測控儀器設計第版課后習題答案浦昭邦王寶光

1、1.1.測控儀器的概念是什么？測控儀器的概念是什么？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)與計算機相結合的一種范圍廣泛的測量儀器。1.2.為什么說測控儀器的發(fā)展與科學技術發(fā)展密切相關為什么說測控儀器的發(fā)展與科學技術發(fā)展密切相關儀器儀表的用途和重要性—遍及國民經濟各個部門，深入到人民生活的各個角落，儀器儀表中的計量測試儀器與控制儀器統(tǒng)稱為測控儀器，可以說測控儀器的水平是科學技術現(xiàn)代化的重要標志。儀器儀表

2、的用途:在機械制造業(yè)中：對產品的靜態(tài)與動態(tài)性能測試；加工過程的控制與監(jiān)測；設備運行中的故障診斷等。在電力、化工、石油工業(yè)中：對壓力、流量、溫度、成分、尺寸等參數的檢測和控制；對壓力容器泄漏和裂紋的檢測等。在航天、航空工業(yè)中：對發(fā)動機轉速、轉矩、振動、噪聲、動力特性、噴油壓力、管道流量的測量；對構件的應力、剛度、強度的測量；對控制系統(tǒng)的電流、電壓、絕緣強度的測量等。1.3.現(xiàn)代測控儀器技術包含哪些內容？現(xiàn)代測控儀器技術包含哪些內容？發(fā)展趨

3、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技術的發(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，力學量的mg精度測量等。同時對儀器的可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）高效率大批量產品生產節(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。（3）高智能化在信息拾取

4、與轉換、信息測量、判斷和處理及控制方面大量采用微處理器和微計算機，顯示與控制系統(tǒng)向三維形象化發(fā)展，操作向自動化發(fā)展，并且具有多種人工智能從學習機向人工智能機發(fā)展是必然的趨勢。（4）多維化、多功能化（5）開發(fā)新原理（6）動態(tài)測量現(xiàn)代設計方法的特點：(1)程式性強調設計、生產與銷售的一體化。(2)創(chuàng)造性突出人的創(chuàng)造性，開發(fā)創(chuàng)新性產品。(3)系統(tǒng)性用系統(tǒng)工程思想處理技術系統(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)關系。(4)優(yōu)化性通

5、過優(yōu)化理論及技術，以獲得功能全、性能良好、成本低、性能價格比高的產品。(5)計算機輔助設計計算機將更全面地引入設計全過程，計算機輔助設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。1.4.測控儀器由哪幾部分組成？各部分功能是什么？測控儀器由哪幾部分組成？各部分功能是什么？工作原理工作原理：Z向運動具有自動調焦功能，通過計算機對CCD攝像器件攝取圖像進行分析，用調焦評價函數來判斷調焦質量。被檢測的印刷

6、線路板或IC芯片的瞄準用可變焦的光學顯微鏡和CCD攝像器件來完成。攝像機的輸出經圖像卡送到計算機進行圖像處理實現(xiàn)精密定位和圖像識別與計算，并給出被檢測件的尺寸值、誤差值及缺陷狀況。按功能將儀器分成以下幾個組成部分：按功能將儀器分成以下幾個組成部分：1基準部件5信息處理與運算裝置在計量器具的刻度標尺上，最小格所代表的被測尺寸的數值叫做分度值，分度值又稱刻度值。分辨力分辨力(resolution)顯示裝置能有效辨別的最小示值。對于數字式儀器

7、，分辨力是指儀器顯示的最末一位數字間隔代表的被測量值。對模擬式儀器，分辨力就是分度值。分辨力是與儀器的精度密切相關的。要提高儀器精度必須有足夠的分辨力來保證；反過來儀器的分辨力必須與儀器精度相適應不考慮儀器精度而一味的追求高分辨力是不可取的。示值誤差示值誤差(errofindication)測量儀器的示值與對應輸入量的真值之差。由于真值不能確定，實際上用的是約定真值，即常用某量的多次測量結果來作為約定真值。測量儀器的示值誤差，包含有儀器

8、的隨機誤差和系統(tǒng)誤差，因此用測量的方法確定儀器示值誤差時，同一個值測量次數一般不要超過三次。示值誤差越小，表明儀器的準確度越高。測量范圍測量范圍(measuringrange)測量儀器誤差允許范圍內的被測量值。測量范圍包含示值范圍還包含儀器的調節(jié)范圍。如光學計的示值范圍為0.1mm，但其懸臂可沿立柱調節(jié)180mm，在該范圍內仍可保證儀器的測量精度，則其測量范圍為1800.1mm。又如千分尺的測量范圍有0～25mm，25～50mm，50～

9、75mm……等規(guī)格，但其示值范圍均為25mm。靈敏度靈敏度(sensitivity)測量儀器響應(輸出)的變化除以對應的激勵(輸入)的變化。若輸入激勵量為?X，相應輸出是?Y，則靈敏度表示為：S=?Y／?X儀器的輸出量與輸入量的關系可以用曲線來表示，稱為特性曲線，特性曲線有線性的也有非線性的，非線性特性用線性特性來代替時帶來的誤差，稱為非線性誤差。特性曲線的斜率即為靈敏度。靈敏度的量綱可以是相同的，也可以是不相同的，如電感傳感器的輸入量

10、是位移，而輸出量是電壓，其靈敏度的量綱為Vmm；而齒輪傳動的百分表其輸入量是位移，輸出量也是位移，在這樣情況下，靈敏度又稱為放大比。靈敏度是儀器對被測量變化的反映能力。鑒別力鑒別力(閾)(discrimination)使測量儀器產生未察覺的響應變化的最大激勵變化，這種激勵變化應是緩慢而單調地進行。它表示儀器感受微小量的敏感程度。儀器的鑒別力可能與儀器的內部或外部噪聲有關，也可能與摩擦有關或與激勵值有關。測量儀器的準確度測量儀器的準確度(

11、accuracyofmeasuringinstrument)測量儀器的準確度是一個定性的概念，它是指測量儀器輸出接近于真值的響應的能力。符合一定的計量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內的測量儀器的等級或級別稱為測量儀器的準確度等級，如零級、一級、二級等。測量儀器的示值誤差測量儀器的示值誤差(errofindication)測量儀器的示值與對應輸入量的真值之差。由于真值不能確定，實際上用的是約定真值，即常用某量的多次測量結果來作為約定真值。測