一、测控仪器设计概论
1.测控仪器按照系统工程将产品生产的技术结构分：?能量流：是以能量和能量变换为主的技术系统；如锅炉、冷凝器、热交换器、发动机。?材料流：是以材料和材料变换为主的技术系统；如机床、液压机械、农业机械、纺织机械。?信息流：则包含信息获取、变换、控制、测量、监控、处理、显示等技术系统，如仪器仪表、计算机、通信装置、自动控制系统等。
2.用信息流可以控制能量流和材料流。
3.仪器仪表包括测量仪器、控制仪器、计算仪器、分析仪器、显示仪器、生物医疗仪器、地震仪器、天文仪器、航空航天海仪表、汽车仪表、电力仪表、石油化工仪表等。
4.测控仪器的水平是科学技术现代化的重要标志，没有现代化的测量仪器，国民经济是无法发展的。
5.计量测试角度可将仪器分：计量测试仪器、计算仪器、控制仪器及控制装置。
6.计量测试仪器的主要测量对象是各种物理量，分：?几何量计量仪器?热工量计量仪器?机械量计量仪器?时间频率计量仪器?电磁计量仪器?无线电参数测量仪器?光学与声学参数测量仪器?电离辐射计量仪器
7.计算仪器：是以信息数据处理和运算为主的仪器。
8.控制仪器与控制装置：是针对控制对象按照生产要求设计制作的控制装置和自动调整与校正装置。
9.测控仪器：是利用测量与控制的理论，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。
10.按功能将仪器分：①基准部件②传感器与感受转换部件③放大部件④瞄准部件⑤信息处理与运算装置⑥显示部件⑦驱动控制部件⑧机械结构部件
11.测控仪器的发展与科学技术发展密切相关？?工业?电仪?航空。
12.现代测控仪器技术或发展趋势包括：①高精度、高可靠性②高效率③高智能化④多维化、多功能化⑤研究新原理的新型仪器⑥介观（纳米）动态测量仪
13.测控仪器设计方法的特点：?程序性?创造性?系统性?优化性?计算机辅助设计
14.测控仪器的计算机辅助设计功能：①快速的数值计算能力②图像显示和绘图功能③储存和管理数据信息的功能④逻辑判断和推理功能
15.计算机辅助设计：是指使用计算机系统，统一支持设计过程中各项设计活动，是一项跨学科的新技术。
16.测控仪器的设计要求：?精度?检测效率?可靠性?经济性?使用条件?造型要求
17.测控仪器的设计程序：?确定设计任务?设计任务分析?调查研究?总体方案设计?技术设计?制造样机?样机鉴定或验收?样机设计定型后进行小批量生产
18.测量仪器：又称计量器具，是指单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具。
19.测量传感器：是指提供与输入量有确定关系的输出量的器件。
20.测量系统：指组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其他设备。
21.模拟式测量仪器与数字式测量仪器：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，后者是提供数字化输出或显示的仪器。
22.敏感元件或敏感器：指测量仪器或测量链中直接感受被测量作用的元件。
23.检测器：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。
24.指示器：显示装置的固定的或可动的部件。
25.测量仪器的标尺：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。
26.标尺间隔：指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。
27.分度值：指一个标尺间隔所代表的被测量值。
28.示值范围：极限示值界限内的一组数。
29.测量范围：测量仪器误差允许范围内的被测量值。
30.敏感度：测量仪器响应的变化除以对应的激励的变化。S=ΔY/ΔX。是仪器对被测量变化的反映能力。
31.鉴别力：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。
32.分辨力：显示装置能有效辨别的最小示值。指仪器显示的最末一位数字间隔代表的被测量值。
33.测量仪器的准确度：指测量仪器输出接近于真值的响应的能力。
34.测量仪器的示值误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。示值误差越小，表明仪器的准确度越高。
35.测量仪器的重复性：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。仪器的示值重复性误差小，表明仪器的随机误差小。
36.稳定性：是指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
37.漂移：是指仪器计量特性的慢变化；仪器灵敏度随时间变化称为灵敏度漂移。
38.测量仪器的引用误差：测量仪器的误差除以仪器特定值。
39.测量仪器的校准：在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值。
40.测量仪器的偏移误差：测量仪器示值的系统误差。
41.回程误差：在相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同其示值之差的绝对值。
42.视差：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。
43.估读误差：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，也称为内插误差。
44.读数误差：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。
45.设计仪器时应遵守一些重要的设计原则和设计原理：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。
二、仪器精度理论
1.测量误差：对某物理量进行测量，所测得的数值Xi与其真值Xo之间的差。误差的大小反映了测得值对于真值的偏离程度。
2.测量误差的特点：?任何测量手段无论精度多高，总是有误差存在。?多次重复测量某物理量时，各次的测得值并不完全相等，这是误差不确定性。?误差是未知的，因为通常被测量的真值是未知的。
3.误差的数学特征分：?随机误差：由大量的独立微小因素的综合影响所造成的，其数值的大小和方向没有一定的规律，服从统计规律。?系统误差：由一些稳定的误差因素的影响所造成，其数值的大小和方向在测量过程中恒定不变或按一定的规律变化。?粗大误差：指超出规定条件所产生的误差，一般是由于疏忽或错误所引起，在测量值中一旦出现这种误差，应予以消除。
4.静态参数：不随时间而变化或随时间缓慢变化的被测量参数。
5.独立误差：彼此相互独立，互不相关，互不影响的误差。
6.误差的表示方法：?绝对误差：被测量测得值X与其真值Xo之差。Δ=X-Xo ?相对误差：绝对误差与被测量真值的比值。是无量纲。￡=Δ/Xo 。表示方法有：①引用误差：指绝对误差的最大值与仪器示值范围的比值。②指示值绝对误差与示值的比值。
7.精度的高低是用误差来衡量的，误差大则精度低，误差小则精度高。
8.精度分为：?正确度：系统误差大小的反映。?精密度：随机误差大小的反映。?准确度：系统误差和随机误差两者的综合的反映。
9.只有在正确度和精密度都高的情况下，才表明准确度高。
10.仪器的静态特性：当输入量不随时间的变化而变化或变化十分缓慢时，输出与输入量之间的关系。
11.动态重复性误差：指在规定的使用条件下，对同一动态输入信号进行多次重复测量，所测得的各个输出信号在任意时刻Tk量值的最大变化范围。
12.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瞬态和稳态响应精度，分别代表了动态仪器响应的准确程度和精密程度。
13.仪器误差：指仪器本身所具有的误差。分：原理误差、制造误差、运行误差。
14.原理误差：是由于在仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近似的机构和近似的测量控制电路所造成的。只与仪器的设计有关，与制造和使用无关。
15.脉冲当量Q：用二进制最小单位所代表的电平去度量一个实际的模拟量的电平。量化误差的绝对值小于一个脉冲当量Q。
16.减小或消除原理误差影响的方法：?采用更为精确的、符合实际的原论和公式进行设计和参数计算。?研究原理误差的规律，采取技术撤施避免原理误差。?采用误差补偿撤施。
17.制造误差：指由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。
18.减少制造误差的方法：?合理地分配误差和确定制造公差。?正确应用仪器设计原理和设计原则。?合理地确定仪器的结构参数。?合理的结构工艺性。?设置设当的调整和补偿环节。
19.运行误差：仪器在使用过程中所产生的误差。如：力变形、测量力、应力变形、磨损和间隙与空程造成、温度变形、材料内摩擦、振动和干扰与环境波动。
20.仪器误差的分析目的：是寻找影响仪器精度的误差根源及其规律，进而计算误差的大小和其对仪器总精度的影响程度。
21.仪器误差分析阶段：?寻找仪器误差源，找出影响仪器精度的各项误差，这些误差称为源误差。?计算分析各个源误差对仪器精度的影响。?精度综合。
22.仪器误差的方法：①微分法②几何法③作用线与瞬时臂法
23.作用误差：把一对运动副上的一个源误差所引起的作用线上的附加位移。
24.仪器控制系统由：测量装置、比较元件、放大系统、校正装置和执行机构组成。
25.仪器的总准确度指标：是根据设计任务或仪器的使用要求来确定的。
26.Mcp检测能力指数法：参数检验、参数监控、参数测量。
27.系统误差分配：?如果合成总系统误差大于或接近仪器允许的总误差，说明所确定的系统误差值不合理，要重新考虑采取技术撤施减少系统误差，或推翻原设计方案，重新设计。?如果系统误差小于仪器允许的总误差但大于仪器允许的总误差的1/2时，一般可以先减少有关环节的误差值，然后再考虑采用一些误差补偿撤施。?如果系统误差小于或接近仪器允许的总误差的1/3，则初步认为所分配的系统误差值是合理的，待确定随机误差值时，再进行综合平衡。
三、测控仪器总体设计
1.测控仪器总体设计要考虑的问题：①设计任务分析②创新性设计③测控仪器若干设计原则的考虑④测控仪器若干设计原理的讨论⑤测控仪器工作原理的选择和系统设计⑥测控系统主要结构参数与技术指标的确定⑦仪器总体的造型设计
2.创造设计思维能力的培养：?突破“思维定势”的束缚?敢于标新立异?善于从不同角度思考问题，探索多种方法，设想多个可供选择的方案，这样，成功的几率必然成倍增长
3.创新设计方法：是通过学习，掌握创造学理论的基本思想，以创新思维规律为基础，通过对广泛的创新实践活动进行概括、总结、提炼而得出的具有创新发明的设计方法和技巧。
4.测控仪器设计原则：?阿贝原则：①爱彭斯坦光学补偿方法②激光两坐标测量仪中监测导轨转角与平移的光电补偿方法③以动态准直仪来检测导轨摆角误差的电学④平直度测量过程中的阿贝误差⑤遵守阿贝原则的转动部件设计?变形最小原则：指应尽量避免在仪器工作过程中，因受力变化或因温度变化而引起的仪器结构变形或仪器和参数的变化，并使之对仪器精度的影响最小。?测量链最短：指构成仪器测量链环节的构件数目应最少。?坐标系基准统一?精度匹配?经济原则
5.经济原则的考虑方面：①合理的工艺性②合理的精度要求③合理选材④合理的调整环节⑤提高仪器寿命⑥尽量使用标准件和标准化模块
6.减少力变形影响的措施：?1m激光测长机底座变形的结构布局补偿法?光电光波比长仪消除力变形
7.减少热变形影响的措施：?丝杠动态测量仪对环境条件及温度变化影响的补偿?扩散硅压力传感器零点温漂的补偿。
四、精密机械系统的设计
1.仪器的基座与立柱等支承件特点：①具有足够的刚度，力变形要小。②稳定性好，内应力变形小。③热变形要小。④有良好的抗振性。
2.基座与立柱等支承件的结构设计：?刚度设计：①有限元分析法。②仿真设计法：就是将基座等实物根据相似准则按比例缩小制成模型，利用模型来做仿真试验，如刚度试验、抗振性与热变形试验。?基座与支承件的结构设计：①正确选择截面形状与外形结构。②合理地选择和布置加强肋增加刚度。③正确的结构布局，减少力变形。④良好的结构工艺性，减少应力变形。⑤合理地选择材料。
3.花岗石具有的优点：①稳定性好。②加工简便。③温度稳定性好。④吸振性好。⑤不导电，不磁化，抗电磁影响性能好。⑥维护保养方便。⑦价格便宜。
4.导轨部件由：运动导轨和支承导轨组成。
5.按导轨面间摩擦性分：滑动摩擦、滚动、静压、弹性摩擦导轨。
6.导向精度是指动导轨运动轨迹的准确度。对一副导轨来说其直线度是非常重要的精度指标，取决于导轨面的几何精度、接触精度、导轨和基座的刚度、导轨油膜刚度及导轨与基座的热变形等。
7.导轨的几何精度包括导轨在垂直平面内与水平面内的直线度，导轨面间的平行度和导轨间的垂直度。
8.导轨运动的不平稳现象，主要出现在其低速运动时，导轨运动的驱动指令是均匀的而与动导轨相连的工作台却出现一慢一快，一跳一停的现象，称为“爬行”。
9.“爬行”是一个复杂的现象，其主要原因有：①导轨间的静、动摩擦系数差值较大。②动摩擦系数随速度变化。③系统刚度差。
10.主轴系统设计的基本要求：?主轴回转精度。?主轴系统的刚度。?主轴系统的振动。?主轴系统的热稳定性。?合理地设计结构，减少力变形。?主轴系统的寿命。
11.主轴回转精度：指该主轴轴系的误差运动的大小。
12.主轴刚度：指主轴某处在外力F作用下与主轴在该处的位移量y之比。
13.提高主轴刚性的措施：?加大主轴直径。?合理选择支承跨距。?缩短主轴悬伸长度。?提高轴承刚度。
14.主轴系统的热稳定性：指主轴系统的回转精度对温度的敏感性。
15.“抱轴”现象：轴承等元件会因温度而改变已调好的间隙和润滑状况，影响轴承正常工作，严重时会产生“抱轴”现象。
16.提高主轴系统热稳定性的措施：?正确选择和设计轴系。?合理选择推力支承位置。?减少热源影响。?采用热补偿措施。
17.液体动压轴承轴系特点：①回转精度高，可达0.025um。②承载能力较大。③刚性较好。
④动态情况下无磨损，寿命长。⑤制造、使用和维修都比较方便。⑥起动时主轴和轴承是刚性接触。⑦主轴只能向油楔减少方向转动，不能反转。
18.点位控制系统：指控制点与点之间位置，而对运动轨迹没有严格规定，如精密定位工作台的定位。
19.连续控制系统：指用控制装置连续控制两个轴或多个轴同时连续运动、实现平面或空间曲面内的精密定位。
20.伺服系统的精度：指伺服系统带动工作台运动，到达点、线、面和空间位置的准确度。
21.常用微位移机构种类：?柔性支承—压电器件驱动的微位移机构。?平行片簧导轨—电压器件驱动的微位移机构。?滚动导轨—压电器件驱动。?平行片簧导轨—步进电动机及机械式位移缩小机构驱动。?平行弹簧导轨—电磁位移器驱动。?气浮导轨—步进电动机及摩擦传动。?二维X-Y双向微位移工作台。
22.精密微动工作台设计要求：?微动工作台的支承或导轨副应无机械摩擦、无间隔。?具有高的位移分辨力及高的定位精度和重复性精度。?具有高的几何精度，工作台移动时直线度误差要小。?微动工作台应具有较高的固有频率，以确保工作台具有良好的动态特性和抗干扰能力。?工作台最好采用直接驱动，即无传动环节。?系统响应速度要快，便于控制。
五、电路与软件系统设计
1.电路与软件系统的作用：主要是对传感器的输出信号进行采集和处理，按照测控系统的功能与要求进行相应的运算并将测量结果进行显示，或者输出控制信号，使得执行机构执行相应的动作。
2.一个完整的测控仪器的电路与软件系统由：①测量电路。②中央处理系统。③控制电路。
④电源和软件系统组成。
3.测量电路是信息流的输入通道，其作用是将传感器输出的测量信号进行调理、转换或者运算等。
4.控制电路是信息流的输出通道，其作用是根据中央处理系统发出的命令，对被控参数实行控制。
5.中央处理系统的作用是对测量电路系统送来的信号进行运算、处理和判断，并对测量结果进行显示、存储、打印等，然后按照测控仪器的功能要求，向控制电路系统发出控制命令，并通过控制电路和执行器对被控参数实行控制。
6.电源的作用：为整个电路系统各单元提供必要的能量，为各个电路单元提供电平基准，为测量信号和控制信号提供参考电平等。
7.测控仪器对电路与软件系统的要求主要有：?精度。?响应速度。?可靠性。?经济性。精度是测控仪器设计的最重要的指标。
8.影响精度要求的因素：?信噪比。?分辨力。?线性度。?灵敏度。?量化误差。?稳定性。?频率特性。?输入与输出阻抗。
9.灵敏度：指在稳态工作情况下输出量变化Y对输入量变化X的比值。
10.量化误差：对于测量电路，当输入量的变化小于数字电路的一个最小数字所对应的被测量值时，数字系统将没有变化的误差。
11.时间稳定性：指测控系统在不同时间段内特性的稳定程度。
12.短期稳定性：主要包括表现为测量值或控制指的重复性。
13.长期稳定性：表现为测量值或控制值在一个相对较长的时期内发生渐变。
14.频率特性：指在动态测试情况下，输出信号幅度和相位随输入信号的频率变化而变化的
特性。
15.提高电路与软件系统的可靠性：①在工艺上提高电路系统元器件本身的可靠性，将元器件失效的影响降低到最低程度。②在系统结构设计方面提高系统的可靠性和合理性，避免设计不当造成可靠性下降。③在硬件和软件中增加适当措施。
16.经济性：指在性能最优的情况下尽量降低成本，追求性价比的最大化。
17.电路与软件系统的设计准则：?总线化。①内部总线。②系统总线。③外部总线。?模块化。?电磁兼容性：指电器、电子产品能在规定的电磁环境中正常工作，并不对该环境中其他产品产生过量的电磁干扰。
18.测量电路包含3个方面作用：信号调理，信号转换，简单运算。
19.对模拟信号调理电路包括：放大电路、滤波电路、调制解调电路。
20.对数字信号调理电路包括：整形电路、细分电路、辨向电路。
21.测量电路系统对放大电路的要求有：①噪声要求。②稳定性要求。③阻抗要求。④增益要求。⑤速度要求。
22.放大电路分类方法：
按用途分：电压、电流、功率、电荷放大器。
按信号形式分：直流和交流放大电路。
按器件分：晶体管、场效应晶体管、集成运算放大器。
按工作频段分：直流、音频、射频、射频放大器。
按工作状态分：甲类、乙类、甲乙类、丙类放大器。
23.滤波电路的设计主要考虑方面：?特征频率与带宽。?增益与衰耗。?阻尼与品质因数。?群时延函数。
24.测量电路放大器的设计要注意的问题：?阻抗匹配问题。?漂移问题。?增益问题。
25.A/D转换电路的设计主要因素：?A/D转换器的位数。?线性误差。?转换时间。?基准电源稳定度。
26.线性误差：指A/D转换器在满量程内的输入和输出之间的比例关系不是完全的线性而产生的误差。
27.转换时间：指A/D转换器完成一次转换所需要的时间，是从模拟量输入至数字量输出所经历的时间。
28.中央处理系统设计的特点和功能：①自动对零功能。②量程自动切换功能。③多点快速测控。④数字滤波功能。⑤自动修正误差。⑥数据处理功能。⑦复杂控制规律。⑧多媒体功能。⑨通信或网络功能。⑩自我诊断功能。
29.主机电路主要用来进行数据存储、数据运算、结果显示及打印、数据通信、系统控制。
30.单片机的特点：?可靠性高。?易扩展。?控制功能强。?存储器容量小。?体积小。
31.常用单片机：?MCS-51系列单片机。?PIC系列单片机。?AVR系列单片机。?MSP430系列单片机。
32.对电源的要求：?输入参数。?输出参数。?稳定度。?可靠性。?体积。
33.衡量稳压电源稳定性的指标：①稳压系数。②电压调整率。③负载调整率。④纹波抑制比。
34.屏蔽主要分3类：防止静电耦合的静电屏蔽；利用导电性良好的金属内的涡流效应，防止高频磁通干扰的电磁屏蔽；利用高导磁材料，防止低频磁通干扰的磁屏蔽。
35.屏蔽结构形式有：①屏蔽罩。②屏蔽栅网。③隔舱。④导电涂料。⑤屏蔽铜箔。
36.测控软件设计原则：?先进性。?可扩充性。?灵活性。?规范性。?系统性。
37.软件系统的可靠性：?需求分析阶段。?设计阶段。?编码阶段。?检验阶段。?维护阶段。
38.提高硬件系统的可靠性：?注意元器件的电气性能。?考虑环境条件对硬件参数的影响。?考虑组装工艺。?优化结构设计。?冗余设计。
六、光电系统设计
1.光电系统设计特点：?精度高。?非接触测量。?测量范围大。?信息处理能力强。
2.光电系统的组成：光源→光学系统→（光载波）被测对象→光学变换→（光信息）光电转换→（电信号）电路处理→显示、控制。
3.光电系统的特性：?光电特性。?光谱特性及光谱匹配。?光电灵敏度特性。?频率响应特性。?光电系统的探测率D和比探测率D*。
4.光电系统的设计原则：?匹配原则：①光谱匹配。②功率匹配。③阻抗匹配。?干扰光最小原则。?共光路原则。
5.干扰光最小原则：指干扰光对光电系统影响最小，以使系统稳定性好，抗干扰能力强。
6.回授光：指光电系统的照明光经光学元件又返回到光源内，破坏光源的稳定性，使光功率波动、光频率波动等，这对于稳频激光光源的稳定工作有很大影响。
7.光电系统设计遵守仪器设计的阿贝原则、差动比较原则、精度原则、基面统一原则以及补偿原理，平均读数原理等基本原则和理论。
8.照明系统的设计应满足的要求：?保证足够的光能。?有足够的照明范围，照明均匀。?照明光束应充满物镜的入瞳。?应尽量减少杂光进入物镜，以保证像面的对比度。?合理安排布局，避免光源高温的有害影响。
9.光电器件的噪声是光电检测系统最重要的噪声来源之一，它包括热噪声、散粒噪声、产生-复合噪声和闪变噪声等。
10.光外差检测的特性：?检测能力强。?转换增益高。?信噪比高。?滤波性好。?稳定性和可靠性高。
11.光外差检测系统设计要点：?外光差检测的空间条件。?光外差检测的频率条件。?光外差检测的偏振条件。?外差检测的功率稳定。
12.干涉仪主要由4部分组成：光源及照明系统、干涉系统、观察接收系统和信号处理系统。
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3 主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
物联网时代下的《仪器仪表课程设计》教学改革实 践 仪器仪表课程设计是高校自动化、电气、测控及相关专业的一门重要课程，它集技术性、工程性和实践性于一体，是一门涉及检测技术、单片机原理、电子技术、自动控制、计算机通信等多门学科的现代综合课程。通过仪器仪表课程设计的实践，学生可以了解电子及微机工程项目的开发过程，还可以掌握智能仪器仪表系统的设计和调试方法，并具有运用基础知识解决问题的能力和素质。 2021年2月教育部发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，吹响了新时代本科教育改革发展的进军号。该通知明确指出，新工科项目的开展與实施应当围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系进行，而不是简单地围绕传统工科教育专业融合或专业调整。 与此同时，随着互联网和通信技术的发展，将设备融入互联网成为互联网的另一扩展方向——物联网。最初的物联网的概念是由美国提出来的，把所有的物品通过物联网域名相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪等等的一种网络概念。物联网的官方定义是：是基于互联网之上，使不可交流的物体与物体之间进行交流，而产生的过程，称之为物联网（Internet of Things）。在过去的十年中，我们见证了各种设备通过网络连接在一起，各种传感器，温度计，交通、流速传感器以及数据传输。 借助新工科建设和物联网快速发展的契机，我校结合近几年在仪器仪表课程设计指导过程中遇到的一些问题，并结合智能仪器仪表技术、物联网技术飞速发展的特点[5，6]，对该课程进行了改革实践。从教学内容，教学方法，教学模式三方面实施了该课程的教学改革，引导学生培养创新性的工程实践能力、探索学生创新创造潜能，以适
测控仪器设计试题库 一、填空题 1.仪器误差的来源有原理误差、制造误差和运行误差。 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瞬态和稳态响应精度，，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正确度 4.测控仪器的设计六大原则是阿贝原则、变形最小原则、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，引起温度灵敏度飘 移和温度零点飘移。 6.在设计中，采用包括补偿调整、校正环节等技术措施，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：黄金比例、均方根比例、和中间值比例。 8.标准量的细分方法有光学机械细分法、光电细分法。 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步进电动机直流电动机同步电动机测速电动机。 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： 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 极限示值界限内的一组数。极限示值界限内的一组数。极限示值界限内的一组
控制装置与仪表课程设计 课程设计报告( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制对 象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生产 过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统修改 时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系统或设 备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
电 子 设 计 实 验 报 告 电子科技大学 设计题目：电子称姓名：
学生姓名 任务与要求 一、任务 使用电阻应变片称重传感器，实现电子秤。用砝码作称重比对。 二、要求 准确、稳定称重； 称重传感器的非线性校正，提高称重精度； 实现“去皮”、计价功能； 具备“休眠”与“唤醒”功能，以降低功耗。
电子秤 第一节绪论 摘要：随着科技的进步，在日常生活以及工业运用上，对电子秤的要求越来越高。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。影响其精度的因素主要有:机械结构、传感器和数显仪表。在机械结构方面,因材料结构强度和刚度的限制,会使力的传递出现误差,而传感器输出特性存在非线性,加上信号放大、模数转换等环节存在的非线性,使得整个系统的非线性误差变得不容忽视。因此,在高精度的称重场合,迫切需要电子秤能自动校正系统的非线性。此外,为了保证准确、稳定地显示,要求所采用的ADC具有足够的转换位数,而采用高精度的ADC,自然增加了系统的成本。基于电子秤的现状,本文提出了一种简单实用并且精度高的智能电子秤设计方案。通过运用很好的集成电路,使测量精度得到了大大提高,由于采用数字滤波技术,使稳态测量的稳定性和动态测量的跟随性都相当好。并取得了令人满意的效果。 关键词：压力传感器，AD620N放大电路，ADC模数转换，STM32单片机，OLED 显示屏，矩阵键盘，电子秤。 1.1引言 本课程设计的电子秤以单片机为主要部件，利用全桥测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，将电压量纲（V）改为重量纲（g）即成为一台原始电子秤。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，本设计采用全桥测量电路，是系统产生的误差更小。输出的数据更精确。而AD620N放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D 转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模拟量转数字量转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由OLED
试卷编号：（ A ）卷 测控仪器设计课程课程类别：必 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。
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
控制装置与仪表课程设计 欧阳家百（2021.03.07） 课程设计报告 ( 2012-- 2013年度第二学期) 名称：控制装置与仪表课程设计 题目：炉膛压力系统死区控制系统设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：一周 成绩： 日期：2013年7 月5日
一、课程设计(综合实验)的目的与要求 1.1 目的与要求 （1）认知控制系统的设计和控制仪表的应用过程。 （2）了解过程控制方案的原理图表示方法（SAMA图）。 （3）掌握数字调节器KMM的组态方法，熟悉KMM的面板操作、数据设定器和KMM数据写入器的使用方法。 （4）初步了解控制系统参数整定、系统调试的过程。 1.2设计实验设备 KMM数字调节器、KMM程序写入器、PROM擦除器、控制系统模拟试验台1 1.3主要内容 1. 按选题的控制要求，进行控制策略的原理设计、仪表选型并将控制方案以SAMA 图表示出来。 2 . 组态设计 2．1 KMM组态设计 以KMM单回路调节器为实现仪表并画出KMM仪表的组态图，由组态图填写 KMM的各组态数据表。 2．2 组态实现 在程序写入器输入数据，将输入程序写入EPROM芯片中。 3. 控制对象模拟及过程信号的采集 根据控制对象特性，以线性集成运算放大器为主构成反馈运算回路，模拟控制 对象的特性。将定值和过程变量送入工业信号转换装置中，以便进行观察和记 录。 4. 系统调试 设计要求进行动态调试。动态调试是指系统与生产现场相连时的调试。由于生 产过程已经处于运行或试运行阶段，此时应以观察为主，当涉及到必需的系统 修改时，应做好充分的准备及安全措施，以免影响正常生产，更不允许造成系 统或设备故障。动态调试一般包括以下内容： 1)观察过程参数显示是否正常、执行机构操作是否正常； 2)检查控制系统逻辑是否正确，并在适当时候投入自动运行； 3）对控制回路进行在线整定； 4）当系统存在较大问题时，如需进行控制结构修改、增加测点等，要重新组态下装。 二、设计（实验）正文 1设计题目：炉膛压力系统死区控制系统设计（如附图1） 附图1： 2.1．按控制方案设计流程图（附图2） 引风机 炉膛压力系统死区单回路控制系统
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。 仪器仪表的用途和重要性— 遍及国民经济各个部门，深入到人民生活的各个角落，仪器仪表中的计量测试仪器与控制仪器统称为测控仪器，可以说测控仪器的水平是科学技术现代化的重要标志。 仪器仪表的用途: 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。 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。（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（5）开发新原理（6）动态测量 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。 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。 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
仪器仪表管理 1.题目要求 Ⅰ.【要求】 系统功能的基本要求： （1）新的仪器仪表信息的录入； （2）在借出、归还、维修时对仪器仪表信息的修改； （3）对报废仪器仪表信息的删除； （4）按照一定的条件查询符合条件的仪器仪表信息；查询功能至少应该包括仪器仪表基本信息（如仪器仪表名字、仪器仪表编等）的查询、按时间点（借入时间、借出时间、归还时间）查询等 （5）对查询结果的输出。 【提示】 数据结构采用结构体。仪器仪表信息包括仪器仪表名、仪器仪表编号、购买时间、借入时间、借出时间、归还时间、维修时间、状态信息（0代表可借出，1代表已借出，2代表正在维修）等。 Ⅱ.需求分析 根据题目要求，需要把仪器仪表信息的的数据存储在文件里，所以需要提供文件的输入输出等操作；在程序中要提供修改，删除，查找等操作；另外还应该提供键盘式选择菜单实现功能选择。 2.功能实现设计 2.1总体设计 系统功能模块图 2.2详细设计 1.主函数
主函数一般设计得比较简洁，只提供输入输出和功能处理的函数调用。其各功能模块用菜单方式选择。本题将main（）函数体内的界面选择部分语句单独抽取出来作为一独立函数，目的在于系统执行完每部分功能模块后能够方便返回到系统界面。 【程序】 main() {menu(); } 菜单部分设计如下： 【流程图】 N 【程序】 main() { menu(); } void menu() { int w,n; do { system("cls"); printf("\t\t WELCOME TO THE EQUIPMENT MANAGEMENT SYSTEM\n\n\n"); printf("\n\n\t\t====================******====================\ n\n\n"); printf("\t\t\t1:Add message of new equipmen\n\n"); printf("\t\t\t2:Load the message of all equipment\n\n"); printf("\t\t\t3:Correct the message of equipment\n\n"); printf("\t\t\t4:Ddlete the message of broken equipment\n\n"); printf("\t\t\t5:Search the message of equipment\n\n"); printf("\t\t\t6:Search of all the equipment\n\n"); printf("\t\t\t7:Exit\n");
中南大学 《过程控制仪表》 课程设计报告 设计题目液位控制系统 指导老师 设计者 专业班级 设计日期 2011年6月 目录 第一章过程控制课程设计的目的和意义 (2) 1.1课程设计的目的 (2) 1.2课程设计的意义 (3) 1.3课程设计在教学计划中的地位和作用 (3) 第二章液位控制系统的设计任务 (3)
2.1设计内容及要求 (3) 2.2课程设计的要求 (4) 第三章实验内容及调试中遇到的具体问题和解决的办法 (4) 3.1实验目的 (4) 3.2实验内容 (5) 3.2.1流量单闭环控制系统 (5) 3.2.2流量比值控制系统 (6) 3.3实验调试中遇到的具体问题和解决办法 (7) 第四章液位控制系统总体设计方案 (9) 4.1液位控制系统在工业上的应用 (9) 4.2液位控制系统变送器以及开关阀的选择 (10) 4.3控制算法 (11) 4.4系统控制主机的选择 (11) 4.5系统的硬件设计（单纯的逻辑控制） (13) 4.5.1 水塔液位控制系统的主电路图 (13) 4.5.2 I/O接口的分配 (13) 4.5.3 水塔液位控制系统的I/O设备 (14) 4.5.2 控制系统硬件介绍 (14) 第五章系统软件设计 (16) 5.1系统软件设计1（单纯的逻辑控制） (16) 5.1.1水塔液位控制系统的程序流程图 (16) 5.1.2 水塔液位控制系统的工作过程 (17) 5.1.3 水塔液位控制系统的梯形图 (19) 5.2系统控制的程序 (20) 5.3 加入PID控制的指令的软件程序 (20) 5.3.1PID控制系统梯形图 (21) 5.3.2PID控制系统的指令： (24) 第六章收获、体会和建议 (25) 参考文献 (26) 第一章过程控制课程设计的目的和意义 1.1课程设计的目的 本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实
仪器仪表电路课程设计总结 温度测控电路 摘要：温度是一个与人们生活和生产密切相关的重要物理量。温度的测量和控制技术应用十分广泛。在工农业生产和科学研究中，经常需要对某一系统的温度进行测量，并能自动的控制、调节该系统的温度。本设计要求设计一个温度测控电路系统。 本设计采用的温度传感器是LM35温度传感器，LM35温度传感器是利用两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B 之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流。测试电路是通过电压比较放大电路来实现温度都的检测，控制电路是通过两个电压比较电路来实现对两个继电器的控制。温度传感器检查温度并将输出给转换和放大电路，放大后的信号分别送给两路已设定好阈值的比较电路，当室温大于等于报警值时，警报灯亮。利用温度传感器把系统的温度通过A\D转换电路将电信号转换成数字信号，将其显示出来。同时电压信号通过电压比较器与输入电压比较决定输出是高电平或是低电平，进而控制下一个电路单元的工作状态。报警电路中，当温达到允许最高温度，此时发光二极管点亮实现报警。 关键词：温度传感器；控制；报警；LM35；AD转换 一、设计要求： ⑴被测温度和控制温度均可数字显示； ⑵在保证测量温度准确的前提下，尽可能提高测量精度；
⑶控制温度连续可调； ⑷温度超过额定值时，产生声、光报警信号。 二、系统总体方案 2.1 对温度进行测量与显示 将温度的转换成电量，然后采用电子电路实现题目要求。可采用温度传感器，将温度变化转换成相应的电信号，并通过放大、滤波后送A/D转换器变成数字信号，然后进行译码显示。 2.2温度显示部分 ，报警温度采用转换开关控制，可分别显示系统温度、控制温度对应值V REF 对应值V 。 max 2.3 报警部分 设定被控温度对应的最大允许值V max，当系统实际温度达到此对应值V max时，发生报警信号。 三、各部分功能模块设计 3.1温度传感器LM35 LM35是电压输出型集成温度传感器， LM35集成温度传感器是利用一个热电
目录 第一章绪论 (2) 1.1概论 (2) 1.2课设任务 (2) 第二章方案论证及选择 (3) 第三章单元电路设计 (6) 3.1放大电路设计 (6) 3.2相敏检波电路设计 (6) 3.3低通滤波器设计 (7) 3.4直流放大器设计 (8) 第四章电路仿真（部分） (9) 5.1开关式相敏检波电路仿真 (9) 5.2低通滤波器仿真 (9) 5.3总电路功能结果仿真 (10) 第五章元器件清单 (11) 第六章小结 (13) 参考文献
第一章绪论 1.1概论 测控技术自古以来就是人类生活和生产的重要组成部分。最初的测控尝试都是来自于生产生活的需要，对时间的测控要求使人类有了日晷这一原始的时钟，对空间的测控要求使人类有了点线面的认识。现代社会对测控的要求当然不会停留在这些初级阶段，随着科技的发展，测控技术进入了全新的时代。 自从迅猛发展的计算机技术及微电子技术渗透到测控和仪器仪表技术领域，便使该领域的面貌不断更新。相继出现的智能仪器、总线仪器和虚拟仪器等微机化仪器，都无一例外地利用计算机的软件和硬件优势，从而既增加了测量功能，又提高了技术性能。由于信号被采集变换成数字形式后，更多的分析和处理工作都由计算机来完成，故很自然使人们不再去关注仪器与计算机之间的界限。近年来，新型微处理器的速度不断提高，采用流水线、RISC结构和cachE等先进技术，又极大提高了计算机的数值处理能力和速度。在数据采集方面，数据采集卡、仪器放大器、数字信号处理芯片等技术的不断升级和更新，也有效地加快了数据采集的速率和效率。与计算机技术紧密结合，已是当今仪器与测控技术发展的主潮流。对微机化仪器作一具体分析后，不难见，配以相应软件和硬件的计算机将能够完成许多仪器、仪表的功能，实质上相当于一台多功能的通用测量仪器。测控技术与仪器专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、电力、自动控制、信号处理、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。它的涉及面广，小到生产过程自动控制，大到火箭卫星的发射及监控。由于对自动控制及精度的严格要求，测控技术与仪器成为不可或缺的专业。 1.2课设任务 测控系统由传感器、电路和执行机构组成。电路时测控系统中最为灵活的部分。可以通过改变电路，达到获得不同信号的目的。此次课设任务就是着重于此。具体任务为：某差动变压器传感器用于测量位移，当所测位移在0 —±20mm范围时（铁芯由中间平衡位置往上为正，往下为负），其输出的信号为正弦信号0—40mVP-P，要求将信号处理为与位移对应的0--±2V直流信号。
总复习提纲 第一章测控仪器设计概论 从计量测试角度可将仪器分为计量测试仪器、计算仪器、控制仪器及控制装置。（计-计-控-控）计量测试仪器的主要测量对象是各种物理量，即8大物理量，它分为 (1)几何量计量仪器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)时间频率计量仪器如各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测量仪等。 (5)电磁计量仪器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、电阻测量仪、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)光学与声学参数测量仪器如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。 (8)电离辐射计量仪器如各种放射性、核素计量，X、γ射线及中子计量仪器等。 测控仪器：是利用测量与控制的理论，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。 4．测控仪器由哪几部分组成?各部分功能是什么?（8大组成部分） 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；视差、估读误差、读数误差。通用计量术语及定义． (1)测量仪器(measuring instrument)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。 测量仪器和测量器具是有区别的，测量仪器是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。 (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AX，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
摘要 随着时代科技的迅猛发展，微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化，并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。 20世纪90年代以来，随着科学技术的进步，工业生产自动化、智能化水平的提高，各行业对称重计量提出了许多新要求，归纳起来主要是：称重技术从静态称重向动态称重方向发展；测量方法从模拟测量向数字测量方向发展；测量特点从单参数测量向多参数测量方向发展；电子衡器产品的技术性能向高速率、高准确度、高稳定性、高可靠性方向发展。 关键词：电子秤；智能仪表
目录 引言 (3) 1.设计背景 (4) 1.1课题背景 (4) 1.2设计内容 (4) 2电子秤简介 (5) 2.1总体方案设计 (5) 2.2系统组成 (6) 3系统硬件设计 (7) 3.1传感器的设计 (7) 3.2电阻应变式传感器测量电路的设计 (8) 3.3 A/D转换系统的电路设计 (8) 3.4 CPU控制系统的电路设计 (11) 3.5液晶显示简介 (13) 3.6 报警电路的设计 (15) 3.7系统总体电路图 (16) 4.软件设计 (17) 4.1主程序的设计 (17) 5电路调试 (18) 5.1系统调试及结果处理 (18) 6.总结 (19) 参考文献 (20) 附录；源程序代码 (21)
引言 近几年，我国的电子称重系统从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。电子称重技术逐渐从静态称重向动态称重发展，从模拟测量向数字测量发展，从单参数测量向多参数测量发展。电子称重系统制造技术及其应用得到了新发展。国内电子称重技术基本达到国际上20世纪90年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。作为重量测量仪器，智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确，测量速度快，易于实时测量和监控的巨大优点，并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测量领域的主流产品。
第1章控制工艺流程分析 1.1 自主洗车控制过程描述 设计投币100元自助洗车机。 1．有3个投币孔，分别为5元、10元及50元3种，当投币合计100元或超过时，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起。7段数码管会显示投币金额（用BCD码），当投币超过100元时，可按退币按钮，这时7段数码管会退回零，表示找回余额（退币选作）。 洗车机动作流程。 1）．按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。 2）．洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。 3）．洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设 备开始动作——喷洒清洁剂。 4）．洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。 5）．洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。 6）．刷子洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，右移3s后，洗车机停止，刷子又开始洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。 7）．洗车机往左移3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移3 s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。 8）．洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。 9）．洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并往左移，风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭。 2．原点复位设计。 若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下[复位按钮]，则洗车机的右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。 3. 自助洗车机的长处
第一章 1.测控仪器的概念是什么？ 答：测控仪器是利用测量与控制的理论，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。 2.为什么说测控仪器的发展与科学技术发展密切相关？ 答：…… 3.现代测控仪器技术包含哪些内容？ 答：…… 4.测控仪器由哪几部分组成？各部分功能是什么？ 答：（1）基准部件：提供测量的标准量。 （2）传感器与感受转换部件：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。（3）放大部件：提供进一步加工处理和显示的信号。 （4）瞄准部件：用来确定被测量的位置（或零位）。 （5）信息处理与运算部件：用于数据加工、处理、运算和校正等 （6）显示部件：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。（7）驱动控制部件：用来驱动测控系统中的运动部件。 （8）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。 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：分度值——一个标尺间隔所代表的被测量值。分辨力——显示装置能有效辨别的最小示值。 示值范围与测量范围：示值范围——极限示值界限内的一组数。测量范围——测量仪器误差允许范围内的被测量值。 灵敏度与鉴别力（灵敏阈）：灵敏度——测量仪器响应（输出）的变化除以对应的激励（输入）的变化。鉴别力——使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化。 仪器的准确度、示值误差、重复性误差：仪器的准确度——测量仪器输出接近于真值的响应的能力。示值误差——测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。重复性误差—— 视差、估读误差、读数误差：视差——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。估读误差——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。读数误差——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。 6.对测控仪器的设计要求有哪些？ 答：（1）精度要求（2）检测效率要求（3）可靠性要求（4）经济性要求（5）使用条件要求（6）造型要求 第二章 1.说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法和数学逼近法各适用在什么情况下，为什么？答：若能列出仪器全部或局部的作用原理方程，那么，当源误差为各特性或结构参数误差时，可以用微分法求各源对仪器精度的影响。 几何法适合于求解机构中未能列入作用方程的源误差所引起的局部误差。 作用线与瞬时臂法…… 数学逼近法适用于难以从理论上确切地掌握仪器实际输出与输入特性的情况。 2.什么是原理误差、原始误差、瞬时臂误差、作用误差？ 答：原理误差是由于在仪器设计中采用了近似的理论、近似的数学模型、近似的机构和近似的测量控制电路所造成的。 原始误差（制造误差）是指由仪器的零件、元件、部件和其他各个环节在尺寸、形状、相互位置以及其他参量等方面的制造及装调的不完善所引起的误差。
C 语言课程设计报告 仪器仪表管理 题目要求1. 【要求】Ⅰ. 系统功能的基本要求： 新的仪器仪表信息的录入；）（1 在借出、归还、维修时对仪器仪表信息的修改；）（2 对报废仪器仪表信息的删除；）（3 按照一定的条件查询符合条件的仪器仪表信息；查询功能至少应该包括（4）仪器仪表基本信息（如仪器仪表名字、仪器仪表编等）的查询、按时间 点（借入时间、借出时间、归还时间）查询等 对查询结果的输出。（5） 【提示】 数据结构采用结构体。仪器仪表信息包括仪器仪表名、仪器仪表编 代号、购买时间、借入时间、借出时间、归还时间、维修时间、状态信息（0代表正在维修）等。代表已借出，2表可借出，1 需求分析Ⅱ. 根据题目要求，需要把仪器仪表信息的的数据存储在文件里，所以需要提 供文件的输入输出等操作；在程序中要提供修改，删除，查找等操作；另 外还应该提供键盘式选择菜单实现功能选择。 功能实现设计2. 总体设计2.1
仪器仪表管理系统 添加查询修改删除退出 系统功能模块图 详细设计2.2 主函数1. 1． C 语言课程设计报告 主函数一般设计得比较简洁，只提供输入输出和功能处理的函数调用。其各功能模块用菜单方式选择。本题将main（）函数体内的界面选择部分语句单独抽取出来作为一独立函数，目的在于系统执行完每部分功能模块后能够方便返回到系统界面。 【程序】 main() {menu(); } 菜单部分设计如下：
【流程图】 显示一系列功能选 N输入n，判断n是否是1－7 Y 各功能模块函数的值调用n根据主函数的菜单流程图【程序】main(){清屏************/system(cls);/**********menu();} menu()void{ int w,n; do { system(cls); printf(\\t WELCOME TO THE EQUIPMENT MANAGEMENT SYSTEM\n\n\n); printf(\ \n\t\t====================******====================\ n\n\n); printf(\\t\t1:Add message of new equipmen\n\n); printf(\\t\t2:Load the message of all equipment\n\n); printf(\\t\t3:Correct the message of equipment\n\n); printf(\\t\t4:Ddlete the message of broken equipment\n\n); printf(\\t\t5:Search the message of equipment\n\n); printf(\\t\t6:Search of all the equipment\n\n); printf(\\t\t7:Exit\n); printf(\ \n\t\t====================******==================== 2． C 语言课程设计报告
课程设计报告 课程：智能测量仪表 题目：智能测量仪表 学生姓名：XXXXXX 专业年级：2009 自动化 指导教师：XXXXXX XXXX 信息与计算科学系
2013年3月25日 智能测量仪表 本次课程设计中智能温度测量仪表所采用的温度传感器为LM35DZ。其输出电压与摄氏温度成线性比例关系，无需外部校准，在0℃～100℃温度范围内精度为0.4℃~±0.75℃。，输出电压与摄氏温度对应，使用极为方便。灵敏度为10.0mV/℃，重复性好，输出阻抗低，电路接口简单和方便，可单电源和正负电源工作。是一种得到广泛使用的温度传感器。 本次课程设计的主要目的在于让学生把所学到的单片机原理、电子线路设计、传感器技术与原理、过程控制、智能仪器仪表、总线技术、面向对象的程序设计等相关专业课程的内容系统的总结，并能有效的使用到项目研发中来，做到学以致用。课程设计的内容主要分为三个部分，即使用所学编程语言（C或者汇编）完成单片机方面的程序编写、使用VB或VC语言完成PC机人机界面设计（也可以用C+API实现）、按照课程设计规范完成课程设计报告。
目录 1．课程设计任务和要求 (3)
1．1 设计任务 (3) 2．2 设计要求 (3) 2．系统硬件设计 (3) 2．1 STC12C5A60S2单片机A/D转换简介…………………………………………… 3 2．2 LM35DZ简介 (7) 2．3 硬件原理图设计 (7) 3．系统软件设计 (10) 3．1 设计任务 (10) 3．2 程序代码 (10) 3．3 系统软件设计调试 (17) 4．系统上位机设计 (18) 4．1 设计任务 (18) 4．2 程序代码 (18) 4．3 系统上位机软件设计调试 (21) 5．系统调试与改善 (22) 5．1 系统调试 (22) 5．2 系统改善 (22) 6．系统设计时常见问题举例与解决办法 (24) 7．总结 (25)