《測控儀器設(shè)計》

本書首先系統(tǒng)地論述了測控儀器的精度設(shè)計、總體設(shè)計的理論與方法，然后分析了在總體設(shè)計時如何考慮測控儀器的機(jī)械系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、光電系統(tǒng)設(shè)計的主要問題和方法。

本書內(nèi)容薈萃了近代儀器設(shè)計的有關(guān)資料和科研成果，體系新穎，具有相當(dāng)?shù)纳疃群蛷V度。適用于機(jī)械與電子類專業(yè)師生和從事儀器儀表科研、計量、生產(chǎn)開發(fā)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

圖書簡介

本書為高等工科院?！皽y控技術(shù)與儀器”專業(yè)“十一五”國家級規(guī)劃教材。本書從總體設(shè)計出發(fā)，用創(chuàng)新設(shè)計思想組織光、機(jī)、電、計算機(jī)相結(jié)合的測控儀器設(shè)計內(nèi)容。

本書首先系統(tǒng)地論述了測控儀器的精度設(shè)計、總體設(shè)計的理論與方法，然后分析了在總體設(shè)計時如何考慮測控儀器的機(jī)械系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、光電系統(tǒng)設(shè)計的主要問題和方法。

本書內(nèi)容薈萃了近代儀器設(shè)計的有關(guān)資料和科研成果，體系新穎，具有相當(dāng)?shù)纳疃群蛷V度。適用于機(jī)械與電子類專業(yè)師生和從事儀器儀表科研、計量、生產(chǎn)開發(fā)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。 2100433B

《測控儀器設(shè)計》是測控技術(shù)與儀器專業(yè)系列教材，從總體設(shè)計出發(fā)，以現(xiàn)代測控儀器的理念組織編寫測控儀器設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容。《測控儀器設(shè)計》首先系統(tǒng)地論述測控儀器的設(shè)計思想和設(shè)計步驟，在此基礎(chǔ)上給出測控儀器的設(shè)計原則，并簡單介紹了儀器的可靠性設(shè)計；然后對儀器的精度設(shè)計的理論和方法進(jìn)行介紹；之后分析了儀器的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計方法；最后結(jié)合前面章節(jié)介紹的理論和方法，給出了兩個典型的測控儀器設(shè)計實例。

全書內(nèi)容整合了現(xiàn)代測控儀器設(shè)計的相關(guān)資料和最新科研成果，具有應(yīng)用性和實踐性強(qiáng)的特點。適用于儀器儀表類專業(yè)師生和從事儀器儀表研究、設(shè)計、生產(chǎn)和開發(fā)的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考。

第1章 概論

第2章 測控儀器總體設(shè)計

第3章 儀器誤差分析

第4章 測控儀器硬件電路設(shè)計

第5章 測控儀器軟件設(shè)計

第6章 測控儀器設(shè)計實例

參考文獻(xiàn)

……2100433B

第3版前言

第2版前言

第1版前言

第一章測控儀器設(shè)計概論1

第一節(jié)測控儀器的概念和組成1

一、測控儀器的概念1

二、測控儀器的組成3

第二節(jié)測控儀器及其設(shè)計的發(fā)展?fàn)?

況與趨勢5

一、測控儀器的發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢6

二、測控儀器設(shè)計的發(fā)展概況7

第三節(jié)測量儀器通用術(shù)語及定義15

第四節(jié)對測控儀器設(shè)計的要求和設(shè)

計程序17

一、設(shè)計要求17

二、設(shè)計程序19

思考題19

第二章儀器精度理論21

第一節(jié)儀器精度理論中的若干基本

概念21

一、測量誤差21

二、精度23

三、儀器的靜態(tài)特性與常用精度指標(biāo)23

四、儀器的動態(tài)特性與其精度指標(biāo)24

第二節(jié)儀器誤差的來源與性質(zhì)27

一、原理誤差27

二、制造誤差31

三、運行誤差32

第三節(jié)儀器誤差的分析35

一、誤差獨立作用原理35

二、微分法36

三、幾何法38

四、作用線與瞬時臂法39

五、數(shù)學(xué)逼近法45

六、控制系統(tǒng)的誤差分析法46

七、蒙特卡洛方法48

八、其他方法53

第四節(jié)儀器誤差的綜合53

一、隨機(jī)誤差的綜合54

二、系統(tǒng)誤差的綜合55

三、儀器總體誤差的合成55

第五節(jié)儀器誤差的分析合成舉例56

一、數(shù)字顯示式立式光學(xué)計原理與

結(jié)構(gòu)56

二、數(shù)字顯示式立式光學(xué)計精度分析57

第六節(jié)儀器精度設(shè)計61

一、儀器精度指標(biāo)的確定62

二、誤差分配方法64

思考題67

第三章測控儀器總體設(shè)計69

第一節(jié)設(shè)計任務(wù)分析69

第二節(jié)創(chuàng)新性設(shè)計70

一、創(chuàng)新設(shè)計思維能力的培養(yǎng)71

二、創(chuàng)新設(shè)計方法72

第三節(jié)測控儀器設(shè)計原則73

一、阿貝(Abbe)原則及其擴(kuò)展73

二、變形最小原則及減小變形影響的

措施79

三、測量鏈最短原則85

四、坐標(biāo)系基準(zhǔn)統(tǒng)一原則86

五、精度匹配原則89

六、經(jīng)濟(jì)原則89

第四節(jié)測控儀器設(shè)計原理90

一、平均讀數(shù)原理90

二、比較測量原理95

三、補(bǔ)償原理99

第五節(jié)測控儀器工作原理的選擇和

系統(tǒng)設(shè)計101

一、傳感器的選擇與設(shè)計101

二、標(biāo)準(zhǔn)量及其細(xì)分方法的選用107

三、數(shù)據(jù)處理與顯示裝置的選取109

四、運動方式與控制方式的確定112

五、測控儀器的智能化設(shè)計與

總線方式的選擇112

第六節(jié)測控儀器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)與技術(shù)

指標(biāo)的確定118

一、從精度要求出發(fā)來確定儀器參數(shù)

——光學(xué)靈敏杠桿的杠桿比

的確定119

二、從測量范圍要求出發(fā)確定儀器

參數(shù)——小模數(shù)漸開線齒廓

偏差檢查儀的結(jié)構(gòu)參數(shù)

的確定120

三、從誤差補(bǔ)償要求來確定參數(shù)

——電容壓力傳感器的結(jié)構(gòu)

參數(shù)確定122

四、從儀器精度和分辨力要求出發(fā)

確定儀器參數(shù)——光柵式刀

具預(yù)調(diào)儀光電部分結(jié)構(gòu)

參數(shù)的選擇123

第七節(jié)測控儀器的造型設(shè)計124

一、外形設(shè)計124

二、人機(jī)工程126

思考題127

第四章精密機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計129

第一節(jié)精密機(jī)械系統(tǒng)現(xiàn)代設(shè)計方法129

一、精密機(jī)械系統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計129

二、模塊化設(shè)計131

三、反求工程設(shè)計132

第二節(jié)儀器的支承件設(shè)計133

一、基座與立柱等支承件的結(jié)構(gòu)特

點和設(shè)計要求133

二、基座與立柱等支承件的結(jié)構(gòu)

設(shè)計136

第三節(jié)儀器的導(dǎo)軌及設(shè)計141

一、導(dǎo)軌的功用與分類141

二、導(dǎo)軌部件設(shè)計的基本要求141

三、導(dǎo)軌設(shè)計應(yīng)遵守的原理和準(zhǔn)則146

四、滑動摩擦導(dǎo)軌及設(shè)計148

五、滾動摩擦導(dǎo)軌及設(shè)計151

六、靜壓導(dǎo)軌及設(shè)計要點157

七、設(shè)計導(dǎo)軌時選擇的要點164

第四節(jié)主軸系統(tǒng)及設(shè)計168

一、主軸系統(tǒng)設(shè)計的基本要求168

二、精密油膜滑動軸承軸系結(jié)構(gòu)及

設(shè)計176

三、滾動摩擦軸系及設(shè)計178

四、氣體靜壓軸承軸系結(jié)構(gòu)及設(shè)計185

五、液體靜壓軸承軸系及設(shè)計187

六、液體動壓軸承軸系189

七、設(shè)計時軸系選擇要點191

第五節(jié)伺服機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計193

一、伺服系統(tǒng)的分類193

二、伺服驅(qū)動裝置195

三、機(jī)械傳動裝置195

四、伺服系統(tǒng)的精度196

五、伺服系統(tǒng)的誤差校正196

第六節(jié)微調(diào)與微位移機(jī)構(gòu)及設(shè)計197

一、微調(diào)機(jī)構(gòu)197

二、微位移機(jī)構(gòu)及設(shè)計199

思考題208

第五章電路與軟件系統(tǒng)設(shè)計210

第一節(jié)電路與軟件系統(tǒng)概述210

一、電路與軟件系統(tǒng)的作用210

二、電路與軟件系統(tǒng)的組成210

三、電路與軟件系統(tǒng)的設(shè)計要求212

四、電路與軟件系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則216

第二節(jié)測控電路設(shè)計方法217

一、測量電路的設(shè)計217

二、中央處理系統(tǒng)設(shè)計227

三、控制電路設(shè)計236

四、電源設(shè)計242

五、電路系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)246

第三節(jié)測控儀器的軟件設(shè)計258

一、軟件系統(tǒng)的作用與特點258

二、軟件設(shè)計的原則259

三、軟件設(shè)計的方法與過程259

四、常用應(yīng)用軟件260

第四節(jié)可靠性與故障診斷技術(shù)263

一、可靠性設(shè)計的作用、原則與方法263

二、電路系統(tǒng)的可靠性264

三、軟件系統(tǒng)的可靠性266

四、故障診斷技術(shù)269

思考題269

第六章光電系統(tǒng)設(shè)計271

第一節(jié)測控儀器光電系統(tǒng)的組成和

類型271

一、光電系統(tǒng)的組成271

二、光電系統(tǒng)的類型272

第二節(jié)光電系統(tǒng)的特性273

一、光電特性273

二、光譜特性及光譜匹配273

三、光電靈敏度特性（光譜響

應(yīng)率）273

四、頻率響應(yīng)特性274

五、光電系統(tǒng)的探測率D和比探

測率D*274

第三節(jié)光電系統(tǒng)的設(shè)計原則274

一、匹配原則275

二、干擾光最小原則275

三、共光路原則276

第四節(jié)光電測量系統(tǒng)中的光源及照明

系統(tǒng)277

一、光源的基本參數(shù)277

二、光電測量中的常用光源279

三、照明系統(tǒng)284

四、光源及照明系統(tǒng)的選擇286

第五節(jié)直接檢測系統(tǒng)的設(shè)計288

一、直接檢測光電系統(tǒng)的工作

原理288二、光功率直接檢測光電系統(tǒng)的

設(shè)計289

三、距離檢測光電系統(tǒng)的設(shè)計295

四、幾何中心與幾何位置光電檢測

系統(tǒng)設(shè)計301

五、直接檢測光電系統(tǒng)中的光學(xué)參數(shù)

的確定304

第六節(jié)相干變換與檢測系統(tǒng)設(shè)計307

一、光學(xué)干涉測量基本公式308

二、干涉條紋光強(qiáng)檢測法及其設(shè)計309

三、干涉條紋相位檢測法及其設(shè)計313

四、干涉條紋的外差檢測系統(tǒng)314

第七節(jié)光電系統(tǒng)設(shè)計舉例——激光干

涉儀的設(shè)計318

一、干涉儀的一般特性及設(shè)計要點318

二、激光干涉測長儀設(shè)計319

思考題327

參考文獻(xiàn)3282100433B