第三种测量方法测量另一零件的长度L2=150mm 。
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。
测控仪器设计基础习题(2011)
测控仪器设计基础习题(2011)一、 简答题:1. 简述微机内置式智能仪器的基本结构。
2. 什么是虚拟仪器?3. 键盘扫描方式常见有哪几种?画出对应方式下原理图,并说明实现方法。
4. ADC 主要技术指标有哪些?与CPU 连接有哪几种方式? 5. DAC 主要技术指标有哪些?与CPU 连接有哪几种方式?6. 什么是波特率?RS232电平规定是什么?画出RS232异步传送格式。
7. 简述以RS-485串行接口总线组成的MCS-51的单片机的多点连接方案,画出电路简图。
8. 什么是自动校准?如何实现零点漂移的内部自动校准?如何实现倍率偏移的内部自动校准? 9. RAM 故障常见有哪些类型?常见的测试矢量有哪些? 10. 什么是“软件陷阱”?一般安排在程序哪些地方? 11. 什么是“看门狗”?如何实现“喂狗”? 二、证明计算题1.一智能仪表的量程保护电路如下图所示:①.试证明V ≈Vcc R R R Vd Vi R R R 32213//2+++式中Vd 为二极管的通压降。
②.试计算Vi 的最大输入电压是多少。
2.一智能仪表的V/I 转换电路如下图所示:①.试证明I 0=351R R R Vi⨯ 式中R2>>R5 R1=R2=100K ,R3=R4=20K 。
②.试计算在如图所示的取值,当Vi=0~5V 时,I 0范围是多少?3.一仪用放大器电路如图所示,图中:,R1=1K,R2=R3=100K,R4=R5=10K,R6=R7=100K 。
推导求电压放大倍数AV 的计算公式,并计算其值。
4.在如图示的a、b两图中,设A/D转换器的电压输入范围为0-5V,试推导Vi输入电压范围。
三、编程题:1.如图所示,某仪表外接一片A/D转换器ADC0801。
(芯片时序图略)a)编写接口子程序,转换后数据放在R7中;b)利用查询方式编程,每隔10ms刷新30H的转换数据;c)利用中断方式编程,每隔10ms刷新30H的转换数据;2.如图所示,某仪表外接一串行A/D转换器MAX1241。
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第一章1.测控仪器的概念是什么?答: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.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关?答:……3.现代测控仪器技术包含哪些内容?答:……4.测控仪器由哪几部分组成?各部分功能是什么?答:(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:用来确定被测量的位置(或零位)。
(5)信息处理与运算部件:用于数据加工、处理、运算和校正等(6)显示部件: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:用来驱动测控系统中的运动部件。
(8)机械结构部件:用于对被测件、标准器、传感器的定位、支承和运动。
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: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。
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。
灵敏度与鉴别力(灵敏阈):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。
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。
仪器的准确度、示值误差、重复性误差: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。
重复性误差——视差、估读误差、读数误差: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。
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,有时也称为内插误差。
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。
6.对测控仪器的设计要求有哪些?答:(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)造型要求第二章1.说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法和数学逼近法各适用在什么情况下,为什么?答:若能列出仪器全部或局部的作用原理方程,那么,当源误差为各特性或结构参数误差时,可以用微分法求各源对仪器精度的影响。
几何法适合于求解机构中未能列入作用方程的源误差所引起的局部误差。
作用线与瞬时臂法……数学逼近法适用于难以从理论上确切地掌握仪器实际输出与输入特性的情况。
2.什么是原理误差、原始误差、瞬时臂误差、作用误差?答:原理误差是由于在仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近似的机构和近似的测量控制电路所造成的。
原始误差(制造误差)是指由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。
瞬时臂误差……作用误差一对运动副上的一个源误差所引起的作用线上的附加位移。
3.机械式测微仪的原理如图2-30所示。
答: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Δa、表盘刻划半径误差Δl和表盘安装偏心e所引起的局部误差。
答:(1)扇形齿轮与连杆运动关系非线性求:)测力弹簧特性表达式。
2)绘制校正曲线。
3)估计测力弹簧线性特性表达式并给出非线性误差。
答:……第三章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?答:可将测控仪器的发展趋势概括为高精度、高效率、高可靠性及智能化、多样性与多维性。
高效率指非接触测量、在线检测、自适应控制、模糊控制、操作与控制的自动化、多点检测、光机电算一体化。
高智能化指新一代测控仪器在信息拾取与转换、信息测量、判断和处理及控制方面大量采用微处理器和计算机、显示与控制系统向三维形象化发展,操作向自动化发展,并且具有多种人工智能,从学习机向人工智能机发展。
2.归纳测控仪器的设计流程。
答:(1)确定设计任务(2)设计任务分析,制定设计任务书(3)调查研究,熟悉现有资料(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3.测控仪器设计的6项基本原则是什么?答:(1)阿贝原则(2)变形最小原则(3)测量链最短原则(4)坐标系基准统一原则(5)精度匹配原则(6)经济原则4.测控仪器设计的基本原理哪些?答:(1)平均读数原理(2)比较测量原理(3)补偿原理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均能遵守阿贝原则。
答:导轨发生偏移。
z方向。
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A1或A2两个位置均不能补偿阿贝误差。
答:发生转动时,可以保证测量与读数同步变化。
7.举例说明减小阿贝误差的方法。
答:(1)爱彭斯坦光学补偿方法(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(3)以动态准直仪来检测导轨摆角误差的电学补偿方法(4)平直度测量过程中的阿贝误差补偿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?(P74、P75)答: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?答:当实时测定环境的温度、气压和湿度数值后,这些因素引起的误差会影响激光波长的变化,故可看作是与测量长度成线性关系的系统误差,其全长上的误差是递增或递减的。
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。
答:位移量同步比较测量原理:对复合参数进行测量时先分别用激光装置或光栅装置等测出各自单参数的位移量,然后再根据它们之间存在的特定关系由计算机系统给出准确值,直接与测量值进行运算比较而实现测量。
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?答:主坐标系xoz与CCD光敏面坐标x'o'z'统一。
12.为什么在高精度的圆分度测量装置设计中,在度盘的对径方向上安装两个读书头,这一布局可以消除读数误差中哪些次谐波误差?答:可以消除安装偏心,主轴转动时轴系晃动产生误差。
平均读数原理:可消除m=2c阶谐波以外的所有谐波对读数误差的影响。
13.对径方向上安装两个读数头,是否可完全消除轴系晃动、度盘安装偏心即度盘刻划误差等对读数精度的影响?为什么?答:多读数头结构平均读数原理不能消除测量过程中轴系晃动对测量结果的影响。
轴系晃动,工件随之晃动,工件晃动对测量结果的影响不能用平均读数原理来补偿,即轴系晃动仍然要反映到被测件的测量精度上来。
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?答:零位比较测量原理的测量精度仅取决于指示表的零位漂移。
15.综合补偿的优点是什么?试举例证明。
答:综合补偿简单、易行、补偿效果好。
举例:如对杠杆齿轮式机械测微仪中的应用。
16.选择几种传感器,说明其对原始信号的转换功能、感受方式即转换放大原理。
答:转换功能:位置检测,数值检测感受方式:接触式,非接触式,直接引入式放大原理:机械式,光学式,光电式,电学式,气动式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?答:瞄准精度确定。
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?答:从经济性、技术方法、分辨力方面进行考虑。
19.造型设计的要点包括哪些项?(P110)答:(1)外形设计,包括外形比例的选择、外形的均衡与稳定、外形的风格、外形形体的过渡、表面装饰处理;(2)人机工程,包括人体尺度、视角要求、作用力要求、工作环境和安全设计。
第六章1.光电系统的主动系统与被动系统、直接检测系统与相干检测系统各有何特点?(P255)答:主动系统:比被动系统复杂,但信息的对比度好、信噪比高。
被动系统:光电系统由自然光照明,或用不是为光电系统特殊设计的光源。
直接检测系统:简单、应用范围广。
相干检测系统:具有更高的检测能力和更高的信噪比,系统精度更高、稳定性更好。
2.说明光电系统的光电特性、光谱特性、光电灵敏度特性及频率响应特性的含义。
(P256)答:光电系统的光电特性即该系统输入、输出特性,又称为静特性。
光谱特性为提高光能的利用效率,要求检测器件的光谱灵敏度分配与辐射源的辐射度分布及各传输环节的透射率分布相覆盖。
光电灵敏度特性是光电系统的光电检测器件的输出(电压U 或电流I )与入射光通量之比。
频率响应特性指光电器件响应率随光照频率的变化产生的变化。
3.什么是光电系统的光谱匹配、功率匹配与阻抗匹配?(P258)答:光电系统的光谱匹配是指光学系统的光谱特性与光电检测期间的光谱灵敏度特性相匹配。
功率匹配是指尽量最佳地使用光功率。
阻抗匹配是指选择光电检测器件的最佳工作点,并根据光电检测器件的频率特性进行动态设计,以保证光电系统达到最佳的信号检测能力。
4.光电系统设计要考虑哪些重要原则?(P258)答:(1)匹配原则(2)干扰光最小原则(3)共光路原则5.光电系统常用光源有哪几种,选择它们时应考虑哪些问题?(P262、P270)答:光电系统常用光源有:太阳光,白炽灯,气体放电光源,半导体发光器件,激光光源。
选择光源时,应考虑:(1)光源的光谱能量分布特性(2)光度特性(3)发光面的形状、尺寸及光源的结构(4)满足光电系统的功能要求。
6.写出直接检测光电系统输出的光电流、光功率及信噪比的表达式并说明其物理意义。
(P272、P275)答:光电检测器件的输出光电流为I ds =SP s =12Sa s2,表明光电检测器件的输出电流正比于器件的光电灵敏度与入射信号光波振幅平方的乘积。
光功率为P L =I ds 2R L = q hv2P s 2R L ,表明光电检测器件输出的功率正比于入射功率的平方。
信噪比为SNR d =I ds 2I N 2=S 2P s 22S q f P s P b 2q I df 4k T f /R ,……。
7.如何提高直接检测光电系统的稳定性?(P274)答:(1)用稳定的直流电压给灯丝供电(2)将电流的引线焊在灯头上(3)采用光电反馈的方法来稳定光源(4)用差动测量系统来减少光源的影响(5)光源调制法。
8.距离检测有哪些方法?作用距离与哪些因素有关?(P279、P282)答:常用测距方法:(1)三角法测距(2)相位法(连续波)测距(3)时间法测距。
影响作用距离的因素有:(1)传输介质对光的吸收和散射(2)发射光学系统与接收光学系统对光的反射、散射、吸收、衍射(3)被测距的目标物对光的吸收、散射(4)光电接收器件的窗口效应和灵敏度。