測控儀器設(shè)計復(fù)習(xí)

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1、第一章測控儀器設(shè)計概論第一節(jié)測控儀器的概念和組成第二節(jié)測控儀器及其設(shè)計的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢第三節(jié)測量儀器通用術(shù)語及定義第四節(jié)對測控儀器設(shè)計的要求和設(shè)計程序習(xí)題第一節(jié)測控儀器的概念和組成一、測控儀器的概念按照系統(tǒng)工程學(xué)的觀點,生產(chǎn)過程中有三大技術(shù)系統(tǒng):★以能量到能量變換為主的能量流系統(tǒng)如鍋爐,冷凝器,熱交換器,發(fā)動機等★以材料到材料變換為主的材料流系統(tǒng)如機床,農(nóng)業(yè)機械,紡織機械,液壓機械等★以信息獲取到測量、變換、控制、處理、顯示等為主的信息流系統(tǒng)，如儀器儀表、計算機、通信裝置、自動控制系統(tǒng)等。測控儀

2、器的概念在現(xiàn)代計量測試儀器中，測量與控制已經(jīng)密不可分，測控儀器則是利用測量和控制的理論，采用機、電、光各種計量測試原理及控制系統(tǒng)與計算機相結(jié)合的一種范圍廣泛的測量儀器。本課程的要求：①掌握機、電、光、計算機技術(shù)相結(jié)合的儀器總體設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識；②學(xué)會如何從設(shè)計任務(wù)出發(fā)，進行總體設(shè)計的方法；③具有進行儀器精度設(shè)計的能力。本門課程力求使學(xué)生在測控儀器設(shè)計中具有勇于探索、有創(chuàng)新思維的設(shè)計能力。測控儀器的組成二、測控儀器種類繁多，其組成多種多樣，但可按其各部分的功能來分成若干組成部分。測控儀器組成以圖

3、1—1“微電子產(chǎn)品視覺檢測儀”為例說明。儀器組成：支承底座、精密工作臺、X、Y二維運動導(dǎo)軌、立柱、顯微鏡及CCD攝像器件、光柵系統(tǒng)、精密驅(qū)動系統(tǒng)、光源。1基準(zhǔn)部件5信息處理與運算裝置2傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件6顯示部件3放大部件7驅(qū)動控制器部件4瞄準(zhǔn)部件8機械結(jié)構(gòu)部件第二節(jié)測控儀器及其設(shè)計的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢一、發(fā)展趨勢:高精度與高可靠性、高效率、智能化、多樣化與多維化。（1）高精度與高可靠性隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對測控儀器的精度提出更高的要求，如幾何量nm精度測量，力學(xué)量的mg精度測量等。同時對儀器的可

4、靠性要求也日益增高，尤其是航空、航天用的測控儀器，其可靠性尤為重要。（2）高效率大批量產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏，要求測量儀器具有高效率，因此非接觸測量、在線檢測、自適應(yīng)控制、模糊控制、操作與控制的自動化、多點檢測、機光電算一體化是必然的趨勢。二、發(fā)展概況—現(xiàn)代設(shè)計方法二、現(xiàn)代設(shè)計方法的特點：(1)程式性強調(diào)設(shè)計、生產(chǎn)與銷售的一體化。(2)創(chuàng)造性突出人的創(chuàng)造性，開發(fā)創(chuàng)新性產(chǎn)品。(3)系統(tǒng)性用系統(tǒng)工程思想處理技術(shù)系統(tǒng)問題。力求系統(tǒng)整體最優(yōu)，同時要考慮人-機-環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。(4)優(yōu)化性通過優(yōu)化理論及技術(shù)，以獲

5、得功能全、性能良好、成本低、性能價格比高的產(chǎn)品。(5)計算機輔助設(shè)計計算機將更全面地引入設(shè)計全過程，計算機輔助設(shè)計不僅用于計算和繪圖，在信息儲存、評價決策、動態(tài)模擬、人工智能等方面將發(fā)揮更大作用。第三節(jié)測量儀器通用術(shù)語及定義儀器的技術(shù)指標(biāo)是用來說明一臺儀器的性能和作用的，主要技術(shù)指標(biāo)既作為設(shè)計依據(jù)，也用來考核所設(shè)計的儀器是否成功。作為測量儀器還必須要有規(guī)范的語言，稱之為測量儀器的術(shù)語。本節(jié)敘述的有關(guān)測量儀器的術(shù)語是根據(jù)JJFl001—1998全國法制計量技術(shù)委員會頒布的“通用計量術(shù)語及定義”來說

6、明的。第四節(jié)對測控儀器設(shè)計的要求和設(shè)計程序一、設(shè)計要求二、測控儀器的設(shè)計程序第一章復(fù)習(xí)題第二章儀器精度理論意義：精度分析和精度設(shè)計是儀器設(shè)計的重要內(nèi)涵內(nèi)容：儀器誤差來源與特性誤差計算與評定誤差傳遞及相互作用的規(guī)律誤差合成與分配原則和方法對儀器精度的測試過程第一節(jié)儀器精度理論中的若干基本概念第二節(jié)儀器誤差的來源與性質(zhì)第三節(jié)儀器誤差的分析第四節(jié)儀器誤差的綜合第五節(jié)儀器誤差的分析合成舉例第六節(jié)儀器精度設(shè)計第一節(jié)儀器精度理論中的若干基本概念第二節(jié)儀器誤差的來源與性質(zhì)設(shè)計生產(chǎn)使用原理誤差制造誤差運行誤差第

7、三節(jié)儀器誤差分析任務(wù)：尋找影響儀器精度的誤差根源及其規(guī)律；計算誤差及其對儀器總精度的影響程度；目的：正確地選擇儀器設(shè)計方案；合理地確定結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)；為設(shè)置誤差補償環(huán)節(jié)提供依據(jù)。一、微分法二、幾何法三、作用線與瞬時臂法四、數(shù)學(xué)逼近法第四節(jié)儀器誤差的綜合二、系統(tǒng)誤差的綜合在儀器設(shè)計、制造、測試驗收的各個環(huán)節(jié)都需要進行精度評估，就離不開儀器誤差的綜合。由于儀器源誤差很多、性質(zhì)又各不相同，因此儀器誤差綜合方法也各不相同。根據(jù)儀器誤差性質(zhì)的不同，儀器誤差可按下述方法綜合。一、隨機誤差的綜合三、儀器總體誤

8、差的合成第五節(jié)儀器誤差分析合成舉例第六節(jié)儀器精度設(shè)計儀器精度設(shè)計是儀器精度綜合的反問題，其根本任務(wù)是將給定的儀器總誤差合理地分配到儀器的各個組成部件上，為正確設(shè)計儀器的各個組成部件結(jié)構(gòu)以及制定零部件的公差和技術(shù)要求提供依據(jù)。對于一些對儀器精度影響較大的環(huán)節(jié)給予較嚴(yán)的精度指標(biāo)；對于那些對儀器精度影響較小的環(huán)節(jié)給予較寬松的精度指標(biāo)，在滿足儀器總精度要求的前提下使制造成本降致最小。一、儀器精度指標(biāo)的確定二、誤差分配方法第二章復(fù)習(xí)題第三章測控儀器總體設(shè)計測控儀器總體設(shè)計，是指在進行儀器具體設(shè)計以前，從儀