测控仪器设计考试复习资料

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1、说在前面的话，本资料为《测控仪器设计》（第二版）的考试复习资料，本资料包含两份，分别为两个人整理所得，我只是将其整合到一份文档中。第一章分类：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁量计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学量测量仪器、电离辐射计量仪器以上8大类计量仪器的共性技术：计量测试仪器的设计理论和测试理论测控仪器：利用测量和控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪器。发展趋势:高精度与高可靠性、高效率、智能化、多样化与多维化现代设计方法的特点：程式性、创造性、系统性、优

2、化性、计算机辅助设计术语定义：标尺间隔：对应标尺两相邻标记的两个值之差。分度值：一个标尺间隔所代表的被测量值。示值范围：极限示值界限内的一组数。对模拟量显示而言它就是标尺范围；在有些领域中它是仪器所能显示的最大值与最小值之差。有时又把示值范围称为量程(span)。测量范围：测量仪器误差允许范围内的被测量值。灵敏度：测量仪器响应(输出)的变化除以对应的激励(输入)的变化。若输入激励量为∆X，相应输出是∆Y，则灵敏度表示为：S=∆Y／∆X。仪器的输出量与输入量的关系可以用曲线来表示，称为特性曲线，特性曲线有线性的也有非线性的，非线性特性用线性特性来代替时带来

3、的误差，称为非线性误差。特性曲线的斜率即为灵敏度。灵敏度是仪器对被测量变化的反映能力。鉴别力(阈)：使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢而单调地进行。它表示仪器感受微小量的敏感程度。仪器的鉴别力可能与仪器的内部或外部噪声有关，也可能与摩擦有关或与激励值有关。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。对模拟式仪器，分辨力就是分度值。分辨力是与仪器的精度密切相关的。要提高仪器精度必须有足够的分辨力来保证；反过来仪器的分辨力必须与仪器精度相适应,不考虑仪器精度而一味的

4、追求高分辨力是不可取的。测量仪器的准确度：测量仪器输出接近于真值的响应的能力。测量仪器的示值误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。重复性误差视差：当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏离正确观察方向进行读数和瞄准所引起的误差。估读误差：观测者估读指示器位于两相邻标尺标记间的相对位置而引起的误差，有时也称为内插误差。读数误差：由于观测者对计量器具示值读数不准确所引起的误差，它包括视差和估读误差。设计要求：精度要求、检测效率要求、可靠性要求、经济性要求、使用条件要求、造型要求。第二章误差特性：客观存在性、不确定性、未知性。分类：按误差的数学特征：随

5、机误差、系统误差、粗大误差；按被测参数的时间特性：静态参数误差、动态参数误差；按误差间的关系：独立误差：相关系数为“零”、非独立误差：相关系数非“零”。来源：设计、生产、使用，生产中误差有原理误差、制造误差、运行误差。原理误差：近似数据处理方法、机械结构、测量与控制电路（1）采用近似的理论和原理进行设计是为了简化设计、简化制造工艺、简化算法和降低成本。（2）原理误差属于系统误差，使仪器的准确度下降，应该设法减小或消除。（3）减小的方法：•采用更为精确的、符合实际的理论和公式进行设计和参数计算。•研究原理误差的规律，采取技术措施避免原理误差。•采用误差补偿

6、措施。制造误差：产生于制造、支配以及调整中的不完善所引起的误差。主要由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。运行误差：仪器在使用过程中所产生的误差。如力变形误差、磨损和间隙造成的误差，温度变形引起的误差，材料的内摩擦所引起的弹性滞后和弹性后效，以及振动和干扰等。仪器误差分析目的：正确地选择仪器设计方案；合理地确定结构和技术参数；为设置误差补偿环节提供依据。任务：寻找影响仪器精度的误差根源及其规律；计算误差及其对仪器总精度的影响程度；过程：寻找仪器源误差：分析计算局部误差是各个源误差对

7、仪器精度的影响，这种影响可以用误差影响系数与该源误差的乘积来表示；精度综合根据各个源误差对仪器精度影响估计仪器的总误差，并判断仪器总误差是否满足精度设计所要求的数值。如果满足，则表明精度设计成功；否则，对精度分配方案进行适当调整或改变设计方案或结构后，重新进行精度综合。误差独立作用原理：除仪器输入以外，另有影响仪器输出的因素，假设某一因素的变动（源误差）使仪器产生一个附加输出，称为局部误差。影响系数是仪器结构和特征参数的函数；一个源误差只产生一个局部误差，而与其它源误差无关；仪器总误差是局部误差的综合。分析方法：微分法、几何法、作用线与瞬时臂法、数学逼近

8、法、控制系统的误差分析法。其它方法：逐步投影法、矢量代数法、球面三角法几何法的优