测控仪器设计习题
测控仪器设计试卷
《测控仪器设计》期末考试试卷A 1.仪器设计的重要内涵是（ ） A 耐磨性B 平稳性C 精度分析与设计D 刚度 2.仪器的原理误差与仪器的（ ）有关。
A 设计 B 制造C 使用D 精度 3、在基于微型计算机的主机电路中，下列形式属于仪器中央处理系统的是（ ）。
A 单元式 B 内插式 C 模块式 D 积木式 4.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是（ ） A 精密度B 正确度C 准确度D 线性度 5.倾角误差用（ ）表达。
A 测角仪B 圆度仪C 经纬仪D 陀螺仪 二、多项选择题（3＇×5） 1.按照误差的数学特征可将误差分为（ ） A 随机误差B 独立误差C 粗大误差D 系统误差 2. 采用近似的理论和原理进行设计是为了（ ） A 简化设计B 简化制造工艺C 简化算法D 降低成本 3.下列哪些指标是测控仪器设计的核心问题（ ） A 创新性B 精度C 可靠性D 设计原则 4.测控仪器设计原理的原理有（ ） A 独立作用原理B 平均读数原理C 比较测量原理D 补偿原理 5. 轴系的误差运动包括（ ） A 径向运动B 轴向运动C 倾角运动D 端面运动 三、判断题 （1＇×5） ……………………………………密………………………………封………………………………线…………………………………………姓名：______________ 学号：______________ 班号：______________队别：______________1.正确度是随机误差大小的反映，表征测量结果的一致性或误差的分散性。
（）2.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称为读数误差。
（）3.鉴别力是显示装置能有效辨别的最小示值。
（）4.漂移是指仪器计量特性的慢变化，如仪器零位随时间变化称为零位漂移。
（）5.等作用原则认为仪器各环节和各零部件的源误差对仪器总精度的影响是同等的。
（）四、名词解释（5＇×4）1.测控仪器利用测量与控制理论，采用机电光各种测量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2.原理误差采用近似理论，近似机构，近似的数学模型及近似的测控电路所引起的误差3.人机工程所设计的仪器设备要达到机器，人，环境相协调统一，使仪器设备适合人的生理和心里的要求。
测控仪器设计复习题
测控仪器设计试题库一、填空题1.仪器误差的来源有、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和响应精度，，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4.测控仪器的设计六大原则是、、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，引起和。
6.在设计中，采用包括补偿、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：、均方根比例、和中间值比例。
8.标准量的细分方法有、。
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。
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2、测控仪器由哪几部分组成，各部分的功能是什么？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？4、试述同步比较测量原理的指导思想是什么？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？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。
《测控仪器设计(第)》课后习题答案浦昭邦王宝光
封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习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。
仪器仪表的用途和重要性—遍及国民经济各个部门，深入到人民生活的各个角落，仪器仪表中的计量测试仪器与控制仪器统称为测控仪器，可以说测控仪器的水平是科学技术现代化的重要标志。
仪器仪表的用途:在机械制造业中：对产品的静态与动态性能测试；加工过程的控制与监测；设备运行中的故障诊断等。
在电力、化工、石油工业中：对压力、流量、温度、成分、尺寸等参数的检测和控制；对压力容器泄漏和裂纹的检测等。
在航天、航空工业中：对发动机转速、转矩、振动、噪声、动力特性、喷油压力、管道流量的测量；对构件的应力、刚度、强度的测量；对控制系统的电流、电压、绝缘强度的测量等。
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（1）高精度与高可靠性随着科学技术的发展，对测控仪器的精度提出更高的要求，如几何量nm精度测量，力学量的mg精度测量等。
同时对仪器的可靠性要求也日益增高，尤其是航空、航天用的测控仪器，其可靠性尤为重要。
（2）高效率大批量产品生产节奏，要求测量仪器具有高效率，因此非接触测量、在线检测、自适应控制、模糊控制、操作与控制的自动化、多点检测、机光电算一体化是必然的趋势。
（3）高智能化在信息拾取与转换、信息测量、判断和处理及控制方面大量采用微处理器和微计算机，显示与控制系统向三维形象化发展，操作向自动化发展，并且具有多种人工智能从学习机向人工智能机发展是必然的趋势。
（4）多维化、多功能化（5）开发新原理（6）动态测量现代设计方法的特点：(1)程式性强调设计、生产与销售的一体化。
(2)创造性突出人的创造性，开发创新性产品。
(3)系统性用系统工程思想处理技术系统问题。
力求系统整体最优，同时要考虑人-机-环境的大系统关系。
(4)优化性通过优化理论及技术，以获得功能全、性能良好、成本低、性能价格比高的产品。
测控仪器电路试题及答案
测控仪器电路试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 测控仪器电路中，下列哪个元件不具有放大作用？A. 电阻B. 晶体管C. 运算放大器D. 电容器答案：A2. 在模拟电路中，下列哪个元件主要用于信号的滤波？A. 电阻B. 电感C. 电容D. 晶体管答案：C3. 测控系统中，下列哪个设备用于将模拟信号转换为数字信号？A. 传感器B. 模数转换器C. 放大器D. 滤波器答案：B4. 以下哪个参数不是衡量放大器性能的指标？A. 增益B. 带宽C. 阻抗D. 频率答案：D5. 在电路设计中，下列哪个元件主要用于隔离电源？A. 二极管B. 电容C. 电感D. 变压器答案：D6. 测控仪器中，下列哪个元件用于实现信号的相位翻转？A. 电阻B. 电容C. 电感D. 运算放大器答案：D7. 测控系统中，下列哪个设备用于实现数据的存储？A. 传感器B. 模数转换器C. 数据采集卡D. 显示器答案：C8. 在电路设计中，下列哪个元件主要用于信号的衰减？A. 电阻B. 电感C. 电容D. 二极管答案：A9. 测控仪器电路中，下列哪个元件不具有滤波作用？A. 电阻B. 电感C. 电容D. 二极管答案：A10. 在数字电路中，下列哪个元件主要用于实现逻辑运算？A. 电阻B. 电容C. 晶体管D. 逻辑门答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 在测控仪器电路中，下列哪些元件可以用于实现信号的放大？A. 晶体管B. 运算放大器C. 电感D. 电容答案：AB2. 测控系统中，下列哪些设备用于信号的转换？A. 传感器B. 模数转换器C. 滤波器D. 显示器答案：AB3. 在电路设计中，下列哪些元件可以用于实现信号的隔离？A. 二极管B. 变压器C. 电容D. 电感答案：BD4. 测控仪器中，下列哪些元件用于实现信号的整形？A. 电阻B. 电容C. 二极管D. 运算放大器答案：CD5. 在数字电路中，下列哪些元件主要用于实现信号的存储？A. 电阻B. 电容C. 晶体管D. 存储器答案：BD三、判断题（每题1分，共10分）1. 测控仪器电路中的放大器可以无限制地放大信号。
测控仪器设计复习题
测控仪器设计复习题### 测控仪器设计复习题#### 一、选择题1. 在测控仪器设计中，以下哪个不是传感器的主要性能指标？A. 灵敏度B. 稳定性C. 响应时间D. 价格2. 测控系统中，信号放大的主要目的是什么？A. 增加信号的幅度B. 减少噪声C. 改变信号的频率D. 以上都是3. 以下哪种类型的传感器不适合用于测量高速变化的物理量？A. 应变片B. 光电传感器C. 热电偶D. 电容传感器#### 二、填空题1. 测控仪器设计中，_______ 是指传感器输出信号与输入量之间的比例关系。
2. 在设计测控系统时，为了提高系统的稳定性，通常需要考虑系统的_______。
3. 信号调理电路的主要功能包括放大、滤波、_______ 和线性化。
#### 三、简答题1. 简述测控仪器设计中，如何选择合适的传感器？- 根据测量对象的特性选择传感器类型。
- 考虑传感器的灵敏度、稳定性、响应时间等性能指标。
- 考虑传感器的工作环境和安装条件。
- 考虑成本和维护的便利性。
2. 描述测控系统中信号调理电路的作用。
- 信号调理电路的主要作用是将传感器输出的微弱信号进行放大，使其适合后续处理。
- 通过滤波器去除噪声，提高信号的信噪比。
- 通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，便于数字处理。
- 通过线性化处理，提高测量的准确性。
3. 测控系统中如何实现信号的隔离？- 使用光耦器件实现电气隔离。
- 使用变压器实现磁隔离。
- 使用光纤实现光隔离。
#### 四、计算题1. 已知某传感器的灵敏度为2mV/°C，当温度变化为10°C时，求传感器的输出电压变化量。
- 解：ΔV = 2mV/°C × 10°C = 20mV2. 设计一个测控系统，要求测量范围为0-100V，精度为±0.1%，求所需的模数转换器的分辨率。
- 解：ΔV = 100V × 0.1% = 0.1V- 分辨率= ΔV / 2^n，其中n为模数转换器的位数。
测控仪器设计测试试卷
测控仪器设计测试试卷华中农业大学工程技术学院2008-11-20 上午8：00-10：00学号：---------------------- 姓名：-------------------一：填空题（20分）1.按照系统工程学的观点,生产过程中有三大技术系统:------------------；---------------------；------------------------2.按功能将仪器分成以下几个组成部分：1 基准部件；2 --------------；3 放大部件；4 瞄准部件；5 ---------------；6 显示部件；7 ---------------8 机械结构部件3.常用的传感器有机械式、----------------、光电式、---------------、声学式、---------------等等4.数据处理与运算部件主要用于数据加工、处理、运算和校正等。
可以利用--------------、----------------或----------------来完成。
5.驱动控制部件用来驱动测控系统中的运动部件，在测控仪器中常用--------------、--------------------、-----------------------、---------------、----------------等实现驱动。
6.仪器中的--------------部件用于对被测件、标准器、传感器的定位，支承和运动,如导轨、轴系、基座、支架、微调、锁紧、限位保护等机构。
7.测控仪器发展趋势：高精度与高可靠性、-----------------、--------------、多样化与多维化8. 仪器的技术指标是用来说明一台仪器的-----------和-----------9.-----------------是仪器对被测量变化的反映能力10.仪器总误差应小于或等于被测参数总误差的----------11.了保证仪器的精度，仪器设计时应遵守一些重要的设计原则和设计原理，如-----------------、变形最小原则、----------------------、精度匹配原则、误差平均作用原理、补偿原理、差动比较原理等12.--------------和--------------是仪器设计的重要内涵13.按误差的数学特征分类：随机误差；----------------和----------------------。
[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案(Word可编辑版)
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[测控仪器设计第三版课后答案]测控仪器设计试题及参考答案（Word可编辑版）试题1：什么是测控仪器设计的主要目标？参考答案1：测控仪器设计的主要目标是设计和制造出能够准确测量和控制物理量的仪器。
这些仪器应该具有高精度、高可靠性、高稳定性和高灵敏度等特点，以满足各种测量和控制需求。
试题2：测控仪器设计的基本流程是什么？参考答案2：测控仪器设计的基本流程包括需求分析、方案设计、电路设计、硬件设计、软件设计、原型制作和测试等步骤。
首先，需要对测量和控制需求进行详细的分析和定义。
然后，根据需求设计出测控系统的整体方案。
接下来，进行电路设计，包括选择合适的传感器和信号处理电路等。
然后，进行硬件设计，包括选择合适的元器件和进行PCB设计等。
同时，还需要进行软件设计，包括编写控制程序和界面设计等。
最后，制作出原型并进行测试，根据测试结果进行优化和修改。
试题3：测控仪器设计中常见的传感器有哪些？参考答案3：测控仪器设计中常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光传感器、加速度传感器、位移传感器等。
这些传感器可以将待测物理量转换为电信号，并通过信号处理电路进行处理和放大，最终得到测量结果。
试题4：测控仪器设计中常见的控制器有哪些？参考答案4：测控仪器设计中常见的控制器包括单片机、PLC和DSP等。
这些控制器可以对测控系统进行控制和调节，实现目标物理量的精确控制。
试题5：测控仪器设计中常见的接口有哪些？参考答案5：测控仪器设计中常见的接口包括串口、并口、USB接口、以太网接口等。
这些接口可以实现与外部设备的数据交换和通信，方便用户进行数据采集和控制操作。
测控仪器设计习题解答
第一章1.测控仪器的概念是什么？答：测控仪器是利用测量与控制的理论，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。
2.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关？答：……3.现代测控仪器技术包含哪些内容？答：……4.测控仪器由哪几部分组成？各部分功能是什么？答：（1）基准部件：提供测量的标准量。
（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（或零位）。
（5）信息处理与运算部件：用于数据加工、处理、运算和校正等（6）显示部件：用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示出来。
（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。
5.写出下列成组名词术语的概念并分清其差异：分度值与分辨力：分度值——一个标尺间隔所代表的被测量值。
分辨力——显示装置能有效辨别的最小示值。
示值范围与测量范围：示值范围——极限示值界限内的一组数。
测量范围——测量仪器误差允许范围内的被测量值。
灵敏度与鉴别力（灵敏阈）：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。
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。
仪器的准确度、示值误差、重复性误差：仪器的准确度——测量仪器输出接近于真值的响应的能力。
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、估读误差、读数误差：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。
6.对测控仪器的设计要求有哪些？答：（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）造型要求第二章1.说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法和数学逼近法各适用在什么情况下，为什么？答：若能列出仪器全部或局部的作用原理方程，那么，当源误差为各特性或结构参数误差时，可以用微分法求各源对仪器精度的影响。
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1）试分析仪器的原理误差；
2）阐述仪器各个误差源；
3）用作用线与瞬时臂法分析杠杆短臂误
差 a、表盘刻划半径误差 l 和表盘安装
偏心e所引起的局部误差。
D
L 50
R2 1
R1 100 a5 S
解： (1)原理误差推导。 测杆1感受尺寸变化，其位移S经过一级杠 杆传动（正弦机构）和一级齿轮传动使长
H 30
因此，由于测杆倾斜所导致的 垂直方向的最大变化值：
h L(1 cos ) L 2 50 5.33 10 4 2 7.1106 mm
2
2
P60 习题9.采用标准砝码校准测力弹簧特性，所得测量数据如下：
质量/g 长度/cm
5 10 15 20 25 30 7.25 8.12 8.95 9.92 10.70 12.8
求：1）测力弹簧特性表达式； 2）绘制校正曲线； 3）估计测力弹簧线性特性表达式并给出非线性误差。
解： 1）测力弹簧特性表达式：
14
y = 0.2083x + 5.9773 R2 = 0.9647
14
13
13
12
12
11
11
10
10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
10
15
20
25
30
5
14 y = 0.0004x3 - 0.0183x2 + 0.4007x + 5.6133
2
2
P60 习题8. 有一测杆在轴套孔中运动，测杆和轴套孔的公差分
别为
d
D 0 、
0.003
0.013 0
，轴套长为
h
30mm
，测杆长
l
50mm
，求测杆倾斜带来的误差。
D2 H
P39 解： 测杆与轴套之间的最大配合间隙：
0.013- (-0.003) 0.016mm
测杆的最大倾斜角：
D1
tan 0.016 5.33104 rad
径导致的误差为
(L l) L l
（C）表盘安装偏心 e
根据书P35，表盘安装偏心 e 相当于引入额外的角度
e sin
L
局部误差：
F
L
e sin
L
e sin
P60 习题8. 有一测杆在轴套孔中运动，测杆和轴套孔的公差分
别为
d
D 0 、
0.003
0.013 0
，轴套长为
h
30mm
，测杆长
a 杠杆短臂长
制造误差： 如：表盘安装偏心等
（3）局部误差计算：
全微分法：
D L R1 arcsin S
R2
a
为计算 a和L 所带来的误差，将上式求全微分，得：
D
R1 R2
arcsin
S a
L
L a
R1 R2
S a2
S2
a
用瞬时臂法： 将机械式测微仪分解为两对运动副： （1）1-2，推力运动副 （2）2-3，推力运动副
（A）杠杆短臂误差 a
a
a
1-2，推力运动副 作用线为其接触区的公法线方向。
瞬时臂误差： r0 () a cos
作用误差：
Fa
a cos d a sin a sin 0
0
转换到指示端：
作 用
Fa指示端
Fa
R1 R2
a sin R1
R2
线
（B）表盘刻划半径误差 l
l L
当指针偏转角度 时，由于表盘刻划半
10
15
20
25
30Leabharlann 解：2）绘制校正曲线；
3）估计测力弹簧线性特性表达式并给出非线性误差。
11 10.5
y = 0.174x + 6.378 R2 = 0.9992
y 0.174x 6.738
10
9.5
9
8.5
8
7.5
7
6.5
6
5
10
15
20
25 14 30
13
y = 0.2083x + 5.9773 R2 = 0.9647
12
X
Y
Y'
Delta
5
7.25
7.248 0.002
11
10
8.12
8.118 0.002
10
15
8.95
8.988 -0.038
9
20
9.92
9.858 0.062
8
25
10.7 10.728 -0.028
7
30
12.8 11.598 1.202
6
5
10
15
20
25
30
14
13
R2 = 0.9957
13
12
12
11
11
10
10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
10
15
20
25
30
5
y = 0.0043x2 + 0.0596x + 6.969 R2 = 0.9862
10
15
20
25
30
y = 6E-06x5 - 0.0005x4 + 0.0153x3 0.214x2 + 1.5377x + 3.3 R2 = 1
l
50mm
，求测杆倾斜带来的误差。
D2 H
P39 解： 测杆与轴套之间的最大配合间隙：
0.013- (-0.003) 0.016mm
测杆的最大倾斜角：
D1
tan 0.016 5.33104 rad
H 30
用计算器得： 0.03054
因此，由于测杆倾斜所导致的 垂直方向的最大变化值：
h L(1 cos ) L 2 50 0.03054 2 0.0233 mm
D
L
R1 R2
S
a
S a
1 6
S a
3
1 6
L
R1 R2
S a
3
(4)
此为指示端的原理误差。
在输入端的原理误差为：
S
D L R1
a S 3 6a
(5)
a R2
（2）误差源：
原理误差：
其中：
D
1
L
R1
S
3
6 R2 a
L 指针长度
R1 扇形齿轮半径 R 2 小齿轮半径 S 测杆竖直位移
a 杠杆短臂长
由公式（1）可知，D和S为非线性关系。而实际生产中，非线性刻划 的刻度盘制造困难，读数不方便。为了方便，通常采用线性刻度盘。
此时：
D L R1 S (2) R2 a
故原理误差为：
D
D
D
L
R1 R2
S a
arcsin
S a
(3)
上式很不直观，为此按幂级数展开并取前两项，得：
L=50的指针偏转一个角度
由图知：
S a sin
推出 arcsin S
a
又 R1 R2 故 R1
R2
因此，指针末端位移
D L L R1 L R1 arcsin S (1)
R2
R2
a
其中： L 指针长度
R1 扇形齿轮半径 R 2 小齿轮半径 S 测杆竖直位移