《精密仪器设计》第一章

1、 精密仪器设计 专业：测控技术与仪器 本课程的目的及要求1、目的：是“测控技术及仪器”专业的一门主修、综合性的专业课。该课程力求从总体设计角度出发，对测控仪器的精度设计、总体设计、机械系统设计、电子系统设计和光电系统设计进行总体分析与论述，学会如何从设计任务出发进行测控仪器的设计分析、计算与综合。2、要求： 掌握机、电、光、计算机技术相结合的仪器总体设计的基础理论知识； 学会如何从设计任务出发，进行总体设计的方法； 具有进行仪器精度理论设计的能力。本门课程力求使学生在测控仪器设计中具有勇于探索、有创新思维的设计能力。 第一章 测控仪器设计概论第一节 概述 1.定义： 仪器仪表是认识世界的工具，

2、是人们用来对物质（自然界）实体及其属性进行观察、监视、测定，验证、记录、传输、变换、显示、分析处理与控制的各种器具与系统的总称。2.仪器仪表学科精密仪器、测控仪器等研究对象：测量各种物理量所用的仪器仪表物理量：长度、力学、热工、电磁、光学等。一、仪器仪表简介二.我国仪器仪表的发展状况 （1）我国古代就已发明创造了各种仪器，如算盘、指南针、记里鼓车、地动仪等。（2）解放前，仅有的几家小型企业，技术落后、设备陈旧，只能生产一些教学仪器、电工测试仪表以及温度计、压力表等产品。（3）解放后从零开始发展起来。1955年制定的12年科技远景规划，发展仪器仪表工业是其中的第54项，在国家科委设立了专家组，成

3、立了仪表总局，建设了一批门类比较齐全的仪器仪表的生产和科研基地。仪器仪表工业也得到了相应的重视和发展。1、发展状况 （4）1995年，20位院士联名向国务院递交了“关于振兴仪器仪表工业的建议”，得到了国家多方面的重视和支持。国家计委、经委、科技部、科学院、自然科学基金委等部门为科学仪器的发展做了一定的安排。科技部颁发了“关于九五期间科学仪器发展的若干意见”，并将科学仪器研究开发列为“九五”国家科技攻关计划。（5）近年来我国科学仪器研究工作有了很大发展，在生物、医学、材料、航天、环保、国防等直接关系到人类生存和发展的诸多领域中取得了可喜成果，部分科研已达到或接近世界先进水平，例如中国科学院的原子

4、显微镜、清华大学的大型检测集装箱系统，微钠米测量仪器等等，尺度入到介观（纳米）和微观领域。在国家基金委和“985”，“973”，“863”计划支持下，在 智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工程化及微型元器件、都取得了可喜的进步。2、我国的仪器仪表产品仍与国外存在差距： （1）品种系列不全，成套水平不高；（2）技术性能低；（3）标准化程度低；（4）新技术采用缓慢，产品更新换代周期长；（5）产品功能少，智能化程度不高。1995年仪器仪表进口为机械工业进口设备的第一位。据有关部门对分析仪器的调查统计表明，目前国外分析仪器占据我国市场的份额仍然高达70以上!全自动生化仪器、高档医疗仪器和科学仪器几乎

5、全部是进口的。在工程建设配套中，过去还常使用国产仪器，而现在则以配套进口仪器作为现代化的象征。 第二节 仪器的分类及测控仪器的定义 按照系统工程的技术观点，可以将产品生产的技术结构分为三大部分：能量流是以能量和能量变换为主的技术系统，如锅炉、冷凝器、热交换器、发动机等。材料流是以材料和材料变换为主的技术系统，如机床、液压机械、农业机械、纺织机械等。信息流则包含信息获取、变换、控制、测量、监视、处理、显示等技术系统，如仪器仪表、计算机、通信装置、自动控制系统等。用信息流可以控制能量流和材料流。一、产品生产技术结构分类：仪器仪表包括测量仪器、控制仪器，计算仪器，分析仪器，显示仪器，生物 医疗仪器，

6、地震仪器，天文仪器，航空航天航海仪表，汽车仪表，电力，石油，化工仪表等，遍及国民经济各个部门。 举例：见教材第1页二、按照仪器的功能分类：三、从计量测试角度将仪器分类： 从计量测试角度可将仪器分为计量测试仪器、计算仪器和控制仪器（一）计量测试仪器：主要测量对象是各种物理量，它分为：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器电离射计量仪器 （1)几何量计量仪器 这类仪器包括各种尺寸检测仪器，如长度、角度、形貌、相互位置、位移、距离测量仪等。 （2）热工量计量仪器 这类仪器包括温度、湿度、流量测量仪器，如各种气压计、真空计、多波长测温仪表、流

7、量计等。 （3)机械量计量仪器 如各种测力仪、硬度仪、加速度与速度测量仪力矩测量仪，振动测量仪等。（4) 时间频率计量仪器 如各种计时仪器与钟表、铯原子钟、时间频率测量仪等。（5)电磁计量仪器 用于测量各种电量和磁量的仪器，如各种交、直流电流表、电压表、功率表、电阻测量仪、电容测量仪、静电仪、磁参数测量仪等。（6)无线电参数测量仪器 如示波器、信号发生器、相位测量仪、频率发生器、动态信号分析仪等。（7)光学与声学参数测量仪器 如光度计、光谱仪、色度计、激光参数测量仪、光学传递函数测量仪等。（8)电离辐射计量仪器 如各种放射性、核素计量，X、 射线及中子计量仪器等。以上八大类计量仪器共性的东西就

8、是计量测试仪器的设计原则和测试理论。计量测试仪器还经常和观察仪器(显微镜、夜视仪、工业电视、)、显示仪器(记录仪、打印机)一起配套使用。（二）计算仪器：是以信息数据处理和运算为主的仪器，如各种专用计算器、通用电子计算机等。 （三）控制仪器与控制装置：是针对控制对象按照生产要求设计制作的控制装置和自动调整与校正装置。在现代计量测试仪器中，测量与控制已经密不可分，如在纳米测量技术中，精密工作台的纳米级精密定位则必须采用带有检测装置的闭环控制系统，否则很难达到预定的高精度、高效率和高可靠性。 测控仪器是利用测量与控制的理论，采用机、电、光各种计量测试原理及控制系统与计算机相结合的一种范围广泛的测量仪

9、器。 万能工具显微镜一米测长机结构光法（三角测量法）复合式三坐标测量机圆度仪测控仪器特点和展望一、发展状况1发展科学仪器已经成为国家的一项战略措施 发达国家中的科学仪器的发展，已从自发状态转入到有意识、有目标的政府行为上来美，日，欧等发达国家和地区早已制定各自的发展战略并锁定目标，有专门的投入以加速原创性仪器的发明，发展、转化和产业化进程。 发达国家凭借其先进的科学研究水平、长期高技术储备、有效的管理体制、广泛占领世界市场的基础、强大的经济与军事实力，企图遏止发展中国家科学仪器的自主研制。这种态势已日益明显，应引起我们的高度注意。2当今科学仪器技术最引人注目的发展是在生物、医学、材料、航天、环

10、保、国防等直接关系到人类生存和发展的诸多领域中 研究的尺度深入到介观(纳米）和微观，要求不仅能确定分析对象中的元素、基因和含量，而且能回答原子的价态、分子结构和聚集态、固体结晶形态、短寿命反应中间产物的 状态和生命化学物理进程中的激发态：不但能提供在自在状态下的分析数据，而且可作表面、内层和微区分析，甚至三维立体扫描分析和时间分辨数据。从而，发展高分辨率、高选择性，高灵敏度的活体动态研究技术、原位技术、非接触(无损)检测技术等已成为趋势，发展超快时间和超高空间分辨技术已成为仪器发展新的追求目标。 研究的对象和过程已从静态转入动态。国际上正在大力发展集采样、样品处理(制作)、自动检测分析和结果输

11、出于一身的流程分析系统；发展现场和实时的研究手段。生命科学等复杂体系研究的瓶颈是缺乏灵敏、有效和快速的现场或实时的研究手段，解决这一问题的突破口在于发展新的检测原理和新的检测仪器。3仪器的研制和生产趋向智能化、微型化、集成化、芯片化和系统工程化 利用现代微制造技术（光、机、电）、纳米技术、计算机技术、仿生学原理、新材料等高新技术发展新式的科学仪器已成为主流， 如正在发展的芯片型自动分析元件，不仅有测试功能，而且还可以执行分离、反应等操作。综合这些芯片的功能将组成微型的分析仪器，进而形成芯片实验室。现在用于基因及基因组研究的器件包括：微流量分配装置、微电泳仪、微聚合酶链式反应器(PCR仪)等。这

12、些分离分析元器件可做在玻璃、熔石英或塑料上，大小犹如芯片，但具备某些“传统”分离、分析仪器的功能。 在微型元器件、微处理器高度发展的基础上研究和开发小型价廉而又准确可靠的家用和个人分析仪器看来可能有广大的市场容量。 另外，在一些重大科学前沿研究中，测试及研究手段成为重大复杂的科研工程，如大型天文望远镜、高能粒子加速器、航天遥感系统等，都是由诸多高新技术武装起来的分系统集成。 4测试仪器网络化 由于仪器的自动化智能化水平的提高，多台仪器联网已推广应用，虚拟仪器、三维多媒体等新技术开始实用化。因此，通过Internet网，仪器用户之间可异地交换信息和浏览，厂商能直接与异地用户交流，能及时完成如仪器

13、故障诊断、指导用户维修或交换新仪器改进的数据、软件升级等工作。仪器操作过程更加简化，功能更换和扩张更加方便。网络化测试系统(仪器)是今后测试技术发展的必然路。 二、发展趋势 从测控仪器发展历史和状况分析，其发展趋势可概括为高精度、高效率、高可靠性及智能化、多样化与多维化。(1)高精度、高可靠性 随着科学技术的发展，对测控仪器的精度提出更高的要求，如美国、 日本、欧盟都提出机械工程的纳米规划，作为其检测手段的几何量测量仪器必须达到纳米级的精度才能满足测量要求，从而出现许多高精度仪器，如光学外差式干涉仪器，隧道显微镜，原子力显微镜等。同时对仪器的可靠性要求也日益高，尤其是航空航天用的测控仪器，其可

14、靠性尤其重要。(2)高效率 产品生产的快节奏，必然要求测控仪器具有高效率，因此非接触测量、在线检测、自适应控制、模糊控制、操作与控制的自动化、多点检测、机、光、电、算一体化是必然的趋势。(3)高智能化 新一代测控仪器在信息拾取与转换、信息测量、判断和处理及 控制方面大量采用微处理器和微计算机，显示与控制系统向三维形象化发展，操作向自动化发展，并且具有多种人工智能，从学习机向人工智能机发展是必然的。 (4）多维化、多功能化 多维的测量空间，要求我们研究多维的测量仪器，三坐标测量机就是一个很好的例子。但是多维空间是丰富多彩的，测量内容是多变 的，因此要发展新型的多维测量仪器， 军事侦察的空间搜索测

15、量与空间扫描对准等。在许多场合，希望通过测量反映被测全貌，除了三维测量外还需要多参数同时测量，如同时测出某点温度、湿度和应变，这就要求一台仪器多功能化。 多孔陶瓷，其电容量与温度有关，电阻量则与湿度成函数关系，这样从测得的电容和电阻就可测得温度和湿度 由集成传感器组成的测量系统，可以同时测得力、速度、振动、应变等多种参数：这种多参数融合测量仪器也是发展的重要方向。 现有仪器的系列化、多样化以满足不同用户的要求，也是势在行。（5）研究新原理的新型仪器 随着科学技术的发展，需要测量的极端参数（超高电压、超高温、超低温、超大尺寸、原子空间）和特种参数（识别颜色、气味）也在增加，要求也更奇特，因此要不

16、断研究新原理、新仪器。如仿生仪器就是仿照生物的功能、特点来开发未来的新型仪器，例如研究狗鼻的结构来探索嗅觉测量仪，研究人体功能制成相应的医疗仪器等。一、例题： 测控仪器种类繁多，其组成多种多样，但可按其各部分的功能来分成若干组成部分。 测控仪器组成以图11 “微电子产品视觉检测仪” 为例说明。 仪器组成： 支承底座、精密工作台、X、Y二维运动导轨、立柱、显微镜及CCD摄像器件、光栅系统、精密驱动系统、光源。 第三节 测控仪器的基本组成 图1-1 微电子产品视觉检测仪三维效果图 图12 微电子产品视觉检测仪组成框图工作原理： Z向运动具有自动调焦功能，通过计算机对CCD摄像器件摄取图像进行分析，

17、用调焦评价函数来判断调焦质量。被检测的印刷线路板或IC芯片的瞄准用可变焦的光学显微镜和CCD摄像器件来完成。摄像机的输出经图像卡送到计算机进行图像处理实现精密定位和图像识别与计算，并给出被检测件的尺寸值、误差值及缺陷状况。按功能将仪器分成以下几个组成部分：1 基准部件 5 信息处理与运算装置 2 传感器与感受转换部件 6 显示部件 3 放大部件 7 驱动控制器部件 4 瞄准部件 8 机械结构部件二、测控仪器的基本组成：1. 基准部件：基准部件是仪器的重要组成部分，是决定仪器精度的主要环节。 测量的过程是一个被测量与标准量比较的过程，因此，仪器中要有与被测量相比较的标准量，标准量与其相应的装置一

18、起，称为仪器的基准部件。 基准器的形式很多，如量块、精密测量丝杠、线纹尺和度盘、多面棱体，多齿分度盘、 光栅尺(盘)、感应同步器及光波等。此外，还有标准硬度块、标准频率计、标准时间、标准照度、流量标准、色度标准、激光参数标准、温度标准、标准测力计、称重标准等等。 2感受转换部件： 测控仪器中的传感器是仪器的感受转换部件，它的作用是感受被测量，拾取原始信号并将它转换为易于放大或处理的信号。仅感受原始信号感受原始信号，一次转换感受转换部件有（1）接触式感受转换部件：一般指各种机械式测头；（2）非接触式感受转换部件：气动非接触测头，CCD、光学探头、红外线、等。 在测量某些参数时，感受转换部件的作用

19、显得特别重要，其精度直接影响整个测量系统精度。例如小孔表面粗糙度的测量，其主要问题是如何感受小孔的表面不平度。 常用的传感器有机械式、电子式、光电式、光学式、声学式、压电式等等，有数千种，选用时一定要分析清楚其工作原理、精度指标、测量范围、使用场合、特点和成本。同时一定要注意要按照被测参数的定义来选用和设计传感器。 3转换放大部件： 转换放大部件的作用是将感受转换来的微小信号，通过各种原理(如光、机、电、气)进行进一步的转换和放大，成为可使观察者直接接收的信息，提供显示或进一步加工处理的信号。分类实例名称机械式放大部件齿轮放大，杠杆放大，弹性及刚度放大等机械系统 光学式放大部件 光准直式、显微

20、镜式、投影放大、摄影放大式、莫尔条纹、光干涉等 光学系统 电子放大部件 前置放大、功率放大等 电子信息处理系统 光电放大部件 光电管放大、倍增管放大等 光电系统 4瞄准部件：用来确定被测量的位置(或零位），要求瞄准的重复性精度要好。 瞄准部件的主要要求是指零准确，一般不作读数用，故不要求确定的灵敏度。瞄准显微镜虽然具有对被测量原始信号的感受转换和放大功用，但由于它在这里主要对被测量起瞄准作用，所以把这类部件统称为瞄准部件。 在具体测试中，读数部分和瞄准部分有时可以互换而不是绝对的，如测微仪主要用于读数，但亦可作为瞄准部件。5.处理与计算装置 包括数据加工和处理、校正、计算等。这些工作常用微处理

21、器、微处理机来进行。6显示部件 作用是显示测量结果。显示部件的种类很多如指针表盘、记录器、数字显示器、打印机、荧光屏图像显示器等。7驱动控制部件 驱动测量部分是驱动测头移动或驱动工作台实现测量运动，或在自动检测仪器中，将测量出的误差量用驱动控制系统实现误差补偿等。 在测控仪器中常用步进电机、交直流伺服电机、力矩电机、测速电机、压电陶瓷等实现驱动。控制一般用计算机或单片机来实现，这时要将一个控制接口卡插入到计算机的插槽中。 步进电机交流伺服电机力矩电机雷恩RADIO-ENERGIE测速电机压电陶瓷8机械结构部件 仪器中的机械结构部件用于对被测件、标准器、传感器的定位，支承和运动,如导轨、轴系、基

22、座、支架、微调、锁紧、限位保护等机构。所有的零部件还要装到仪器的基座或支架上,这些都是测控仪器必不可少的部件，其精度对仪器精度影响起决定作用。 具体一台仪器仪表，应该包括上述哪些部件，应根据需要，在总体设计时，统一考虑和确定。测控仪器基准部件感受转换部件转换放大部件瞄准部件数据处理与计算部件显示部件驱动控制部件机械结构部件测控仪器的基本组成框图被测量感受转换部件转换放大部件瞄准部件显示部件数据处理与计算部件驱动控制部件比较机械结构部件转换放大部件标准量感受转换部件底座X工作台X向光栅光源Z向光栅、精密驱动系统及图像采集系统Y向工作台、光栅及精密驱动系统X精密驱动系统 若根据其载体最用的不同，又

23、可以分为： 机械系统部分 电路系统部分 光电系统部分。设计的要求和设计程序 一、设计要求 (1)精度要求 精度是测控仪器的生命，精度本身只是一种定性的概念。为表征一台仪器的性能和达到的水平，应有一些精度指标要求，如静态测量的示值误差、重复性误差、复现性、稳定性、回程误差、灵敏度、鉴别力、线性度等，动态测量的稳态响应误差、瞬态响应误差等。这些精度指标不是每一台仪器都必须全部满足，而是根据不同的测量对象和不同的测量要求，选用最能反映该仪器精度的一些指标组合来表示。 仪器的精度应根据被测对象的要求来确定，当仪器总误差占测量总误差比重较小时，常采用1/3原则，即仪器总误差应小于或等于被测参数总误差的1

24、/3；若仪器总误差占测量总误差的主导部分时，可允许仪器总误差小于或等于被测参数总误差的1/2。 为了保证仪器的精度，仪器设计时应遵守一些重要的设计原则和设计原理，如阿贝原则、变形最小原则、测量链最短原则、精度匹配原则、误差平均作用原理、补偿原理、差动比较原理等。 (2)检测效率要求 一般情况下仪器的检测效率应与生产效率相适应。在自动化生产情况下，检测效率应适合生产线节拍的要求。提高检测效率不仅有经济上的效益，有时对提高检测精度也有一定作用，因为缩短了测量时间可减少环境变化对测量的影响。同时还可以节省人力，消除人的主观误差，提高测量的可靠性。 (3)可靠性要求 一台测量仪器或一套自动测量系统，无

25、论在原理上如何先进，在功能上如何全面，在精度上如何高，若可靠性差，故障频繁，不能长时间稳定工作，则该仪器或系统就无使用价值。因此对仪器的可靠性要求是十分必要的。可靠性要求，就是要求设备在一定时间、一定条件下不出故障地发挥其功能的概率要高。可靠性要求可由可靠性设计来保证。 (4)经济性要求 仪器设计时应采用各种先进技术，以获得最佳经济效果。盲目追求复杂、高级的方案，不仅会造成仪器成本的急剧增加，有时甚至无法实现。因此仪器设计时应尽量选择最经济的方案，即技术先进、零部件少、工艺简单、成本低、可靠性高、装调方便，这样在市场上才有竞争力。 同时还要考虑仪器的功能，具有较好的功能与产品成本比，即价值系数

26、高。 (5)使用条件要求 使用条件不同，仪器的设计也不同。如在室外使用的仪器仪表应适应宽范围的温度、湿度变化，以及抗振和耐盐雾；在车间使用除了防振外，电磁干扰，尤其是强电设备起动的干扰应重点防范；在易燃易爆场合下工作的仪器仪表则要求防爆和阻燃；在线测量与离线测量，连续工作与间歇工作其条件都有不同，在设计仪器时应慎重考虑，以满足不同使用条件的要求。 (6)造型要求 仪器的外观设计极为重要，优美的造型、柔和的色泽是人们选择产品的考虑因素之一，有利于销售，同时也会使操作者加倍爱护和保养仪器，延长使用寿命，提高工作效率。 二、测控仪器的设计程序 (1)确定设计任务 设计任务由国家或部门根据经济与事业发

27、展需要由计划和科技部门下达，也有企业或公司根据国内外市场调查自行确定的新产品开发任务，也有的是由用户特殊要求而确定的设计任务。 (2)设计任务分析，制定设计任务书 接到设计任务后，首先要认真、仔细地阅读任务书。要认真研究被测对象有什么特点?被测参数是如何定义的?精度要求是什么?测量范围有多大?检测效率要求多高?使用条件是什么?经济情况如何?完成时间与验收方式是什么?逐一分析后，制定详细的任务书，作为研制的基本文件。 (3)调查研究，详细占有资料 在对设计任务心中有数后，应对国内外同类产品的技术资料进行分析，采用各种手段如网上查询、科技情报检索、工厂企业调研、请教有经验的技术人员和工人，详细占有

28、资料，哪怕是一种外观照片对设计都会有启发。 (4)总体方案设计 总体方案设计是非常重要的一步，对研究的成败有着举足轻重的作用。对总体方案要求具有先进性、创新性、合理性和可行性。总体设计要进行方案比对，可以用现代的虚拟设计、仿真设计法，也可用经典的设计方法。在方案设计时首先要确定原理方案，必要时要对仪器所包含的机、光、电各部分进行数学建模，然后确定系统的主要参数，进行精度设计和总体结构设计，绘制总体装配图和进行外观造型设计。总体设计后，最好邀请各方面的专家，组织一次方案评审会，集思广益，保证质量。 (5)技术设计 技术设计是在总体设计基础上，对机、光、电、计算机各部分进行具体的设计，如部件设计、

29、零件设计、硬件电路设计、光学设计、软件设计、技术经济评价和编写设计说明书、精度设计、计算。 (6)制造样机 包括产品机械加工、硬件电路制作、软件调试、整机装调，然后进行产品自检测试(由研制人员进行)，并详细做好记录。将检测结果与设计任务书给定的技术指标进行比对，对达不到要求的进行改进。然后做出经济评价和技术资料总结。 (7)产品鉴定或验收 对制造的样机根据设计任务书进行鉴定或验收。鉴定或验收的方式有：专家鉴定会，由513名专家组成评审委员会，对样机进行测试，对资料进行审查，并给出产品达到的技术水平的结论意见和指出不足之处。技术监督部门按照计量法和任务书对产品进行测试，合格者出具合格证书。通信评

30、议，对理论性较强的研究项目可以采用通信评议的方法，用书面形式对研究项目进行评审。 在产品鉴定和验收之前，研制者应编写出技术总结报告、使用说明书、鉴定测试大纲或检定规程、绘制设计图样并提供软盘。 (8)设计定型后进行小批量生产 考核工艺和对产品试销，以确定下一步生产策略。测量仪器通用术语及定义 仪器的技术指标是用来说明一台仪器的性能和作用的，主要技术指标既作为设计依据，也用来考核所设计的仪器是否成功。 作为测量仪器还必须要有规范的语言，称之为测量仪器的术语。本节叙述的有关测量仪器的术语是根据JJFl0011998全国法制计量技术委员会颁布的“通用计量术语及定义”来说明的。 1. 测量仪器（mea

31、suring instrument) 测量仪器又称计量器具，它是指单独地或同辅助设备一起用以进行测量的器具。而测量是指用以确定量值为目的的一组操作。 测量仪器是指将被测量转换成指示值或等效信息的一种计量器具，即具有转换和指示功能。 测量器具是指以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具，如砝码、标准电阻、量块、线纹尺、参考物质等。 2. 测量传感器(measuring transducer) 提供与输入量有确定关系的输出量的器件。如热电偶、电流互感器、应变计等。3. 测量系统(measuring system) 组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其它设备。如半导体材料电导率测量装置

32、；光电光波比长仪；校准体温计的装置等。 4. 模拟式测量仪器(analogue measuring instrument)与数字式测量仪器(digital measuring instrument)。 前者是指仪器的输出或显示是输入信号的连续函数的测量仪器，而后者是提供数字化输出或显示的仪器。5. 敏感元件(sensor)或敏感器 测量仪器或测量链中直接感受被测量作用的元件。如涡流流量计的转子；液面测量仪的浮子；光谱光度计的光电池。6. 检测器(detector) 用于指示某个现象的存在而不必提供有关量值的器件或物质。如卤素检漏仪，石蕊试纸等。 在某些领域中敏感元件与检测器的概念界限并不十分明

33、显，比如在光电测量领域把光电池称为检测器，用于检测光通量。而在光谱光度计中，光电池则称为敏感元件，这在概念上也是正确的。7指示器(index) 显示装置的固定的或可动的部件，根据它相对标尺标记的位置即可确定示值。如指针、光点、液面、记录笔等。 8测量仪器的标尺(scale of a measuring instrument) 由一组有序的带有数码的标记构成的测量仪器显示装置的部件。如线纹尺、度盘等。 9标尺间隔(scale interval)和分度值 对应标尺两相邻标记的两个值之差，标尺间隔用标尺上的单位表示。如0100的线纹尺相邻刻度间隔一般为1mm。 分度值是指一个标尺间隔所代表的被测量值

34、。如百分表的分度值为001mm。10示值范围(range of indication) 极限示值界限内的一组数。对模拟量显示而言它就是标尺范围；在有些领域中它是仪器所能显示的最大值与最小值之差。有时又把示值范围称为量程(span)，如某电压表示值范围从-10V10 V，则其量程为20V。11测量范围(measuring range) 测量仪器误差允许范围内的被测量值。测量范围包含示值范围还包含仪器的调节范围。如光学计的示值范围为0.1mm，但其悬臂可沿立柱调节180mm，在该范围内仍可保证仪器的测量精度，则其测量范围为1800.1mm。又如千分尺的测量范围有025mm，2550mm，5075m

35、m等规格，但其示值范围均为25mm。12灵敏度(sensitivity) 测量仪器响应(输出)的变化除以对应的激励(输入)的变化。若输入激励量为X，相应输出是Y，则灵敏度表示为： S=YX 仪器的输出量与输入量的关系可以用曲线来表示，称为特性曲线，特性曲线有线性的也有非线性的，非线性特性用线性特性来代替时带来的误差，称为非线性误差。特性曲线的斜率即为灵敏度。 灵敏度的量纲可以是相同的，也可以是不相同的，如电感传感器的输入量是位移，而输出量是电压，其灵敏度的量纲为V/mm；而齿轮传动的百分表其输入量是位移，输出量也是位移，在这样情况下，灵敏度又称为放大比。 灵敏度是仪器对被测量变化的反映能力。1

36、3鉴别力(阈)(discrimination) 使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢而单调地进行。它表示仪器感受微小量的敏感程度。仪器的鉴别力可能与仪器的内部或外部噪声有关，也可能与摩擦有关或与激励值有关。14分辨力(resolution) 显示装置能有效辨别的最小示值。对于数字式仪器，分辨力是指仪器显示的最末一位数字间隔代表的被测量值。对模拟式仪器，分辨力就是分度值。分辨力是与仪器的精度密切相关的。要提高仪器精度必须有足够的分辨力来保证；反过来仪器的分辨力必须与仪器精度相适应,不考虑仪器精度而一味的追求高分辨力是不可取的。15测量仪器的准确度(accuracy of measuring instrument) 测量仪器的准确度是一个定性的概念，它是指测量仪器输出接近于真值的响应的能力。符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等级或级别称为测量仪器的准确度等级，如零级、一级、二级等。 16 测量仪器的示值误差(error of indication) 测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。由于真值不能确定，实际上用的是约定真值，即常用某