本书为高等工科院校“测控技术与仪器”专业“十一五”规划教材。本书从总体设计出发，用创新设计思想组织光、机、电、算相结合的测控仪器设计内容。
本书首先系统地论述了测控仪器的精度理论、总体设计的理论与方法，然后分析了在总体设计时如何考虑测控仪器的精密机械系统、电路与软件系统、光电系统设计的主要问题和方法。
本书内容荟萃了近代仪器设计的有关资料和科研成果，体系新颖，具有相当的深度和广度。适用于仪器、机械、电子、光电类专业师生和从事仪器仪表科研、计量、生产开发的工程技术人员学习和参考。
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第4版前言
本书第3版出版以来，已多次重印。由于本书既有仪器设计的基础理论知识，又特别重视工程实践，因而被国内多所高等院校选为本科生教材。目前国内十分重视云计算、大数据、互联网、人工智能及虚拟现实技术等方面的自主创新，因而本书在第4版加强了这些方面在测控仪器设计中的分析与介绍。如在第二章增加了三坐标测量机的精度分析，在第四章增加了测控仪器设计方法等内容，尤其是增加了第八章智能仪器设计。这些新增加的内容紧密结合测控技术的发展需求，符合课程建设的需要。
本书第3版主编浦昭邦教授主动提出不再担任主编工作，由哈尔滨工业大学刘炳国研究员和天津大学刘庆纲教授担任主编，感谢浦昭邦教授为本书的体系建立和内容不断完善做出的重要贡献。参加编写的教师有：哈尔滨工业大学刘炳国（第一章和第五章），合肥工业大学刘文文（第二章），天津大学刘庆纲（第三章和第四章），上海交通大学赵辉（第六章和第八章），哈尔滨工业大学刘国栋和卢丙辉（第七章）。考虑到原主审张国雄教授年事已高，为了照顾他的身体，改为浦昭邦教授作为第4版主审。感谢本书前几版中做出重要贡献的施涌潮、王宝光、王代华、庄志涛等老师。
本书为高等学校“测控技术与仪器”专业主修课程教材之一，并可作为相关专业的参考书或研究生用书，也可供从事仪器仪表、光学工程、机械工程等的研究人员参考。
本书修订时同时进行了勘误工作，但由于编者水平有限，难免有疏漏和不足之处，恳请广大读者给予批评和建议，以便进一步修订和完善。
编者
目录
第4版前言
第3版前言
第一章测控仪器设计概论1
第一节测控仪器的概念和组成1
一、测控仪器的概念1
二、测控仪器的组成3
第二节测控仪器及其设计的发展状况与
趋势5
一、测控仪器的发展状况和发展趋势5
二、测控仪器设计的发展概况7
第三节测量仪器通用术语及定义13
第四节对测控仪器设计的要求和设计
程序16
一、设计要求16
二、设计程序17
思考题18
第二章仪器精度理论19
第一节仪器精度理论中的若干基本概念19
一、 测量误差19
二、 精度20
三、 仪器的静态特性与其常用精度指标21
四、仪器的动态特性与其精度指标 22
第二节仪器误差的来源与性质25
一、原理误差25
二、制造误差29
三、运行误差30
第三节仪器误差的分析与计算32
一、 误差独立作用原理33
二、 微分法34
三、几何法35
四、作用线与瞬时臂法36
五、数学逼近法42
六、控制系统的误差分析法43
七、蒙特卡洛方法45
第四节仪器误差的综合49
一、随机误差的综合50
二、系统误差的综合50
三、仪器总体误差的合成51
第五节仪器误差的分析合成举例52
一、 数字显示式立式光学计原理与结构52
二、数字显示式立式光学计精度分析53
第六节仪器精度设计57
一、仪器精度指标的确定57
二、误差分配方法60
三、仪器精度的优化设计64
第七节仪器误差补偿65
一、实时误差补偿66
二、非实时误差补偿66
三、三坐标测量机的非实时误差补偿67
思考题69
第三章测控仪器总体设计理论71
第一节测控仪器设计原则71
一、 阿贝(Abbe)原则、扩展及其补偿
方法71
二、 变形小原则及减小变形影响的
措施77
三、测量链短原则83
四、坐标系基准统一原则83
五、精度匹配原则87
六、经济原则87
第二节测控仪器常用设计原理88
一、平均读数原理88
二、比较测量原理92
三、补偿原理96
思考题98
第四章测控仪器总体设计方法99
第一节设计任务分析99
第二节创新性设计100
一、 创新设计思维能力的培养101
二、 创新设计方法102
第三节测控仪器工作原理的选择和系统
设计103
一、传感器的选择与设计103
二、标准量及其细分方法的选用108
三、数据处理与显示装置的选取110
四、运动方式与控制方式的确定112
五、测控仪器的智能化设计与总线方式
的选择113
第四节测控仪器主要结构参数与技术指标
的确定121
一、从精度要求出发来确定仪器参数——
光学灵敏杠杆的杠杆比的确定121
二、从测量范围要求出发确定仪器参数——
小模数渐开线齿廓偏差检查仪结构
参数的确定123
三、从误差补偿要求来确定参数——
电容压力传感器的结构参数确定124
四、从仪器精度和分辨力要求出发确定仪器
参数——光栅式刀具预调仪光电部分结
构参数的选择125
第五节测控仪器的造型设计126
一、外形设计127
二、人机工程129
思考题129
测控仪器设计第4版目录 第五章精密机械系统的设计130
第一节精密机械系统设计概述130
第二节仪器的支承件设计131
一、基座与立柱等支承件的结构特点和
设计要求131
二、基座与立柱等支承件的设计要点133
第三节仪器的导轨及设计138
一、导轨的功用与分类138
二、导轨部件设计的基本要求139
三、导轨设计应遵守的原理和准则144
四、滑动摩擦导轨及设计145
五、滚动摩擦导轨及设计148
六、静压导轨及设计要点154
七、设计导轨时选择的要点161
第四节主轴系统及设计165
一、主轴系统设计的基本要求165
二、精密油膜滑动轴承轴系结构及
设计172
三、滚动摩擦轴系及设计174
四、气体静压轴承轴系结构及设计180
五、液体静压轴承轴系及设计182
六、液体动压轴承轴系185
七、设计时轴系选择要点186
第五节伺服机械系统设计188
一、伺服系统的分类188
二、伺服驱动装置190
三、机械传动装置190
四、伺服系统的精度191
五、伺服系统的误差校正192
第六节微调与微位移机构及设计193
一、微调机构193
二、微位移机构及设计194
思考题203
第六章测量仪器电路设计205
第一节电路系统概述205
一、电路系统的作用205
二、电路系统的组成205
三、电路系统的设计准则207
第二节测控电路设计要求208
一、系统精度要求208
二、动态特性要求210
三、可靠性要求 211
四、经济性要求211
五、小型化要求212
第三节测控电路设计方法212
一、测量电路设计212
二、中央处理电路设计221
三、控制电路设计223
四、电源设计227
五、电路系统的抗干扰技术231
思考题242
第七章光电系统设计244
第一节测控仪器光电系统的组成和
类型244
一、光电系统的组成244
二、光电系统的类型245
第二节光电系统的特性246
一、光电特性246
二、光谱特性及光谱匹配246
三、光电灵敏度特性(光谱响应率)246
四、频率响应特性247
五、光电系统的探测率D和比探
测率D*247
第三节光电系统的设计原则247
一、匹配原则247
二、干扰光小原则248
三、共光路原则249
第四节光电测量系统中的光源及照明
系统250
一、光源的基本参数250
二、光电测量中的常用光源252
三、照明系统256
四、光源及照明系统的选择 259
第五节直接检测系统的设计2
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