第一章测控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及其设计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对测控仪器设计的要求和设计程序习题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。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，进行总体设计的方法；③具有进行仪器精度设计的能力。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。测控仪器的组成二、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。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mg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。二、发展概况—现代设计方法二、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。第四节对测控仪器设计的要求和设计程序一、设计要求二、测控仪器的设计程序第一章复习题第二章仪器精度理论意义：精度分析和精度设计是仪器设计的重要内涵•内容：仪器误差来源与特性误差计算与评定误差传递及相互作用的规律误差合成与分配原则和方法对仪器精度的测试过程第一节仪器精度理论中的若干基本概念第二节仪器误差的来源与性质第三节仪器误差的分析第四节仪器误差的综合第五节仪器误差的分析合成举例第六节仪器精度设计第一节仪器精度理论中的若干基本概念第二节仪器误差的来源与性质设计生产使用原理误差制造误差运行误差第三节仪器误差分析任务：•寻找影响仪器精度的误差根源及其规律；•计算误差及其对仪器总精度的影响程度；目的：•正确地选择仪器设计方案；•合理地确定结构和技术参数；•为设置误差补偿环节提供依据。一、微分法二、几何法三、作用线与瞬时臂法四、数学逼近法第四节仪器误差的综合二、系统误差的综合在仪器设计、制造、测试验收的各个环节都需要进行精度评估，就离不开仪器误差的综合。由于仪器源误差很多、性质又...
