测控仪器设计__总复习题和考试题

测控仪器设计试题库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？ 简单说压电效应分正压电效应顺压电效应和逆压电效应电致收缩效 应。前者是机械能转变为电能后者是电能转变为机械能。 具体说当某些物质沿其某一方向被施加压力或拉力时会发生变形此 时这种材料的两个表面将产生符号相反的电荷当去掉外力后它又重新回到 不带电状态这种现象叫压电效应。 有时也把这种机械能转变为电能的现象称为 正压电效应或顺压电效应。反之在某些物质的极化方向上施加电场它会 产生机械变形当去掉外加电场后该物质的变形随之消失这种电能转变为 机械能的现象称为逆压电效应或电致收缩效应。 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