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。它的优点是可按需要任意设置零位，这样可以不必通过两点的绝对坐标差去确定位移或转角。有的增量马标准量还设有绝对零位。增量马标准量需从测量条件、屏蔽、电路等方面采取措施，以提高其抗干扰能力

5、导轨运动的不平稳现象产生的原因是什么？如何加以改善？原因：导轨运动的不平稳现象主要是

因为“爬行”现象。

导致爬行现象的原因有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

改善：要减小爬行，影视临界速度降低，即应减小动摩擦力与静摩擦力之差厶F,增加系统阻尼和增加弹性环节刚度。当运动部分润滑较好时也可使爬行减小

6、试述线性直流稳定电源和开关型稳定电源的工作原理，说明其特点和优势。

①线性直流稳定电源的原理是，靠调整管之间的电压来稳定输出，因此线性电源的出特点是工作在线性区，稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路。输出连续可调，但是体积大、较笨重、效率相对较低

②开关型直流稳定电源的功率器件调整管不是工作在线性区，而是工作在饱和区及止区，即始终处于功率开关状态，开关电源因此而得名。开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，尤其是输入电压范围很宽；缺点相对于线性电源来说文波较大

7、干扰耦合的方式主要有哪些？分别是怎么形成的？

干扰耦合的方式主要有①静电耦合②电磁耦合③共阻抗耦合④漏电流耦合

①静电耦合亦称电容性耦合，产生的原因主要是由于两个电子器件或者两电路之间存在寄生电容，经寄生电容是一个电路的电荷影响另一个电路

②电磁耦合的产生原因主要由于两个电路存在互感，使得一个电路的电流化通过电磁耦合干扰另一个电路

③共阻抗耦合一般发生在两个电路的电流流经一个公共阻抗其中一个电在该阻抗的压降会影响另一路

④漏电流耦合主要是由于绝缘不良，而流经绝缘电阻的电流所引起的的干扰

8、试述在印刷电路板设计中的布线要掌握的一些原则？（对应电源线，信号线和地线）。

①电源线的布线原则：电源线和地线要尽量粗，除减小压降外，更重要的是降低耦合噪

声。只要允许，还是尽可能用宽线。导线的最小宽度主要有导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。导线之间的最小距离主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定

②信号线的布线原则：布线时，尽量避免90 °折线，使用45 °折线或圆弧布线，以减少高频信号对外的发射和耦合。布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。尽可能缩短高频元件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。输入端和输出端用的导线应尽量避免相邻平行。

③地线的布线原则：数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地，A/D、D/A

片布线也以此为原则。单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减少互相干扰。低频模拟电路采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后在并联接地。高频模拟电路采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。

9、接地设计的两个基本要求是什么？什么是“浮地系统”，有何优劣点？

接地设计的两个基本要求是：①消除各电路电流流经一个公共地线阻抗时所产生的噪声电压②避免形成地环路

浮地系统，是指仪器的整个地线系统和大地之间没有欧姆连接，仅以“浮地”作为它的电平基准，即参考电平。

浮地系统的优点是不受大地电流的影响。因此，作为系统“地”的参考电平是按水涨船高的原理岁电压的感应而相应的提高。所以，仪器内部的电子器件不会因高电压的干音而击穿，这对COM电路尤为有利。

浮地系统的缺点是，当附近有高压设备时，其机壳易感应较高电压，形成噪声干扰，因此安全性较差。

10、在光学检测系统中，什么是直接检测系统和相干检测系统？各有何特点？

不论是相干光源还是非相干光源来携带光信息，而检测器件只直接检测光强度，这种光电系统称为直接检测系统；如果采用相干光源利用光波的振幅、频率、相位来携带信息，