測控儀器設(shè)計復(fù)習(xí)題

1、1、簡述測控儀器設(shè)計中一般的設(shè)計要求包括哪些方面？主要的設(shè)計程序包括哪些？設(shè)計要求：①精度要求②檢測效率要求③可靠性要求④經(jīng)濟(jì)性要求⑤使用條件要求⑥造型要求設(shè)計程序：①確定設(shè)計任務(wù)②設(shè)計任務(wù)分析③調(diào)查研究④總體方案設(shè)計⑤技術(shù)設(shè)計⑥制造樣機(jī)⑦樣機(jī)鑒定或驗(yàn)收⑧樣機(jī)設(shè)計定型后進(jìn)行小批量生產(chǎn)2、簡述測控儀器的設(shè)計原則，并稍作說明①阿貝原則該原則指出，為使量儀能給出正確測量結(jié)果，必須將儀器的讀數(shù)可先吃安放在被測尺寸線的延長線上。就是說，被測零件的

2、尺寸線和儀器中作為讀數(shù)用的基準(zhǔn)線應(yīng)順序排成一條直線②最小變形原則該原則指出，應(yīng)盡量避免在儀器工作過程中，因受力變化或因溫度變化而引起的儀器結(jié)構(gòu)變形或儀器狀態(tài)和參數(shù)的變化，并使之對儀器精度的影響量?、蹨y量鏈最短原則測量鏈最短原則則是指構(gòu)成儀器測量鏈環(huán)節(jié)的構(gòu)件數(shù)目應(yīng)最少④坐標(biāo)系基準(zhǔn)統(tǒng)一原則這條原則是指，在設(shè)計零件時，應(yīng)該使零件的設(shè)計基面、工藝基面和測量基面一致起來，符合這個原則才能使工藝上或測量上能夠較經(jīng)濟(jì)的獲得規(guī)定的精度要求而避免附加的誤

3、差⑤精度匹配原則在對儀器進(jìn)行精度分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)儀器中各部分各環(huán)節(jié)對儀器精度影響的不同，分別對各部分個環(huán)節(jié)提出不同的精度要求和恰當(dāng)?shù)木确峙?，這就是精度匹配原則⑥經(jīng)濟(jì)原則經(jīng)濟(jì)原則是一切工作都要遵守的一條基本而重要的原則3、簡述測控儀器的設(shè)計原理，并稍作簡述①平均讀數(shù)原理在計量學(xué)中，利用多次讀數(shù)取其平均值，通常能夠提高讀數(shù)精度。利用這一原理來設(shè)計儀器的讀數(shù)系統(tǒng)，即稱之為平均讀數(shù)原理②比較測量原理包括位移量同步比較測量原理、差動比較測量原

4、理、零位比較測量原理③補(bǔ)償原理應(yīng)用補(bǔ)償法進(jìn)行誤差補(bǔ)償是應(yīng)注意的問題有①補(bǔ)償環(huán)節(jié)②補(bǔ)償方法③補(bǔ)償要求④綜合補(bǔ)償4、①線紋尺、度盤、碼盤都是絕對碼標(biāo)準(zhǔn)量的例子，根據(jù)它們的起始和終止的位置就可以確定所對應(yīng)的線位移或轉(zhuǎn)角，與測量的中間過程無關(guān)。絕對碼標(biāo)準(zhǔn)量的抗干擾能力優(yōu)于增量馬標(biāo)準(zhǔn)量，它不受停電、斷線等意外故障以及測量中間過程的影響，并易于恢復(fù)測量②光柵、激光干涉條紋等屬于增量馬標(biāo)準(zhǔn)量。它的優(yōu)點(diǎn)是可按需要任意設(shè)置零位，這樣可以不必通過兩點(diǎn)的絕對

5、坐標(biāo)差去確定位移或轉(zhuǎn)角。有的增量馬標(biāo)準(zhǔn)量還設(shè)有絕對零位。增量馬標(biāo)準(zhǔn)量需從測量條件、屏蔽、電路等方面采取措施，以提高其抗干擾能力5、導(dǎo)軌運(yùn)動的不平穩(wěn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么？如何加以改善？原因：導(dǎo)軌運(yùn)動的不平穩(wěn)現(xiàn)象主要是因?yàn)椤芭佬小爆F(xiàn)象。導(dǎo)致爬行現(xiàn)象的原因有①導(dǎo)軌間的靜、動摩擦系數(shù)差值較大②動摩擦系數(shù)隨速度變化③系統(tǒng)剛度差息，光電檢測器檢測不是直接檢測光強(qiáng)而是檢測干涉條紋的振幅、頻率、或相位則稱為相干檢測系統(tǒng)。直接檢測系統(tǒng)簡單、應(yīng)用范圍廣，而

6、相干檢測具有更高的檢測能力和更高的信噪比，因而系統(tǒng)精度更高，穩(wěn)定性也更好。11、說明干涉條紋外差檢測原理及特性。（1）原理圖651光學(xué)外差探測原理a）原理圖b）頻譜分布圖光學(xué)外差檢測原理如圖a所示。入射信號光波的復(fù)振幅和本機(jī)振蕩參考光波的復(fù)振幅分別為Us(t)=assin(ωstψs)U0(t)=a0sin(ω0tψ0)則在光混頻器上的輸出光強(qiáng)為它的頻譜分布表如圖b所示，其中的倍頻項(xiàng)與和頻項(xiàng)不能被光電器件接受，只有當(dāng)ω0和ωs足夠接近，

7、并使Δω=ωsω0處于探測器的通頻帶范圍內(nèi)才能被相應(yīng)。此時探測器的輸出信號為，此式為光學(xué)外差信號表達(dá)式（2）光外差檢測的特性光外差干涉測量具有以下優(yōu)點(diǎn)：①檢測能力強(qiáng)②轉(zhuǎn)換增益高③信噪比高④濾波性好⑤穩(wěn)定性和可靠性高。12、光電系統(tǒng)設(shè)計要考慮哪些重要原則？①匹配原則（光譜匹配、功率匹配、阻抗匹配）②干擾光最小原則③共光路原則④光電系統(tǒng)設(shè)計是測控儀器設(shè)計的一部分，它還應(yīng)遵守儀器設(shè)計的阿貝原則、差動比較原則、精度原則、基面統(tǒng)一原則以及補(bǔ)償原理