測(cè)控儀器設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)

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1、第一章測(cè)控儀器設(shè)計(jì)概論第一節(jié)測(cè)控儀器的概念和組成第二節(jié)測(cè)控儀器及其設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)第三節(jié)測(cè)量?jī)x器通用術(shù)語(yǔ)及定義第四節(jié)對(duì)測(cè)控儀器設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)程序習(xí)題第一節(jié)測(cè)控儀器的概念和組成一、測(cè)控儀器的概念按照系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn),生產(chǎn)過(guò)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(dòng)機(jī)等★以材料到材料變換為主的材料流系統(tǒng)如機(jī)床,農(nóng)業(yè)機(jī)械,紡織機(jī)械,液壓機(jī)械等★以信息獲取到測(cè)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(jì)算機(jī)、通信裝置、自動(dòng)控制系統(tǒng)等。測(cè)控儀

2、器的概念在現(xiàn)代計(jì)量測(cè)試儀器中，測(cè)量與控制已經(jīng)密不可分，測(cè)控儀器則是利用測(cè)量和控制的理論，采用機(jī)、電、光各種計(jì)量測(cè)試原理及控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的一種范圍廣泛的測(cè)量?jī)x器。本課程的要求：①掌握機(jī)、電、光、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的儀器總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論知識(shí)；②學(xué)會(huì)如何從設(shè)計(jì)任務(wù)出發(fā)，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)的方法；③具有進(jìn)行儀器精度設(shè)計(jì)的能力。本門課程力求使學(xué)生在測(cè)控儀器設(shè)計(jì)中具有勇于探索、有創(chuàng)新思維的設(shè)計(jì)能力。測(cè)控儀器的組成二、測(cè)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(lái)分成若干組成部分。測(cè)控儀器組成以圖

3、1—1“微電子產(chǎn)品視覺(jué)檢測(cè)儀”為例說(shuō)明。儀器組成：支承底座、精密工作臺(tái)、X、Y二維運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、立柱、顯微鏡及CCD攝像器件、光柵系統(tǒng)、精密驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、光源。1基準(zhǔn)部件5信息處理與運(yùn)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(dòng)控制器部件4瞄準(zhǔn)部件8機(jī)械結(jié)構(gòu)部件第二節(jié)測(cè)控儀器及其設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì)一、發(fā)展趨勢(shì):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(duì)測(cè)控儀器的精度提出更高的要求，如幾何量nm精度測(cè)量，力學(xué)量的mg精度測(cè)量等。同時(shí)對(duì)儀器的可

4、靠性要求也日益增高，尤其是航空、航天用的測(cè)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(cè)量?jī)x器具有高效率，因此非接觸測(cè)量、在線檢測(cè)、自適應(yīng)控制、模糊控制、操作與控制的自動(dòng)化、多點(diǎn)檢測(cè)、機(jī)光電算一體化是必然的趨勢(shì)。二、發(fā)展概況—現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法二、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)：(1)程式性強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)、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(wèn)題。力求系統(tǒng)整體最優(yōu)，同時(shí)要考慮人-機(jī)-環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。(4)優(yōu)化性通過(guò)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(jià)格比高的產(chǎn)品。(5)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)將更全面地引入設(shè)計(jì)全過(guò)程，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅用于計(jì)算和繪圖，在信息儲(chǔ)存、評(píng)價(jià)決策、動(dòng)態(tài)模擬、人工智能等方面將發(fā)揮更大作用。第三節(jié)測(cè)量?jī)x器通用術(shù)語(yǔ)及定義儀器的技術(shù)指標(biāo)是用來(lái)說(shuō)明一臺(tái)儀器的性能和作用的，主要技術(shù)指標(biāo)既作為設(shè)計(jì)依據(jù)，也用來(lái)考核所設(shè)計(jì)的儀器是否成功。作為測(cè)量?jī)x器還必須要有規(guī)范的語(yǔ)言，稱之為測(cè)量?jī)x器的術(shù)語(yǔ)。本節(jié)敘述的有關(guān)測(cè)量?jī)x器的術(shù)語(yǔ)是根據(jù)JJFl001—1998全國(guó)法制計(jì)量技術(shù)委員會(huì)頒布的“通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義”來(lái)說(shuō)

6、明的。第四節(jié)對(duì)測(cè)控儀器設(shè)計(jì)的要求和設(shè)計(jì)程序一、設(shè)計(jì)要求二、測(cè)控儀器的設(shè)計(jì)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(jì)是儀器設(shè)計(jì)的重要內(nèi)涵內(nèi)容：儀器誤差來(lái)源與特性誤差計(jì)算與評(píng)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(duì)儀器精度的測(cè)試過(guò)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(lái)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(jì)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(lái)源與性質(zhì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)使用原理誤差制造誤差運(yùn)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(jì)算誤差及其對(duì)儀器總精度的影響程度；目的：正確地選擇儀器設(shè)計(jì)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(bǔ)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(shí)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(jì)、制造、測(cè)試驗(yàn)收的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行精度評(píng)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(jī)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(jì)儀器精度設(shè)計(jì)是儀器精度綜合的反問(wèn)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(gè)組成部件上，為正確設(shè)計(jì)儀器的各個(gè)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(duì)于一些對(duì)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(duì)于那些對(duì)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(cè)控儀器總體設(shè)計(jì)測(cè)控儀器總體設(shè)計(jì)，是指在進(jìn)行儀器具體設(shè)計(jì)以前，從儀