测控仪器设计考点总结_控制系统设计考点总结
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测控仪器设计考点总结
第一章
1、仪器仪表的作用:主要体现在测量和控制两个方面,测量:是以确定量值为目的一组操作,用于表达物质的数量特征。控制:是对信息获取、传送、执行过程的一种干预。
2、测控仪器的包括的方面: 计量测试仪器、(几何计量、机械计量、热工计量、时间频率、电磁、无线电参数、光学和声学参数、电离辐射)、工业自动化仪器仪表、科学仪器、医疗仪器、自动化与网络自动化测试系统、各种传感器
3、测量仪器与测量器具的区别:测量仪器又称计量器具,是指将被测量转换成指示值或等效信息的计量器具。测量器具:是以固定形态复现或提供定量的一个或多个已知值的器具。
4、示值范围:极限示值界限内的一组数。
灵敏度:测量仪器响应的变化与对应的激励的变化的之比。测量范围:测量仪器误差允许范围内的被测量值。
测量仪器的准确度:指测量仪器输出接近于真值的响应能力。
稳定性和漂移:稳定性:指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。漂移:仪器计量特性的慢变化。
第二章
1、测量误差:测量值与真值的差。Δ=Xi-Xo 理论真值:用公式计算出的给定值。
约定真值:具有适当不确定度的并赋予特定量的值,有时为约定采用。
2、误差分类:
1)按数学特征:随机误差、系统误差、粗大误差
2)按被测参数的时间特性:静态参数误差、动态参数误差
3)按误差间的关系:独立误差、非独立误差
3、误差来源:
1)原理误差:仪器设计过程中采用的近似理论、近似的数学模型、近似的测量控制电路所造成,与制造和使用无关,只与仪器设计有关。P28页图2—6
2)制造误差:由仪器的零件和其他环节的相互位置及参数、装配、制造等不完善引起的误差。
3)运行误差:仪器在使用过程中产生的误差。P32页图2—104、误差分析:又称精度分析,目的是寻找影响仪器精度的误差根源及其规律。分析步骤:1)寻找仪器误差源
2)计算分析各个源误差
3)精度综合P37图2—14 P38图2-
15、2-16
5、什么是仪器误差的综合:由于影响仪器误差的因素很多,各个误差的性质又各不相同,因此需要将仪器误差进行综合计算。
6、仪器精度设计的根本任务是:将给定的仪器误差合理的分配到仪器的各个组成部件,未正确的设计仪器的各个部件结构以及制定零部件的公差和技术要求提供依据。
P67页3、4题
第四章
1、仪器的总体设计考虑的问题:
1)设计任务分析2)创新型设计3)如何遵守测控仪器的若干设计原则。4)测控仪设计原理5)测控仪器工作原理的选择和系统设计6)测控系统主要结构参数与技术指标的确定7)仪器的总体的造型设计
2、阿贝原则:
定义:为了使测量仪器能给出正确的测量结果,必须将仪器的度数刻线尺安放在在被测尺寸的延长线上。
使用:被测零件的尺寸线和仪器中作为读数用的基准线应顺序排成一条直线。优点:可以使测量结果更准确;
缺点:1)遵守阿贝原则会造成仪器外廓尺寸过大2)许多线值测量系统的仪器,很难做到各个平面内均能遵守阿贝原则。
3、仪器设计遵守的原则:1)阿贝原则2)变形最小原则:尽量避免仪器在工作过程中,因外力温度变化引起仪器结构变形或状态参数的变化,对仪器精度的影响最小。
4、平均读数原理:利用多次读数取平均值通,常能够提高度数精度。
5、比较测量原理:比较电桥和比较放大是比较测量的基本形式。特点:可以消除共模信号的影响,有利于提高测量精度。P98页图3-276、补偿原理:在设计中,巧妙的采用补偿、调整、校正环节等技术措施来提高仪器精度和改善仪器性能。
第六章
1、现代测控仪器的特点:精度高、非接触测量、测量范围大、信息处理能力强。
2、测控仪器光电系统的组成:光源——光学系统——被测对象——光学变换——光电转换——电路处理——显示和控制
3、光电系统的类型:
1)主动系统与被动系统:指系统携带的光源是人为制造的还是自然辐射的。2)模拟系统与数字系统:按照传输和接收的光信息的是模拟量还是数字量。3)直接检测系统与相干检测系统:按照光电系统中光电检测是直接检测光功率还是检测光的振幅、频率、相位区分。
4、光电系统:由光学变换系统和光学或光电子学系统与实现光学变换的光电探测器组成。光电特性:即该系统的输入、输出特性又称为静特性,输入量一般是光通量或者光照度。
5、光电灵敏度特性:又称光谱响应率,是光电系统的光电检测器件的输出(电压或电流)与输入光通量之比Sv=U/Φ、Si=I/ΦSv是电压灵敏度Si是电流灵敏度
6、光电系统的设计原则:
1)匹配原则:a、光谱匹配:选择光源要与光电检测器件的灵敏度特性相匹配。
b功率匹配:入射光的波长频率与光电转化器波长频率相对应。
c、阻抗匹配:信号源与光电检测电路之间具有良好的阻抗的匹配,目的是获得最大的输出功率。
2)干扰光最小原则:干扰光主要指杂散光(光辐射经过各种光学元件产生的散射光、衍射光、透射光、双折射光)、背景光(照明光、自然光等引起的信号背景光)、回授光(指系统的照明光经过光学元件又返回到光源内的光)。3)共光路原则:可实现精密测量和减少共模干扰
7、光电测量中的常用光源:
太阳光、白炽灯、气体放电光源、半导体发光器件LED、激光光源
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