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《测控仪器设计》期末考试试卷A 1.仪器设计的重要内涵是（ ） A 耐磨性B 平稳性C 精度分析与设计D 刚度 2.仪器的原理误差与仪器的（ ）有关。
A 设计 B 制造C 使用D 精度 3、在基于微型计算机的主机电路中，下列形式属于仪器中央处理系统的是（ ）。
A 单元式 B 内插式 C 模块式 D 积木式 4.表征测量结果稳定地接近真值的程度的是（ ） A 精密度B 正确度C 准确度D 线性度 5.倾角误差用（ ）表达。
A 测角仪B 圆度仪C 经纬仪D 陀螺仪 二、多项选择题（3＇×5） 1.按照误差的数学特征可将误差分为（ ） A 随机误差B 独立误差C 粗大误差D 系统误差 2. 采用近似的理论和原理进行设计是为了（ ） A 简化设计B 简化制造工艺C 简化算法D 降低成本 3.下列哪些指标是测控仪器设计的核心问题（ ） A 创新性B 精度C 可靠性D 设计原则 4.测控仪器设计原理的原理有（ ） A 独立作用原理B 平均读数原理C 比较测量原理D 补偿原理 5. 轴系的误差运动包括（ ） A 径向运动B 轴向运动C 倾角运动D 端面运动 三、判断题 （1＇×5） ……………………………………密………………………………封………………………………线…………………………………………姓名：______________ 学号：______________ 班号：______________队别：______________1.正确度是随机误差大小的反映，表征测量结果的一致性或误差的分散性。
（）2.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称为读数误差。
（）3.鉴别力是显示装置能有效辨别的最小示值。
（）4.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。
（）5.等作用原则认为仪器各环节和各零部件的源误差对仪器总精度的影响是同等的。
（）四、名词解释（5＇×4）1.测控仪器利用测量与控制理论，采用机电光各种测量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.原理误差采用近似理论，近似机构，近似的数学模型及近似的测控电路所引起的误差3.人机工程所设计的仪器设备要达到机器，人，环境相协调统一，使仪器设备适合人的生理和心里的要求。
测控仪器设计试题库一、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：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。
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。
重庆大学测控仪器设计课程试卷一、选择题：本题选项中只有一项正确，请将正确的(a)、(b)、(c)、……填在相应的横线上。
(12分，每空4分)1.1. 在光学度盘式圆分度测量装置中，当采用在度盘圆周上均布3个读数头的结构并取3个读数头读数值的平均值作为读数值时，则不可以消除阶谐波误差对读数精度的影响。
(a) 3，6，9，12，15，⋯；(b) 1，2，3，4，5，⋯；(c) 1，2，4，5，7，8，10，11，⋯；(d) 2，4，6，8，10，⋯。
1.2. 相对误差有两种表示方法, 关于相对误差的两种表示方法描述正确的是。
(a) 引用误差不大于额定相对误差；(b) 引用误差一定小于额定相对误差；(c) 引用误差一定大于额定相对误差；(d) 引用误差不小于额定相对误差。
1.3．单位冲击响应函数是在对仪器特性的描述。
(a) 时域；(b) 频域；(c) 复频域。
二、多选题：本题为多项选择题，仔细阅读有关内容，将正确的选项填在相应的横线上。
多选或少选均视为解答不正确。
(4分、26分)2.1. 图1为激光干涉系统的误差自动补偿式光路布局（LC为参考光路的光程，Lm为测量光路的初始光程），下面描述正确的是(a) 当Lm<LC时测量镜向左移动;(b) 当Lm>LC时测量镜向右移动;(c) 误差能相互补偿式光路布局对提高仪器精度有利;(d) 当Lm>LC时测量镜向左移动;(e) 当Lm<LC时测量镜向右移动.c m L L > c m L L <图1.2.2．一米激光测长机的原理如图2所示，根据要求做出选择：(26分)2.2.1 针对一米激光测长机标准量系统描述正确的有 ；(3分)(a) 激光干涉系统；(b) 增量码标准量系统；(c) 绝对码标准量系统；(d) 数字式标准量系统；(e) 模拟式标准量系统。
2.2.2 用该仪器进行测量时必须先对零，描述正确的有 ；(3分)(a) 主要为了消除测量误差；(b) 主要为了确定相对零位基准；(c) 主要是因为使用了增量码标准量系统；(d) 主要是因为一种操作习惯；(e) 测量时可以省去先对零这一步骤。
测控仪器设计测试复习试卷学号：---------------------- 姓名：-------------------一：填空题（20分）1.按照系统工程学的观点,生产过程中有三大技术系统:_______________；_______________；-________________2.按功能将仪器分成以下几个组成部分：1 基准部件；2_____________；3 放大部件；4 瞄准部件；5 _______________；6 显示部件；7 _____________8 机械结构部件3.常用的传感器有机械式、_____________、光电式、_______________、声学式、__________等等4.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___________、______________或______________来完成。
5.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___________、_____________、________________、_________________、-______________等实现驱动。
6.仪器中的___________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。
7.测控仪器发展趋势：高精度与高可靠性、______________、____________、多样化与多维化8. 仪器的技术指标是用来说明一台仪器的___________和___________9._____________是仪器对被测量变化的反映能力10.仪器总误差应小于或等于被测参数总误差的________________11.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____________、变形最小原则、________________、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12._____________和_____________是仪器设计的重要内涵13.按误差的数学特征分类：随机误差；_____________和________________。
1、简述测控仪器设计中一般的设计要求包括哪些方面？主要的设计程序包括哪些？设计要求：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造型要求设计程序：①确定设计任务②设计任务分析③调查研究④总体方案设计⑤技术设计⑥制造样机⑦样机鉴定或验收⑧样机设计定型后进行小批量生产2、简述测控仪器的设计原则，并稍作说明①阿贝原则该原则指出，为使量仪能给出正确测量结果，必须将仪器的读数可先吃安放在被测尺寸线的延长线上。
就是说，被测零件的尺寸线和仪器中作为读数用的基准线应顺序排成一条直线②最小变形原则该原则指出，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状态和参数的变化，并使之对仪器精度的影响量小③测量链最短原则测量链最短原则则是指构成仪器测量链环节的构件数目应最少④坐标系基准统一原则这条原则是指，在设计零件时，应该使零件的设计基面、工艺基面和测量基面一致起来，符合这个原则才能使工艺上或测量上能够较经济的获得规定的精度要求而避免附加的误差⑤精度匹配原则在对仪器进行精度分析的基础上，根据仪器中各部分各环节对仪器精度影响的不同，分别对各部分个环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，这就是精度匹配原则⑥经济原则经济原则是一切工作都要遵守的一条基本而重要的原则3、简述测控仪器的设计原理，并稍作简述①平均读数原理在计量学中，利用多次读数取其平均值，通常能够提高读数精度。
利用这一原理来设计仪器的读数系统，即称之为平均读数原理②比较测量原理包括位移量同步比较测量原理、差动比较测量原理、零位比较测量原理③补偿原理应用补偿法进行误差补偿是应注意的问题有①补偿环节②补偿方法③补偿要求④综合补偿4、①线纹尺、度盘、码盘都是绝对码标准量的例子，根据它们的起始和终止的位置就可以确定所对应的线位移或转角，与测量的中间过程无关。
绝对码标准量的抗干扰能力优于增量马标准量，它不受停电、断线等意外故障以及测量中间过程的影响，并易于恢复测量②光栅、激光干涉条纹等属于增量马标准量。
测控仪器设计经典试题库一、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：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。
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
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 y
y
‘
x'
物镜
屏
4、PMN 材料，b=2mm ，圆片10片叠加，U=2.9KV, M=0.31×10-16m 2．v 2,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。
3133
33
L
L d b
L n n d L
d L (2~3)L
U b
l U b
U b
∆=
'∆=∆=='∆=∆单块压电堆所以L ?∆=
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。
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？
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。
