第一章測控儀器設(shè)計概論從計量測試角度可將儀器分為計量測試儀器、計算儀器、控制儀器及控制裝置。計算儀器是以信息數(shù)據(jù)處理和運算為主的儀器。測控儀器是利用測量與控制的原理，采用機、電、光各種計量測試原理及控制系統(tǒng)與計算機結(jié)合的一種范圍廣泛的測量儀器。儀器中與被測量相比較的標(biāo)準(zhǔn)量以及與其對應(yīng)的裝置一起，稱為儀器的基準(zhǔn)部件。測控儀器中的傳感器是儀器的感受轉(zhuǎn)換部件，它的作用是感受被測量，拾取原始信號并將它轉(zhuǎn)換為易于放大或處理的信號。測量范圍：測量儀器誤差允許范圍內(nèi)的被測量值。靈敏度：測量儀器響應(yīng)（輸出）的變化除以對應(yīng)的激勵（輸入）的變化。測控的分辨力是指顯示裝置的能有效辨別的最小示值。測量儀器的準(zhǔn)確度是指測量儀器輸出接近真值的響應(yīng)能力。10?測量儀器的示值誤差是指測量儀器的示值與對應(yīng)輸入量的真值之差。示值誤差越小，儀器的準(zhǔn)確度越高。11?測量儀器的重復(fù)性：在相同測量條件下，重復(fù)測量同一個被測量，儀器提供相近示值的能力。重復(fù)性誤差越小，則儀器的隨機誤差越小。第二章儀器精度理論12.13.14.15.16.17.18.估讀誤差：觀測者估讀指示器位于兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記間的相對位置而引起的誤差，有時也稱為內(nèi)插誤差。讀數(shù)誤差：差。絕對誤差：相對誤差由于觀測者對計量器具示值讀數(shù)不準(zhǔn)確所引起的誤差，它包括視差和估讀誤被測量測得值與其真值（或相對真值）之差。絕對誤差與被測量真值的比值。19.正確度：它是系統(tǒng)誤差大小的反映，表征測量結(jié)果穩(wěn)定地接近真值的程度。精密度：它是隨機誤差大小的反映，表征測量結(jié)果的一致性或誤差的分散性。準(zhǔn)確度：它是系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩者的綜合的反映。表征測量結(jié)果與真值之間的一致程度。螺旋測微機構(gòu)的誤差分析。彈簧/////////////OO12.13.14.15.16.17.18.估讀誤差：觀測者估讀指示器位于兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記間的相對位置而引起的誤差，有時也稱為內(nèi)插誤差。讀數(shù)誤差：差。絕對誤差：相對誤差由于觀測者對計量器具示值讀數(shù)不準(zhǔn)確所引起的誤差，它包括視差和估讀誤被測量測得值與其真值（或相對真值）之差。絕對誤差與被測量真值的比值。19.正確度：它是系統(tǒng)誤差大小的反映，表征測量結(jié)果穩(wěn)定地接近真值的程度。精密度：它是隨機誤差大小的反映，表征測量結(jié)果的一致性或誤差的分散性。準(zhǔn)確度：它是系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩者的綜合的反映。表征測量結(jié)果與真值之間的一致程度。螺旋測微機構(gòu)的誤差分析。彈簧/////////////OO螺施副手輪e6Lr0O滑塊77^777^^777滾珠如圖所示，由于制造或裝配的不完善，使得螺旋測微機構(gòu)的軸線與滑塊運動方向成一夾角0，求由此引起的滑塊位置誤差L。螺旋轉(zhuǎn)角；P為螺距。L=LcoO=申P(guān)coS2兀由于源誤差為夾角誤差0，機構(gòu)傳動方程為L=^-P，2兀式中，L為螺旋移動距離；9為滑塊的實際移動距離L為：22p[1-1+知9P2丿AL=L-L=—P-—Pcos0=—P(1-cos0)亠92兀 2兀 2兀 2兀第三章 測控儀器總體設(shè)計20?總體設(shè)計主要考慮的問題：①設(shè)計任務(wù)分析；②創(chuàng)新性設(shè)計；③測控儀器若干設(shè)計原則的考慮；④測控儀器若干設(shè)計原理的討論；⑤測控工作原理的選擇和系統(tǒng)設(shè)計；⑥測控系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)的確定；⑦儀器總體的造型設(shè)計。創(chuàng)新設(shè)計的方法和技巧：①巧妙調(diào)用人大腦中存儲的信息，并充分依靠現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息資源有針對性的檢索相關(guān)資料，補充掌握不足的信息來達(dá)到創(chuàng)新構(gòu)思。②在設(shè)計的整個過程中采用集多人智慧，互相啟發(fā)來尋求解決問題的途徑；也可通過有針對性、有系統(tǒng)地提問來激發(fā)智慧，尋找解決辦法。③通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的觀察，優(yōu)缺點分析，或采用數(shù)學(xué)建模，或采用系統(tǒng)分析及形態(tài)學(xué)矩陣的理論分析方法尋求各種解決辦法。阿貝原則：為使量儀能給出正確的測量結(jié)果,必須將儀器的讀數(shù)刻線尺安放在被測尺寸線的延長線上?；蛘哒f，被測零件的尺寸線和儀器的基準(zhǔn)線（刻線尺）應(yīng)順序排成一條直線。阿貝原則的擴展包含三重意思，即:①標(biāo)尺與被測量一條線；②若做不到，則應(yīng)使導(dǎo)軌沒有角運動；③或應(yīng)跟蹤測量，計算出導(dǎo)軌偏移加以補償。愛彭斯坦光學(xué)補償方法是一種用結(jié)構(gòu)布局來補償阿貝誤差的方法。工作原理:輻射光源1借助反射鏡2和透鏡3分別沿著標(biāo)準(zhǔn)通道I和測量通道II并行輸送。在標(biāo)準(zhǔn)通道I的光路中放置具有固定光譜透射比的標(biāo)準(zhǔn)樣品S，在測量通道II中放置d被測樣品M。光通過S和M經(jīng)透鏡4匯聚后，分別被光電元件接收并送到差動放大器TOC\o"1-5"\h\zd d d進行比較，差值信號被放大并被指示出來。設(shè)入射光通量為O。，標(biāo)準(zhǔn)樣品透射比為s，被測物透射比為工，光電檢測靈敏度為S1,放大器在增益為K，電指示裝置的傳遞系數(shù)為M，d 1則輸出值e為：°二kms①G-t）。由于采用兩個通道比較法，用其差值去指示，因此1 0ds對共模形式引入的干擾有抑制能力，還可消除雜散光的影響。零位比較原理 測量偏振面轉(zhuǎn)角的零位測量原理補償原理：應(yīng)用補償法進行誤差補償時應(yīng)注意的問題：①補償環(huán)節(jié)；②補償方法；③補償要求；④綜合補償。第四章 精密機械系統(tǒng)的設(shè)計滾珠絲杠是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動的部件滾珠絲杠螺母機構(gòu)由反向器（滾珠循環(huán)反向裝置）1、螺母2、絲杠3和滾珠4等四部分組

成。滾珠絲杠副中滾珠的循環(huán)方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式原理30.的傳動，右螺母外端有凸緣。調(diào)整時，只要擰動內(nèi)側(cè)圓螺母（調(diào)整螺母）即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用外側(cè)螺母（鎖緊螺母）鎖緊。原右螺母3母齒理：鎖緊螺母調(diào)整舞母1230.的傳動，右螺母外端有凸緣。調(diào)整時，只要擰動內(nèi)側(cè)圓螺母（調(diào)整螺母）即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用外側(cè)螺母（鎖緊螺母）鎖緊。原右螺母3母齒理：鎖緊螺母調(diào)整舞母12個齒。調(diào)母相對于rp齒輪^分別合，其齒數(shù)分別為a和b并相差-整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺套筒同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量X=l/a-l/b,這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量。基本導(dǎo)程（或螺距t）：它指絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)6.28弧度時，螺母上基準(zhǔn)點的軸向位移。滾珠絲杠副可用防塵密封圈或防護套密封來防止灰塵及雜質(zhì)進入滾珠絲杠副，使用潤滑劑來提高其耐磨性及傳動效率，從而維持其傳動精度，延長其使用壽命。補充章節(jié)（執(zhí)行元件）知識點根據(jù)使用能量的不同，可以將執(zhí)行元件分為電磁式、液壓式和氣壓式等幾種類型伺服電動機的特點及應(yīng)用實例種類？4種，見表伺服電動機的特點斥應(yīng)用實例種 類主要特點：應(yīng)用實例DC伺服電動機.高響應(yīng)特性.高功率密度〔體積丿卜重量輕）3.可實現(xiàn)高蓿度數(shù)字控制4.接觸換向部件〔電刷與換向器）需要錐護NC機摭、機器人、計算機外圍設(shè)備、辦公機摭、音響和音像設(shè)備、計測機械等晶體管式無刷直疣伺服電動機■無接融換向部件.需要磁極位置檢測器迪口同鈾編碼器等〕■具有DC伺服電動機的全部憂點音響和音像設(shè)備、計算機外圍設(shè)備等A￡伺服電動機永磁同步型感應(yīng)型次星控制〕1-對定子電疣的瀏勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分現(xiàn)控制2.M有毗伺服電動機的全部憂點NC機械、機器人等步進電動機1.轉(zhuǎn)角與控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制有定位轉(zhuǎn)矩可構(gòu)成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)計算機外圍設(shè)備、辦公機械、數(shù)控裝置步進電動機的特點：①步進電動機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素（如電源電壓的波動、電流的大小與波形的變化、溫度等）的影響，只要在它們的大小未引起步進電動機產(chǎn)生“丟

步”現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作；②步進電動機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪保虼瞬粫L期積累；③控制性能好，在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易“丟步”。步進電動機的工作原理以3相為例，各種環(huán)分方式于是轉(zhuǎn)子便沿著逆時針方向轉(zhuǎn)過30°角，使轉(zhuǎn)子2工作原理：如果先將電脈沖加到A相勵磁繞組，定子A相磁極就產(chǎn)生磁通，并對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，使轉(zhuǎn)子的1、3兩個齒與定子的A相磁極對齊。而后再將電脈沖通入B相勵磁繞組，B相磁極便產(chǎn)生磁通。由圖b可以看出，這時轉(zhuǎn)子2、4兩個齒與B相磁極靠得最近，、4兩個齒與定子B相磁極對齊。如果按照A-B-CfA的順序通電，轉(zhuǎn)子則沿反時針方向一步步地轉(zhuǎn)動，如果按A-B-C-A于是轉(zhuǎn)子便沿著逆時針方向轉(zhuǎn)過30°角，使轉(zhuǎn)子2環(huán)分方式主要有①采用計算機軟件，利用查表或計算方法來進行脈沖的環(huán)形分配，簡稱軟環(huán)分；②采用小規(guī)模集成電路搭接而成的三相六拍環(huán)形脈沖分配器；③采用專用環(huán)形分配器器件。為什么高速運行時電磁轉(zhuǎn)矩會隨著控制頻率升高而下降？因為當(dāng)步進電機轉(zhuǎn)動時，電機各相繞組的電感將形成一個反相電動勢；頻率越高，反相電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率(或速度)的增加而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。高低壓型步進電機驅(qū)動電路工作原理分析O+12V主要原理：當(dāng)輸入為低電壓時，三2N0RAVDiVDi1—1?VTt 「20QVDJIRQVT,導(dǎo)通，從而將+80*電源電工作狀態(tài)，隨即將O+12V主要原理：當(dāng)輸入為低電壓時，三2N0RAVDiVDi1—1?VTt 「20QVDJIRQVT,導(dǎo)通，從而將+80*電源電工作狀態(tài)，隨即將+&0V高電壓切斷，由+申電源供電。步進電機與絲杠的組合運算壓引入驅(qū)動電路39.極管VT不導(dǎo)通，因此變壓器T11沒有電流通過，故沒有感應(yīng)電動勢,因此三極管VT不導(dǎo)通，則由+12V3電源電壓驅(qū)動線圈繞組。當(dāng)輸入為高電壓時，三極管VT1導(dǎo)通，變壓器T1有電流通過，因此三極管V中，達(dá)到瞬間啟動的效果，啟動完畢后進入正常第五章電路與軟件系