測(cè)控儀器設(shè)計(jì)第版課后習(xí)題答案浦昭邦王寶光

1、1.1.測(cè)控儀器的概念是什么？測(cè)控儀器的概念是什么？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。1.2.為什么說(shuō)測(cè)控儀器的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)為什么說(shuō)測(cè)控儀器的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)儀器儀表的用途和重要性—遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，深入到人民生活的各個(gè)角落，儀器儀表中的計(jì)量測(cè)試儀器與控制儀器統(tǒng)稱為測(cè)控儀器，可以說(shuō)測(cè)控儀器的水平是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。儀器儀表

2、的用途:在機(jī)械制造業(yè)中：對(duì)產(chǎn)品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)性能測(cè)試；加工過(guò)程的控制與監(jiān)測(cè)；設(shè)備運(yùn)行中的故障診斷等。在電力、化工、石油工業(yè)中：對(duì)壓力、流量、溫度、成分、尺寸等參數(shù)的檢測(cè)和控制；對(duì)壓力容器泄漏和裂紋的檢測(cè)等。在航天、航空工業(yè)中：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、振動(dòng)、噪聲、動(dòng)力特性、噴油壓力、管道流量的測(cè)量；對(duì)構(gòu)件的應(yīng)力、剛度、強(qiáng)度的測(cè)量；對(duì)控制系統(tǒng)的電流、電壓、絕緣強(qiáng)度的測(cè)量等。1.3.現(xiàn)代測(cè)控儀器技術(shù)包含哪些內(nèi)容？現(xiàn)代測(cè)控儀器技術(shù)包含哪些內(nèi)容？發(fā)展趨

3、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)。（3）高智能化在信息拾取

4、與轉(zhuǎn)換、信息測(cè)量、判斷和處理及控制方面大量采用微處理器和微計(jì)算機(jī)，顯示與控制系統(tǒng)向三維形象化發(fā)展，操作向自動(dòng)化發(fā)展，并且具有多種人工智能從學(xué)習(xí)機(jī)向人工智能機(jī)發(fā)展是必然的趨勢(shì)。（4）多維化、多功能化（5）開(kāi)發(fā)新原理（6）動(dòng)態(tài)測(cè)量現(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(xiāo)售的一體化。(2)創(chuàng)造性突出人的創(chuàng)造性，開(kāi)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

5、過(guò)優(yōu)化理論及技術(shù)，以獲得功能全、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。1.4.測(cè)控儀器由哪幾部分組成？各部分功能是什么？測(cè)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(yùn)動(dòng)具有自動(dòng)調(diào)焦功能，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)CCD攝像器件攝取圖像進(jìn)行分析，用調(diào)焦評(píng)價(jià)函數(shù)來(lái)判斷調(diào)焦質(zhì)量。被檢測(cè)的印刷

6、線路板或IC芯片的瞄準(zhǔn)用可變焦的光學(xué)顯微鏡和CCD攝像器件來(lái)完成。攝像機(jī)的輸出經(jīng)圖像卡送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理實(shí)現(xiàn)精密定位和圖像識(shí)別與計(jì)算，并給出被檢測(cè)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(gè)組成部分：按功能將儀器分成以下幾個(gè)組成部分：1基準(zhǔn)部件5信息處理與運(yùn)算裝置在計(jì)量器具的刻度標(biāo)尺上，最小格所代表的被測(cè)尺寸的數(shù)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(duì)于數(shù)字式儀器

7、，分辨力是指儀器顯示的最末一位數(shù)字間隔代表的被測(cè)量值。對(duì)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(guān)的。要提高儀器精度必須有足夠的分辨力來(lái)保證；反過(guò)來(lái)儀器的分辨力必須與儀器精度相適應(yīng)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(cè)量?jī)x器的示值與對(duì)應(yīng)輸入量的真值之差。由于真值不能確定，實(shí)際上用的是約定真值，即常用某量的多次測(cè)量結(jié)果來(lái)作為約定真值。測(cè)量?jī)x器的示值誤差，包含有儀器

8、的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，因此用測(cè)量的方法確定儀器示值誤差時(shí)，同一個(gè)值測(cè)量次數(shù)一般不要超過(guò)三次。示值誤差越小，表明儀器的準(zhǔn)確度越高。測(cè)量范圍測(cè)量范圍(measuringrange)測(cè)量?jī)x器誤差允許范圍內(nèi)的被測(cè)量值。測(cè)量范圍包含示值范圍還包含儀器的調(diào)節(jié)范圍。如光學(xué)計(jì)的示值范圍為0.1mm，但其懸臂可沿立柱調(diào)節(jié)180mm，在該范圍內(nèi)仍可保證儀器的測(cè)量精度，則其測(cè)量范圍為1800.1mm。又如千分尺的測(cè)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(cè)量?jī)x器響應(yīng)(輸出)的變化除以對(duì)應(yīng)的激勵(lì)(輸入)的變化。若輸入激勵(lì)量為?X，相應(yīng)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(guān)系可以用曲線來(lái)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(lái)代替時(shí)帶來(lái)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(dòng)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(duì)被測(cè)量變化的反映能力。鑒別力鑒別力(閾)(discrimination)使測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生未察覺(jué)的響應(yīng)變化的最大激勵(lì)變化，這種激勵(lì)變化應(yīng)是緩慢而單調(diào)地進(jìn)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(nèi)部或外部噪聲有關(guān)，也可能與摩擦有關(guān)或與激勵(lì)值有關(guān)。測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度(

11、accuracyofmeasuringinstrument)測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度是一個(gè)定性的概念，它是指測(cè)量?jī)x器輸出接近于真值的響應(yīng)的能力。符合一定的計(jì)量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測(cè)量?jī)x器的等級(jí)或級(jí)別稱為測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確度等級(jí)，如零級(jí)、一級(jí)、二級(jí)等。測(cè)量?jī)x器的示值誤差測(cè)量?jī)x器的示值誤差(errofindication)測(cè)量?jī)x器的示值與對(duì)應(yīng)輸入量的真值之差。由于真值不能確定，實(shí)際上用的是約定真值，即常用某量的多次測(cè)量結(jié)果來(lái)作為約定真值。測(cè)