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测控仪器设计课后习题答案_浦昭邦_王宝光
的瞄准用可变焦的光学显微镜和 CCD 摄像器件来完成。摄像机的输出经图
像卡送到计算机进行图像处理实现精密定位和图像识别与计算,并给出
被检测件的尺寸值、误差值及缺陷状况。
按功能将仪器分成以下几个组成部分:
1 基准部件
5 信息处理与运算装置
2 传感器与感受转换部件 6 显示部件
3 放大部件 4 瞄准部件 基准部件
驱动控制部件用来驱动测控系统中的运动部件,在测控仪器中常用步进电机、交直流伺 服电机、力矩电机、测速电机、压电陶瓷等实现驱动。控制一般用计算机或单片机来实现, 这时要将一个控制接口卡插入到计算机的插槽中。 机械结构部件
仪器中的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,如导轨、 轴系、基座、支架、微调、锁紧、限位保护等机构。所有的零部件还要装到仪器的基座或支 架上,这些都是测控仪器必不可少的部件,其精度对仪器精度影响起决定作用。 . 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;示值范围与测量范围;灵敏度与鉴别力(灵敏阀); 仪器的准确度,示值误差,重复性误差;视差,估读误差,读数误差。
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 度 标 尺 上 ,最 小 格 所 代 表 的 被 测 尺 寸 的 数 值 叫 做 分 度 值 ,分 度 值
又称刻度值。
分辨力(resolution) 显示装置能有效辨别的最小示值。对于数字式仪器,分辨力是指仪器显示的最末一位
数字间隔代表的被测量值。对模拟式仪器,分辨力就是分度值。分辨力是与仪器的精度密切 相关的。要提高仪器精度必须有足够的分辨力来保证;反过来仪器的分辨力必须与仪器精度 相适应,不考虑仪器精度而一味的追求高分辨力是不可取的。 示值误差(error of indication)
测量仪器误差允许范围内的被测量值。测量范围包含示值范围还包含仪器的调节范 围。如光学计的示值范围为±,但其悬臂可沿立柱调节 180mm,在该范围内仍可保证仪器 的测量精度,则其测量范围为 180±。又如千分尺的测量范围有 0~25mm,25~50mm,50~ 75mm……等规格,但其示值范围均为 25mm。 灵敏度(sensitivity)
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)
测控仪器中的传感器是仪器的感受转换部件,它的作用是感受被测
量,拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。
放大部件
分类
实例
名称
齿轮放大,杠杆放大,弹性及刚度放大等 机械式放大部件
机械系统
光学式放大部件
光准直式、显微镜式、投影放大、摄影放大式、莫尔条 光学系统 纹、光干涉等
电子放大部件
前置放大、功率放大等
. 测控仪器的概念是什么?
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。
. 为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关?
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。
. 现代测控仪器技术包含哪些内容?
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
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。
测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。由于真值不能确定,实际上用的是约定 真值,即常用某量的多次测量结果来作为约定真值。测量仪器的示值误差,包含有仪器的随 机误差和系统误差,因此用测量的方法确定仪器示值误差时,同一个值测量次数一般不要超 过三次。示值误差越小,表明仪器的准确度越高。 测量范围(measuring range)
电子信息处理 系统
光电放大部件
光电管放大、倍增管放大等
光电系统
瞄准部件 用来确定被测量的位置(或零位),要求瞄准的重复性精度要好。
信息处理与运算装置 数据处理与运算部件主要用于数据加工、处理、运算和校正等。可以利用硬件电路、
单片机或微机来完成。 显示部件
显示部件是用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示 出来。 驱动控制器部件
7 驱动控制器部件 8 机械结构部件
测量的过程是一个被测量与标准量比较的过程,因此,仪器中要有与被测量相比较的标
准量,标准量与其相应的装置一起,称为仪器的基准部件。
有的仪器中无标准器而是用校准的方法将标准量复现到仪器中。标准量的精度对仪
器的测量精度影响很大,在大多数情况下是 1∶1,在仪器设计时必须予以重视。 传感器与感受转换部件
品。
(5)计算机辅助设计 计算机将更全面地引入设计全过程,计算机辅助设计不仅用于计算和
绘图,在信息储存、评价决策、动态模拟、人工智能等方面将发挥更大作用。
. 测控仪器由哪几部分组成?各部分功能是什么?
工作原理:
Z 向运动具有自动调焦功能,通过计算机对 CCD 摄像器件摄取图像进行
分析,用调焦评价函数来判断调焦质量。被检测的印刷线路板或 IC 芯片