测控仪器设计(4).共40页文档
测控仪器 第3章——第3节
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2．激光两坐标测量仪中监测导轨转 角与平移的光电补偿方法 图3-5为高精度激光两坐标测量 仪，为了补偿由于导轨转角引起的的 阿贝误差，仪器采用双层工作台。下 层工作台2经滚柱在底座1的导轨上 作纵向移动，上工作台3通过三个滚 珠轴承4支承在下工作台上。上工作 台П型框板的左右各有两个孔眼。左 面两个孔眼里装有弹性顶块5，把上 工作台往左拉，右面两个孔眼里装有 压电陶瓷组合体6、7，其端部顶在 下工作台上。利用压电陶瓷的电场压变效应，使上工作台相对于下工作 台实现微小的平移或转角。转角将产 生阿贝误差，故在此仅介绍导轨的转 角运动。
图 3— 1 遵守阿贝原则的测量 1-导轨 2-指示器 3-标准线纹尺
共线。
4-被测件 5-工作台
4
阿贝原则的引出：
游标卡尺的阿贝误差计算：
1 S tan S
（当很小的时候）
5
导轨间隙造成运动中的摆角由于标准刻线尺与被测件 的直径不共线而带来测量误差。
1 S tan S
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补偿举例
1. 爱彭斯坦（Eppenstein，也叫爱宾斯坦） 光学补偿方法
是一种结构布局，用以补偿阿贝误差。被用于高精度测长 机的读数系统中。
问题是如何产生的？
问题是如何解决的？
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测长仪和测长机
测长仪和测长机结构中带有长度标尺，通常是线纹 尺，也可以是光栅尺。 测量时，用此尺作为标准尺与被测长度做比较，通 过显微镜读数以得到测量结果。 量程较短的称为测长仪。 量程在500mm以上的仪器体形较大，称为测长机。 测长机常用于绝对测量。
扩展阿贝原则：
美国学者布莱恩（J.B.Bryan）建议将扩展了的阿贝原则表达如下：
“位移测量系统工作点的路程应和被测位移作用点的路程 位于一条直线上。如果这不可能，那么或者必须使传送位移 的导轨没有角运动，或者必须用实际角运动的数据计算偏移
测控仪器设计-实验说明
实验二 多路绝缘电阻测试系统
一、 测试系统的组成
多路绝缘电阻测试系统由四个部分组成，分别是功能控制区、多路切换区、 电源区、数据读取及传输区。图1是系统整体框图。
图 1 多路绝缘电阻测试系统原理图
功能控制区
由PC机和单片机构成，PC机为程序控制。 系统选选用AT91SAM7S64 ARM 单片机，当PC机给出指令时让相应端口置低电平（常态为高电平），触发与其 连接的继电器吸合。 根据单片机的输入电压范围采用电脑USB接口对单片机提 供5v电压，实现脱机运行。
三、微动平台组成、功能及原理
微动平台是本系统的重要组成部分。主要包含微动台，导轨和样品台。 微动台产生特定模式（微动行程、频率、波形以及运行周期数）的微动。选 用柔性铰链支撑，压电陶瓷驱动（型号为 MPT-1JRL104A），见图3-1、图3-2。
图 3-1 MPT-1JRL104A 微动工作台
图3-2 微动工作台工程图
2.3 主要机械结构
系统机械结构参见图2-3。
图 2-3 系统机械结构示意图
各部件作用： 底板—支撑整个微动机构； 减振垫脚—减小环境对微动系统的震动并调节水平； 燕尾槽动滑块—固定微动台，并与导轨配合实现运动，便于实验样 片的拆装； 内六角锁紧螺钉－锁紧微动台； 微动台—实现微动； 立柱—支撑支撑板； 支撑板—支撑及固定直线轴承； 弹簧、滚花螺母、直线轴承与导柱—实现触头定位及加载力的传递； 直线轴承—固定导柱，完成轴向运动，减小径向间隙； 触头夹具—固定触头。
二、测试系统程序的软件操作
系统的操作界面如图2所示，而系统具体的软件流程图如图3所示。实验时可 选择A0—A15，B0—B15总共32个通道中的30个通道（其中通道21,22作为通信口 除外）采集数据。界面左侧可以设置采样个数和采样间隔，采样个数是每个通道 读取的数据个数，采样间隔即是读取每个数据之间的间隔，系统默认采样个数为 3，经过1s的采样间隔后再次采样；界面右侧的扫描周期是指一次大循环的时间 （若所选通道全部循环一次后尚未达到扫描周期，则程序不再读取皮安计数据存 入电脑，处于空闲状态）。程序所读取的数据会自动存到excel表格中，每个通 道对应一张表格。
测控仪器 毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：采用BISS0001的人体探测灯控电路设计TITLE：Design of Pyroelectric Infrared Detector学生姓名：周航学号：08022133指导教师：肖慧专业：测控技术与仪器二零一二年六月摘要红外线、热释电和超声波遥控电路由于其功耗低，可靠性高和互相干扰小等优点，已经在现实生活中得到了广泛的应用，而热释电红外控制在各类照明器件的控制和安全防护系统的检测中更有着独特的作用。
该设计是以BISS0001红外控制电路组成的热释电红外控制照明灯的工作原理为依据。
采用热释电红外探头将接收到的信号加以放大，放大的信号使电子开关VT导通而驱动固态继电器SSR开通，控制照明灯具点亮发光。
本设计的核心是通过热释电红外探头RE200B探测来自移动人体的红外辐射，只要人们进入探测区域，以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关能自动快速开启，灯泡两端有电压而点亮。
根据这一思想并且了解和掌握它们的工作原理和电路结构后设计电路。
经过仿真，焊板，调试。
不断的修改电路，直到能够实现电路所需实现的功能。
该控制器能够实现有人进入探测区域灯亮，人走灯灭的控制。
常用于许多公共场所，如办公室、楼道和厕所及浴室、储藏室、梳妆台镜前灯等的自动控制。
关键词：热释电红外传感器; 红外热释电处理芯片BISS0001; 红外辐射ABSTRACTInfrared, pyroelectric and ultrasonic wave remote control electric circuit, because of its low power loss, the high reliability and slightly mutually disturbs .It is already widespread in application in the real life, but the pyroelectric infrared control has the unique function in each kind of security warning equipments and in safety system's examination. Therefore,it is essential to understanding and grasping the working principle and the circuit structure. In this paper, it was designed a well hidden passive infrared alarm which was based on the pyroelectric infrared processing chip BISS0001.The core of the design was detecting human intrusion with Pyroelectric infrared sensor RE200B.Passive pyroelectric infrared switch is combine with Pyroelectric infrared sensor a small number of external components. It would open the sound and light alarm,which combined with light-emitting diode and the buzzer automatically and quickly, and timing controlled by the MCU. After the test,the measuring range of alarm apparatus may reach 1m, the survey angle may reach 100°-120°, the sensitivity is high, the rate of false alarm is small, antijamming ability, has served the safety protection purpose.Key words: Pyroelectric infrared sensor; Pyroelectric infrared processing chip BISS0001; Alarm目录绪论 (1)1.1课题背景及来源 (1)1.2热释电红外传感器的发展现状 (1)1.3本课题所研究的内容 (2)2热释电人体探测灯控系统的组成 (4)2.1人体热释电红外传感器 (4)2.1.1热释电人体红外线传感器的基本结构 (4)2.1.2热释电人体红外线传感器工作原理——热释电效应 (6)2.1.3菲涅尔透镜的简介 (7)2.1.4被动式红外线热释电传感器的优缺点 (8)2.2传感器信号处理集成电路 (9)2.2.1概述 (9)2.2.2BISS0001信号处理器芯片 (10)2.3固态继电器简介 (14)2.4三级管的开关作用 (15)3人体探测灯控电路的总体设计 (17)3.1设计思想 (17)3.2各模块方案选择和论证 (17)3.3总体电路的结构划分 (18)3.4电路图的设计 (20)3.4.1人体探测灯控电路框图 (20)3.4.2电路中主要元器件选择 (21)3.4.3人体探测电路工作原理 (22)4电路制作 (23)4.1整体电路制作问题 (23)4.1.1原件的散热问题 (23)4.1.2电子电路的静电保护 (23)4.2电路的焊接与调试 (24)4.2.1电路焊接与调试时注意事项 (24)4.2.2调试条件与步骤 (24)4.3仿真与试验结果 (25)4.3.1电源电路的仿真与调试结果 (25)4.3.2红外延时控制电路的仿真与调试结果分析 (25)4.3.3控制执行电路的仿真与调试结果分析 (26)总结与展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)绪论1.1课题背景及来源随着经济的不断发展，城市建设也随着迅速发展，节能与环保已经成为当代产品开发中的首要考虑因素和最大卖点。
(完整word版)测控仪器设计总结
测控仪器的概念测控仪器则是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。
按功能将仪器分成以下几个组成部分：1 基准部件2 传感器与感受转换部件 3 放大部件 4 瞄准部件 5 信息处理与运算装置 6 显示部件7 驱动控制器部件8 机械结构部件测控仪器的设计要求(1)精度要求(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)造型要求微分法几何法能画出机构某一瞬时作用原理图，按比例放大地画出源误差与局部误差之间的关系，依据其中的几何关系写出局部误差表达式。
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。
作用线与瞬时臂法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。
数学逼近法原理误差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引起的误差。
它只与仪器的设计有关，而与制造和使用无关。
原始误差由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。
误差的分类及表示方法按误差的数学性质分1）随机误差2）系统误差3）粗大误差按被测参数的时间特性分1）静态参数误差2）动态参数误差按误差间的关系分1）独立误差2）非独立误差误差的来源与性质原理误差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引起的误差。
它只与仪器的设计有关，而与制造和使用无关。
制造误差,运行误差:仪器在使用过程中所产生的误差。
（一）力变形误差（二）测量力（三）应力变形（四）磨损（五）间隙与空程（六）温度（七）振动与干扰（八）干扰与环境波动引起的误差3.2. 归纳测控仪器的设计流程测控仪器总体设计，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。
测控仪器设计 第4版 第四章 测控仪器设计方法
二、创新设计方法的训练
1） 学习，掌握创造学理论的基本思想，掌握创新思维规律，面对来自于自 然界生存压力、社会发展需求压力、经济竞争压力、个人工作压力及自我责任 心，事业心的主客观强大压力，激发出积极、主动创造精神。
2）摸索创新设计的方法和技巧
创新设计的诀窍在于
① 充分依靠现代网络信息资源有针对性的检索相关资料，补充掌握不足的信 息来达到创新构思。
② 在设计的整个过程中采用集多人智慧，互相启发来寻求解决问题的途径； 也可通过有针对性、有系统地提问来激发智慧，寻找解决办法
③ 通过对现有产品的观察，优缺点分析，或采用数学建模，或采用系统分析 及形态学矩阵的理论分析方法寻求各种解决办法。
举例子说明：采用系统分析方法解决防止螺纹松动的结构措施。
螺钉锁紧力矩公式为
➢ 敢于标新立异。创新思维的特点不仅是要突破“思维定势”的束缚，而且要 敢于标新立异，即敢于提出与前人甚至多数人不同的见解，敢于对似乎完美 的现实事物提出怀疑，寻找更合理的解法。
➢ 善于从不同角度思考问题，探索多种解法，设想多个可供选择的方案，这样， 成功的几率必然成倍增长。我们称这种思维方法为多向思维或扩散思维。
解决了齿轮测量参数多、测量仪器复杂、测量精度不高的难题。使一台仪器实现 了多台仪器和量具才能达到的测量功能，体现了设计者在仪器功能上的创新成就。 3）开关（新技术和新方法的创新）
机械式开关是最早的通断控制形式，但其反映的频率低，定位精度差，结构复 杂，惯性大，寿命短。随着科技的发展，人们开发出触摸式、感应式、声控式、光 控式、红外线式等多种新的开关。这些新的开关设计反映出设计者对各种新技术和 新方法的创新研究。
第三节 测控仪器工作原理的选择和系统设计
消除了操作者的人为误差，实现了自动化、 数字化、微米级的测量精度。
2016测控仪器设计复习
第一章 测控仪器设计概论1．测控仪器的概念、分类分类：（1）计量测试仪器（2）工业自动化仪器及仪表（3）科学仪器（4）医疗仪器（5）自动化与网络化测试系统（6）各种传感器2．计量测试仪器的测量对象计量测试仪器的主要测量对象是各种物理量3．测控仪器的组成部分按功能将仪器分成以下几个组成部分：（1） 基准部件，仪器中与被测量相比较的标准量（2） 传感器与感受转换部件，感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。
（3） 放大部件，提供进一步加工处理和显示的信号。
（4） 瞄准部件，用来确定被测量的位置或零件。
（5） 信息处理与运算装置，用于数据加工、处理、运算和校正等，（6） 显示部件，将测量结果显示出来的部件。
（7） 驱动控制部件，用来驱动测控系统中的运动部件。
（8） 机械结构部件，用于对被测件、标准器、传感器的定位、支承和运动。
4．测控仪器发展趋势（1） 高精度、高可靠性（2） 高效率（3） 高智能化（4） 多维化、多功能化（5） 研究新原理的新型仪器（6） 研究多学科融合的新的测控技术（7） 拓宽探测的新领域（8） 基于量子物理的计量基准研究5．测控仪器现代设计方法的特点（1） 程式性（2） 创造性（3） 系统性（4） 优化性（5） 计算机辅助设计（一）计算机辅助设计3个方面（二）优化设计步骤（三）测控仪器的可靠性设计目的、理论基础和特点6．可靠性定义可靠性设计是以实现产品的可靠性为目的的设计技术。
可靠性设计理论的基础是概率论和数理统计，所以可靠性又概率设计。
所谓可靠性，是指产品在规定的条件下河规定的时间内完成规定功能的能力。
测控仪器产品的可靠性是衡量测控仪器产品质量的一个重要指标。
7．通用术语定义（1） 测量仪器：测量仪器又称计量器具，指单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具。
测量仪器是将被测量转换成指示值或等效信息的一种计量器具。
（2） 测量传感器：提供与输入量有确定关系的输出量的器件。
测控仪器设计教案
测控仪器设计教案测控03《测控仪器设计》教案第一章绪论1.1、仪器发展过程仪器：是对物质世界信息进行测量与控制的设备。
1、按所采用的电子器件：真空管-→晶体管-→集成电路(三个时代)2、按组成结构、工作原理和功能特点：模拟式-→数字式-→智能化(三个发展阶段)第一代：模拟式仪器。
如指针式的电压表、电流表、功率表。
机械式特点：功能简单、精度低、响应速度慢。
第二代：数字式仪器。
如数字万用表、数字频率计。
数电基本特点：是将待测的模拟信号转换成数字信号进行测量，测量结果以数字形式输出显示并向外传送。
精度高，响应速度快，读数清晰、直观。
第三代：智能仪器。
概念：是计算机技术与测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量仪器，由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用(表现为智能的延伸或加强等)，因而被称之为智能仪器。
(1)是在数字化的基础上发展起来的，是计算机技术与测量仪器相结合的产物。
微处理器在智能仪器中的作用主要体现在以下两方面：①对测试过程的控制：接受键盘或通信接口的命令，解释并执行这些命令，控制各部分的工作过程，同时对工作状态进行监测。
②对测试数据的处理：表现为硬件电路只需具备最基本的测试能力，能向微型计算机提供原始数据即可。
对数据的进一步处理如滤波、运算等可由软件完成。
(2)智能仪器基本技术指标测量的准确度和可靠性是智能仪器的两项基本技术指标。
对仪器的误差进行校准可以保证仪器具有规定睥准确度。
而对仪器的故障进行检测和诊断则可及进发现错误、排除故障，使仪器可靠的工作。
保证仪器准确度(精度)措施：温度补偿、非线性校正、滤波；保证仪器可靠性措施：冗余设计、故障诊断。
故障诊断方法：给被测对象施加一定的检测信号，根据其输出响应信号来判断是否存在故障。
由于具有数字存储、运算、逻辑判断能力，可根据被测参数的变化自动选择量程，具有自动校正、自动补偿、自寻故障等功能，可以完成需要人类的智慧才能胜任的工作，即具备了一定的"智能"，故称之为智能仪器。
《测控仪器设计》(第4章)《测控仪器设计(第3版)》精选全文
（3）滚动轴承导轨
– 摩擦力矩小 – 运动灵活 – 承载能力大 – 调整方便 – 用于大型仪器（如万工显、三座标、测长机等）
（二）滚动摩擦导轨的组合应用
（1）滚动与滑动摩擦导轨 的组合应用
– 滚动轴承导轨摩擦力 小 ，运动灵活 ，用做
导向
滚动轴承和滑动导轨的组合 1—平面滑动导轨 2—滚动轴承导轨
导轨的几何精度包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间 的平行度和导轨间的垂直度
（2）导轨的接触精度
垂直面内的直线度
水平面内的直线度
导轨面间的平行度
（二）导轨运动的平稳性
爬行现象：在其低速运动时，导轨运动的驱动指令是均匀的
而与动导轨相连的工作台却出现一慢一快，一跳一停的现象 产生爬行现象的主要原因有： ①导轨间的静、动摩擦系数差值较大； ②动摩擦系数随速度变化； ③系统刚度差
高
液体静压
高
导轨
空气静压
高
导轨
较好 较好
好 好
大 较低 较大 较低
差 较好
好
要求不 高
要求较 高
要求高
好 要求高
成本
低 较高
高 高
（二）标准导轨的选用
b） a）
直线球滑座系列导轨 a）直线球滑座导轨 b）球滑座LSP型结构示意图
• 1．滚珠导轨
▪ （1）双V形滚珠导轨
▪ 运动灵敏度较高，能承受 不大的倾复力矩
▪ (2)双圆弧滚珠导轨
▪ 计量光学仪器中（如小型 工具显微镜、投影仪等） 使用
▪ 接触面积较大，接触点 应力较小，变形也较小， 承载能力强、寿命长。
V形滚珠导轨 a）常用双V形滚珠导轨 b）V形小圆弧导轨
c）双圆弧导轨
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1、最灵繁的人也看3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
测控仪器设计(4).
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴