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光电仪器设计 第一节 概述 仪器是传递和转换信息的工具，它是各类仪器仪表、传感器及观察、监控、测试、分析设备的总称。 仪器仪表在当代社会的重要作用 美国“阿波罗”登月计划 研究对象 基于光学原理、采用光电转换技术的各类光电精密仪器。 研究方法 仪器仪表技术的特点 我国光电仪器发展状况 目前我国仪器仪表产品的综合水平，大体上相当于国际80年代中期的水平，其中属90年代水平的约占20％～30%。 我国仪器仪表产品与国外的主要差距 我国仪器仪表产品与国外的主要差距 我国仪器仪表产品与国外的主要差距 国内仪器仪表发展趋势 标准化、系列化 以温度计为例 本课程的目的与要求 掌握机、光、电技术结合的仪器总体设计有关基础理论知识。 初步掌握仪器总体设计和系统设计的方法。 初步具有正确的估算和分析仪器精度的能力。 第二节 精密仪器的设计特点与组成 根据仪器中各部件的功能，可将仪器分为以下几个基本组成部分： 第三节 光电仪器的静态特性 对于仪器系统来说，当被测量x不随时间变化，即dx／dt=0，或作缓慢变化时，可按静态测量处理，应着重讨论它的静态特性。 一、静态测量中输入和输出的关系 当输入信号为定值或变化十分缓慢时，仪器系统的输出信号特性称为静态特性。静态测量中仪器系统输入和输出之间的关系一般可用下式表示： y=（a0＋a1x＋a2x2＋a3x3＋…＋anxn）x 式中x、y——分别为输人和输出信号； a0、a1、a2、a3、…、an——标定系数 或刻度因子 二、仪器的静态特性指标 分度值及分辨力 分度值是仪器最小分度所代表的被测量的值。它是一台仪器可能读出的最小读数值（不包括估读值）。 分度值对于如数字式仪器来说，将仪器所能测得的被测量的最小增量称为分辨力。 分度值有别于分划间隔。分划间隔是指刻尺或度盘上相邻两刻线所代表的量值之差。 灵敏度及放大比 灵敏度是指仪器对被测量变化的反应能力。 s=Δy／Δx 当输入与输出为同一量纲时可用放大比来代替灵敏度。 当灵敏度为定值时，仪器系统为线性的。 测量范围及示值范围 测量范围是指在允许误差极限内仪器所能测出的最大被测量与最小被测量之间的范围。 示值范围是指仪器所显示或指示的最低值到最高值的范围。 示值重复性 示值重复性是指在外界条件不变的情况下，对同一量重复测量时仪器示值的最大变化范围。重复测量次数一般为10～15次，变动范围一般允许为分度值的1/3～1/5。 示值误差 示值误差是指仪器示值与被测量的真值之差。 滞差（回程误差） 产生滞差的原因: 仪器内的间隙、摩擦、死区 机械材料和电气材料与器件的滞后特性（如弹性元件或磁性元件的滞后特性）的缘故。 灵敏阈（灵敏限、门限） 能引起仪器示值可见变化所需的最小输入量。这一项表示仪器感受微小量的敏感程度。小于这个量的变化，仪器就反映不出来了。在数显仪器中常称之为分辨率。 漂移 当输人信号不变时，由于仪器内部温度变化或元器件不稳定所引起的输出信号的变化就是漂移。 测量力 测量过程中发生在仪器测头和被测工件表间的接触力。这项指标针对接触测量而言。 仪器误差和测量误差 仪器误差指仪器本身固误差。这项误差通常可以通过理论计算或实际测量得到。 测量误差是指测量结果和被测量值间的差异，它包括仪器误差、测量方法误差、使用不当来的误差，以及外界环境条件偏离标准状态和测量人员主观因素等原因所造成的误差。 * * * * * 第一章 绪论 在科学研究中，仪器仪表是“先行官”。 在军事上，仪器仪表是“战斗力”。 现代仪器仪表还是当今社会的“物化法官”。 在国民经济运行中，仪器仪表是“倍增器”，对国民经济有着巨大的辐射作用和影响力。 仪器仪表在实验教学、气象预报、大地测绘、诊治疾病、指挥交通、探测灾情等社会生活许多领域都有广泛应用， 遍布“农轻重、海陆空、吃穿用”。 总投资200亿美元 用于测量和试验的费用达100～110亿美元，占总投资的40％。 仪器仪表学科在自然科学与国民经济的发展中具有十分重要的地位与作用 仪器对于生产、生活、高精尖技术的意义 仪器仪表发展至今已成为一门独立的学科 光电仪器则是仪器仪表学科的一个重要分支,它是传统的与现代的光学机械技术与电子技术计算机技术的集成。 光电仪器的发展水平是科学技术现代化的重要标志。 综合应用有关技术 以点带面、举一反三 理论联系实际 从整体上分