测控仪器设计考试复习资料

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

几何法的优点是简单、直观，适合于求解机构中未能列入作用方程的源误差所引起的局部误差，但在应用于分析复杂机构运行误差时较为困难 基于机构传递位移的机理来研究源误差在机构传递位移的过程中如何传递到输出。因此，作用线与瞬时臂法首先要研究的是机构传递位移的规律 第三章

测控仪器总体设计，是指在进行仪器具体设计以前，从仪器自身的功能、技术指标、检测与控制系统框架及仪器应用的环境和条件等总体角度出发，对

仪器设计中的全局问题进行全面的设想和规划。 要考虑的主要问题有：

1.设计任务分析 4.测控仪器若干设计原理的斟酌 7.仪器总体的造型规划 2.创新性构思 5.测控仪器工作原理的选择和系统设计 3.测控仪器若干设计原则的考虑 6.测控系统主要结构参数与技术指标的确定

仪器总体设计的最终评估，是以其所能达到的经济指标与技术指标来衡量，精度与可靠性指标是测控仪器设计的核心问题。 设计任务分析 ? 了解被测控参数的特点 ? ? ? ? ?

1）了解精度、数值范围（一维、二维、量值范围）、量值性质（单值、多值）、测量状态（动态、静态）等要求； 2） 按国家标准严格的定义确定仪器工作原理

了解测控参数载体的特点 机械与光学载体居多。要考虑载体的大小、形状、材料、重量、状态等 了解仪器的功能要求 是静态还是动态、开环还是闭环、一维还是多维、单一参数还是复合参数、检测效率、测量范围、承载能力、操作方式、 显示方式、自动诊断、自动保护等。 了解仪器的使用条件 室内还是室外、在线还是脱机、间断还是连续、环境状况。 了解国内外同类产品的原理和技术水平

了解国内加工工艺水平及关键元器件的销售情况

六项设计原则：阿贝(Abbe)原则及其扩展 变形最小原则及减小变形影响的措施 测量链最短原则

坐标系统一原则 精度匹配原则 经济原则

阿贝原则 定义：为使量仪能给出正确的测量结果,必须将仪器的读数刻线尺安放在被测尺寸线的延长线上。或者说，被测零件的尺寸线和仪器的基准线（刻线

尺）应顺序排成一条直线。

但在实际的设计工作中，有些情况不能保证阿贝原则的实施，其原因有二：

1）遵守阿贝原则一般造成仪器外廓尺寸过大，特别是对线值测量范围大的仪器，情况更为严重。

2）多自由度测量仪器，如图3-3所示的三坐标测量机，或其它有线值测量系统的仪器。很难作到使各个坐标方向或一个坐标方向上的各个平面内均能遵守阿贝原则。

许多线值测量系统的仪器，很难做到使各个坐标方向或一个坐标方向上的各个平面内均能遵守阿贝原则。 变形最小原则定义：应尽量避免在仪器工作过程中，因受力变化或因受温度变化而引起的仪器结构变形或仪器状态和参数的变化。

1．减小力变形影响的技术措施：一米激光测长机底座变形的补偿、光电光波比长仪消除力变形的结构布局 2．减小热变形影响的技术措施

①采用恒温条件，以减小温度变化量 ；

②选择合适的材料，以减小线膨胀的影响，或选用线胀系数相反的材料在某些敏感环节上进行补偿； ③采用补偿法补偿温度变化的影响

测量链最短原则 定义：仪器中直接感受标准量和被测量的有关元件，如被测件、标准件、感受元件、定位元件等均属于测量链

? 在精密测量仪器中，根据各环节对仪器精度影响程度的不同，可将仪器中的结构环节区分为测量链、放大指示链和辅助链三类。 ? 测量链的误差对仪器精度的影响最大，一般都是1:1影响测量结果。因此，对测量链各环节的精度要求应最高。

? 因此测量链最短原则显然指一台仪器中测量链环节的构件数目应最少，即测量链应最短。因此，测量链最短原则作为一条设计原则要求设计者予以遵

守。 以上设计原则，一般都是从某台仪器总体出发考虑的。而坐标系统一原则,则是对仪器群体之间的位置关系,相互依赖关系来说的,或主要是针对仪器中的零件设计及部件装配要求来说的。

坐标系统一原则

对零部件设计来说，这条原则是指：在设计零件时，应该使零件的设计基面、工艺基面和测量基面一致起来，符合这个原则，才能使工艺上或测量上能够较经济地获得规定的精度要求而避免附加的误差。

对仪器群体之间（主系统与子系统之间）的位置关系,相互依赖关系来说, 这条原则是指：在设计某台仪器或其中的组成部件时，应考虑到该仪器或该部件的坐标系统在主坐标系统中的转换关系与实现转换的方法 精度匹配原则 定义：在对仪器进行精度分析的基础上，根据仪器中各部分各环节对仪器精度影响程度的不同，分别对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配。

经济原则

经济原则是一切工作都要遵守的一条基本而重要的原则。经济原则反映到测控仪器的设计之中，可从以下几方面来考虑：

1）工艺性。 选择正确的加工工艺和装配工艺，从而达到节省工时，节约能源，不但易于组织生产，而且降低管理费用。 2）合理的精度要求。 精度的高低，决定了成本的高低。因此各环节则应根据不同的要求分配不同的精度。

3）合理选材。 合理选材是仪器设计中的重要环节之一，从减小磨损、减小热变形、减小力变形、提高刚度及满足许多物理性能上来说，都离不开材料性能。而材料的成本又差价很大，因此合理选材是至关重要的一条。

4）合理的调整环节。 设计合理的调整环节，往往可以降低仪器零部件的精度要求，达到降低仪器成本的目的。

5）提高仪器寿命。 为提高仪器寿命要对电气元件进行老化和筛选；对机械零部件中的易损系统采用更合理的结构型式。虽然这两方面的改进会使成本增加，但如果仪器寿命延长一倍，等于使仪器价格降低了一半。 测控仪器设计原理：平均读数原理、比较测量原理、补偿原理

平均读数原理：在计量学中，利用多次读数取其平均值，能够提高读数精度。

比较测量原理

（一）位移量同步比较测量原理 定义：对复合参数进行测量的近代方法是先分别用激光装置或光栅装置等测出它们各自的位移量，然后再根据它们之间存在的特定关系由计算机系统直接进行运算比较而实现测量。

位移量同步比较原理主要应用于复合参数的测量：渐开线齿形误差，齿轮切向综合误差，螺旋线误差，凸轮型面误差的测量

特点：这类复合参数一般都是由线位移和角位移，或角位移和角位移以一定关系作相互运动而成。它们的测量过程，实际上是相应的位移量之间的同步比较过程，故在设计这类参数的测量仪器中，形成了一种位移量同步比较的测量原理。这一原理的特点是符合按被测参数定义进行测量的基本原则。 （二）差动比较测量原理

1．电学量差动比较测量 电学量差动比较测量可以大大减小共模信号的影响，从而可以提高测量精度和灵敏度，并可以改善仪器的线性度。 2．光学量差动比较测量 降低共模信号的影响，还可消除杂散光的干扰。 （三）零位比较测量原理 补偿原理 补偿原理是仪器设计中一条内容广泛而意义重大的设计原理。如果在设计中，采用包括补偿、调整、校正环节等技术措施，则往往能在提高仪器精

度和改善仪器性能方面收到良好的效果。

补偿原理的核心包括：

1．补偿环节的选择 为了取得比较明显的补偿效果，补偿环节应选择在仪器结构、工艺、精度上的薄弱环节，对环境条件及外界干扰敏感的环节上。 2．补偿方法的确定 有光电方法、软件方法、电学方法、标准器比较的方法等。 3．补偿要求的分析 根据不同的补偿对象，有不同的补偿要求：

例如，对于导轨直线度偏差的补偿，必须要对整个行程范围进行连续逐点的补偿；而对仪器示值的校正，一般可要求校正几个特征点，如首尾两点，或中间选几点，达到选定的特征点保证仪器示值精确即可。

4．综合补偿（最佳调整原理）的实施 优点：综合补偿方法具有简单、易行、补偿效果好的特点。

涵义：该方法不必研究仪器产生的误差来自哪个或哪些环节，但通过对某个环节的调整后，便起到了综合补偿的效果。

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检测系统工作原理的选择和系统功能的设计是总体考虑时首先遇到的一个问题。

检测系统是一台设备的重要组成部分，它相当于人体智能系统的五官，五官获取外界信号, 大脑相当于设备的控制系统，四肢相当于设备的执行机构,因此，一台完整的设备能否按设计要求完成预定的任务，首先取决于检测系统的精度和可靠性。

检测系统的设计包括:传感器的选择与设计、标准量及其细分方法的应用、数据处理与显示装置的选取等三大部分。

测控仪器结构参数及技术指标的数值是根据仪器的功能、测量范围、精度要求、分辩力要求、误差补偿要求、使用要求和条件，以及有关标准规定等许多因素来确定的。

一、从精度要求出发来确定仪器参数——光学灵敏杠杆的杠杆比的确定

二、从测量范围要求出发确定仪器参数——小模数渐开线齿形误差检查仪的结构参数的确定 三、从误差补偿要求来确定参数——电容压力传感器的结构参数确定

四、从仪器精度和分辩力要求出发确定仪器参数——光栅式刀具预调仪电子细分参数与视觉系统结构参数的选择 第四章

在测控仪器中，精密机械系统对保证仪器的测量精度、定位精度和运动精度起着关键的作用。 仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。

名称 结构特点 结构尺寸较大， 结构比较复杂， 要承受外载荷及其变化，受热变形影响较大。 设计要求 要具有足够的刚度，力变形要小 稳定性好，内应力变形小 热变形要小 良好的抗振性 相应措施 刚度设计常采用的方法有模拟试验法（仿真试验）、量纲分析法和有限元分析法。有限元分析已有成熟的分析软件可借用。采用正确的结构设计也是保证支承件刚度的重要手段。 对铸造的基座和立柱要进行时效处理，以消除内应力，减少应力变形。时效处理的方法有两种，即自然时效和人工时效。 严格控制工作环境温度, 控制仪器内的热源, 采取温度补偿措施 在满足刚性要求情况下，尽量减轻重量，以提高固有频率，防止共振；如合理地选择截面形状和尺寸，合理地布置肋板或隔板以提高静刚度；减小内部振源的振动影响，如采用气体、液体静压导轨或轴系；对驱动电动机的振动加隔离措施；对运动件进行充分润滑以增加阻尼等；采用减振或隔振设计，如弹簧隔振、橡胶隔振、气垫隔振等。 基座 立柱

名称 刚度设计 结构设计 1）正确选择截面形状与外形结构：构件受压时变形量与截面积大小有关；受弯、扭时，变形量与截面形状有关。参阅表4-1横截面积相同时不同断 面形状惯性矩的比较进行设计 2）合理地选择和布置加强肋，以增加刚度，参阅表4-1-1所示各种肋条(板)的形状及其优缺点 3）正确的结构布局，减小力变形 4）良好的结构工艺性，减小应力变形 5）合理地选择材料 通常要求基座及支承件的材料具有较高的强度和刚度、耐磨性以及良好的铸造、焊接以及机械加工的工艺性参阅表4-1-2 支承件常用材料性能及改善措施 6)基座与支承件的壁厚、肋板、肋条厚度设计可参阅表4-2 基座立柱 1)有限元分析法： 此分析法是一种将数学、力学与计算机技术相结合的对支承件刚度和动特性进行分析的一种方法； 2)仿真分析法： 对结构形状复杂的支承件，可采用模型仿真，虽然花费些物力和时间，但得出的结果与实际比较接近。 导轨由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成，分为滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨和弹性摩擦导轨。

闭式双矩形导轨 ①磨损后不能自动补偿，需用镶条调节。 ②其导向面在两对导轨的外侧，两面距离较大，受热时变形量较大，为此，留有较大间隙，故影响导向精度。 ①磨损后不能自动补偿，需用镶条调节。 ②其导向面在两对导轨某一边的内外侧，两面距离较小，受热时变形小。 ③牵引力位置不当时，会使工作台倾斜，卡死。 ①磨损后不能自动补偿，需用镶条调节。 ②其导向面在中间平导轨的两内侧，两面距离较小， 热时变形小。对牵引力位置精度要求较低。 优点 缺点 ①导向面和压紧面都是平面，制造和检验容易。 ②摩擦系数低，承载能力大，刚度高

主轴刚度K=F/y Kθ=M/θ（a—为主轴悬伸长度 ，l—支撑跨距 y1—轴承为刚体，主轴为变形体 ，y2—主轴为刚体，轴承为变形体 ，y—总挠度）

提高主轴刚度的措施：

①加大主轴直径，但导致机构尺寸加大。一般D取锥孔大端直径的1.5—2倍 ②合理选择支撑跨距 ③缩短主轴悬伸长度a / l0=1/2—1/4 ④提高轴承刚度

主轴系统的热稳定性 滚动摩擦轴系优于滑动轴系 合理选择推力支撑位置 减小热源的影响 a. 推力支撑位置在后径向轴承的两侧。受热后主轴向前伸长，影响轴向精度。 b. 推力支撑位置在前后径向轴承的外侧，装配方便，受热伸长会影响轴向间隙。 c. 推力支撑位置在前径向轴承的两侧，避免了主轴受热向前伸长，刚性较高，但主轴悬伸部分增加。 d. 推力支撑位置在前径向轴承的内侧，是较好的布置。

液体静压轴承轴系是由压力油将轴系浮起进行工作的轴承。 特点：

1）在液体压力油作用下将主轴浮起，在轴和轴套之间形成油膜，因此形成液体摩擦，摩擦力极小，几乎无磨损，寿命长，转动灵活，消耗功率尘。 2）与气体静压轴系相比刚度更高，承载能力大，因此常用于大型或重型仪器上，在机床上应用比较广泛。 3）回转精度较高，可达0.05μm。由于油液分子的平均作用，使轴系回转精度可高于零件加工精度。 4）抗振性好于气体静压轴承。

5）需要一套高质量的供油系统，由于油温变化后会造成回转中心热漂移，因而还需油温控制系统配套使用。因此不仅系统复杂化而且成本也较高。

第五章

电路设计要求： 参数的重要性 影响因素：信噪比、分辨力、线性度（测控系统的实际静态特性输出是一条曲线而并非是一条直线）、灵敏度、量化误差、稳定性、频率特性、输入与输出阻抗 。 *线性度影响包括： ①非线性的标尺和刻度盘难于制作； 精度②在系统换档时需要重新标定； 要求 ③测试数据记录容易失真； ④当进行模/数、数/模转换时不易保证精度； ⑤当进行反馈控制时，控制方法和算法不易实现等。提高灵敏度，可以提高信噪比和分辨力，从而得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。 响应对于整个测控系统而言，响应速度应当包括传感器的响应速度速度和电路与软件系统的响应速度两个方面。因此，电路要求 与软件系统的响应速度也是十分重要的一个环节。 可靠性要 求 经济性要求 系统的成本与精度之间呈几何级数关系，随着精度的不断提高，成本增加的速度远远超过精度的增加速度。因此，确定适宜的、合理的目标精度是非常主要的。另一方面，经济性设计的尺度，必须以满足精度和可靠性为前提。 提高性能的措施 ①选择适当的测量电路形式，选取合适的测量段，可以显著减小非线性误差。 ②可以通过适当设计或增加补偿和校正环节，降低非线性误差。灵敏度与系统的量程及分辨力是相互关联的指标，需要统筹考虑 1、注意各个环节的速度匹配问题。避免出现某一环节速度过低和过高的极端情况。 2、对软件系统而言，计算机的主频越高，位宽越高，软件运行速度就越快，指令执行时间就越短，系统响应速度就越快 一是在工艺上提高电路系统元器件本身的可靠性，将元器件失效的影响降低到最低程度； 二是在系统结构设计方面提高系统的可靠性和合理性，避免设计不当造成可靠性下降； 三是在硬件和软件中增加适当措施。 1、硬件设备的选材应基于保证性能、降低价格的原则，在考虑初期投入的同时还必须考日后系统的运营和维护费用。2、软件系统尽可能自主开发，便于长期维护和升级，也可以保证软件系统的经济性。3、在电路与软件系统过程中应注意硬件与软件的配比和平衡，应灵活运用“以软代硬”或“以硬代软”的方法，寻求开发时间、经济性与性能的折衷决定硬件与软件的比重。 光电隔离

光电隔离特点：输入回路与输出回路之间没有电气联系,完全隔离，可以承受几千伏的高压，不会击穿器件。因此当外部设备出现故障，不会损坏控制电路和计算机系统；避免了共阻抗耦合的干扰信号的产生。

因此，采用光电耦合器件的输入隔离电路具有很好的适用性，特别适合驱动一些高压器件和设备，可以有效保护测控系统的安全。

第六章光电系统

光电系统 特点：1. 精度高；2.非接触测量；3. 测量范围大；4. 信息处理能力强，分为主动系统与被动系统，模拟系统与数字系统，直接探测系统与相干探测系统等。

核心是光学变换与光电变换；

特性：光电特性，光谱特性及光谱匹配，光电灵敏度特性（光谱响应率），频率响应特性，光电系统的探测率D和比探测率D* 光电系统的设计原则： 匹配原则， 包括光谱匹配、功率匹配和阻抗匹配

干扰光最小原则 ， 指干扰光对光电系统影响最小，以使系统稳定性好，抗干扰能力强。 共光路原则 ， 在光电系统中为了实现精密测量和减小共模干扰，经常采用差动测量系统，以实现被测量与标准量的比较

1,按功能将仪器分成以下几个组成部分：基准部件、传感器与感受转换部件、放大部件、瞄 准部件、信息处理与运算装置、显示部件、驱动控制部件、机械结构部件。

2，测控仪器的发展趋势：高精度、高效率、高可靠性及智能化、多样化与多维化

3，①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的值 ②示值范围：所能显示的最大值与最小值之差。 测量范围：示值范围+调节范围

③鉴别力：使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化 分辨力：仪器显示的最末一 位数字间隔所代表的被测量值，有单位。 ④ 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。符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等级或级别称为测量仪器的准确度等级

⑤测量仪器的示值误差：测量仪器的示值与对应的输入量的真值之差 ⑥测量仪器的重复性⑦稳定性和漂移 ⑧回程误差（滞差）相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同，其示值之差的绝对值。 产生回程误差的主要原因是仪器零件之间存在间隙和摩擦，或齿轮啮合面的变动； 对于电磁式传感器或压电式传感器 由于正反程磁滞或电滞现象也会出现滞后误差。

4，设计要求：①精度要求：静态测量的示值误差、重复性误差、复现性、稳定性、回程误差、灵敏度、鉴别力、线性度，动态测量的稳态响应误差、瞬态响应误差 当e仪器总/e测量总 较小时，用1/3原则，否则用1/2原则 ②检测效率要求 ③ 可靠性要求 ④经济性要求⑤使用条件要求⑥造型要求

5，设计程序：①确定设计任务②设计任务分析，制定设计任务书③调查研究，熟悉现有资料④总体方案设计⑤技术设计⑥制造样机⑦样机鉴定或验收⑧样机设计定型后进行小批量生产 6，仪器误差分为：原理误差、制造误差、运行误差

①原理误差：是由于在仪器设计中采用了近似的理论，近似的数学模型，近似的机构和近似的测量控制电路所造成的，它只与仪器的设计有关，而与制造和使用无关。 多为系统误差。 例如：激光测径仪原理：把仪器的实际非线性特性近似地视为线性，采用线性的

V技术处理措施来处理非线性的仪器特性，从而引起原理误差。 脉冲当量Q=2n V为最大值，n为有效位，Q越小，A/D转换精度越高 |量化误差| < 一个Q

②制造误差： 指由仪器的零件、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。 减小的具体方法有a）合理地分配误差和确定制造公差 b）正确应用仪器设计原理和设计原则 c）合理地确定仪器的结构参数

d）合理的结构工艺性 e）设置适当的调整和补偿环节

③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，振动及干扰等。

7，仪器误差的分析：①误差独立作用的原理：一个源误差仅使仪器产生一个局部误差，局部误差是源误差的线性函数，与其它源误差无关；仪器总误差是局部误差的综合②微分法

8，立式光学计的工作原理：①原理：光源1发出的光经聚光镜2照亮位于垂直物镜7焦面上的光栅3，经胶合立方棱镜6被反射，并经过准直物镜7以平行光出射，投射至平面反射镜8上，由平面反射镜反射的光束又重新进入物镜、立方棱镜，由立方棱镜分光面透射，将光栅3刻线成像在位于物镜焦面上的光栅5上形成光闸莫尔条纹，当测杆9有微小位移时，光栅3刻线的像将沿光栅5表面移动莫尔条纹光强产生周期性的变化，光电元件4接收该光强变化，经过光电转换、前置放大、细分、辨向、可逆计数和数显等单元，最后在显示窗口上显示测量值。 ②原理误差：光栅3刻线像的位移y?f?tan2?,tan??s/a ?

s?a[y2f?(y2f)],??s0?s?a3y2f?s 调整原理误差的方法，用误差补偿法：通过调整反射镜摆动臂长a来实现。

误差分配方法有系统误差分配，随机误差分配及误差调整

9，设计任务分析：①设计任务：⑴设计者根据用户专门的需要，针对特定的工作特性来设计专用的仪器⑵设计者根据市场需求，设计通用产品和系列产品⑶根据技术的发展和社会需求的预测进行开发性设计②设计任务的分析：⑴了解被测控参数的特点⑵了解测控参数载体的特点⑶了解仪器的功能要求⑷了解仪器的使用条件⑸了解国内外同类产品的类型、原理、技术水平和特点⑹了解国内有关方面的加工工艺水平及关键元器件销售情况。