测控仪器结构设计第一章(15版)

普通高等教育“十一五”国家级规划教材现代精密仪器设计主编：清华大学李庆祥*原来使用的是天大主编《测控仪器设计》为测控专业的一门主修课程，是一门综合性的专业课主修课程。使得学会从设计任务出发，进行测控仪器的设计分析、计算与综合。*原来使用的是天大主编《测控仪器设计》要求：掌握机、光、电、计算机技术相结合的仪器总体设计的基础理论知识；学会如何从设计任务出发，进行总体设计的方法；具有进行仪器精度设计的能力。*参考书籍张善钟编，《精密仪器精度理论》薛实福等编，《精密仪器设计》孙祖宝主编，《量仪设计》陈非凡编，《仪器设计技术基础》相关的书籍及论文……….*参考书籍*本书共分十一章：第一章现代精密仪器设计概论√（介绍仪器学科的重要性）第二章精密仪器总体设计√（把握全局的设计，总体设计原则、方法等）第三章精密仪器设计的精度理论√（精度概念、评价，误差来源及计算等）第四章精密机械系统√（机械系统的整体设计，具体部件设计——重点）第五章微位移技术√（微位移器件的原理、特点，微位移机构设计等）*第六章光学系统设计（光学系统基本参数的确定，光辐射源及特征等）第七章定位与测量系统√（涉及激光干涉仪、光栅、线纹尺等）第八章瞄准与对准系统（光电自动对准系统等）第九章自动调焦系统（对图像处理中的焦距调整等）第十章机械伺服系统设计（伺服系统组成、设计等）第十一章微型机电系统*第一章现代精密仪器设计概论第一节测控仪器的概念和组成第二节测控仪器的发展状况与趋势第三节测量仪器通用术语及定义第四节测控仪器设计的要求和设计程序第五节测控仪器的设计原则*第一节测控仪器的概念和组成一、测控仪器的概念按照系统工程学的观点,生产过程中有三大技术系统:★ 以能量到能量变换为主的能量流系统如锅炉,冷凝器,热交换器,发动机等★ 以材料到材料变换为主的材料流系统如机床,农业机械,纺织机械,液压机械等★以信息获取到测量、变换、控制、处理、显示等为主的信息流系统，如仪器仪表、计算机、通信装置、自动控制系统等。*仪器的功能：通过物理、化学或生物的方法，获取（被测对象运动或变化的）信息，通过信息转换的处理，使其成为人们易于阅读和识别表达的量化形式，或进一步信息化、图像化，通过显示系统以利于观测、入库存档或直接进入自动化智能运转控制系统。研究内容：信息的获取、处理和利用*对象：物质实体及其属性课程特点本课程是测控技术与仪器专业最后一门专业课，内容不仅涉及光、机、电、算各个方面，而且涉及测控方法学和涉及方法学等知识。科学思维向工程思维的转变绝大多数工程问题没有唯一解没有最好，只有更好仪器原理的抽象和具体化根据仪器的原理图可以抽象出仪器的结构根据仪器的结构可以抽象出仪器的原理图测控仪器设计方法的抽象与应用设计创意（个人不同：铅笔+白纸）部分基本工具Matlab/Simulink/SCILABAutoCAD/ProEngineering/SolidworksProtel/DXPANSYSVisualC++课程重点仪器精度设计是本课程的重点之一测控仪器总体设计时需要考虑的一些问题测控仪器设计原理和原则具体应用问题测控仪器主要结构参数与技术指标的确定方法创造性设计思想及其在仪器结构设计中的应用问题课程难点仪器精度设计是本课程的难点之一测控仪器总体设计时需要考虑的一些问题测控仪器设计原理和原则测控仪器主要结构参数与技术指标的确定方法测控仪器现代化设计方法基础如何去学课程听课是最重要方法阅读参考文献也是非常重要及时完成作业对课堂问题的在线讨论对重要知识点做部分笔记或补充预习、思考。。。。仪器仪表的用途和重要性—仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器的整体发展水平是国家综合国力重要标志之一美国国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 技术研究院（NIST）统计，仪器仪表总产值占工业总产值4％，但对国民经济的影响达66％。先进科学仪器设备是知识创新和技术创新的前提仪器的进展代表着科技的前沿，是科学发展的支柱仪器是信息的源头技术*我国现代精密仪器发展的现状差距很大，大型的高档设备主要依赖进口仪器仪表的使用: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。在自动化机床、自动化生产线：利用监测仪器与控制装置来控制行程和控制生产过程。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。**仪器的发展趋势发展仪器科学是国家的一项战略举措；1955年制定12年科技远景规划，仪器仪表工业处于第54项。“仪器仪表工业是信息工业，是信息的源头”这一论断是1995年我国20多位院士共同向国务院提交的“关于振兴仪器仪表工业的建议”中和第34次香山科技会议上科学家们达成的共识。2.最引人注目的是在生物、医学、材料、航天、国防等关系到人类生存和发展的诸多领域内；3.仪器的研制和生产趋向高精度、高效率、高可靠性、智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工程化；4.测试仪器网络化测控仪器的分类1.几何量计量仪器测量对象：包括各种尺寸检测仪器，如长度、角度、形貌、相互位置位移、距离测量仪器、扫描仪、跟踪仪等。2.热工量计量仪器测量对象：包括温度、湿度、流量测量仪器，如各种气压计、真空计、多波长测温仪表、流量计等。3.机械量计量仪器测量对象：如各种测力仪、硬度仪、加速度与速度测量仪，力矩测量仪、振动测量仪等。4.时间频率计量仪器测量对象：时间、频率等*5.电磁量计量仪器测量对象：用于测量各种电量和磁量的仪器，如各种交、直流电流表、电压表、功率表、电阻、电容测量仪、静电仪、磁参数测量仪等。6.无线电参数测量仪器测量对象：如示波器、信号发生器、相位测量仪、频率发生器、动态信号分析仪等。7.光学与声学量测量仪器测量对象：如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。8.电离辐射计量仪器测量对象：如各种放射性、核素计量，x、γ射线及中子计量仪器等。以上8大类计量仪器的共性技术：计量测试仪器的设计理论和测试理论*测控仪器的概念在现代计量测试仪器中，测量与控制已经密不可分，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。本课程的要求：①掌握机、电、光、计算机技术相结合的仪器总体设计的基础理论知识；②学会如何从设计任务出发，初步掌握进行总体设计和系统设计的方法；③具有进行仪器精度设计的能力，初步具有正确估算和分析仪器精度的能力。本门课程力求使学生在测控仪器设计中具有勇于探索、有创新思维的设计能力。*二、测控仪器的组成先看几个仪器应用：1、探月2、原子吸收分光光度法3、自动加工4、自动生产线（灌装机）5、片材专用带摄像头画像处理模切机6、好奇号火星车上的样品分析仪器*二、测控仪器的组成测控仪器种类繁多，其组成多种多样，但可按其各部分的功能来分成若干组成部分。测控仪器组成以图1—1“微电子产品视觉检测仪”为例说明。仪器组成：支承底座、精密工作台、X、Y二维运动导轨、立柱、显微镜及CCD摄像器件、光栅系统、精密驱动系统、光源。*图1-1微电子产品视觉检测仪三维效果图*三维表面形貌测量系统**图1—2微电子产品视觉检测仪组成框图*工作原理：Z向运动具有自动调焦功能，通过计算机对CCD摄像器件摄取图像进行分析，用调焦评价函数来判断调焦质量。被检测的印刷线路板或IC芯片的瞄准用可变焦的光学显微镜和CCD摄像器件来完成。摄像机的输出经图像卡送到计算机进行图像处理实现精密定位和图像识别与计算，并给出被检测件的尺寸值、误差值及缺陷状况。****工作原理：装配开始后，置于工作台和微夹持器上的微装配器件由立体显微镜成像到CCD摄像机的靶面，经光电转换后送入图像采集卡，将模拟信号转换成数字信号，传送到微机进行数字信号处理，从而获得被装配器件的当前位姿信息。根据装配需求，利用专用软件从位姿信息中提取驱动系统所需的定位参量数据，控制工作台和微夹持具操作平台运动，以带动被装配器件在三维装配空间的相对移动或旋转，从而完成最终装配任务。按功能将仪器分成以下几个组成部分：1基准部件5信息处理与运算装置2传感器与感受转换部件6显示部件3放大部件7驱动控制器部件4瞄准部件8机械结构部件*基准部件测量的过程是一个被测量与标准量比较的过程，因此，仪器中要有与被测量相比较的标准量，标准量与其相应的装置一起，称为仪器的基准部件。（如量块、精密测量丝杠、度盘、光栅尺、磁栅尺、感应同步器）有的仪器中无标准器而是用校准的方法将标准量复现到仪器中。标准量的精度对仪器的测量精度影响很大，在大多数情况下是1∶1，在仪器设计时必须予以重视。*传感器与感受转换部件测控仪器中的传感器是仪器的感受转换部件，它的作用是感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。不同测量对象可以用不同测量原理的传感器进行感受与转换，因此正确选用和设计传感器是十分重要的，通常要遵守仪器设计的精度原则和经济原则等。常用的传感器有机械式、电子式、光电式、光学式、声学式、压电式等等，有数千种，选用时一定要分析清楚其工作原理、精度指标、测量范围、使用场合、特点和成本。同时一定要注意要按照被测参数的定义来选用和设计传感器。（也有接触式－电感、非接触式－气动、光学、CCD等）*放大部件将感受转换来的微小信号，通过各种原理（如：光、机、电、气）进一步转换和放大、直接接收、提供显示或进一步处理。分类实例名称机械式放大部件齿轮放大，杠杆放大，弹性及刚度放大等机械系统光学式放大部件光准直式、显微镜式、投影放大、摄影放大式、莫尔条纹、光干涉等光学系统电子放大部件前置放大、功率放大等电子信息处理系统光电放大部件光电管放大、倍增管放大等光电系统*瞄准部件用来确定被测量的位置(或零位），要求瞄准的重复性精度要好，即指零准确。不要求高灵敏度（如双频激光干涉仪的靶镜就是瞄准定位）信息处理与运算装置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。可以利用硬件电路、单片机或微机来完成。显示部件显示部件是用指针与表盘、记录器、数字显示器、打印机、监视器等将测量结果显示出来。*驱动控制器部件驱动控制部件用来驱动测控系统中的运动部件，在测控仪器中常用步进电机、交直流伺服电机、力矩电机、测速电机、压电陶瓷等实现驱动。控制一般用计算机或单片机来实现，这时要将一个控制接口卡插入到计算机的插槽中。机械结构部件仪器中的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,如导轨、轴系、基座、支架、微调、锁紧、限位保护等机构。所有的零部件还要装到仪器的基座或支架上,这些都是测控仪器必不可少的部件，其精度对仪器精度影响起决定作用。*第二节测控仪器及其设计的发展状况与趋势一、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ng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、多功能化多维的测量空间，要求我们研究多维的测量仪器，在许多场合，除了三维测量外还需要多参数同时测量，如要求同时测出某点温度、湿度和应变；同时测得力、速度、振动、应变等多种参数，使现有仪器系列化、多样化，以满足不同用户的要求，也是势在必行的。*（5）开发新原理随着科学技术的发展，需要测量的极端参数（超高压、超高温、超低温、超大尺寸、原子空间）和特种参数（识别颜色、气味）也在增加，要求也更奇特，因此要不断研究新原理、开发新仪器。如仿生仪器等。（6）动态测量研究的对象已经从静态转入动态，如研究原子的价态、分子结构和聚集态、固体结晶形态、生命化学物理进程的激发态的现场实施检测手段，需要研究超快时间和超高空间的分辨技术。*二、发展概况—现代设计方法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。(5)计算机辅助设计计算机将更全面地引入设计全过程，计算机辅助设计不仅用于计算和绘图，在信息储存、评价决策、动态模拟、人工智能等方面将发挥更大作用。*第三节测量仪器通用术语及定义仪器的技术指标是用来说明一台仪器的性能和作用的，主要技术指标既作为设计依据，也用来考核所设计的仪器是否成功。作为测量仪器还必须要有 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的语言，称之为测量仪器的术语。本节叙述的有关测量仪器的术语是根据JJFl001—1998全国法制计量技术委员会颁布的“通用计量术语及定义”来说明的。*1.测量仪器（measuringinstrument)测量仪器又称计量器具，它是指单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具。而测量是指用以确定量值为目的的一组操作。测量仪器是指将被测量转换成指示值或等效信息的一种计量器具，即具有转换和指示功能。测量器具是指以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具，如砝码、标准电阻、量块、线纹尺、参考物质等。2.测量传感器(measuringtransducer)提供与输入量有确定关系的输出量的器件。如热电偶、电流互感器、应变计等。*3.测量系统(measuringsystem)组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其它设备。如半导体材料电导率测量装置；光电光波比长仪；校准体温计的装置等。4.模拟式测量仪器(analoguemeasuringinstrument)与数字式测量仪器(digitalmeasuringinstrument)。前者是指仪器的输出或显示是输入信号的连续函数的测量仪器，而后者是提供数字化输出或显示的仪器。5.敏感元件(sensor)或敏感器测量仪器或测量链中直接感受被测量作用的元件。如涡流流量计的转子；液面测量仪的浮子；光谱光度计的光电池。*6.检测器(detector)用于指示某个现象的存在而不必提供有关量值的器件或物质。如卤素检漏仪，石蕊试纸等。在某些领域中敏感元件与检测器的概念界限并不十分明显，比如在光电测量领域把光电池称为检测器，用于检测光通量。而在光谱光度计中，光电池则称为敏感元件，这在概念上也是正确的。7．指示器(index)显示装置的固定的或可动的部件，根据它相对标尺标记的位置即可确定示值。如指针、光点、液面、记录笔等。*8．测量仪器的标尺(scaleofameasuringinstrument)由一组有序的带有数码的标记构成的测量仪器显示装置的部件。如线纹尺、度盘等。9．标尺间隔(scaleinterval)和分度值对应标尺两相邻标记的两个值之差，标尺间隔用标尺上的单位表示。如0～100的线纹尺相邻刻度间隔一般为1mm。分度值是指一个标尺间隔所代表的被测量值。如百分表的分度值为0．01mm。*10．示值范围(rangeofindication)极限示值界限内的一组数。对模拟量显示而言它就是标尺范围；在有些领域中它是仪器所能显示的最大值与最小值之差。有时又把示值范围称为量程(span)，如某电压表示值范围从-10V～10V，则其量程为20V。11．测量范围(measuringrange)测量仪器误差允许范围内的被测量值。测量范围包含示值范围还包含仪器的调节范围。如光学计的示值范围为±0.1mm，但其悬臂可沿立柱调节180mm，在该范围内仍可保证仪器的测量精度，则其测量范围为180±0.1mm。又如千分尺的测量范围有0～25mm，25～50mm，50～75mm……等规格，但其示值范围均为25mm。*12．灵敏度(sensitivity)测量仪器响应(输出)的变化除以对应的激励(输入)的变化。若输入激励量为∆X，相应输出是∆Y，则灵敏度表示为：S=∆Y／∆X仪器的输出量与输入量的关系可以用曲线来表示，称为特性曲线，特性曲线有线性的也有非线性的，非线性特性用线性特性来代替时带来的误差，称为非线性误差。特性曲线的斜率即为灵敏度。灵敏度的量纲可以是相同的，也可以是不相同的，如电感传感器的输入量是位移，而输出量是电压，其灵敏度的量纲为V/mm；而齿轮传动的百分表其输入量是位移，输出量也是位移，在这样情况下，灵敏度又称为放大比。灵敏度是仪器对被测量变化的反映能力。*13．鉴别力(阈)(discrimination)使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢而单调地进行。它表示仪器感受微小量的敏感程度。仪器的鉴别力可能与仪器的内部或外部噪声有关，也可能与摩擦有关或与激励值有关。14．分辨力(resolution)显示装置能有效辨别的最小示值。对于数字式仪器，分辨力是指仪器显示的最末一位数字间隔代表的被测量值。对模拟式仪器，分辨力就是分度值。分辨力是与仪器的精度密切相关的。要提高仪器精度必须有足够的分辨力来保证；反过来仪器的分辨力必须与仪器精度相适应,不考虑仪器精度而一味的追求高分辨力是不可取的。*15．测量仪器的准确度(accuracyofmeasuringinstrument)测量仪器的准确度是一个定性的概念，它是指测量仪器输出接近于真值的响应的能力。符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等级或级别称为测量仪器的准确度等级，如零级、一级、二级等。16．测量仪器的示值误差(errorofindication)测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。由于真值不能确定，实际上用的是约定真值，即常用某量的多次测量结果来作为约定真值。测量仪器的示值误差，包含有仪器的随机误差和系统误差，因此用测量的方法确定仪器示值误差时，同一个值测量次数一般要超过三次。示值误差越小，表明仪器的准确度越高。*17．测量仪器的重复性(repeatabilityofameasuringinstrument)在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，仪器提供相近示值的能力。相同的测量条件包括：相同的测量程序、相同的观测者、在相同的条件下使用相同的测量设备，在相同的地点，在短时间内重复测量。示值重复性可用示值的分散性定量地表示。仪器的示值重复性误差小，表明仪器的随机误差小。18．稳定性(stability)和漂移(drift)测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。稳定性可以用几种方式定量的表示，如用计量特性变化某个规定的量所经过的时间，例如仪器测头动作一万次以后再测量仪器的示值误差和示值重复性是否变化；也可用计量仪器工作某一规定时间(如8小时)再考察仪器特性的变化。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；仪器灵敏度随时间变化称为灵敏度漂移。*19．测量仪器的引用误差(indicialerrorofameasuringinstrument)测量仪器的误差除以仪器特定值。该特定值一般称引用值，如仪器的量程或示值范围的上限。20．测量仪器的校准(calibrationofmeasuringinstrument)在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。校准的结果既可给出被测量的示值，又可确定示值的修正值，也可确定其它计量特性，如影响量的作用。校正的结果要记录在校准证书或校准报告之中。*21.测量仪器的偏移误差(biaserrorofmeasuringinstrument)测量仪器示值的系统误差。通常用适当次数重复测量的示值误差的平均值来估计。22．回程误差（滞差）(hysteresiserror)在相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同（正程、反程，正转、反转等）其示值之差的绝对值。产生回程误差的主要原因是仪器零件之间存在间隙或摩擦，或齿轮啮合面的变动；对于电磁式传感器或压电式传感器由于正反程磁滞或电滞现象也会出现滞后误差（滞差）。*23．视差(parallaxerror)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。24．估读误差(interpolationerror)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。25．读数误差(readingerror)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。*第四节测控仪器设计的要求和设计程序一、设计要求(1)精度要求精度是测控仪器的生命，精度本身只是一种定性的概念。为表征一台仪器的性能和达到的水平，应有一些精度指标要求，如静态测量的示值误差、重复性误差、复现性、稳定性、回程误差、灵敏度、鉴别力、线性度等，动态测量的稳态响应误差、瞬态响应误差等。这些精度指标不是每一台仪器都必须全部满足，而是根据不同的测量对象和不同的测量要求，选用最能反映该仪器精度的一些指标组合来表示。*仪器的精度应根据被测对象的要求来确定，当仪器总误差占测量总误差比重较小时，常采用1/3原则，即仪器总误差应小于或等于被测参数总误差的1/3；若仪器总误差占测量总误差的主导部分时，可允许仪器总误差小于或等于被测参数总误差的1/2。为了保证仪器的精度，仪器设计时应遵守一些重要的设计原则和设计原理，如阿贝原则、变形最小原则、测量链最短原则、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。*(2)检测效率要求一般情况下仪器的检测效率应与生产效率相适应。在自动化生产情况下，检测效率应适合生产线节拍的要求。提高检测效率不仅有经济上的效益，有时对提高检测精度也有一定作用，因为缩短了测量时间可减少环境变化对测量的影响。同时还可以节省人力，消除人的主观误差，提高测量的可靠性。*(3)可靠性要求一台测量仪器或一套自动测量系统，无论在原理上如何先进，在功能上如何全面，在精度上如何高，若可靠性差，故障频繁，不能长时间稳定工作，则该仪器或系统就无使用价值。因此对仪器的可靠性要求是十分必要的。可靠性要求，就是要求设备在一定时间、一定条件下不出故障地发挥其功能的概率要高。可靠性要求可由可靠性设计来保证。*(4)经济性要求仪器设计时应采用各种先进技术，以获得最佳经济效果。盲目追求复杂、高级的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，不仅会造成仪器成本的急剧增加，有时甚至无法实现。因此仪器设计时应尽量选择最经济的方案，即技术先进、零部件少、工艺简单、成本低、可靠性高、装调方便，这样在市场上才有竞争力。同时还要考虑仪器的功能，具有较好的功能与产品成本比，即价值系数高。*(5)使用条件要求使用条件不同，仪器的设计也不同。如在室外使用的仪器仪表应适应宽范围的温度、湿度变化，以及抗振和耐盐雾；在车间使用除了防振外，电磁干扰，尤其是强电设备起动的干扰应重点防范；在易燃易爆场合下工作的仪器仪表则要求防爆和阻燃；在线测量与离线测量，连续工作与间歇工作……其条件都有不同，在设计仪器时应慎重考虑，以满足不同使用条件的要求。(6)造型要求仪器的外观设计极为重要，优美的造型、柔和的色泽是人们选择产品的考虑因素之一，有利于销售，同时也会使操作者加倍爱护和保养仪器，延长使用寿命，提高工作效率。*二、测控仪器的设计程序(1)确定设计任务设计任务由国家或部门 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 和科技部门下达，也有企业或公司根据国内外市场调查自行确定的新产品开发任务，也有的是由用户特殊要求而确定的设计任务。(2)设计任务分析，制定设计任务书首先要认真、仔细地阅读任务书。要认真研究被测对象特点?被测参数是如何定义的?精度要求?测量范围?检测效率?使用条件?经济情况?完成时间与验收方式?制定详细的任务书，作为研制的基本文件。(3)调查研究，详细占有资料在对设计任务心中有数后，应对国内外同类产品的技术资料进行分析，采用各种手段如网上查询、科技情报检索、企业调研、请教有经验的技术人员和工人，详细占有资料，哪怕是一种外观照片对设计都会有启发。*(4)总体方案设计总体方案设计是非常重要的一步，对研究的成败有着举足轻重的作用。对总体方案要求具有先进性、创新性、合理性和可行性。总体设计要进行方案比对，可以用现代的虚拟设计、仿真设计法，也可用经典的设计方法。在方案设计时首先要确定原理方案，必要时要对仪器所包含的机、光、电各部分进行数学建模，然后确定系统的主要参数，进行精度设计和总体结构设计，绘制总体装配图和进行外观造型设计。总体设计后，最好组织一次方案评审会，集思广益，保证质量。(5)技术设计技术设计是在总体设计基础上，对机、光、电、计算机各部分进行具体的设计，如部件设计、零件设计、硬件电路设计、光学设计、软件设计、技术经济评价和编写设计 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 、精度设计、计算。*(6)制造样机产品机械加工、硬件电路制作、软件调试、整机装调，然后进行产品自检测试。将检测结果与设计任务书给定的技术指标进行比对，对达不到要求的进行改进。然后做出经济评价和技术资料总结。(7)产品鉴定或验收鉴定或验收的方式有：①专家鉴定会，由5～13名专家组成评审委员会，对样机进行测试，对资料进行审查，并给出产品达到的技术水平的结论意见。②技术监督部门按照计量法和任务书对产品进行测试，合格者出具合格证书。③通信评议，对理论性较强的研究项目可以采用通信评议的方法，用书面形式对研究项目进行评审。鉴定和验收之前，研制者应编写出技术总结报告、使用说明书、鉴定测试大纲或检定规程、绘制设计图样并提供电子文档。(8)设计定型后进行小批量生产*第五节测控仪器的设计原则(1)从原理上提高精度的原则a误差平均原理如采用多次重复测量，取平均误差。采用密珠滚珠导轨、静压导轨均化误差等b位移量同步比较原理采用不同方法对同一量位移同步运动的方法进行比较的原理c误差补偿原理校正、补偿(2)阿贝原则(3)运动学设计原理确定空间6自由度所施加的约束数(4)变形最小原则*(5)基面合一原则零件设计时，设计基准、加工基准、检验基准、装配基准要统一(6)最短传动链原则影响测量精度的测量链和传动效率的传动链最短，零件最小(7)精度匹配原则(8)仪器零件的标准化、系列化、通用化原则*(9)仪器可靠性、安全、维修与操作方便原则(10)结构工艺性好原则(11)造型与装饰宜人原则(12)价值系数最优原则产品的功能和产品成本之比*第一章复习题1.测控仪器的概念是什么？2.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关？3.现代测控仪器技术包含哪些内容？4.测控仪器由哪几部分组成？各部分功能是什么？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；示值范围与测量范围；灵敏度与鉴别力（灵敏阀）；仪器的准确度，示值误差，重复性误差。6.对测控仪器的设计要求有哪些？*问题讨论