范文一：数字化测量技术
成都航空职业技术学院
航空制造工程系
数
字
化
测
量
技
术
数字化测量技术 一、测量
测量是按照某种规律，用数据来描述观察到的现象，即对事物作出量化描述。测量是对非量化实物的量化过程。
在机械工程里面，测量指将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进行比较，从而确定二者比值的实验认识过程。
1．测量的客体即测量对象：主要指几何量，包括长度、面积、形状、高程、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量的特点是种类繁多，形状又各式各样，因此对于他们的特性，被测参数的定义，以及标准等都必须加以研究和熟悉，以便进行测量。
2．计量单位：我国国务院于1977年5月27日颁发的《中华人民共和国计量管理条例（试行）》第三条规定中重申：“我国的基本计量制度是米制（即公制），逐步采用国际单位制。”1984年2月27日正式公布中华人民共和国法定计量单位，确定米制为我国的基本计量制度。在长度计量中单位为米（m ），其他常用单位有毫米（mm ）和微米（μm ）。在角度测量中以度、分、秒为单位。
3．测量方法：指在进行测量时所用的按类叙述的一组操作逻辑次序。对几何量的测量而言，则是根据被测参数的特点，如公差值、大小、轻重、材质、数量等，并分析研究该参数与其他参数的关系，最后确定对该参数如何进行测量的操作方法。
4．测量的准确度：指测量结果与真值的一致程度。由于任何测量过程总不可避免地会出现测量误差，误差大说明测量结果离真值远，准确度低。因此，准确度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差，任何测量结果都是以一近似值来表示。
二、数字化测量
数字化测量技术是在21世纪自动化、信息化高速发展过程中，根据高精度、快速、自动化、复杂对象、动态等测量要求而产生和发展起来的一项高新科学技术。其基本内容是首先将连续变化的被测模拟量转换成离散的数字量，再经过数据采集、计数、编码、数据传输与存储，最后完成数据处理、图像处理、显示及打印工作。 数字化测量原理、方法及仪器结构等方面完全不同于传统的指针式仪表。它具有测量速度快、精确度高、操作方便等优点。尤其重要的是，数字化测量将被测量转换成数字量后，可直接送到计算机中进行数据处理或实时控制。 数字化测量所涉及的应用领域非常广泛，既有智能传感器与检测电路，又有数字化仪表、智能仪器、智能传感器系统、数据采集系统和测控系统。目前，数字化测量技术已被广泛用于工业、交通、通信、军事、金融、文教、家庭等各个领域，成为高精度、高速率、高抗扰、实时测量及自动控制的最佳选择和可靠保证，大大提高了整个测量技术的水平。 数字化测量技术的发展与电子技术、计算机的发展密切相关，特别是半导体技术的发展不断提供各种优良的元器件，大大促进了数字化测量技术的进步。自1952年世界上第一台数字电压表问世以来，数字仪表所用的器件经历了由电子管、晶体管、集成电路到大规模集成电路、专用集成电路的演变历程。70年代由于微处理器和微型计算机的出现，使仪器仪表发
生了革命性的变化。微处理器或微计算机装在仪器中，参与测量控制和数据处理，大大改变了仪器的面貌，扩展了仪器的功能，提高了各项性能指标。这就是近年来发展起来的微机化仪器，或称之为智能仪器。 三、测量设备
在几何量测量中，按用途和特点可将它分为以下几种
1．实物量具
它是指在使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的量具。如量块、直角尺、各种曲线样板及标准量规等。
2．极限量规
它是指一种没有刻度的专用检验工具，用这种工具不能得出被检验工件的具体尺寸，但能确定被检验工件是否合格，如光滑极限量规、螺纹极限量规等。
3．显示测量仪器
它是指显示值的测量仪器。其显示可以是模拟的（连续或非连续）或数字的，可以是多个量值同时显示，也可提供记录。如模拟电压表、数字频率计、千分尺等。
4．测量系统
它是指组装起来进行特定测量的全套测量仪器和其它设备，测量系统可以包含实物量具。固定安装着的测量系统称为测量装备。
几何量测量仪器根据构造上的特点还可以分为以下几种。
1．游标式测量仪器
如游标卡尺。游标高度尺及游标量角器等。
2．微动螺旋副式测量仪器
如外径千分尺、内径千分尺及公法线千分尺等。
3．机械式测量仪器
如百分表、千分表、杠杆比较仪、扭簧比较仪及三坐标测量机等。
4．光学机械式测量仪器
如光学计、测长仪、投影仪、接触干涉仪、干涉显微镜、光切显微镜、工具显微镜及测长机等。
5．气动式测量仪器
如流量计式、气压计式等。
6．电学式测量仪器
如电接触式、电感式、电容式、磁栅式、电涡流式及感应同步器等。
7．光电式测量仪器
如激光干涉仪、激光准直仪、激光丝杆动态测量、光栅式测量仪以及影像测量仪等。
范文二：数字化测量技术
一、集成电路发展概况
电子技术经历了四个发展阶段：
①1906年电子管的问世和1947年晶体管的发明，揭开了电子电路的设计阶段； ②1958年集成电路（IC ）的诞生，跨入了新一代电路的逻辑设计阶段；
③1975年以后超大规模集成电路（VLSI ）的问世，将电子技术引向IC 的系统设计与相关的软件设计阶段；
④面向21世纪的以微电子为基础、以计算机和通信为媒体的新阶段。 （一）CMOS 电路的迅速崛起 1、CMOS 电路发展史
63年研制成功，68年商品化。 分为：
标准系列 CD4000、MC14500 CC4000A CC4000B 高速系列 74HC 54HC
注：在电子线路设计，在画图软件中（如protel ）中，有其原理图库与精装图库。 2、CMOS 电路十大优点 （1）工作电源电压范围宽
通用型CMOS 电路的电源电压范围（UDD ～USS ）为＋3～18V ，高速CMOS 电路的电源电压范围（UCC ～GND ）是＋2～6V 。在此范围内选取任何一个电压值，均能正常工作。若选＋5V 电源，则能与TTL 电路直接匹配。
（2）微功耗 CMOS 电路的静态功耗极低，耗电省，属于微功耗器件。
每个门的功耗低至1μW ，仅为TTL 的1/1000。采用CMOS 电路，便于构成电池供电的小型化数字仪表，便于设计备用电源和掉电保护电路，还能降低稳压电源的容量。 2、CMOS 电路十大优点 （3）输入阻抗高
其输入阻抗大于108Ω（100M Ω），对输入信号无衰减作用。 （4）驱动能力强
通常一个输出端可驱动50个以上的输入端。有的还能直接驱动LED 显示器。 （5）抗干扰能力强
当电路的输出状态维持不变时允许加到输入端的噪声电压最大值，称为电压噪声容限。噪声容限愈高，器件的抗干扰能力愈强。在各种数字IC 中，CMOS 电路的噪声容限最高，可达40%UDD；选5V 电源时，其噪声容限约2V ，而TTL 电路仅为0.8V 。 （6）输出电平的摆幅大
摆幅表示输出高电平（UOH ）与低电平（UOL ）之差。CMOS 电路的输出电平摆幅很大，可称为“顶天立地”，UOH ≈UDD ，UOL ≈USS ，因此电源利用率最高。相比之下，TTL 电路的UOH ＝＋3.4V ，UOL ＝＋0.2V 。 （7）工作频率高
4000系列的工作频率为1MHz 至几兆赫。74HC 系列可达40～50MHz ，与LS-TTL 电路相当。 8）温度稳定性好
CMOS 电路能在很宽的温度范围内正常工作，一般塑封产品为－40～85℃，陶封产品为－55～125℃。 （9）集成度高
CMOS 电路的功耗低，芯片发热量小，单片集成度可以做得很高。集成度在105～108元器件/片（折合104～107门/片）的属于VLSI 。
例如，Intel 公司最新推出的Pentium4系列处理器，采用0.13μm 线宽，集成度高达7700万只晶体管/片，最高主频为3.06GHz 。最近，TI 公司研制成的新型微处理器，内部包含1.8亿只晶体管。预计到2015年芯片的集成度将会接近于50亿只。 （10）内部有较完善的保护电路
CMOS 电路的每个输入端都设置了二极管-电阻双向保护网络，无论输入端出现何种极性的冲击电压，保护电路均可将该电压幅度限制在MOS 管所能承受的范围之内。 （二）单片IC 和单片系统的广泛应用 1、集成传感器
（举例）仅在汽车上使用的智能传感器就达几十种，例如加速度传感器、压力传感器、温度传感器、液位传感器，还有专用于车道跟踪、车辆识别、车距探测、卫星定位的新型智能传感器及发送、接收装置。 2、单片系统
单片系统的英文缩写为SOC （System On Chip ），意为“系统级芯片”，它是将一个可灵活应用的系统集成在一个芯片中。
例如，美国国家半导体公司（NSC ）2000年推出的带USB 接口的单片彩色扫描仪集成电路LM9833
2003年推出的单片数据采集系统ADuC824/843
美国ADI 公司2001年新推出的单片宽频带相位差测量系统AD8302，
博通（Broadcom ）公司2007年推出的数字电视机顶盒单片系统BCM7118等。 2、单片系统
目前，单片系统的集成度正在迅速提高，预计将达到109个晶体管/片的水平。这必将给整个IC 产业及IC 应用带来划时代的进步，使IC 从传统意义上的“集成电路”发展成为全新概念的“集成系统”。
SOC=集成传感器+CPU+接口+ROM+RAM 3、智能仪器仪表专用IC 典型产品
美国英特希尔（Intesil ）公司的HI7159A 型单片5?位A/D转换器 中国台湾地区承永资讯科技公司最新推出的ES51966、ES51999型4?位/5?位智能数字万用表集成电路
美国泰克（TEK ）公司的单片示波器 特点：集成度高、功能强、外围电路简单，适配微处理器或单片机，有的本身还带微处理器，为研制具有高性价比的智能仪器及测试系统创造了有利条件。 4、通信用IC
摩托罗拉公司、爱立信公司生产的彩屏手机专用IC 。 5、工业控制和机电一体化专用IC
MC14460汽车速度控制处理器、国产5G5511直流电机稳速电路、5G88游标卡尺专用电路。 6、家电专用
飞利浦公司生产的单片彩电信号处理器、国产单片电子琴电路、缝纫机IC 、心脏起搏器IC 等。
（三）电子模块的开发 1、定义：
电子模块（Electronic Block ）亦称微电子功能组件。它是采用微电子技术，把集成电路与微型电子元器件（如片状电阻、超小型电解电容器）组装成一体，用来完成某一特定功能的商品化部件（二次集成）。
2、结构特点：
大致分两种：一种是全密封式，不可拆卸；另一种为敞开式，用户需自己配外壳。 3、5大优点：
①能大大简化电路设计，缩短新产品的研制周期；
②工艺先进，能提高整机合格率与可靠性，一次上机合格率可达100%； ③能减小体积与重量； ④便于安装与维修；
⑤采用全密封式模块还可防止伪造，维护厂家的权益。 4、产品分类：
数显模块、数字仪表模块、转换器模块、开关电源模块、电磁干扰滤波器模块。电力部门使用的整流桥模块、功率模块、巨型晶体管（GTR ）模块、可关断晶闸管（GTO ）模块。 目前模块正向智能化方向发展。 （四）ASIC 的推广 1、定义：
ASIC 是“特定用途集成电路”（Application Specific Integrated Circuit）的英文缩写，亦称用户特制IC 。是指IC 厂家接受用户委托，为满足用户的特殊需要而专门研制的集成电路。 2、供需格局
一般IC ： 厂家→用户 ASIC ：用户→厂家→用户 3、特点：
ASIC 产品是将超大规模集成电路（VLSI ）的制造技术、电子设计自动化（EDA ）、自动测试技术（AT ）这三者结合的丰硕成果。
目前国内外一些芯片厂家已建立起超大规模集成电路计算机辅助设计（简称VLSI-CAD ）中心，作为开发新产品的重要手段。利用这种系统不仅能完成芯片的逻辑电路设计、逻辑模拟、版图设计（包括布局、布线），还能对成品进行自动测试。
现在智能化的VLSI-CAD 系统已能将有源器件缩小到深亚微米。通常把0.8～0.35μm 称为亚微米，0.25～0.05μm 称为深亚微米，0.05μm 以下称为纳米级。目前，集成电路的线宽可达0.13～0.18μm ，预计2012年将达到0.06～0.08μm 。 4、产品分类 半定制 全定制。
半定制产品主要包括门阵列（GAL ）、可编程逻辑器件（PLD ）、可擦除可编程逻辑器件（EPLD ）、复杂可编程逻辑器件（CPLD ）、现场可编程门阵列（FPGA ）。 第一章 数字化测量概述 一、我国集成电路型号命名法 ｛图片｝
1. CMOS 数字电路
定义：CMOS （Complementary Metal Oxide Semiconductor）——互补型金属氧化物半导体。 分类：
通用型 CD4000系列MC14000系列CC4000系列 高速型（H-CMOS ）：主要有74HC 系列 高速CMOS 电路的特点：
除保留CMOS 电路优点外，尚有下述主要特点： ① 工作频率高（fmax=50MHz）
② 工作电源电压范围较宽，可在低电压下工作（VCC=2～6V ） ③ 外部引线与TTL 电路相同，可直接代换 2. TTL 数字电路。 意义：
晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic）集成电路。 特点：
（1）工艺成熟，可靠性好。 （2）规格品种多，便于选购。 （3）工作频率高。
（4）电源电压范围窄，功耗高。
TTL 的正电源电压为UCC ，电源地是GND 。其电源电压典型值UCC ＝＋5V ，允许范围一般为＋4.75～5.25V ，部分产品为＋4.5～5.5V 。每门功耗为mW 级。 分类：
低功耗肖特基系列LS-TTL （对应 于国标CT4000）——主流产品 高速肖特基系列S-TTL （对应于CT3000系列） 3. ECL 电路 意义：
发射极耦合逻辑集成电路（Emitter Coupled Logic IC）。这是一种使晶体管工作在非饱和状态的电流开关电路，亦称电流型数字电路。 主要特点：
速度极快（延迟时间仅1ns 左右）； 工作频率很高（几百兆赫至1.5GHz ）
输出能力强、噪声低，可广泛用于数字通信、雷达等领域。 缺点是功耗高、噪声容限低，价格昂贵。 其他：
ECL 的正电源电压为UCC ，负电源电压是UEE 。为提高抗干扰能力，将UCC 接地，采用负电源供电。
标准ECL 电路的UCC ＝0V ，UEE ＝－5.2V 。 国产E 第三节 数字IC 的接口电路
CL 电路有CE100K 、CE8000等系列，此外还有超大规模门阵列ECL 电路。 分类：
① 由分立元件构成的接口电路 ② 由集成电路构成的接口电路 功能：
主要功能：电平匹配
其他功能：阻抗匹配、隔离，提高驱动能力
R1为基极限流电阻，起保护作用。
C 为加速电容，能改善频率响应，使信号波形的沿口陡直。
R2为基极下拉电阻，无输入信号时令UBE ＝0，使NPN 型晶体管VT 可靠地截止。 R3是集电极电阻。
原理：
当V0=1（高电平时），BG1、BG2均导通，继电器线圈J 上有电流通过，继电器吸合，接通执行机构（如报警器、电机等）。 关键元器件分析:
稳流二极管1N4001（产生感应电势）。继电器释放时为反向电动势e 提供泄放回路。线圈的极性与原电源极性相反，企图维持IJ 不变。若不加VD ，产生的感应电压可能会损坏晶体管。
达林顿管 VT1，VT2，β=β1β2 若只驱动LED ，可只使用其中一只。 JRC-12 超小型，小功率继电器，E=12V
计算公式：
E -U F -U CES R 2F
E ：电源电压
UF ：LED 的正向压降 1.5～2.0V
IF ：LED 的正向工作电流 5 mA～10 mA VCES ：晶体管饱和压降 0.1～0.3V 举例
取E=6V ， UF=1.8V， IF =10 mA ， VCES=0.15V，可求得：R=415Ω， 则P=IF2R=(10X10-3)2×415=0.04W 故可选430Ω，1/8W 电阻。 五、利用施密特触发器作接口 工作原理：
施密特（Schmitt ）触发器是一种具有滞后特性的触发器，仅当输入电压超过阈值电压时才
有恒定幅度的输出脉冲。
其电压转移特性与磁滞回线相似，因此有滞后特性 VT+→上阀值电压 VT —→下阀值电压
△VT →滞后（回差电压） 主要用途：
整形：将缓慢变化的输入电压波形→陡峭过渡的输出滤形
整形器、消噪电路、电平转换、电压鉴别、振荡器、单稳电路、开机复零电路。 典型产品
C
D40106 74LS （HC ）14
C —隔直电容，容量视输入信号f 而定，0.1～20μF
R1、R2—偏置电阻，取R1=R2=1MΩ时，可将输入端静态工作点偏置在VDD/2，避免输出波形不对称。
五、利用施密特触发器作接口
图1-3-7 消除传输线上的噪声
a ）原来的负脉冲信号波形 b ）经过传输线后严重失真的波形 c ）一级整形后的波形 d ）两级整形后的波形 a 图表示原来的负脉冲信号波形；
b 图是经过传输线后严重失真的波形，信号已被大量的噪声所淹没，变得面目皆非了。 c 图是接收端经过一级施密特整形后的波形；
d 图是经两级整形后的波形，又恢复了原状。尽管整形会产生延迟时间t ，但脉冲宽度τ不变并且没有失真，因此能起到消除噪声的作用。 （补充）电阻器型号命名法
RT —— 0.25 ——100K —— I —— B
↓① ↓ ② ↓③ ↓④ ↓⑤ ①碳膜电阻器 ；②额定功率0.25W ；③标称阻值100K Ω； ④ I 级，允许偏差±5% ；⑤噪声电动势≯5μV/V。 RJ ——0.25——100K ?? 金属膜??标称值：E24系列（共24个数值），由 确定 ，n=0，1，2，3??23
1.0、1.1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6、6.2、6.8、7.5、8.2、9.1 允许偏差±5%
E12系列（共12个数值），由 确定 ，n=0，1，2，3??11 1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2 允许偏差±10%
E6系列（共6个数值）由 确定 ，n=0，1，2，3??5 1.0、1.5、2.2、3.3、4.7、6.8 允许偏差±20%
精密等级
001 005 01 02 Ⅰ Ⅱ Ⅲ ±0.1% 电容容量 pF nF μF F
1 nF =1000 pF=0.001μF 表示法
220：22x100 pF =22 pF
223：22x103=22000 pF=22 nF=0.022μF 104K ：10 x104 pF =0.1μ（误差±10%）
229：229=22 x109 pF=2200μF ±0.5% ±1% ±2% ±5% ±10% ±20% 作业：
1、试说明下列元器件的作用
（1）图1-3-1中的5.6K Ω电阻，100pF 电容 （2）图1-3-3中的IN4001二极管 若把此二极管接反，会有什么后果？
2、设计+6V稳压电源的指示电路，已知发光二极管的IF=10mA, VF=2.3V,试求： （1）限流电阻R 的阻值？ （2）R 的额定功率？
（3）实际应取多大瓦数的电阻？
范文三：数字化测量
09125503
陈奕均
实验一 计数器、译码器电路
一、实验目的
1. 掌握555门电路构成的矩形波发生器； 2. 掌握分频器电路； 3. 掌握计数器电路； 4. 掌握译码驱动电路；
二、实验要求
1. 熟悉Multisim 仿真软件；
2. 采用Multisim 绘制数字式电子钟电路； 3. 应用Multisim 仿真软件进行仿真和调试； 4. 分析结果，写出实验报告；
三、实验步骤
1. 振荡器电路图：
振荡器电路给数字式电子钟提供一个频率稳定、准确的32768Hz 的矩形波波信号，其可保证数字式电子钟的走时准确及稳定，本实验采用555门电路构成的矩形波发生器。
给出振荡器电路仿真图与仿真波形
2. 分频器电路：
分频器电路将32768Hz 的高频方波信号经32768(215)次分频后得到1Hz 的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。
给出分频器电路仿真图与仿真波形
3. 时间计数器电路：
时间计数电路由秒个位、十位计数器、分个位、十位计数及时个位、十位计数电路构成。其中：秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数为六十进制计数器，而根据设计要求时个位和时十位构成的为十二进制计数器。
图1为2片74160构成的60秒计时电路，图2为两位的小时计时电路，其中个位采用数码管，十位采用发光二极管，要求仿真图中均采用数码管。
图1 秒计时电路
图2 计时电路
给出时间计数器电路仿真图
4. 译码驱动电路：
译码驱动电路将计数器输出的8421BCD 码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。
5. 数码管：
数码管通常有发光二极(LED)管数码管、液晶(LCD)数码管, 本设计提供的为LED 数码管。 6. 给出实验仿真总图
四、思考题：
1. 如果采用其它计数芯片，该电路图需怎样调整？
2. 如需增加校时电路，该电路图需怎样调整？
3. 如需增加整点报时电路，该电路图需怎样调整？
实验二 多路直流电源仿真研究
一、实验目的
1. 掌握反激式变换器的基本结构及工作原理； 2. 了解UC3842的管脚与功能； 3. 掌握UC3842的典型应用； 4. 了解反激式变换器闭环控制方法；
二、实验要求
1. 熟悉Psim 仿真软件； 2. 绘制Psim 闭环仿真电路；
3. 应用Psim 仿真软件进行仿真和调试； 4. 分析结果，写出实验报告； 5. 电路参数 输入电压： 输出电压：
110V Ac(有效值，频率60Hz)
5VDC(1A)；+12VDC(0.3A)；-12VDC(0.3A)；
三、实验步骤
1. 用Psim 绘制反激式变换器电路图；
2. 主功率器件与控制回路参数设置
高频变压器参数如下图，其他参数见上图。仿真步长1us ，总时间0.1s 。
4. 观测改变Rt ，Ct 对uc3842工作频率的影响；
根据以上测得的频率值，推算定时电容、电阻和工作频率的关系。
5. 调整整流桥输入侧限流电阻分别为1Ω、2.5Ω、5Ω、10Ω，观察并记录电容充电电流，并计算限流电阻中消耗的功率；
6. 观察并记录+5V、+12V、-12V 的电压输出波形；
7. 观察并记录+5V输出路短路(负载电阻1m Ω) 时，I in 和I test 中的电流波形；
四、思考题：
1. 根据R test 值，分析该电路短路电流设置值；
答 ．左右５Ａ此时电流为，为宜１０ｏｈｍ以，不能取得太小Ｒ（ｔｅｓｔ）
2. 分析该电路的闭环工作原理；
答 使流过开关功率管的最大峰值电流始，作比较 Ur 与反相端的电压，加到过电流检测比较器的同相端，建立的电压 从而实现过电流保护。，关断 PWM ，输出为高电平，比较器就翻转 1v 达到 Ur10 的控制。
3. 分析该电路中UC3842芯片的供电方式；
答：经过桥式整流和电容滤波16v 电路提供C2、R2, 当开关电源转入正常工作，以上16v 逐渐升到U1的充电过程使C2利用，端U1降压后接R2再经过 ，作为芯片的工作电压，整流滤波C2、VD1上的高频电压经N3
实验三 有效值、频率、占空比测量电路
一、实验目的
1. 掌握A/D转换与显示电路； 2. 掌握有效值测量电路； 3. 掌握频率测量电路； 4. 掌握占空比测量电路；
二、实验要求
1. 熟悉Multisim 仿真软件；
2. 采用Multisim 绘制A/D转换、有效值、频率、占空比测量电路； 3. 应用Multisim 仿真软件进行仿真和调试； 4. 分析结果，写出实验报告；
三、实验步骤
1. 绘制A/D转换与显示电路：
记录输入电压与经A/D转换后的十六进制值
0,R=114M,a,Z;
有效值测量电路：
U=0.2,R=10K,a,Z;U=0.15v,R=2M,a,Z;U=0.1V,R=6M,a,Z;U=0.05V,R=18M,a,Z;U=
设置输入正弦波频率为100Hz ，幅值为141mV ，调节Rp 使输出电压直流为100mV ，记录该Rp 值。
频率测量电路：
采用“a” 减小可调电阻；“A”增加可调电阻，调整Rp 使得f=20kHz时输出直流电压为200mV 。为缩短调试时间，可将R10电阻值降低，只要确保输出电压的直流平均值为200mV 即可。 正弦波输入测试数据记录：
三角波输入测试数据记录：
矩形波输入测试数据记录：
2. 占空比测量电路
调整Rp 使得输入频率为1kHz ，幅度为4V ，D=50%时输出直流电压为50mV 。
四、思考题：
1. 分析A/D转换器电路工作原理。如果基准电压改为2V ，A/D转换器电路该如何调整？
本图运用到ADC ，其的作用就是将电压量按照比例转换成二进制码， 若将基准电压改为2V 则应将下面调压改为2.56V ，图如下
2. 分析有效值测量电路工作原理，该电路能否用来测量三角波和矩形波的有效值？
答：不能，由于该电路是按照正弦波的平均值与有效值的关系而定义的，因此所构成的仪表仅适用于测量不失真的正弦波电压，且该电路属于输出不对称式线性全波整流电路。
3. 分析频率测量电路工作原理，为何该电路对正弦波、三角波、矩形波均有效？ 答：主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。
4. 分析占空比测量电路工作原理。
答：该电路利用二极管单向导电的特性使C 充、放电回路分开，由于充、放电时间常数不等而形成矩形脉冲。
实验四 RLC测量电路
一、实验目的
1. 掌握在线电阻测量仪； 2. 掌握容抗法测量电感电路； 3. 掌握容抗法测量电容电路；
二、实验要求
1. 熟悉Multisim 仿真软件；
2. 采用Multisim 绘制在线电阻测量仪，容抗法测量电感和电容电路； 3. 应用Multisim 仿真软件进行仿真和调试； 4. 分析结果，写出实验报告；
三、实验步骤
1. 绘制在线电阻测量仪：
2. 容抗法测量电容电路：
由此分析R1和
R2的大小对被测电阻精度的影响；
调节Rp 使输出交流电压峰值为282mV ，记录该Rp 值。
容抗法测量电容联调电路：
21
3. 容抗法测量电感电路：
22
四、思考题：
1. 分析在线电阻测量仪工作原理。
答：只要使R6（或R7，下同）两端呈等点位，此时Ur6+0,则R6相当于开路，R7变成运放的负载电阻，R6和R7就不起分流作用，这样即可直接测量R5的阻值。
2. 分析容抗法测量电容电路工作原理，为什么以输出交流电压峰值为282mV 来校准Rp ？
答：其设计思想是首先用400HZ 正弦波信号将被测电容量CX 变成容抗XC ，然后进行C/U转换，把XC 转换成交流信号电压，再经过AC/DC转换器取出平均值电压U0，送至A/D转换器。由于U0正比于CX ，只要适当调节电路参数，即可直接读电容值。
3. 分析容抗法测量电感电路工作原理，如果要求测量非纯电感，该怎样处理? 答：这里以LX 的感抗XL 作为LM358H 的输入电阻，因此LM358H 的输出电压与XL 成反比，也与LX 成反比。用XL 代替XC ，对电路不需作任何改动，测量值仍由数字电容表的显示器上读出。
如果要求测量非纯电感，就必须对测量值进行修正。修正公式为
23
L=根号下LX 的平方—R 平方除以6.4
24
范文四：数字化测量报告
数字化测量技术期末报告
绪论
我是来自航空工程学院. 这学期我们开设了一门新的专业课程——数字化测量技术；一开始因为我们专业有一个飞机班学的就是测量，我以为和他们学的东西一模一样，可是上课一段时间发现还是有一点点差别，我们分为单双周上课，也就是两周3节课，老师的安排是理论实践相互结合，上午的那堂课我们在教学楼学习理论，下午的那堂课我们在海克斯康和实训基地进行实际操作测量，袁老师以前也教过我们CATIA, 相对也是比较熟悉的老师，当然catia 和数字化测量差别可是太大，我们通过短短一学期的学习要想彻底掌握是不现实的，只能说略微有一些了解，就连我们在海克斯康测量的教材都是别人自己的文件，我们也仅仅只是能够简单了解一些基本的知识。
首先，就这门课谈谈我自己的看法：我们的专业是飞机制造技术，乍一看数字化测量和飞机制造关联性不大，但是，通过两年多来的学习我们也明白了一个道理，我们专业其实也能叫机械制造技术，只不过因为我们将要从事的飞机行业我们大多数人都是未来航空工业的一员，那么数字化测量与飞机制造又有哪些相关性呢？像我们，飞机制造技术钣金铆接方向，将来从事的工作钣金与铆接，飞机的装配。这些工作每一个环节都离不开测量，可以说离开了测量飞机制造与装配工作根本无法完成；以前我的了解就仅仅是一些简单的传统测量工具:千分尺，游标卡尺等等，顺应时代发展，科技进步；数字化测量也就顺势而生，相较于传统测量数字化测量有着巨大的优势，比如
1. 测量大工件，2. 能够完成复杂测量任务，3. 测量简便精度高；等等
（以上仅个人观点）当然，我也相信，无论数字化测量怎样发展也不
可能彻底取代传统测量。
2013年10月，在学院航空制造工程系飞机数字化测量实验室与建
于校内的海克斯康测量技术（青岛）有限公司西南方案中心基础上，
校企双方组建了几何量计量技术协同创新中心，致力于先进的数字化
几何量计量技术的产学研及技术推广，范围涵盖全国的航空航天行业
和西南地区的制造业。我们作为受益的学生，能更直观的接触先进的
测量技术，还能操作先进的测量机器，机会本就难得，我们更是热情
高涨，加上海克斯康那边环境不错，所以学习氛围也是相当的好; 我
们班分为3个小组进行操作学习，大家相互鼓励相互学习，小组之间
更隐约间相互比拼，所以完成情况还是出乎我们和老师的意料。。。。。。
1. 数字化测量的应用现状：
数字化测量技术在飞机的数字化制造过程中扮演着非常重要的角色，
大大提升了飞机的制造效率和质量。从零部件的加工到飞机的装配，
现代化的测量技术遍及飞机制造的每一个环节，为飞机高质量高效率
生产制造保驾护航。先进的数字化测量技术作为飞机数字化制造技术
中重要组成部分，在保证效率和质量过程中起到至关重要的作用。随
着产业升级转型，数字化测量技术的地位必将越来越高。
数字化测量在飞机制造中的应用：飞机制造业不同于一般的机械加工
工业，由于其产品复杂度高、技术难度大，已是体现一个国家具有战
略性的高技术产业，是现代科技高度集成的产物，亦是衡量一个国家
科技、工业水平和综合国力的重要标志之一。尤其大型客机产品极其
复杂，不仅气动外形要求严格、设计更改频繁、产品构型众多、零件
材料和形状各异，而且具有内部结构复杂、空间紧凑、各类系统布置
密集，以及零组件数量巨大等特点。如美国的波音747大型客机，每
架零件数量多达600万件，其中连接件为300万个，电缆总长274km 。
另外，其研制周期较长，配套商家多。一架大型飞机研制需要零部件
供应商达数千家，如A380客机的供应商达1万多家，造成研制过程
数据管理困难。更重要的是保证飞机安全飞行所需的各种设备，如通
信、导航、显示和飞行控制等软硬件设备都需采用高新技术。
此外，还有严格的环境保护要求，如污染排放要少、噪声要低以及燃
油利用率要高。所以从飞机的整个研制过程来看，从顾客提出对飞机
的用户要求开始，直至飞机设计、制造、交付出厂，以及投入航线后
的服务工作，飞机的研制过程是一个庞大的系统工程。因此，必须发
展数字化设计、制造与检测技术，以适应这种庞大的系统工程。目前，
此工程已充分体现出数字化技术是企业的核心竞争力，形成了产品创
新发展的最有力工具。因此，数字化技术的应用，无论在深度和广度
上都有了巨大的发展。
数字化测量在制造业零部件中的应用：随着科学技术与飞机数字化
制造业的飞速发展，与其相适应的飞机数字化测量技术，以其高精度、
高效率、高自动化等优势在飞机制造领域应用越来越广。一些光学三
维大尺寸形貌检测技术日益成熟，其相关的仪器设备，如激光跟踪仪、
机器视觉测量系统、iGPS 、激光雷达扫描测量系统等已应用在国内外
飞机制造工业的许多领域。对于一些尺寸大、精度要求高的飞机或特
殊机型飞行器，我国传统的测量手段已无法满足其要求，数字化测量
技术是首选。尤其是采用多数字化测量系统组合的方式，不仅可以克
服测量范围大与测量精度低的矛盾，还可获得更准确的测量结果，而
且能够满足多功能的要求，成为飞机数字化制造中的关键支撑技术之
一，大大提高了系统的可扩展性及应用范围，在提高飞机制造、装配
质量和效率方面发挥了重要作用。
最近几年，国外基于模型定义技术在波音787机型上的成功应用使得
设计制造一体化技术得到大的发展。波音、空客及福特等公司已经普
遍采用基于数字化测量设备的产品进行三维测量与质量控制，建立了
较完整的数字化测量技术体系，开发了相应的计算机辅助三维检测规
划与测量数据分析系统，制定了相应的三维检测技术规范，显著提高
了检测效率与质量。同时，国外航空制造部门越来越多地以快捷、高
效的制造现场数字化检测技术为支撑，发展新的、高效率的制造流程
和工艺，如通过现场检测定位减少或简化装配工装等，并用于飞机产
品质量控制、加工现场的制造数据反馈与自适应补偿、柔性自动化装
配定位等，直接推动了相关技术和工艺水平的大幅提升，极大地提高
了大飞机制造质量和生产效率。
数字化测量技术在装配中的应用：随着科学技术与飞机数字化制造业的飞
速发展，与其相适应的飞机数字化测量技术，以其高精度、高效率、
高自动化等优势在飞机制造领域应用越来越广。一些光学三维大尺寸
形貌检测技术日益成熟，其相关的仪器设备，如激光跟踪仪、机器视
觉测量系统、iGPS 、激光雷达扫描测量系统等已应用在国内外飞机制
造工业的许多领域。对于一些尺寸大、精度要求高的飞机或特殊机型
飞行器，我国传统的测量手段已无法满足其要求，数字化测量技术是
首选。尤其是采用多数字化测量系统组合的方式，不仅可以克服测量
范围大与测量精度低的矛盾，还可获得更准确的测量结果，而且能够
满足多功能的要求，成为飞机数字化制造中的关键支撑技术之一，大
大提高了系统的可扩展性及应用范围，在提高飞机制造、装配质量和
效率方面发挥了重要作用。
最近几年，国外基于模型定义技术在波音787机型上的成功应用使得
设计制造一体化技术得到大的发展。波音、空客及福特等公司已经普
遍采用基于数字化测量设备的产品进行三维测量与质量控制，建立了
较完整的数字化测量技术体系，开发了相应的计算机辅助三维检测规
划与测量数据分析系统，制定了相应的三维检测技术规范，显著提高
了检测效率与质量。同时，国外航空制造部门越来越多地以快捷、高
效的制造现场数字化检测技术为支撑，发展新的、高效率的制造流程
和工艺，如通过现场检测定位减少或简化装配工装等，并用于飞机产
品质量控制、加工现场的制造数据反馈与自适应补偿、柔性自动化装
配定位等，直接推动了相关技术和工艺水平的大幅提升，极大地提高
了大飞机制造质量和生产效率。
2.数字化测量的理解与思考
未来工厂的测量系统迈入全数字化是必由之路。数字化测量也从被动
走向主动，从单一走向多样，从点到面，扩展到空间，进而构建一个
测量数字化的网络，愈来愈便利和系统化。测量系统正朝着数字化、
网络化、柔性化、精密化方向发展，从离线走入在线和实时，形成全
时、全程的全天候检测态势。数字测量系统有机与控制的结合，与物
流的结合，与逆向检测结合，为未来工厂的大尺寸测量提供了一种先
进的、全新的解决方案。当然也正如我前面所说，时代在进步，测量
技术也是日益进步，我们能确定的是数字化测量能够带来相当大的一
部分优势，从而是工厂效益得到改善，但是，我始终坚信：数字化测
量不能彻底取代传统测量技术。
三坐标测量应用与实验报告
自上世纪六十年代第一台三坐标测量仪问世以来，伴随着计算机技术
的突飞猛进以及电子控制系统，几何检测技术的快速发展，高柔性及
优异的数字化处理能力，逐步成为现代化尤其是超高精度加工制造业
相关产品设计开发，加工制造和质量保证的最为重要的检测手段。
实训报告：测量准备工作：1. 测量机导轨清洁和开关机2。新建零件
程序3. 操纵盒的使用4. 校检侧头5. 手动测量球
根据书上的要求我们开始了简单实操练习，因为时间有限所以我们是一个小组一起进行练习的，这个就是我们练习测量的零件
首先分析图纸。再新建零件，加载侧头；然后手动建立坐标系（面，线，点）手动建立坐标系再测量几何特征。最后输出报告保存上交。当然也算是有所收获。首先佩服它的精度，必不可少的也是会被机器的价格吓一跳，老师和学校的信任也让我们感到难能可贵，毕竟这东西成本摆在那儿，就这么让我们实操也是非常难得的！
三维扫描仪应用与实验报告
扫描仪工作原理：扫描时，光栅投影装置投影数副特定编码的结构光到待测物体，成一定夹角的两个摄像头同步采集相应的图像，然后
对图像进行编码和相位计算，利用三角形扫描原理、匹配技术，算解
出两个摄像头公共视区内像素点得到三维坐标。 自动化三维扫描与检测系统由于其自动化程度高，可针对不同外形的产品进行最优扫描路径规划，从而高效完成检测任务，整个过程无需人为干预。
我们扫描的是一个人头，同样因为时间关系和课程安排我们也是以小组为单位进行扫描，看似简单的工作扫描起来特别不容易，首先，那个东西还是有一定分量的，还有对距离和角度的把握好像还有一定技巧（我们操作时间不多，其实具体也不清楚。）当然也是每个小组作业提交，在老师的带领下我们先打开软件，连接扫描仪；开始扫描空间，确定人头位置围绕人头上下扫描慢慢儿的上下移动并转圈；最后扫描完成导出模型文件并上交。和三坐标测量一样，新东西，高科技也让我们耳目一新。没见到过也没有想到会把人头的细节也扫描的那么到位，一个小组测量完了另一个小组也迫不及待的去测量，也不知道是好奇还是什么，总之大家都沉浸在扫描中，我个人觉得是因为好玩儿吧，不然也不会大家都乐此不疲的去争先扫描！
这是我拍下来的照片，照片和实物还是有区别，但是如果是看着扫描出来的话就会觉得非常不可思议了，科技的力量啊！科技的美！
学习收获
随着信息化技术在现代化制造业的普及和发展，数字化测量已经从一种稀缺的高级技术发展为制造业工程师的必备技能，并代替传统测量技术，成为工程师们日常保证产品质量的重要工具；广泛应用于航空航天，汽车，机械及模具等领域的产品检测和分析。通过学习我们也了解到了很多，收获了很多不仅学到了测量的实际能力，更有面对困难的忍耐力；也学到了小组之间的团结、默契！因为我们小组的作品都是小组合作完成的。测量学是一门实践性很强的学科，而测量实习对培养学生思维和动手能力、掌握具体工作程序和内容起着相当重要的作用。虽然我们在学校有过其他的实训，
但是难度根本无法与实训
相比，我们的目的是在于在测量实习中巩固课本中所学的知识，解决遗留的问题，发现学习中的不足，弥补遗漏掉的知识点。当然，这样的测量也让我明白了很多，首先，看似简单的测量和工作其实并不容易也不是一个人能干的，也是需要团队配合分工合作高效测量才能做得更好，其次，测量工具多种多样，合理选择检测工具也是必然的，借助工具合理利用终会事半功倍; 最后，数据处理能力也是必备的，测量得出的数据没有合适的处理也会让他们显得特别无用。所以，测量并不是那么简单，是综合测量理论知识，数据处理能力，一定英语基础，和熟练测量设备的能力相结合的一门技术！
数字化应用展望
经过一学期的学习，数字化测量也让我们感受到了很多，我觉得哈，数字化方便快捷的优点，不仅仅能应用于测量方面，既然为现代制造带来了很多便利，那么数字化应该更多地应用于其他领域制造加工，测量测绘，甚至于方便运营的各个领域都可以数字化，可以说是大势所趋！现代化的工厂没有数字化感觉完全是没法生存下去样，也有的热按就是按照数字化来衡量一个工厂的能力，甚至也有的人机械的相信数字化的东西就是完美，殊不知最好的仍旧是纯手工，当然纯手工的东西效率肯定比不上数字化的啊！当然数字化所涉及的领域越来越多也会给我们带来很大的困扰，毕竟数字化的应用还是得依托数字化控制系统，那么这些系统由谁来设计开发，还有就是数字化需不需要有一个标准，或者最好能有一个最普遍的东西控制，就是人人都会，或者简单易学让数字化更彻底的被人们利用，不然没让我们接触一个
新的数字化产品就得重新习惯，重重新学习新的操作手段也是非常麻烦的，虽说可以触类旁通，但难免也有些细节无法处理！所以我认为未来的数字化不仅仅会涉及更多的领域，更贴近我们的生活，更容易被人们利用更应该统一系统，简化操作，带来真正的方便与快捷！让人们能更直接方便的利用上数字化而不是现在还得经过学习培训的人才能使用数字化。
结束语：
数字化的应用越来越广泛，同时也被大众所接受；已然取代传统手段。不过值得我们深思的是数字化是不是应该彻底取代传统？或者说传统是不是应该被淘汰？
参考文献
范玉清，现代飞机制造技术
海克斯康，PC-DMIS 培训手册 初级
于国庆 ，沙占友，数字化测量技术
范文五：数字化测量技术
浅谈数字化测量技术
摘要
当今制造业装配技术正向着数字化和自动化方向发展，其中数字化测量技术提高了我国精密测量技术和制造水平，成为制造过程中的重要元素。本文简单介绍了数字化测量技术的发展，并对数字化测量技术的量具和传感器技术、检测路径和检测路径算法的进行了优化分析，为实现全方位的测量系统提供了理论基础。
关键词：传感器检测路径路径优化
一、数字化测量技术的发展
数字化测量技术是以数字化建模仿真与优化为特征的“数字化制造”，涉及各种通用机专用数字IC 、数字接口电路、数据采集系统、数字式仪器仪表(含智能仪器) 和实时测控系统。我国于1965年研制成功集成电路。近年来，国家制定了重点发展集成电路的战略方针，我国IC 产业也获得了飞速发展。对于一个完善的测量系统来说，对大尺寸全方位的高精度测量是制造品的关键，数字化测量对待测点进行位置的准确测量，然后将数据传递给自动化定位控制系统，对整个制造过程进行监督，通过对数据的分析出来，实现定位，故数字化已成为产品生命周期中不可或缺的重要因素。数字化测量技术渐渐从幕后走入了人们的视野，从中一走向综合，获取了大量高精度的测量数据及时提供自动化装配系统和物流运输系统，受到了各界人士的关注。数字化测量系统的基木要求是实现测量环境的便利性、精确性、高速性和实时性，高速、高精度测量和分选，填补了国内的空自。数字化测量技术在提高待测物点的准确性和稳定性方面发挥了重要的推动作用，现数字化测量技术的发达程度成为衡量一个国家国力及科学技术水平的重要标志。实现产品的数字化能快速的进行系统配置和参考坐标系的建立，全时进行精确的零件监视，不依赖作用区域，保证全范围测量精度的一致性，构建成为一个全方位的数字化测量系统，增强行业的竞争力，发展成为具有自主知识产权产品和技术的企业，是制造企业的最终目标。
二、数字化测量技术的优化分析
2.1 数字化量具和传感器技术的优化
由于现场环境等种种因素，对产品的测量和检测要求较高，故对数字化测量量具
和传感器的优化成为了研究的重点关注方向，激光测量雷达、三维测量激光跟踪仪、简易的测量臂和扫描仪等为基础技术的优化构建更为精确系统的测量技术。
（1）防水型电子数显卡尺，在冷却液喷淋状态不能保证正常检测。传统电子数显卡尺多采用电栅位移传感器实现测量，但其易受介质影响，工作状态受到环境的多方面限制，对数显卡尺的防水性改善，拓展了数字化测量技术的应用领域。上述防水型数显卡尺的防护等级都达到IP67规定，为当今最高水平，相应技术在中国申请了专利。
（2）纳米分辨力传感器的制造。读数头中的半导体激光光束经偏振光分光器分成二束光，进入主尺，经过衍射后相互产生十涉。光电图像传感器检测出主尺移动所引起反射光十涉条纹的相位变化，得到主尺的位移量。该传感器的研制提高了传感器的辨识度与灵敏度，且工作状态更为稳定，不易受环境的限制。
（3）多传感融合的数字化测量技术的优化。在制造业中测量目标多属于大尺寸，多传感融合的测量技术为共同实现行业的测量任务提供了更加便捷的途径。在多传感融合的测量系统构建中，保持发射器的位置不动，通过标准杆在iGPS 的测量空间采集标准杆数据，求发射器的方位，后通过对采集到的数据进行分析，优化发射器的方位。通过计算可知，融合了iGPS 激光跟踪仪和激光雷达传感技术后，使测量和监督变得更简单高效，可在测量任务的任何阶段完成，是比较理想的大尺寸多方位测定目标的测定方法。
（4）双目视觉实现数字化测量技术的三维检测优化。传统的目标分割算法难以在高速实时环境中得到精确的检测数据。双目视觉测量技术是最接近人力视觉的三维数据采集方式，具有简单、灵活、可靠等特点，是测距方法中最重要的感知技术。双目视觉测量方法是数字化测量技术使被测物点实现三维空间的重建，使用特征提取、摄像机标定和特征立体匹配技术，利用最大相似率结合高效的立体搜索进行图像匹配，相比于传统的体式系统，更加准确的绘制了高精度的被测物点。
2.2 检测路径的优化
数字化测量技术工作中有大量的检测工作需要完成，实现加工检测一体化、智能化和集成化是数字化制造技术发展的必然趋势。在线检测减少了测量时间，避免了过程中可能产生误差的间歇，提高检测精度和灵敏度，为质量监督提供了有力的保障。在线检测技术的主要优势便是其便捷性，故在规划检测路径时，需考虑以下两个因素：（1）避免检测过程中的碰撞，测头运动的轨迹应最短；（2）检
测过程总测头和测头变换的次数需最少，尽量避免误差可能产生的途径。在规划完成后，对形成的路径进行碰撞检测，找出合理的避障点，对路径进行完善，从定位点、过程点、安全起测平面到检测顺序等问题都进行解决，保证检测的顺利完成。
2.3 检测路径算法的优化
提高精度和提高测头移动或缩短测头测量路径是改善加工中心在线检测性能的主要目标。为了避免测头与零件的碰撞，测头需通过辅助点Aided Point (A P) ，此外在检测路径中还有许多不确定因素，需要对路径算法的不断优化确保路径的准确性与灵敏性。常见对MOP 问题的求解方法有单纯形方法、隐枚举法、动态规划法和割平面法等，后提出了贪婪法、遗传算法和神经网络等算法等，近几年，蚁群、粒子群等智能算法，其优化的路径具有明显优势，为检测路径计算的稳定性、灵敏性和精确性提供了新思路。
三、数字化测量技术的综述
随着我国科学技术的发展，越来越多的技术逐步被社会生产所淘汰，新技术层出不穷。数字化测量技术的优化可使测量系统同时使用多种工具、多项零件和多个测量探头，系统在运动过程中可能遇到的各种内部与外部十扰进行自抗控制能力，简化了系统结构，系统性能亦得到了提高，并行模式实现了实时测量数据的连续采集。提供绝对位置信息的测量系统，结合三维空间位置的误差测量技术，探索数控机床空间精度快速测量和补偿的新途径。测量准确度高，稳定性强，提高加工中心生产效率和可靠性，取得了新的成绩。现数字化测量技术精密测量技术和制造水平不断提高，降低能耗、改善工艺性，提高产品的性价比，行业 旱现良好的发展势头，目标是实现国内外市场的开拓。
参考文献
[1] 团何东. 数字矿区与矿山测量的机遇、挑战和对策[J].中国高新技术企 业,2014(11).
[2] 赵爱民. 浅析测绘新技术在矿山测量中的应用工职业时空,2014(03).
[3] 刘健. 数字化测量技术在矿山测量中的应用[J].中国高新技术企业,2014 (02).
