测控试卷测控仪器设计

第1页共6页华东交通大学2003—2004学年第二学期考试卷试卷编号：（A）卷测控仪器设计课程课程类别：必闭卷考试日期：题号一二三四五六七八九十总分累分人签名题分100得分考生注意事项：1、请考生将答案填写在答题纸上。2、本试卷共6页，总分100分，考试时间120分钟。3、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考厂一、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：承诺：我将严格遵守考场纪律，知道考试违纪、作弊的严重性，还知道请他人代考或代他人考者将被开除学籍和因作弊受到记过及以上处分将不授予学士学位，愿承担由此引起的一切后果。专业班级学号学生签名：第2页共6页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。7、基座与支承件的基本要求是什么？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？9、提高主轴系统的刚度有几种方法？10、气体静压导轨有哪些类型？各有何特点？11、什么是微位移技术？柔性铰链有何特点？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？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？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、根据误差独立作用原理:一个误差源仅使仪器产生一定的局部误差,局部误差是其源误差的线性函数，与其他源误差无关，仪器总误差是局部误差的综合，但是，在计算源误差所造成的仪器误差的过程中还应考虑各个源误差对仪器精度影响的相关性。（）第3页共6页4、在进行误差分配的过程中，若系统误差小于或接近于仪器的总的允许误差的1/3，则初步认为所分配的系统误差是合理的。（）5、应用变形最小原则进行仪器的设计时，较有效的方法是采用补偿方法和结构设计方法来减小变形的影响。（）6、在光学度盘式圆分度测量装置中，当度盘采用在圆周均布两个读数头的结构，取两个读数头的平均读数值作为读数结果时，可消除奇次谐波误差，由于安装偏心引起的误差为一次误差，故在读数的过程中可以消除安装偏心误差。（）7、滚动和滑动导轨相比较而言，其磨损小，但抗振性差，接触应力大。（）8、斐索平面干涉仪的设计中，测量光束与参考光束基本上处于同一环境中，温度变化和外界振动的影响对两束光基本上相同，因而遵守了共光路原则。（）四、计算1、机械式测微仪的原理如图1所示，试分析仪器的原理误差？2、投影仪光路如图所示，光源发出的光线经聚光镜会聚，均匀照明不透明的被测物，经投影物镜放大成像，被测物体成像在屏上，如果由于投影仪机体加工有误差，使屏到象方焦点的距离x安装有误差x，试求：(1)用图解法求测量工件尺寸y的误差。(2)如果x＝100mm，工件y＝20mm，x＝0.1mm时，测量误差差值为多少?3、用微分法求出接触式光学球径仪的测量环半径误差对球径仪测量球半径尺寸精度的影响：(1)测环为刀口式(a)；(2)测环为半径为a的钢球(b)。设被测半球半径为R，测环半径r、弦高h，测环上钢球的半径a。被测工件yy‘x'物镜屏第4页共6页4、PMN材料，b=2mm，圆片10片叠加，U=2.9KV,M=0.31×10-16m2．v2,则总的位移量5、压电堆的计算6、课后作业习题第三章1、阿贝误差产生的本质原因是什么？结合图3-3分析坐标测量机测量某一工件时，哪个坐标方向上的各个平面内能遵守阿贝原则。答：1）标尺与被测量一条线；2）如无法做到则确保导轨没有角运动；3）或应跟踪测量，算出导轨偏移加以补偿。313333LLdbLnndLdL(2~3)LUblUbUb单块压电堆所以L?第5页共6页2、结合书中图3-9分析为何当滑块绕o点为圆心发生摆动时，测端处于A的位置可以补偿阿贝误差，而处于A1或A2两个位置均不能补偿阿贝误差。答：当Z轴滑块的瞬间摆动点为O时，只有当平直度测量的工作点设在A位置时，由于导轨误差引入的测量误差0，0为辅助测量头感受到的导轨摆动带来的误差。而01，02，均不能有效补偿导轨误差。第6页共6页3、为什么在高精度的圆分度测量设计装置中，在度盘的对径方向上安装两个读书头，这一布局可以消除读数误差中哪些次谐波误差？为什么？4、万能工具显微镜的光学灵敏杠杆的杠杆比是如何确定的？第7页共6页测控仪器设计考试重点：1、测控仪器设计原则2、直接检测系统与相干检测系统的区别与联系3、光电系统的设计原则4、光电直接检测系统的组成5、主轴系统的刚度概念及提高刚度的方法6、什么是微位移技术7、柔性铰链的特点8、什么是主轴回转精度，并简述提高回转精度的方法9、什么是相干检测系统10、主轴系统设计的要求11、导轨种类12、动压轴承获得油压（润滑）的条件13、光电检测系统的照明种类14、伺服系统的分类15、直流电桥的平衡条件。