仪器设计(试题15-习题集).docx资源-CSDN文库

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《仪器设计建模和仿真》习题集

1、按功能将测控仪器分成哪几个组成部分？各部分功能是什么？

基准部件、信息处理与运算装置、传感器与感受转换部件、显示部件、放大

部件、驱动控制器部件、瞄准部件、机械结构部件。

2、什么是原理误差、制造误差、运行误差？

原理误差：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引起的误差。它只与仪器的设计有关，与制造和使用无关。

制造误差：产生于制造、支配以及调整中的不完善所引起的误差。主要由仪

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。

运行误差：仪器在使用过程中所产生的误差。如力变形误差，磨损和间隙造

成的误差，温度变形引起的误差，材料的内摩擦所引起的弹性滞后和弹性后效，

以及振动和干扰等。

3、试分析下图所示正弦机构的原理误差。

摆杆

s

a

测杆

正弦机构

测杆位移与摆杆转角的关系是非线性的，但将其视为线性关系时就引起了原

1

理误差：     sin  

3

。

s a a a

6

4、试分析下图所示机构中可能存在的制造误差影响。

铁芯线圈

衔铁

测杆

导套

测杆

(a) 测杆与导套 (b) 差动电感测微仪

(a)测杆与导套的配合间隙使测杆倾斜，引起测杆顶部的位置误差。

(b)差动电感测微仪中差动线圈绕制松紧程度不同，引起零位漂移和正、反

向特性不一致。

5、说明分析仪器误差的微分法、几何法、作用线与瞬时臂法、数学逼近法各适

用于什么情况？

微分法：若能列出仪器全部或局部的作用方程，那么，当源误差为各特性或

结构参数误差时，可以用对作用原理方程求全微分的方法来求各源误差对仪器精

度的影响。微分法的优点是具有简单、快速，但其局限性在于对于不能列入仪器

作用方程的源误差，不能用微分法求其对仪器精度产生的影响，例如仪器中经常

遇到的测杆间隙、度盘的安装偏心等，因为此类源误差通常产生于装配调整环节，

与仪器作用方程无关。

几何法：能画出机构某一瞬时作用原理图，按比例放大地画出源误差与局部

误差之间的关系，依据其中的几何关系写出局部误差表达式。几何法的优点是简

单、直观，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，但

在应用于分析复杂机构运行误差时较为困难。

作用线与瞬时臂法：基于机构传递位移的机理来研究源误差在机构传递位移

的过程中如何传递到输出。因此，作用线与瞬时臂法首先要研究的是机构传递位

移的规律

数学逼近法：评定仪器实际输出与输入关系方法：测量（标定或校准）－－

测出在一些离散点上仪器输出与输入关系的对应值，应用数值逼近理论，依据仪

器特性离散标定数据，以一些特定的函数（曲线或公式）去逼近仪器特性，并以

此作为仪器实际特性，再将其与仪器理想特性比较即可求得仪器误差中的系统误

差分量。常用代数多项式或样条函数，结合最小二乘原理来逼近仪器的实际特性。

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