目录1 现代精密仪器设计概论1

1.1 现代精密仪器概述1

1.1.1 仪器仪表是信息的源头1

1.1.2 我国现代精密仪器发展的状况3

1.1.3 国外仪器发展趋势5

1.1.4 "精密仪器设计"课程的目的与要求6

1.2 精密仪器的基本组成7

1.3 精密仪器设计的指导思想与程序9

1.3.1 指导思想9

1.3.2 设计程序11

习题122 精密仪器设计方法13

2.1 设计方法概述13

2.2 设计任务分析15

2.3 系统参数与指标设计17

2.3.1 主要参数与技术指标的内容17

2.3.2 确定主要参数和技术指标的方法18

2.4 总体方案的制定25

2.4.1 基本设计原则25

2.4.2 总体方案制定的内容40

2.5 典型设计方法47

2.5.1 优化设计47

2.5.2 可靠性设计49

2.5.3 虚拟仪器设计51

习题54目录现代精密仪器设计(第2版)3 仪器精度设计与分析57

3.1 仪器精度概述57

3.1.1 误差57

3.1.2 精度(不确定度)59

3.1.3 仪器精度(不确定度)指标60

3.2 仪器误差的来源与分类65

3.2.1 原理误差65

3.2.2 制造误差66

3.2.3 运行误差66

3.3 误差计算分析方法70

3.3.1 误差独立作用原理70

3.3.2 微分法72

3.3.3 几何法72

3.3.4 逐步投影法73

3.3.5 作用线与瞬时臂法73

3.4 误差综合与实例分析77

3.4.1 随机误差的合成77

3.4.2 系统误差的合成78

3.4.3 不同性质误差的合成79

3.4.4 误差分析计算实例80

习题824 精密机械系统87

4.1 基座与支承件87

4.1.1 基座与支承件的结构特点87

4.1.2 对基座和支承件的主要技术要求88

4.1.3 基座与支承件的设计要点90

4.2 导轨副92

4.2.1 种类及特点92

4.2.2 基本要求94

4.2.3 导轨设计思路97

4.3 主轴系统100

4.3.1 设计的基本要求100

4.3.2 主轴的类型102

4.3.3 结构举例105

4.3.4 几种轴系的比较106

习题1065 传感检测技术107

5.1 检测系统107

5.1.1 测量方法简介107

5.1.2 传感检测系统的构成110

5.1.3 检测系统设计要点111

5.2 传感器选择113

5.2.1 模型与指标参数114

5.2.2 传感器的分类116

5.2.3 传感器选择原则120

5.2.4 典型仪器传感器121

5.2.5 多传感器信息融合技术125

5.3 传感检测抗干扰技术127

5.3.1 噪声源及噪声耦合方式127

5.3.2 共模与差模干扰132

5.3.3 屏蔽技术135

5.3.4 接地技术138

习题1406 光学系统设计141

6.1 光学系统的组成与特点141

6.1.1 光学系统的组成141

6.1.2 光学系统的特点142

6.2 人眼和光电探测器142

6.2.1 人眼的特征143

6.2.2 光电探测器概述144

6.3 光源147

6.4 光学系统设计原则及典型光学系统的基本参数149

6.4.1 光学系统总体设计原则149

6.4.2 显微系统及其参数确定150

6.4.3 投影系统及其参数确定156

6.4.4 望远系统及其参数确定160

6.4.5 照明系统及其参数确定165

6.5 光电系统参数170

6.5.1 入瞳直径的计算170

6.5.2 探测器位于像面上的结构171

6.5.3 光源像大于探测器的结构173

6.5.4 探测器位于出瞳上的结构174

6.6 总体设计举例175

6.6.1 FTIR光谱仪器的原理、特点及用途175

6.6.2 技术指标176

6.6.3 设计方案177

6.6.4 FTIR主要结构参数的确定178

习题1817 微位移技术183

7.1 概述184

7.2 柔性铰链187

7.2.1 柔性铰链的类型187

7.2.2 柔性铰链设计188

7.2.3 典型柔性铰链及应用189

7.3 精密致动技术193

7.3.1 机电耦合致动193

7.3.2 电磁致动197

7.4 典型微位移系统201

7.4.1 柔性支承+压电致动201

7.4.2 滚动导轨+压电致动203

7.4.3 弹簧导轨+机械致动204

7.4.4 弹簧导轨+电磁致动205

7.4.5 气浮导轨206

7.4.6 滑动导轨+压电致动207

7.4.7 其他微位移系统208

7.5 精密微动系统设计实例213

7.5.1 微动工作台设计要求213

7.5.2 系统设计中的关键问题分析214

7.5.3 精密微动工作台的设计218

7.5.4 微动工作台的特性分析221

习题2248 机械伺服系统设计226

8.1 概述226

8.1.1 伺服系统的分类及闭环控制系统的构成和设计步骤226

8.1.2 设计要求及性能指标228

8.1.3 伺服系统的设计步骤230

8.2 开环伺服系统设计231

8.2.1 步进电机控制系统231

8.2.2 开环系统的误差分析与校正232

8.3 闭环伺服系统设计236

8.3.1 闭环伺服系统的基本类型及原理236

8.3.2 设计举例: 脉宽调速系统的设计和校正241

习题2519 精密测量技术254

9.1 精密测量技术概述254

9.2 瞄准与对准技术255

9.2.1 接触式瞄准方法256

9.2.2 非接触式瞄准方法267

9.2.3 典型光电对准系统273

9.3 光栅测量技术284

9.3.1 测量原理285

9.3.2 光栅系统设计289

9.3.3 典型光栅测量系统293

9.4 激光干涉测量技术296

9.4.1 测量原理296

9.4.2 激光干涉测量系统设计297

9.4.3 双频激光干涉测量系统305

习题30810 精密仪器设计实例与实验310

10.1 线宽测量仪自动调焦系统310

10.1.1 仪器设计任务310

10.1.2 系统方案选择311

10.1.3 清晰度判据函数选择312

10.1.4 最佳物面搜索315

10.1.5 自动调焦实验317

10.2 基于光学立体显微镜的微装配系统318

10.2.1 仪器设计任务318

10.2.2 系统方案选择319

10.2.3 微动工作台设计322

10.2.4 系统测量实验323

10.3 精密仪器设计综合实验327

10.3.1 实验目的327

10.3.2 实验原理327

10.3.3 实验仪器328

10.3.4 综合实验328

习题334参考文献335

全书共分10章，包括现代精密仪器设计概论、精密仪器设计方法、仪器精度设计与分析、精密机械系统、传感检测技术、光学系统设计、微位移技术、机械伺服系统设计、精密测量技术、精密仪器设计实例与实验。

本书可作为测控技术与仪器、光学工程以及机电类专业大专院校教材，也可供从事仪器科学与技术及机电类研究、设计、制造、调修的工程技术人员学习和参考。

一、现代精密仪器设计概论

1.1 概述

1.2 现代精密仪器的基本组成

1.3 现代精密仪器设计的指导思想、原则与程序

思考题

二、精密仪器总体设计

2.1 设计方法概述

2.2 设计任务分析

2.3 主要参数与技术指标

2.4 总体方案的制定

思考题

三、精密仪器设计的精度理论

3.1 仪器精度理论中的若干基本概念

3.2 仪器误差的来源与分析

3.3 仪器误差的计算分析方法

3.4 仪器误差的综合

3.5 仪器精度设计与误差分配

3.6 仪器的动态精度

思考题与习题

四、精神机械系统

4.1 基座与支承件

4.2 精密x-y工作台

4.3 主轴系统

思考题与习题

五、微位移技术

5.1 概述

5.2 压电、电致伸缩器件

5.3 电磁控制的微动工作台

5.4 柔性铰链

5.5 精密微动工作台的设计及其特性分析

5.6 其他类型的微位移机构

思考题与习题

六、光学系统设计

6.1 概述

6.2 光辐射源及特片

6.3 信噪比的计算方法

6.4 光学系统基本参数的确定

6.5 光电系统中参数的确定

6.6 总体设计举例

思考题与习题

七、定位与测量系统

7.1 概述

7.2 光栅定位测量系统

7.3 激光干涉定位测量系统

7.4 其他编码器

思考题与习题

八、瞄准与对准系统

8.1 接触式瞄准方法

8.2 非接触式瞄准方法

8.3 光电自动对准系统

思考题与习题

九、自动调焦系统

十、精密机械伺服系统设计

十一、微型机电系统

参考文献