一、知识点
1.按照系统工程的技术观点，可以将产品生产的技术结构分为能量流，材料流
和信息流。

2.计算机辅助设计系统从功能角度它可以分为数据库、程序库和输入输出人机
通信系统。

3.所谓可靠性，是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

按产品可靠性的形成，可靠性可分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性4.分辨力是显示装置能有效辨别的最小示值；鉴别力是使测量仪器产
生未察觉的响应变化的最大激励变化。

5.稳定性是指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力；漂移
是指仪器计量特性的慢变化。

6.示值范围又称为量程，测量范围是测量仪器允许范围内的被测量值。

7.标尺间隔示值对应标尺两相邻标记的两个值之差，分度值示值一个标尺间隔
所代表的被测量值。

8.仪器误差产生的原因是多方面的，从数学特性上看原理误差多为系统误差，
制造误差和运行误差多为随机误差。

9.传递位移的方式有推力传动和摩擦力传动。

10.对于推力传动其作用线是两构件接触区的公法线，对于摩擦力传动则是
公切线。

11.若略去某项误差对总误差的影响小于不略去结果的1/10，则可视为微小误差。

根据微小误差定义，测量仪器和测量标准的误差只需小于测量总误差的1/3,则对测量结果的影响是微不足道的。

12.检测与测量就是把被测量与标准量进行比较的过程。

测量的精度首先取决于
标准量的精度。

13.标准量根据标准量体现的标准值的个数可以分为单值和多值两种。

根据计量
值方法可分为绝对码和增量码。

14.标准量可分为实物标准量与自然标准量。

自然标准量是以光波波长为标准的。

15.在几何量中按被测参数，可分为长度标准量、角度标准量和复合参数标准量。

16.对仪器的支承件设计要求，具有足够刚度，力变形要小；稳定性好，内应力
变形小；热变形要小；有良好抗振性。

17.按导轨面间摩擦性质，导轨可分为滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨和弹
性摩擦导轨。

18.导轨的基本功能是传递精密直线运动，导向精度是其最重要的精度要求。

19.凡作回转运动的仪器中都必须有主轴系统，其由主轴、轴承及安装在主轴上
的传动件或分度元件组成。

20.轴系的误差运动是指在规定的轴向和径向位置上，以及规定的方向上，指定
的旋转物体相对轴线平均线的位置变化。

21.主轴回转精度是主轴系统设计的关键。

轴系误差运动可分为径向误差运动、
轴向误差运动、倾角误差运动以及端面误差运动。

22.动压轴承获得动压的条件是：结构上必须有斜楔，轴系之间必须有一定粘度
的润滑油。

23.按控制技术分，控制系统可分为闭环控制系统，开环控制系统和半闭环控制
系统。

24. 新型微位移器件压电器件是利用逆压电效应工作的，电致伸缩材料是利用电
致伸缩效应工作的。

25. 柔性铰链的类型一般分为单轴柔性铰链和双轴柔性铰链。

26. 电路与软件系统的设计准则包括：总线化准则，模块化准则和电磁兼容性准
则。

27. 在负载不变的条件下，输入电压变化时电源维持输出电压不变的能力，称之
为电压调整率。

28. 负载调整率，它被定义为输入电压不变而输出电流从零变化到最大额定值时，
输出电压的相对变化值，因此也称为电流调整率。

29. 实际的稳压电源均不同程度存在交流成分，称之为纹波，可以用纹波系数来
描述其大小即纹波电压与输出电压的百分比。

30. 纹波抑制比是指输入纹波峰值与输出纹波峰值之比的分贝数。

有时也可以采
用纹波系数（纹波电压与输出电压的百分比）来描述纹波的大小。

31. 信号转换电路模拟信号一般有阻抗电压转换，电流电压转换，相位电压转换，
模拟数字转换电路。

32. 数字信号转换电路一般有频率电压转换，脉冲数字转换，电平转换。

33. 干扰的耦合方式主要有静电耦合、电磁耦合、共阻抗耦合和漏电流耦合。

34. 抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源、切断干扰传播路径和提高敏感器件
的抗干扰性。

35. 用于模拟量通道抗干扰的器件很多，主要有耦合变压器、扼流圈和光电耦合
器等
36. 当地线的长度是1/4波长的奇数倍时，地线阻抗会变的很高，成为天线。

因
此为降低地线长度，在高频场合常采用多点接地方式。

37. 光电系统常分为主动系统与被动系统，模拟系统和数字系统，直接检测系统
和相干检测系统。

38. 光电系统的探测率表征光电系统的探测能力，可用n V V S D / 来表示。

39. 光电系统设计的原则，匹配原则，干扰光最小原则和共光路原则。

40. 干扰光主要指杂散光，背景光和回授光。

41. 照明系统应满足两个原则：光孔转接原则和拉赫不变量应大于或等于物镜的
拉赫不变量。

42. 激光器要实现光的受激发射，必须具有激光工作物质、激励能源和光学谐振
腔三大要素。

43. 直接检测光电系统是将待测的光信号直接入射到光电器件的光敏面上，光电
器件输出电流或电压与入射光强度有关。

二 简述题
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？
2、 简述测控仪器的设计原则，并稍做说明。

3、 简述测控仪器的设计原理，并稍做说明。

4、 举例说明常见的绝对码标准量和增量码标准量，两者有何特点？
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？
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。

7、 干扰耦合的方式主要有哪些？分别是怎么形成的？
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）。

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？
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？
11、 说明干涉条纹外差检测原理及特性。

12、 光电系统设计要考虑哪些重要原则？
13、 如图所示是斐索平面干涉仪原理图，试说明其工作原理，并说明其共光
路情况。

11、如图所示光路是用来检测物面（镜面）的，试说明其工作原理？采用的是何
种照明？
斐索干涉仪原理图 1-激光束 2-反射镜 3-聚光镜 4,6-光栏 5-分光镜 7-准直物镜
1-光源 2-集光镜 3-孔径光 4-视场光阑
5-聚光镜 6-分光镜 7-物镜 8-物面 9-CCD
12、试说明其工作原理，并用相应公式推导，设计要点？光源发出的光通量
相位法光波测距原理图
1半导体激光器激励源 2半导体激光器 3、5光学系统 4 靶镜 6光电器件 7放大电路
13、试简要说明时间法测距的原理，设计要点？
0m 00sin()
t φφφωϕ=++
14、简述激光干涉测长的基本原理，并给出公式，分析其原理误差。

15、螺旋测微机构误差分析。

由于制造或装配的不完善，使得螺旋测微机构的轴
线与滑块运动方向成一夹角。

试求由此带来的误差。

螺杆移动距离为
P L πϕ2=
16、如图所示是小模数渐开线尺廓检查仪。

试说明其工作过程及实现测量的原理。

17、自准直仪简化原理图如图所示，用分划板上的刻线尺来测量反射镜的偏转角，
分划板上的刻线是均匀的，求原理误差。

18、有一光学系统，其放大倍数为：y x y y M ''-='=。

已知像面的轴向位置误差mm x 1.0='∆，物高mm y 20=像高为y '，像面到像方焦点间距mm x 1000='，求
因此引起的仪器误差y ∆。

19、用游标卡尺测量工件的直径。

测量时，活动量爪在尺架（导轨）上移动，由
于导轨之间存在间隙，使活动量爪发生倾斜角而带来测量误差，其值为 设S=30毫米，ϕ =1ˊ。

卡尺设计不符合仪器设计的哪个原则？求由此带来的误
差，此误差属于何种类型误差。

20. 试说明爱彭斯坦光学补偿法是用来补偿何种误差的？并说明其工作原理。

爱彭斯坦光学补偿方法a)测长机工作原理图b)光学补偿原理
21. 一个长度为L，高度为H的矩形基座，当上表面温度高于下底面温度时会产生上凸下凹的形变，其最大凹凸量为δ如图所示。

1.试求证图中δ所标示位置为最大变形量发生位置。

2.试求最大变形量的关系式。

设基座材料的线膨胀系数为а，上下温差为△t。

并写出公式。

设计要点？。