测控仪器设计__总复习题和考试题

测控仪器设计试题库

一、填空题

1.仪器误差的来源有原理误差、制造误差和运行误差。

2、动态偏移误差和动态重复性误差在时域表征动态测量仪器的瞬态和稳态响应精度，，分别代表了动态仪器响应的和。

3.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是正确度

4.测控仪器的设计六大原则是阿贝原则、变形最小原则、测量链最短原则、坐标系基准统一原则、精度匹配原则、经济原则。

5.温度的变化可能引起电器参数的改变及仪器特性的改变，引起温度灵敏度飘

移和温度零点飘移。

6.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。

7.造型设计中常用的几何形状的尺寸比例：黄金比例、均方根比例、和中间值比例。

8.标准量的细分方法有光学机械细分法、光电细分法。

9、仪器中的支承件包括基座、立柱、机柜、机箱等。它起着联接和支承仪器的机、光、电等各部分零件和部件的作用，其结构特点结构尺寸较大，结构比较复杂。

10、导轨是稳定和灵活传递直线运动的部件，起着确保运动精度及部件间相互位置精度的作用。其由运动导轨（动导轨）和支承导轨（静导轨）组成。

11、导轨种类很多，按照导轨面之间的摩擦性质可分为：滑动摩擦导轨、滚动导轨、静压导轨、弹性摩擦导轨。

12、在微位移机构中，微工作台的驱动方法有步进电动机直流电动机同步电动机测速电动机。

13、测控仪器中的光电系统的组成

14、光电系统的设计主要是研究中的核心技术的设计问题。

15、直接检测系统：相干检测系统：

16、在光电系统设计时，针对所设计的光电系统的特点，遵守一些重要的设计原则。

17、光电系统的核心是光学变换与光电变换，因而光电系统的光学部分与电子部分的匹配是十分重要的。这些匹配包括、。匹配的核心是如何正常选择光电检测器件。

18、照明的种类、、、。

19. 光电系统中的光学部分与电子部分的匹配十分重要，这些匹配包括光谱匹配、、。

二、简答

1、名词术语解释：灵敏度与鉴别力；示值范围与测量范围；估读误差与读数误差；分度值与分辨力

极限示值界限内的一组数。极限示值界限内的一组数。极限示值界限内的一组

数。

2、测控仪器由哪几部分组成，各部分的功能是什么？

基准部件放大部件瞄准部件传感器与感受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

3、什么是阿贝原则？举例说明在仪器设计的过程中如何减少阿贝误差？

阿贝原则：为了使测量仪器能得到正确的测量结果，必须将测量线的读数刻线安放在被测尺寸线的延长线上

方法：1.标尺与被测尺寸在一条直线上2.使导轨没有角运动3.跟踪测量，计算出导轨的偏移量并给出补偿

4、试述同步比较测量原理的指导思想是什么？

对复合参数进行测量时，先分别用激光装置或者光栅装置等装置测出它们各自的位移量，然后根据它们之间存在的关系由计算机系统进行运算比较而实现测量

5、在导轨的设计过程应重点考虑哪些问题？爬行现象的产生原因及其预防措施是什么？

1.导向精度运动的平稳性刚度耐磨性

2.原因：导轨间的静、动摩擦系数差值较大动摩擦系数随速度变化系统刚度差预防措施：减小动摩擦与静摩擦之差增加系统阻尼增加弹性环节

6、何谓导向精度？导轨设计有哪些要求？举出四种导轨组合，并说明其特点。

导向精度：导轨运动方向的准确度要求：导向精度高运动平稳性好刚度高耐磨性高导轨组合：1.三角形和平面导轨组合优点：三角形导轨导向性好平面导轨制造简单受热变形后，其配合状况不变缺点：磨损不均匀磨损后不能通过补偿环节来补偿，不能采用同时研磨两条导轨的研具两条导轨的摩擦力不等 2.V型导轨组合优点：能承受一定的倾侧力矩磨损均匀使用寿命长能采用同时研磨两条导轨的研具磨损后能自动补偿间隙缺点：属于超定位配合所以导轨的加工，检验，维修比较苦难受热后如果动静导轨变形不同，很难保证良好的接触，从而降低精度 3.双矩形组合导轨优点：制造和检验容易摩擦系数低，承载能力大，刚度高缺点：磨损后不能自动补偿，需用镶条调节导向面在两导轨外侧，受热变形时形变量较大，为此，留有较大的间隙，影响导向精度 4.燕尾导轨优点：符合运动学原理，尺寸紧凑，只需要一根导轨调整间隙方便能承受倾覆力矩缺点：加工，检验比较困难刚度差，摩擦力大适用于低速部件7、基座与支承件的基本要求是什么？

1. 要具有足够的刚度，力变形要小

2.稳定性好，内应力变形小

3.热变形小

4.良好的抗振性

8、什么是主轴的回转精度？主轴系统设计的基本要求是什么？

主轴回转精度：主轴轴系的误差运动的大小基本要求：1.刚度高2.主轴系统振动小3.热稳定性好4.减小力变形5.寿命长

9、提高主轴系统的刚度有几种方法？

1.加大主轴直径

2.合理选择支撑的跨距

3.缩短主轴悬伸跨距

4.提高轴承刚度

10、气体静压导轨有哪些类型？各有何特点？

1.闭式平面导轨型特点：导轨精度高，刚性大，承载能力也大，最适合于作精密机械的长行程导轨

2.闭式圆柱或矩形导轨型特点：结构简单，零件精度可由机械加工保证，不适用做长导轨

3.开式重量平衡型：结构简单，零件加工容

易。但刚度小，承载能力低，可用于负载变动小的精密机械仪器和测量仪器 4.开式真空吸附平衡型：与开式重量平衡型类似，但是刚度较高

11、什么是微位移技术？柔性铰链有何特点？

微位移技术是一进程小、分辨力和精度都很高的技术，其精度要达到亚微米和纳米级

柔性铰链特点：无机械摩擦、无间隙、运动灵敏度高

12、采用柔性铰链的微动工作台与其它方案相比有何优点？

13、微驱动技术有哪些方法？

14、试述压电效应和电致伸缩效应在机理上有何不同？

机械能转变为电能的现象称为

12、试总结各种微位移机构的原理及特点。

15、光电距离检测有哪些方法？他们的测距原理有何不同？

16、照明系统的设计应满足下列要求：

17、照明的种类？

18、课后作业习题

三、判断

1、仪器的精度指标中，示值误差和示值重复性误差的大小代表了仪器正确度和精密度的高低；而动态偏移误差和动态重复性误差分别代表了动态仪器响应的准确度和精密度。（）

2、造成仪器误差的原因是多方面的，根据产生的阶段分为：原理误差、制造误差和运行误差，从数学特性征上看，原理误差多为系统误差、而制造误差和运行误差多为随机误差，因此原理误差的存在会使仪器的准确度下降，制造误差和运行误差的存在会使仪器的精密度下降。（）

3、根据误差独立作用原理:一个误差源仅使仪器产生一定的局部误差,局部误差是其源误差的线性函数，与其他源误差无关，仪器总误差是局部误差的综合，但是，在计算源误差所造成的仪器误差的过程中还应考虑各个源误差对仪器精度影响的相关性。（）

4、在进行误差分配的过程中，若系统误差小于或接近于仪器的总的允许误差的1/3，则初步认为所分配的系统误差是合理的。（）

5、应用变形最小原则进行仪器的设计时，较有效的方法是采用补偿方法和结构设计方法来减小变形的影响。（）

6、在光学度盘式圆分度测量装置中，当度盘采用在圆周均布两个读数头的结构，取两个读数头的平均读数值作为读数结果时，可消除奇次谐波误差，由于安装偏心引起的误差为一次误差，故在读数的过程中可以消除安装偏心误差。（）

7、滚动和滑动导轨相比较而言，其磨损小，但抗振性差，接触应力大。（）

8、斐索平面干涉仪的设计中，测量光束与参考光束基本上处于同一环境中，温度变化和外界振动的影响对两束光基本上相同，因而遵守了共光路原则。（）