精密仪器设计-精密电路设计

测控技术与仪器专业课程有哪些测控技术与仪器专业主要课程电工学、电子技术基础、传感器原理及应用、微机原理及应用、控制工程基础、信号与测试系统、智能机械设计、数字化测控技术、精密仪器设计、测控电路设计、智能仪器设计、微机电系统。

测控技术与仪器专业简介测控技术与仪器专业培养德、智、体全面发展，具备测控技术、测控仪器与系统方面的基础知识与应用能力，具有扎实的理论基础和良好的业务素质，能够在国民经济各部门从事测量与控制领域的科技开发、仪器与系统的设计制造、应用研究、运行管理和经营销售等方面的高级工程技术人才。

测控技术与仪器专业培养目标培养目标本专业培养掌握测量与控制理论知识，具备现代测控系统设计制造及应用能力，能在国防及国民经济各部门从事现代测控系统设计制造、应用研究、运行管理等方面的高级工程技术人才。

培养要求毕业生应获得以下几方面的知识和能力：1. 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学、电工电子学、光学、传感器技术、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识;3. 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具有现代测控系统与仪器的设计、开发能力;4. 具有较强的外语应用能力;5. 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。

测控技术与仪器专业就业方向就业方向：从事仪器仪表的软硬件研发、测试及仪表自动控制等智能仪器仪表方向工作;从事研发、设计及维护计量、测试检测和品质检验系统等测试计量技术与仪器方向工作;从事主要研究和设计机器视觉技术等相关的计算机测控技术方向工作。

测控技术与仪器专业就业前景本专业毕业生理论基础扎实，专业知识面宽广，适应性强，就业选择余地大，除继续深造者外，大部分被电子信息、通讯、航空航天、仪器仪表等行业的研究院所、三资企业、公司和大型国有企业录用，毕业生深受广大用人单位欢迎。

1ZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路Analog Engineer's Circuit:AmplifiersZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路设计目标输入V idiff (V i2-V i1)共模电压输出电源V i diff Min V i diff Max V cm V oMin V oMax V cc V ee V ref -0.5V+0.5V±7V–5V+5V+15V–15V0V设计说明此设计使用3个运算放大器构建分立式仪表放大器。

电路将差动信号转换为单端输出信号。

仪表放大器能否以线性模式运行取决于其构建块（即运算放大器）能否以线性模式运行。

当输入和输出信号分别处于器件的输入共模和输出摆幅范围内时，运算放大器以线性模式运行。

这些范围取决于用于为运算放大器供电的电源电压。

设计说明1.使用精密电阻器实现高直流CMRR 性能2.R 10设置电路的增益。

3.向输出级添加隔离电阻器以驱动大电容负载。

4.高电阻值电阻器可能会减小电路的相位裕度并在电路中产生额外的噪声。

5.能否以线性模式运行取决于所使用的分立式运算放大器的输入共模和输出摆幅范围。

线性输出摆幅范围在运算放大器数据表中A OL 测试条件下指定。

2ZHCA850–December 2018三级运算放大器仪表放大器电路设计步骤1.此电路的传递函数：2.选择反馈环路电阻器R 5和R 6：3.选择R 1、R 2、R 3和R 4。

要将Vref 增益设置为1V/V 并避免降低仪表放大器的CMRR ，R 4/R 3和R 2/R 1的比值必须相等。

4.计算R 10以实现所需的增益：(1)5.要检查共模电压范围，请从参考文献[5]中下载并安装程序。

通过为内部放大器具有所选放大器（在本例中为TLV172）所定义的共模范围、输出摆幅和电源电压范围的三级运算放大器INA 添加代码，对安装目录中的INA_Data.txt 文件进行编辑。

精密仪器专业本科课程设置1. 引言精密仪器专业是一门涉及物理、电子、机械和计算机等多学科交叉的学科，旨在培养具备精密仪器设计、制造和测试的能力的专业人才。

本文档旨在介绍精密仪器专业本科课程设置，以期为学生提供全面而深入的知识体系。

2. 专业基础课程2.1 电路基础 - 电路分析基础 - 信号与系统 - 电路设计与实践2.2 机械基础 - 工程力学 - 机械设计基础 - 自动控制理论2.3 物理基础 - 应用物理学 - 固体物理学 - 热学与热力学2.4 数学基础 - 数学分析 - 高等代数 - 概率统计3. 精密仪器专业核心课程3.1 光电子技术 - 光学设计与制造 - 光电子技术基础 - 光电子测量与仪器3.2 仪器仪表与测量技术 - 仪器测量与仪器分析 - 仪器设计与工程 - 传感器与检测技术3.3 精密机械设计与制造 - 精密机械设计基础 - 精密装配与调试 - 精密力学与振动3.4 控制与自动化技术 - 自动控制原理 - 控制系统设计与仿真 - 精密机电控制技术4. 选修课程4.1 先进测量技术 - 先进光学测量技术 - 先进电子测量技术 - 先进材料测量技术4.2 精密仪器仿真与优化 - 仿真技术基础 - 仪器优化设计方法 - 精密仪器仿真与验证4.3 精密制造技术 - 精密制造工艺与装备 - 精密加工与表面工程 - 特种材料与精密制造5. 实践教学为了提高学生的动手实践能力，本专业设有实践教学环节，包括实验课、实习和毕业设计等。

通过实践教学，学生能够将所学知识应用于实际项目中，培养解决问题的能力和团队合作精神。

6. 结语精密仪器专业本科课程设置旨在为学生提供系统而全面的精密仪器知识和技能培养，使他们能够胜任相关领域的工作。

通过本文档的介绍，希望学生能够对专业课程有更清晰的了解，并能够根据个人兴趣和发展方向做出合理的选课和学习计划。

电子线路课程设计报告设计课题：高精度智能电阻测量设计时间：2015年3月9日—2015年5月15日高精度智能电阻测量仪一．设计任务与设计指标要求设计说明：电阻是常用的电子元件，某些材料的直流电阻需要精确的测量。

利用欧姆定律设计一台电阻测量仪，显示被测量材料的直流电阻阻值。

基本部分1、测量电阻范围：2～20欧姆，20～200欧姆，200～2K，2K～20K，用按钮切换量程。

2、测量精度：1%3、要求测量结果显示稳定3位有效数字（可用数字万用表的电压档当作显示终端）发挥部分1、测量电阻范围：可测量最小1欧姆的电阻2、测量精度：0.5%3、要求测量结果显示稳定4位有效数字二．元器件清单元件类型型号主要参数数量备注基准稳压源TL431稳压值Uz=2.5V1个负载电流1—100mA集成运放LM358单电源（3—30V）1个偏置电流为45nA 限流电阻R12KΩ1个滑线变阻器1R2最大阻值为50KΩ1个滑线变阻器2R3最大阻值为10KΩ1个滑线变阻器3R4最大阻值为500Ω1个滑线变阻器4R5最大阻值为100Ω1个滑线变阻器5R6最大阻值为1KΩ1个定值电阻R7、R8470KΩ2个定值电阻R9—R12510Ω4个定值电组R13—R191KΩ7个电容C1、C20.1uF2个PNP三极管85501个用于恒流源NPN三极管80504个做驱动A/D转换芯片MC14433电源电压为±4.8V—±8V1片基准源MC1403输出电压值：2.475V～2.525V1片译码驱动器HEF4511BP 电源电压范围：5—15V1片译码驱动四位一体共阴数码管ARKSR420561N1个拨码开关S1—S44个导线电路板三．系统总体框图我们所设计的智能电阻测量仪主要由四个部分组成：集成运放芯片LM358及可控精密稳压源TL431构成了恒流源部分，高精度A/D转换芯片MC14433及基准电压源MC1403构成了电压采样转换部分，译码驱动器CD4511及以四个三极管组成的位驱动阵列形成了译码驱动部分，四位一体共阴数码管构成了显示部分。

高精度半导体激光器驱动电源及温控电路设计罗亮;胡佳成;王婵媛;刘泽国【摘要】In order to solve the problem that the output power and wavelength of semiconductor laser light source was easily influenced by drive current and working temperature in Brillouin optical fiber sensing system, high-precision constant current drive and temperature control circuit were designed.Deep negative feedback integrated circuit was used to control the laser drive current precisely.Integrated temperature control chip MAX1978 was adopted to control the working current of semiconductor coolers and achieve the accurate controlment of laser working temperature.The results show that the design achieves the adjustment of drive current from 0mA~100mA.The maximum relative error of current control is 0.06%, current stability is 0.02% and the maximum error of temperature control is 0.03℃.Under the condition of temperature control, the stability of optical power is 0.5%, and the largest drift is0.005dBm.The design can achieve the effective control of current and temperature and ensure the stability of output light.%为了解决布里渊光纤传感系统中半导体激光器光源输出功率和波长易受驱动电流和温度影响的问题,设计了一种高精度恒流驱动和温控电路.该电路利用深度负反馈积分电路对激光器驱动电流进行精密的恒流控制,同时采用集成温度控制芯片MAX1978控制半导体制冷片的工作电流,实现对激光器工作温度的精确控制.结果表明,本设计实现了驱动电流0mA~100mA可调,电流控制最大相对误差为0.06%,电流稳定度为0.02%,温度控制最大误差为0.03℃,在温控的条件下,光功率稳定性达到0.5%,最大漂移量为0.005dBm.该设计实现了对电流和温度的有效控制,保证了输出光的稳定性.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】5页(P200-204)【关键词】激光技术;半导体激光器;恒流驱动;温控电路;布里渊传感【作者】罗亮;胡佳成;王婵媛;刘泽国【作者单位】中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018;中国计量大学计量测试工程学院,杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TN86;TP273布里渊分布式光纤传感因能同时远距离传感温度和应变，被广泛应用在天然气和石油管道、远距离电力传输线路检测、矿井安全和边境安全监控等领域[1-3]，具有广阔的发展空间。

仪器仪表电路课程设计⽬录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 设计任务 (1)1.3 设计要求 (2)2 ⽅案确定 (3)2.1 ⽅案⼀ (3)2.2 ⽅案⼆ (4)3 ⽅案设计及其仿真 (5)3.1 震荡电路的设计 (5)3.2 数据放⼤器 (7)3.3 正弦波转换为⽅波电路 (9)3.4 移相器电路 (10)3.5 开关式相敏检波电路 (12)3.6 低通滤波器电路 (14)3.7 可调直流放⼤电路 (15)3.8 总电路图及其仿真 (16)4 误差分析 (18)4.1 设计中存在的误差 (18)4.2 针对误差采取的措施 (18)5 元件清单 (19)6 ⼩结体会 (20)参考⽂献 (20)附录电路原理图第⼀章绪论1.1 概述我们⽣活在⼀个充满着信息的时代，在⼯业和科技领域信息主要是通过测量获得，在现代⽣产中，物质和能量在信息流指挥和控制下运动。

在我们的⽇常⽣活中，测控技术扮演着⾮常重要的⾓⾊。

测控系统主要是传感器，测量放⼤电路和执⾏机构三个部分组成，⽽在测控系统中测量变换电路是最灵活的部分。

它的选取往往改变了整个系统性能的优劣。

所以，学习并领悟测控电路就显得⼗分重要了，《仪器仪表电路》是我们测控技术与仪器专业的⼀门专业技能课，能够运⽤基本测控电路知识解决⽇常⽣活中的⽅⽅⾯⾯问题也应该是本专业学⽣的基本素质，也鉴于这些要求，做⼀些关于测控⽅⾯的课程设计就会让我们加深对技术的理解和运⽤，也正是因为对⼀些实际问题的研究，才能使我们能够对所学知识有了更深的理解与认识。

1.2 设计任务初始条件：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 （如图所⽰），要求将信号处理为与位移对应的0--2V 直流信号，以便供三位半数显表头显⽰。

图1.1 差动变压器5 KHz 正弦交流驱动信号长线输出正弦 0-40mVP-P0--铁芯○○○○1.3设计要求传感器在测量现场，（1）⽤长线将信号引出到信号处理单元，因此要考虑抑制共模信号；（2）由于测量现场⼯况复杂且传感器输出信号由长线引出到后续处理电路，要考虑抑制⼲扰信号；（3）由于两次级线圈⼏何、电、磁等因素的不对称，即使铁芯处于中间位置，也得不到零输出，总存在驱动信号的正交输出或⾼频输出，在电路上还要考虑抑制差动变压器的这⼀所谓零点残余电压。

高精度自动化测量仪器的设计与实现在当今科技飞速发展的时代，高精度自动化测量仪器在各个领域中发挥着至关重要的作用。

从工业生产中的质量控制，到科学研究中的数据采集，再到航空航天等高端领域的精密测量，都离不开高精度自动化测量仪器的支持。

本文将详细探讨高精度自动化测量仪器的设计与实现。

一、高精度自动化测量仪器的需求分析在设计高精度自动化测量仪器之前，首先需要对其应用场景和需求进行深入分析。

不同的领域和任务对测量仪器的精度、速度、量程、稳定性等方面都有着不同的要求。

例如，在工业生产中，对于零部件的尺寸测量，可能需要达到微米级甚至纳米级的精度，同时能够快速完成大量样本的测量，以提高生产效率。

而在科学研究中，对于一些物理量的测量，如微弱电流、微小位移等，可能更注重测量的灵敏度和分辨率，以及对复杂环境的适应能力。

此外，还需要考虑测量仪器的使用便捷性、可维护性和成本等因素。

只有充分了解这些需求，才能为后续的设计工作提供明确的方向。

二、高精度自动化测量仪器的关键技术（一）传感器技术传感器是测量仪器的核心部件，其性能直接决定了测量的精度和可靠性。

目前，常用的高精度传感器包括激光位移传感器、电容传感器、电感传感器等。

这些传感器具有高分辨率、高灵敏度和良好的线性度等优点。

同时，为了进一步提高传感器的性能，还需要采用先进的制造工艺和材料，如微纳加工技术、新型敏感材料等。

此外，多传感器融合技术也是提高测量精度和可靠性的有效手段，通过将不同类型的传感器组合使用，可以充分发挥各自的优势，弥补单一传感器的不足。

（二）数据采集与处理技术高精度测量往往会产生大量的数据，如何快速、准确地采集和处理这些数据是一个关键问题。

数据采集系统需要具备高速采样、高精度模数转换和强大的数据传输能力。

在数据处理方面，采用数字滤波、误差补偿、信号分析等算法，可以有效地去除噪声、提高测量精度和稳定性。

同时，利用人工智能和机器学习技术，对测量数据进行智能分析和预测，也能够为测量过程提供更好的支持。

精密整流电路实验报告精密整流电路实验报告引言：精密整流电路是一种常见的电子电路，用于将交流电转换为直流电。

本实验旨在通过搭建精密整流电路并进行实际测量，验证其性能和稳定性，并对其工作原理进行深入分析。

一、实验背景精密整流电路是电子设备中常用的电源电路之一。

在许多应用场景中，需要将交流电转换为直流电以供电子设备使用。

精密整流电路采用了特定的电子元件和电路设计，能够有效地将交流电转换为稳定的直流电，并提供给设备所需的电流和电压。

二、实验材料和装置1. 电源：交流电源2. 元件：二极管、电阻、电容等3. 仪器：示波器、万用表等三、实验步骤1. 搭建电路：根据实验要求，搭建精密整流电路，包括二极管桥整流电路、滤波电路和稳压电路等。

2. 连接电源：将交流电源连接到电路中，确保电路正常工作。

3. 实际测量：使用示波器和万用表等仪器，对电路的输入电压、输出电压、电流等进行实际测量。

4. 记录数据：将测量到的数据记录下来，并进行分析和比较。

四、实验结果与分析通过实际测量，我们得到了精密整流电路的输入电压、输出电压和电流等数据。

根据这些数据，我们可以对电路的性能进行分析和评估。

1. 整流效果：通过观察示波器上的波形，我们可以发现交流电经过整流电路后，波形变为了单向的直流信号。

这表明整流电路能够有效地将交流电转换为直流电。

2. 稳定性：通过比较输入电压和输出电压的稳定性，我们可以评估整流电路的稳定性。

如果输出电压能够在输入电压的变化范围内保持相对稳定，那么可以认为整流电路具有较好的稳定性。

3. 波纹系数：波纹系数是评估整流电路输出电压稳定性的重要指标。

通过计算输出电压的峰峰值和平均值之间的差异，可以得到波纹系数。

波纹系数越小，说明整流电路输出电压的稳定性越好。

五、实验总结通过本次实验，我们成功搭建了精密整流电路，并进行了实际测量和分析。

通过对实验结果的总结和分析，我们可以得出以下结论：1. 精密整流电路能够有效地将交流电转换为直流电，并提供给设备所需的电流和电压。