量程是7 ℃。
✓ 测量范围
• 测量仪器误差允 许范围内的被测 量值。
如光学计的示值范围 为±0.1mm，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±0.1mm。
光学计
✓ 灵敏度
• 测量仪器输出的变化与对应的输入变化的 比值。 s=△y/△x
• 表征仪器对被测量变化的反应能力。 • 当输出值与输入值为同一量纲时，灵敏度
又称为放大比。
第四节 对测控仪器设计的要求和设计程序
一、设计要求
(1)精度要求 精度是测控仪器的生命，精度是第一位的。
精度本身只是一种定性的概念。为表征一台仪器的性能和 达到的水平，应有一些精度指标要求，如静态测量的示值 误差、重复性误差、复现性、稳定性、回程误差、灵敏度、 鉴别力、线性度等，动态测量的稳态响应误差、瞬态响应
2009年9月，Intel总裁兼 CEO Paul Otellini展示世界 上第一块基于22nm工艺的 晶圆。该晶圆上的每个指甲 盖大小的单独硅片内都集成 了多达29亿个晶体管。
↓
努力于2016年实现10nm工 艺。
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一、精度及其重要性
精度：是误差的反义词，精度的高低是用误差的大小来衡量的。 误差大，精度低；反之，误差小，精度高。
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二、 精度分析的目的
❖ 仪器误差的客观存在性：决定了仪器的精度无论多高，总存 在误差。
大等
光准直式、显微镜式、投影放大、摄 光学式放大部件 影放大式、莫尔条纹、光干涉等
前置放大、功率放大等 电子放大部件
光电放大部件 光电管放大、倍增管放大等
名称 机械系统
光学系统 电子信息处 理系统 光电系统
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4.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。
5.信息处理与运算装置
《测控仪器设计》第2版
总复习
2013年6月
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第一节 测控仪器的概念和组成
一、测控仪器的概念
按照系统工程学的观点,生产过程中有三大技术系统: ★ 以能量到能量变换为主的能量流系统
如锅炉, 冷凝器, 热交换器, 发动机等
★ 以材料到材料变换为主的材料流系统
如机床, 农业机械, 纺织机械, 液压机械等
★ 以信息获取到测量、变换、控制、处理、显示等为 主的信息流系统 ，如仪器仪表、计算机、通信装置、自 动控制系统等。
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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 显示器部件
4 瞄准部件
8 机械结构部件
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1.基准部件
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。可作 为基准部件的包括：量块、精密线纹尺、激光波长、 光栅尺、标准时间等等。
• 分度值：一个标尺间隔所代表的被测 量值。
✓ 分辨力
• 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。 • 对于模拟式仪器，分辨力就是分度值。
✓ 示值范围和量程
• 示值范围：极限示值界限内的一组数。 • 量程：示值最大值与最小值之差。 • 如：体温计的示值范围是35℃~42℃ ，
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。
6.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。
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7.驱动控制器部件
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。
误差等。这些精度指标不是每一台仪器都必须全部满足， 而是根据不同的测量对象和不同的测量要求，选用最能反 映该仪器精度的一些指标组合来表示。
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仪器的精度应根据被测对象的要求来确定，当仪器总误
差占测量总误差比重较小时，常采用1/3原则，即仪器总 误差应小于或等于被测参数总误差的1/3；若仪器 总误差占测量总误差的主导部分时，可允许仪器总 误差小于或等于被测参数总误差的1/2。
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。
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2.传感器与感受转换部件
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。
不同测量对象可以用不同测量原理的传感器进行感受与转换， 因此正确选用和设计传感器是十分重要的，通常要遵守仪 器设计的精度原则和经济原则等。
精度的重要性：无论是精密仪器还是精密机械设备，其自身的 精度都是一项重要指标。仪器精度的高低是衡量仪器设计质量 的关键。
仪器的精度是一种定性的概念。
定量地表征仪器的精度水平应由一些精度指标来体现，如：
（1）静态精度指标：示值误差、重复性误差、回程误差、灵 敏度等；
（2）动态精度指标：稳态响应误差、瞬态响应误差等。
为了保证仪器的精度，仪器设计时应遵守一些重要的设
计原则和设计原理，如阿贝原则、变形最小原则、测量 链最短原则、精度匹配原则、误差平均作用原理、 补偿原理、差动比较原理等。
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第二章 仪器精度理论
精度是测控仪器的生命。精度分析和精度设计是
仪器设计的重要内涵。 随着科学技术的发展，对仪器的精度也提
出了越来越高的要求。仪器精度的高低是衡量仪器设计质量的关键。
8.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。
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✓ 标尺间隔和分度值
• 标尺间隔：标尺两相邻标记的两个值 之差。
常用的传感器有机械式、电子式、光电式、光学式、声学式、 压电式等等，有数千种，选用时一定要分析清楚其工作原 理、精度指标、测量范围、使用场合、特点和成本。同时 一定要注意要按照被测参数的定义来选用和设计传感器。 5
3.放大部件：将传感器得到的信号进行放大。
分类
实例
齿轮放大，杠杆放大，弹性及刚度放 机械式放大部件