測控儀器設(shè)計課件(第一次課)

1、 本課程講授約30個課時，其內(nèi)容主要分六個章節(jié)：v第一章 測控儀器設(shè)計概論v第二章 儀器精度理論v第三章 測控儀器的總體設(shè)計v第四章 精密機械系統(tǒng)設(shè)計v第五章 電路與軟件系統(tǒng)設(shè)計v第六章 光電系統(tǒng)設(shè)計 第一章 測控儀器設(shè)計概論第一節(jié) 測控儀器的概念和組成第二節(jié) 測控儀器及其設(shè)計的發(fā)展狀況與趨勢 第三節(jié) 測量儀器通用術(shù)語及定義第四節(jié) 對測控儀器設(shè)計的要求和設(shè)計程序 習 題第一節(jié)第一節(jié) 測控儀器的概念和組成測控儀器的概念和組成一、測控儀器的概念一、測控儀器的概念按照系統(tǒng)工程學的觀點,生產(chǎn)過程中有三大技術(shù)系統(tǒng): 以能量到能量變換為主的能量流系統(tǒng) 如鍋爐, 冷凝器, 熱交換器, 發(fā)動機等 以材料到材料

2、變換為主的材料流系統(tǒng) 如機床, 農(nóng)業(yè)機械, 紡織機械, 液壓機械等 以信息獲取到測量、變換、控制、處理、顯示等為主的信息流系統(tǒng) ，如儀器儀表、計算機、通信裝置、自動控制系統(tǒng)等。儀器儀表的用途儀器儀表的用途: :在機械制造業(yè)中：在機械制造業(yè)中：對產(chǎn)品的靜態(tài)與動態(tài)性能測試；加工過程的控制與監(jiān)測；設(shè)備運行中的故障診斷等。在電力、化工、石油工業(yè)中：在電力、化工、石油工業(yè)中：對壓力、流量、溫度、成分、尺寸等參數(shù)的檢測和控制；對壓力容器泄漏和裂紋的檢測等。在航天、航空工業(yè)中：在航天、航空工業(yè)中：對發(fā)動機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、振動、噪聲、動力特性、噴油壓力、管道流量的測量；對構(gòu)件的應(yīng)力、剛度、強度的測量；對控制系統(tǒng)的

3、電流、電壓、絕緣強度的測量等。 儀器儀表的用途和重要性儀器儀表的用途和重要性 遍及國民經(jīng)濟各個部門，深入到人民生活的各個角落，儀器儀表中的計量測試儀器與控制儀器統(tǒng)稱為測控儀器，可以說測控儀器的水平是科學技術(shù)現(xiàn)代化的重要標志。測控儀器的分類測控儀器的分類1. 1. 幾何量計量儀器幾何量計量儀器 測量對象：包括各種尺寸檢測儀器，如長度、角度、形貌、相互位置位移、距離測量儀器、掃描儀、跟蹤儀等。2. 2. 熱工量計量儀器熱工量計量儀器 測量對象：包括溫度、濕度、流量測量儀器，如各種氣壓計、真空計、多波長測溫儀表、流量計等。3. 3. 機械量計量儀器機械量計量儀器 測量對象：如各種測力儀、硬度儀、加速

4、度與速度測量儀，力矩測量儀、振動測量儀等。4. 4. 時間頻率計量儀器時間頻率計量儀器 測量對象：時間、頻率等 5. 5. 電磁量計量儀器電磁量計量儀器 測量對象：用于測量各種電量和磁量的儀器，如各種交、直流電流表、電壓表、功率表、電阻測量儀、電容測量儀、靜電儀、磁參數(shù)測量儀等。 6. 6. 無線電參數(shù)測量儀器無線電參數(shù)測量儀器 測量對象：如示波器、信號發(fā)生器、相位測量儀、頻率發(fā)生器、動態(tài)信號分析儀等。 7. 7. 光學與聲學量測量儀器光學與聲學量測量儀器 測量對象：如光度計、光譜儀、色度計、激光參數(shù)測量儀、光學傳遞函數(shù)測量儀等。 8. 8. 電離輻射計量儀器電離輻射計量儀器 測量對象：如各種

5、放射性、核素計量，x、射線及中子計量儀器等。 以上8大類計量儀器的共性技術(shù)： 計量測試儀器的 設(shè)計理論設(shè)計理論 和 測試理論測試理論測控儀器的概念測控儀器的概念 在現(xiàn)代計量測試儀器中，測量與控制已經(jīng)密不可分，測控儀器則是利用測量和控制的理論，采用機、電、光各種計量測試原理及控制系統(tǒng)與計算機相結(jié)合的一種范圍廣泛的測量儀器。 本課程的要求：本課程的要求： 掌握機、電、光、計算機技術(shù)相結(jié)合的儀器總體設(shè)計的基礎(chǔ)理論知識； 學會如何從設(shè)計任務(wù)出發(fā)，進行總體設(shè)計的方法； 具有進行儀器精度設(shè)計的能力。 本門課程力求使學生在測控儀器設(shè)計中具有勇于探索、有創(chuàng)新思維的設(shè)計能力。 二、測控儀器的組成二、測控儀器的組

6、成 測控儀器種類繁多，其組成多種多樣，但可按其各部分的功能來分成若干組成部分。 測控儀器組成以圖11 “微電子產(chǎn)品視覺檢測儀” 為例說明。 儀器組成： 支承底座、精密工作臺、X、Y二維運動導(dǎo)軌、立柱、顯微鏡及CCD攝像器件、光柵系統(tǒng)、精密驅(qū)動系統(tǒng)、光源。 圖1-1 微電子產(chǎn)品視覺檢測儀三維效果圖 圖12 微電子產(chǎn)品視覺檢測儀組成框圖工作原理工作原理： Z向運動具有自動調(diào)焦功能，通過計算機對CCD攝像器件攝取圖像進行分析，用調(diào)焦評價函數(shù)來判斷調(diào)焦質(zhì)量。被檢測的印刷線路板或IC芯片的瞄準用可變焦的光學顯微鏡和CCD攝像器件來完成。攝像機的輸出經(jīng)圖像卡送到計算機進行圖像處理實現(xiàn)精密定位和圖像識別與計

7、算，并給出被檢測件的尺寸值、誤差值及缺陷狀況。按按功能功能將儀器分成以下幾個組成部分：將儀器分成以下幾個組成部分：1 基準部件 5 信息處理與運算裝置 2 傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件 6 顯示部件 3 放大部件 7 驅(qū)動控制器部件 4 瞄準部件 8 機械結(jié)構(gòu)部件基準部件基準部件 測量的過程是一個被測量與標準量比較的過程，因此，儀器中要有與被測量相比較的標準量，標準量與其相應(yīng)的裝置一起，稱為儀器的基準部件。 有的儀器中無標準器而是用校準的方法將標準量復(fù)現(xiàn)到儀器中。標準量的精度對儀器的測量精度影響很大，在大多數(shù)情況下是11，在儀器設(shè)計時必須予以重視。 傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件傳感器與感受轉(zhuǎn)換部件 測控儀器中

8、的傳感器是儀器的感受轉(zhuǎn)換部件，它的作用是感受被測量，拾取原始信號并將它轉(zhuǎn)換為易于放大或處理的信號。 不同測量對象可以用不同測量原理的傳感器進行感受與轉(zhuǎn)換，因此正確選用和設(shè)計傳感器是十分重要的，通常要遵守儀器設(shè)計的精度原則和經(jīng)濟原則等。 常用的傳感器有機械式、電子式、光電式、光學式、聲學式、壓電式等等，有數(shù)千種，選用時一定要分析清楚其工作原理、精度指標、測量范圍、使用場合、特點和成本。同時一定要注意要按照被測參數(shù)的定義來選用和設(shè)計傳感器。 放大部件放大部件分類實例名稱機械式放大部件齒輪放大，杠桿放大，彈性及剛度放大等機械系統(tǒng) 光學式放大部件 光準直式、顯微鏡式、投影放大、攝影放大式、莫爾條紋、光

9、干涉等 光學系統(tǒng) 電子放大部件 前置放大、功率放大等 電子信息處理系統(tǒng) 光電放大部件 光電管放大、倍增管放大等 光電系統(tǒng) 瞄準部件瞄準部件 用來確定被測量的位置(或零位），要求瞄準的重復(fù)性精度要好。 信息處理與運算裝置信息處理與運算裝置 數(shù)據(jù)處理與運算部件主要用于數(shù)據(jù)加工、處理、運算和校正等?？梢岳糜布娐?、單片機或微機來完成。 顯示部件顯示部件 顯示部件是用指針與表盤、記錄器、數(shù)字顯示器、打印機、監(jiān)視器等將測量結(jié)果顯示出來。驅(qū)動控制器部件驅(qū)動控制器部件 驅(qū)動控制部件用來驅(qū)動測控系統(tǒng)中的運動部件，在測控儀器中常用步進電機、交直流伺服電機、力矩電機、測速電機、壓電陶瓷等實現(xiàn)驅(qū)動?？刂埔话阌糜嬎?/p>

10、機或單片機來實現(xiàn)，這時要將一個控制接口卡插入到計算機的插槽中。 機械結(jié)構(gòu)部件機械結(jié)構(gòu)部件 儀器中的機械結(jié)構(gòu)部件用于對被測件、標準器、傳感器的定位，支承和運動,如導(dǎo)軌、軸系、基座、支架、微調(diào)、鎖緊、限位保護等機構(gòu)。所有的零部件還要裝到儀器的基座或支架上,這些都是測控儀器必不可少的部件，其精度對儀器精度影響起決定作用。第二節(jié) 測控儀器及其設(shè)計的發(fā)展狀況與趨勢一、發(fā)展趨勢一、發(fā)展趨勢 : 高精度與高可靠性、高效率、智能化、多樣化與多維化。（1）高精度與高可靠性高精度與高可靠性 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對測控儀器的精度提出更高的要求，如幾何量nm精度測量，力學量的mg精度測量等。同時對儀器的可靠性要求也日

11、益增高，尤其是航空、航天用的測控儀器，其可靠性尤為重要。 （2）高效率高效率 大批量產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏，要求測量儀器具有高效率，因此非接觸測量、在線檢測、自適應(yīng)控制、模糊控制、操作與控制的自動化、多點檢測、機光電算一體化是必然的趨勢。（3）高智能化高智能化 在信息拾取與轉(zhuǎn)換、信息測量、判斷和處理及控制方面大量采用微處理器和微計算機，顯示與控制系統(tǒng)向三維形象化發(fā)展，操作向自動化發(fā)展，并且具有多種人工智能從學習機向人工智能機發(fā)展是必然的趨勢。（4）多維化、多功能化多維化、多功能化 多維的測量空間，要求我們研究多維的測量儀器，在許多場合，除了三維測量外還需要多參數(shù)同時測量，如要求同時測出某點溫度、濕度和應(yīng)

12、變；同時測得力、速度、振動、應(yīng)變等多種參數(shù)，使現(xiàn)有儀器系列化、多樣化，以滿足不同用戶的要求，也是勢在必行的。 （5）開發(fā)新原理開發(fā)新原理 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，需要測量的極端參數(shù)（超高壓、超高溫、超低溫、超大尺寸、原子空間）和特種參數(shù)（識別顏色、氣味）也在增加，要求也更奇特，因此要不斷研究新原理、開發(fā)新儀器。如仿生儀器等。（6）動態(tài)測量動態(tài)測量 研究的對象已經(jīng)從靜態(tài)轉(zhuǎn)入動態(tài)，如研究原子的價態(tài)、分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)、固體結(jié)晶形態(tài)、生命化學物理進程的激發(fā)態(tài)的現(xiàn)場實施檢測手段，需要研究超快時間和超高空間的分辨技術(shù)。二、發(fā)展概況二、發(fā)展概況現(xiàn)代設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法現(xiàn)代設(shè)計方法的特點：現(xiàn)代設(shè)計方法的特點： (

13、1)程式性程式性 強調(diào)設(shè)計、生產(chǎn)與銷售的一體化。 (2)創(chuàng)造性創(chuàng)造性 突出人的創(chuàng)造性，開發(fā)創(chuàng)新性產(chǎn)品。 (3)系統(tǒng)性系統(tǒng)性 用系統(tǒng)工程思想處理技術(shù)系統(tǒng)問題。力求系統(tǒng)整體最優(yōu)，同時要考慮人-機-環(huán)境的大系統(tǒng)關(guān)系。 (4)優(yōu)化性優(yōu)化性 通過優(yōu)化理論及技術(shù)，以獲得功能全、性能良好、成本低、性能價格比高的產(chǎn)品。 (5)計算機輔助設(shè)計計算機輔助設(shè)計 計算機將更全面地引入設(shè)計全過程，計算機輔助設(shè)計不僅用于計算和繪圖，在信息儲存、評價決策、動態(tài)模擬、人工智能等方面將發(fā)揮更大作用。 圖13 CAD系統(tǒng)的基本組成第三節(jié) 測量儀器通用術(shù)語及定義 儀器的技術(shù)指標是用來說明一臺儀器的性能和作用的，主要技術(shù)指標既作為設(shè)

14、計依據(jù)，也用來考核所設(shè)計的儀器是否成功。 作為測量儀器還必須要有規(guī)范的語言，稱之為測量儀器的術(shù)語。本節(jié)敘述的有關(guān)測量儀器的術(shù)語是根據(jù)JJFl0011998全國法制計量技術(shù)委員會頒布的“通用計量術(shù)語及定義”來說明的。 1. 測量儀器測量儀器（measuring instrument) ) 測量儀器又稱計量器具，它是指單獨地或同輔助設(shè)備一起用以進行測量的器具。而測量是指用以確定量值為目的的一組操作。 測量儀器是指將被測量轉(zhuǎn)換成指示值或等效信息的一種計量器具，即具有轉(zhuǎn)換和指示功能。 測量器具是指以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個或多個已知值的器具，如砝碼、標準電阻、量塊、線紋尺、參考物質(zhì)等。 2. 2

15、. 測量傳感器測量傳感器( (measuring transducer) ) 提供與輸入量有確定關(guān)系的輸出量的器件。如熱電偶、電流互感器、應(yīng)變計等。3. 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)(measuring system) 組裝起來以進行特定測量的全套測量儀器和其它設(shè)備。如半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率測量裝置；光電光波比長儀；校準體溫計的裝置等。 4. 4. 模擬式測量儀器模擬式測量儀器( (analogue measuring instrument) )與與數(shù)字式測量儀器數(shù)字式測量儀器(digital measuring instrument)。 前者是指儀器的輸出或顯示是輸入信號的連續(xù)函數(shù)的測量儀器，而后者是提供數(shù)字

16、化輸出或顯示的儀器。5. 敏感元件敏感元件(sensor)或敏感器或敏感器 測量儀器或測量鏈中直接感受被測量作用的元件。如渦流流量計的轉(zhuǎn)子；液面測量儀的浮子；光譜光度計的光電池。6. 檢測器檢測器(detector) 用于指示某個現(xiàn)象的存在而不必提供有關(guān)量值的器件或物質(zhì)。如鹵素檢漏儀，石蕊試紙等。 在某些領(lǐng)域中敏感元件與檢測器的概念界限并不十分明顯，比如在光電測量領(lǐng)域把光電池稱為檢測器，用于檢測光通量。而在光譜光度計中，光電池則稱為敏感元件，這在概念上也是正確的。7指示器指示器(index) 顯示裝置的固定的或可動的部件，根據(jù)它相對標尺標記的位置即可確定示值。如指針、光點、液面、記錄筆等。 8

17、 8測量儀器的標尺測量儀器的標尺(scale of a measuring instrument) 由一組有序的帶有數(shù)碼的標記構(gòu)成的測量儀器顯示裝置的部件。如線紋尺、度盤等。 9 9標尺間隔標尺間隔(scale interval)和分度值和分度值 對應(yīng)標尺兩相鄰標記的兩個值之差，標尺間隔用標尺上的單位表示。如0100的線紋尺相鄰刻度間隔一般為1mm。 分度值是指一個標尺間隔所代表的被測量值。如百分表的分度值為001mm。1010示值范圍示值范圍(range of indication) 極限示值界限內(nèi)的一組數(shù)。對模擬量顯示而言它就是標尺范圍；在有些領(lǐng)域中它是儀器所能顯示的最大值與最小值之差。有

18、時又把示值范圍稱為量程(span)，如某電壓表示值范圍從-10V10 V，則其量程為20V。1111測量范圍測量范圍( (measuring range) 測量儀器誤差允許范圍內(nèi)的被測量值。測量范圍包含示值范圍還包含儀器的調(diào)節(jié)范圍。如光學計的示值范圍為0.1mm，但其懸臂可沿立柱調(diào)節(jié)180mm，在該范圍內(nèi)仍可保證儀器的測量精度，則其測量范圍為1800.1mm。又如千分尺的測量范圍有025mm，2550mm，5075mm等規(guī)格，但其示值范圍均為25mm。1212靈敏度靈敏度(sensitivity) 測量儀器響應(yīng)(輸出)的變化除以對應(yīng)的激勵(輸入)的變化。若輸入激勵量為X，相應(yīng)輸出是Y，則靈敏度

19、表示為： S=S=Y YX X 儀器的輸出量與輸入量的關(guān)系可以用曲線來表示，稱為特性曲線，特性曲線有線性的也有非線性的，非線性特性用線性特性來代替時帶來的誤差，稱為非線性誤差。特性曲線的斜率即為靈敏度。 靈敏度的量綱可以是相同的，也可以是不相同的，如電感傳感器的輸入量是位移，而輸出量是電壓，其靈敏度的量綱為V/mm；而齒輪傳動的百分表其輸入量是位移，輸出量也是位移，在這樣情況下，靈敏度又稱為放大比。 靈敏度是儀器對被測量變化的反映能力。靈敏度是儀器對被測量變化的反映能力。1313鑒別力鑒別力( (閾閾)()(discrimination) 使測量儀器產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化的最大激勵變化，這種激勵

20、變化應(yīng)是緩慢而單調(diào)地進行。它表示儀器感受微小量的敏感程度。儀器的鑒別力可能與儀器的內(nèi)部或外部噪聲有關(guān)，也可能與摩擦有關(guān)或與激勵值有關(guān)。1414分辨力分辨力(resolution) 顯示裝置能有效辨別的最小示值。對于數(shù)字式儀器，分辨力是指儀器顯示的最末一位數(shù)字間隔代表的被測量值。對模擬式儀器，分辨力就是分度值。分辨力是與儀器的精度密切相關(guān)的。要提高儀器精度必須有足夠的分辨力來保證；反過來儀器的分辨力必須與儀器精度相適應(yīng),不考慮儀器精度而一味的追求高分辨力是不可取的。1515測量儀器的準確度測量儀器的準確度(accuracy of measuring instrument) 測量儀器的準確度是一個

21、定性的概念，它是指測量儀器輸出接近于真值的響應(yīng)的能力。符合一定的計量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測量儀器的等級或級別稱為測量儀器的準確度等級，如零級、一級、二級等。 1616 測量儀器的示值誤差測量儀器的示值誤差( (error of indication) 測量儀器的示值與對應(yīng)輸入量的真值之差。由于真值不能確定，實際上用的是約定真值，即常用某量的多次測量結(jié)果來作為約定真值。測量儀器的示值誤差，包含有儀器的隨機誤差和系統(tǒng)誤差，因此用測量的方法確定儀器示值誤差時，同一個值測量次數(shù)一般不要超過三次。示值誤差越小，表明儀器的準確度越高。1717測量儀器的重復(fù)性測量儀器的重復(fù)性( (repeata

22、bility of a measuring instrument) ) 在相同測量條件下，重復(fù)測量同一個被測量，儀器提供相近示值的能力。相同的測量條件包括：相同的測量程序、相同的觀測者、在相同的條件下使用相同的測量設(shè)備，在相同的地點，在短時間內(nèi)重復(fù)測量。示值重復(fù)性可用示值的分散性定量地表示；當用實驗的方法確定重復(fù)性時可用實驗標準差乘以相應(yīng)的擴展因子來定量表示。儀器的示值重復(fù)性誤差小，表明儀器的隨機誤差小。 1818 穩(wěn)定性穩(wěn)定性( (stability) )和漂移和漂移(drift) ) 測量儀器保持其計量特性隨時間恒定的能力。穩(wěn)定性可以用幾種方式定量的表示，如用計量特性變化某個規(guī)定的量所經(jīng)過

23、的時間，例如儀器測頭動作一萬次以后再測量儀器的示值誤差和示值重復(fù)性是否變化；也可用計量儀器工作某一規(guī)定時間(如8小時)再考察儀器特性的變化。漂移是指儀器計量特性的慢變化，如儀器零位隨時間變化稱為零位漂移；儀器靈敏度隨時間變化稱為靈敏度漂移。1919測量儀器的引用誤差測量儀器的引用誤差 ( (indicial error of a measuring indicial error of a measuring instrument)instrument) 測量儀器的誤差除以儀器特定值。該特定值一般稱引用值，如儀器的量程或示值范圍的上限。2020 測量儀器的校準測量儀器的校準( (calibrat

24、ion of measuring calibration of measuring instrument)instrument) 在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值與對應(yīng)的由標準所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。校準的結(jié)果既可給出被測量的示值，又可確定示值的修正值，也可確定其它計量特性，如影響量的作用。校正的結(jié)果要記錄在校準證書或校準報告之中。 21. 21. 測量儀器的偏移誤差測量儀器的偏移誤差( (bias error of measuring instrument) ) 測量儀器示值的系統(tǒng)誤差。通常用適當次數(shù)重復(fù)測量的示值誤差的平均值來估計

25、。2222 回程誤差（滯差）回程誤差（滯差）( (hysteresis error) 在相同條件下，被測量值不變，計量器具行程方向不同（正程、反程，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等）其示值之差的絕對值。產(chǎn)生回程誤差的主要原因是儀器零件之間存在間隙或摩擦，或齒輪嚙合面的變動；對于電磁式傳感器或壓電式傳感器由于正反程磁滯或電滯現(xiàn)象也會出現(xiàn)滯后誤差（滯差）。2323視差視差( (parallax error) ) 當指示器與標尺表面不在同一平面時，觀測者偏離正確觀察方向進行讀數(shù)和瞄準所引起的誤差。2424估讀誤差估讀誤差(interpolation error) 觀測者估讀指示器位于兩相鄰標尺標記間的相對位置而引起的誤

26、差，有時也稱為內(nèi)插誤差。2525讀數(shù)誤差讀數(shù)誤差(reading error) 由于觀測者對計量器具示值讀數(shù)不準確所引起的誤差，它包括視差和估讀誤差。第四節(jié) 對測控儀器設(shè)計的要求和設(shè)計程序 一、設(shè)計要求一、設(shè)計要求 (1)(1)精度要求精度要求 精度是測控儀器的生命，精度本身只是一種定性的概念。為表征一臺儀器的性能和達到的水平，應(yīng)有一些精度指標要求，如靜態(tài)測量的示值誤差、重復(fù)性誤差、復(fù)現(xiàn)性、穩(wěn)定性、回程誤差、靈敏度、鑒別力、線性度等，動態(tài)測量的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)誤差、瞬態(tài)響應(yīng)誤差等。這些精度指標不是每一臺儀器都必須全部滿足，而是根據(jù)不同的測量對象和不同的測量要求，選用最能反映該儀器精度的一些指標組合來表

27、示。 儀器的精度應(yīng)根據(jù)被測對象的要求來確定，當儀器總誤差占測量總誤差比重較小時，常采用1/3原則，即儀器總誤差應(yīng)小于或等于被測參數(shù)總誤差的1/3；若儀器總誤差占測量總誤差的主導(dǎo)部分時，可允許儀器總誤差小于或等于被測參數(shù)總誤差的1/2。 為了保證儀器的精度，儀器設(shè)計時應(yīng)遵守一些重要的設(shè)計原則和設(shè)計原理，如阿貝原則、變形最小原則、測量鏈最短原則、精度匹配原則、誤差平均作用原理、補償原理、差動比較原理等。 (2) (2)檢測效率要求檢測效率要求 一般情況下儀器的檢測效率應(yīng)與生產(chǎn)效率相適應(yīng)。在自動化生產(chǎn)情況下，檢測效率應(yīng)適合生產(chǎn)線節(jié)拍的要求。提高檢測效率不僅有經(jīng)濟上的效益，有時對提高檢測精度也有一定作

28、用，因為縮短了測量時間可減少環(huán)境變化對測量的影響。同時還可以節(jié)省人力，消除人的主觀誤差，提高測量的可靠性。 (3) (3)可靠性要求可靠性要求 一臺測量儀器或一套自動測量系統(tǒng)，無論在原理上如何先進，在功能上如何全面，在精度上如何高，若可靠性差，故障頻繁，不能長時間穩(wěn)定工作，則該儀器或系統(tǒng)就無使用價值。因此對儀器的可靠性要求是十分必要的。可靠性要求，就是要求設(shè)備在一定時間、一定條件下不出故障地發(fā)揮其功能的概率要高。可靠性要求可由可靠性設(shè)計來保證。 (4) (4)經(jīng)濟性要求經(jīng)濟性要求 儀器設(shè)計時應(yīng)采用各種先進技術(shù)，以獲得最佳經(jīng)濟效果。盲目追求復(fù)雜、高級的方案，不僅會造成儀器成本的急劇增加，有時甚至

29、無法實現(xiàn)。因此儀器設(shè)計時應(yīng)盡量選擇最經(jīng)濟的方案，即技術(shù)先進、零部件少、工藝簡單、成本低、可靠性高、裝調(diào)方便，這樣在市場上才有競爭力。 同時還要考慮儀器的功能，具有較好的功能與產(chǎn)品成本比，即價值系數(shù)高。 (5) (5)使用條件要求使用條件要求 使用條件不同，儀器的設(shè)計也不同。如在室外使用的儀器儀表應(yīng)適應(yīng)寬范圍的溫度、濕度變化，以及抗振和耐鹽霧；在車間使用除了防振外，電磁干擾，尤其是強電設(shè)備起動的干擾應(yīng)重點防范；在易燃易爆場合下工作的儀器儀表則要求防爆和阻燃；在線測量與離線測量，連續(xù)工作與間歇工作其條件都有不同，在設(shè)計儀器時應(yīng)慎重考慮，以滿足不同使用條件的要求。 (6) (6)造型要求造型要求 儀

30、器的外觀設(shè)計極為重要，優(yōu)美的造型、柔和的色澤是人們選擇產(chǎn)品的考慮因素之一，有利于銷售，同時也會使操作者加倍愛護和保養(yǎng)儀器，延長使用壽命，提高工作效率。 二、測控儀器的設(shè)計程序二、測控儀器的設(shè)計程序 (1)(1)確定設(shè)計任務(wù)確定設(shè)計任務(wù) 設(shè)計任務(wù)由國家或部門根據(jù)經(jīng)濟與事業(yè)發(fā)展需要由計劃和科技部門下達，也有企業(yè)或公司根據(jù)國內(nèi)外市場調(diào)查自行確定的新產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)，也有的是由用戶特殊要求而確定的設(shè)計任務(wù)。 (2)(2)設(shè)計任務(wù)分析，制定設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)分析，制定設(shè)計任務(wù)書 接到設(shè)計任務(wù)后，首先要認真、仔細地閱讀任務(wù)書。要認真研究被測對象有什么特點?被測參數(shù)是如何定義的?精度要求是什么?測量范圍有多大?檢測效率要求多高?使用條件是什么?經(jīng)濟情況如何?完成時間與驗收方式是什么?逐一分析后，制定詳細的任務(wù)書，作為研制的基本文件。 (3