檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)思考題習(xí)題PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)思考題習(xí)題檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)思考題習(xí)題 1、檢測(cè)、檢測(cè)裝置、檢測(cè)技術(shù)、檢測(cè)、檢測(cè)裝置、檢測(cè)技術(shù) 第第1章章 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 檢測(cè)檢測(cè):生產(chǎn)工藝流程中含有檢查、測(cè)量、測(cè)試等比較寬廣意義的參數(shù)測(cè)量。如剛件質(zhì)量檢查，溫度測(cè)量，汽車(chē)性能參數(shù)測(cè)試等。生產(chǎn)工藝流程中含有檢查、測(cè)量、測(cè)試等比較寬廣意義的參數(shù)測(cè)量。如剛件質(zhì)量檢查，溫度測(cè)量，汽車(chē)性能參數(shù)測(cè)試等。 檢測(cè)裝置（系統(tǒng)）：檢測(cè)裝置（系統(tǒng)）：為實(shí)現(xiàn)參數(shù)檢測(cè)組建的系統(tǒng)或裝置。為實(shí)現(xiàn)參數(shù)檢測(cè)組建的系統(tǒng)或裝置。 檢測(cè)技術(shù)：檢測(cè)技術(shù)：以研究信息的獲取、轉(zhuǎn)換及信息處理等理論和技術(shù)為主要內(nèi)容的一門(mén)應(yīng)用型學(xué)科。以研究信息的獲取、轉(zhuǎn)換及信息

2、處理等理論和技術(shù)為主要內(nèi)容的一門(mén)應(yīng)用型學(xué)科。 第1頁(yè)/共76頁(yè) 2、傳感器概念、組成及各組成部分功能。傳感器概念、組成及各組成部分功能。 概念：概念： 能夠感受規(guī)定的能夠感受規(guī)定的被測(cè)量被測(cè)量并按一定規(guī)律并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)可用輸出信號(hào)的器件或裝置的器件或裝置。 組成：組成：敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路。敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路。 敏感元件：敏感元件：直接感受被測(cè)量，按一定關(guān)系將其轉(zhuǎn)換為易于被轉(zhuǎn)換元件接收的另一種非電量。直接感受被測(cè)量，按一定關(guān)系將其轉(zhuǎn)換為易于被轉(zhuǎn)換元件接收的另一種非電量。如應(yīng)變傳感器中的懸臂梁、柱體，將力轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變。如應(yīng)變傳感器中的懸臂梁、柱體，將力轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

3、應(yīng)變。 轉(zhuǎn)換元件：轉(zhuǎn)換元件：將敏感元件輸出的非電量或直接將被測(cè)非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電量的元件。將敏感元件輸出的非電量或直接將被測(cè)非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電量的元件。如應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化。如應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化。 第2頁(yè)/共76頁(yè) 3、基本型檢測(cè)系統(tǒng)與控制型檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖?；拘蜋z測(cè)系統(tǒng)與控制型檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖。 各環(huán)節(jié)的作用。各環(huán)節(jié)的作用。 轉(zhuǎn)換電路：轉(zhuǎn)換電路：將轉(zhuǎn)換元件的輸出電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于后續(xù)處理電路處理的電信號(hào)。將轉(zhuǎn)換元件的輸出電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于后續(xù)處理電路處理的電信號(hào)。如應(yīng)變傳感器中的電橋電路。將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電如應(yīng)變傳感器中的電橋電路。將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電 壓或電流輸出。

4、壓或電流輸出。 A/D微機(jī)微機(jī)對(duì)象對(duì)象傳感器傳感器輸出輸出信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理 基本型檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖基本型檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖 第3頁(yè)/共76頁(yè) 傳感器：傳感器：信號(hào)提取。信號(hào)提取。 信號(hào)調(diào)理：信號(hào)調(diào)理：弱信號(hào)的轉(zhuǎn)換、放大、濾波、補(bǔ)償?shù)?。弱信?hào)的轉(zhuǎn)換、放大、濾波、補(bǔ)償?shù)取?A/D轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：信號(hào)采集（離散）。信號(hào)采集（離散）。 微機(jī)：微機(jī)：信號(hào)處理。計(jì)算出被測(cè)量。信號(hào)處理。計(jì)算出被測(cè)量。 輸出：輸出：信號(hào)顯示、打印、傳輸、報(bào)警等。信號(hào)顯示、打印、傳輸、報(bào)警等。 第4頁(yè)/共76頁(yè) 給定值A(chǔ)/D微機(jī)對(duì)象 傳感器 D/A 信號(hào)調(diào)理 控制型檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖控制型檢測(cè)系統(tǒng)組成框圖 單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器位

5、于測(cè)控系統(tǒng)的反饋通道，負(fù)責(zé)將被控參數(shù)提取并轉(zhuǎn)換為電量（實(shí)際測(cè)量值）。單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。傳感器位于測(cè)控系統(tǒng)的反饋通道，負(fù)責(zé)將被控參數(shù)提取并轉(zhuǎn)換為電量（實(shí)際測(cè)量值）。 第5頁(yè)/共76頁(yè) 4、圖圖1熱電偶、光電池、壓電傳感器、熱敏電阻原理圖畫(huà)出它們的組成框圖。熱電偶、光電池、壓電傳感器、熱敏電阻原理圖畫(huà)出它們的組成框圖。 mV T T 0 B A （a）熱電偶 I hf G (b)光電池 熱電偶熱電偶 ()TC 0 ( ,)() AB ET TmV 光電池光電池 ()F lm 0 ()()E mVIA或 第6頁(yè)/共76頁(yè) f + Q (c)壓電傳感器壓電傳感器 R RT R0 R U0 Ui (d

6、)熱敏電阻傳感器 ()()V mV Q mCC、 壓電傳感器壓電傳感器 ()f N 熱敏電阻熱敏電阻電橋電橋 ()TCT R 0 U 第7頁(yè)/共76頁(yè) 5、由圖、由圖2上水箱液位控制系統(tǒng)工藝流圖畫(huà)出其單回路控制系統(tǒng)組成框圖。上水箱液位控制系統(tǒng)工藝流圖畫(huà)出其單回路控制系統(tǒng)組成框圖。 給定單元給定單元調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上水箱上水箱 液位變送器液位變送器 XR X i X e 擾動(dòng) 控制型組成框圖控制型組成框圖 L 第8頁(yè)/共76頁(yè) LT LT 液 位 調(diào) 節(jié) 器 液位變送 器 電動(dòng)調(diào)節(jié) 閥 泵泵 儲(chǔ)水 箱 上水 箱 下水 箱 水箱液位控制（過(guò)程控制）水箱液位控制（過(guò)程控制） 第9頁(yè)/

7、共76頁(yè) 教學(xué)要求教學(xué)要求 第10頁(yè)/共76頁(yè) 1、靜態(tài)特性概念及其性能指標(biāo)、靜態(tài)特性概念及其性能指標(biāo)（線(xiàn)性度、重復(fù)性、遲滯、（線(xiàn)性度、重復(fù)性、遲滯、 靈敏度）靈敏度） 性能指標(biāo)的概念、公式、計(jì)算。性能指標(biāo)的概念、公式、計(jì)算。 線(xiàn)性度：線(xiàn)性度：檢測(cè)裝置的輸出與輸入之間數(shù)量關(guān)系的線(xiàn)性程度。檢測(cè)裝置的輸出與輸入之間數(shù)量關(guān)系的線(xiàn)性程度。 校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的最大偏差與傳感器滿(mǎn)量程輸出之比，稱(chēng)為傳感器的非線(xiàn)性誤差校準(zhǔn)曲線(xiàn)與擬合直線(xiàn)之間的最大偏差與傳感器滿(mǎn)量程輸出之比，稱(chēng)為傳感器的非線(xiàn)性誤差 線(xiàn)性度的計(jì)算公式線(xiàn)性度的計(jì)算公式 . 100% LM L F S y Y 第11頁(yè)/共76頁(yè) 重復(fù)性：重復(fù)性

8、：指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较颍ㄔ龃蠡驕p?。┳魅砍踢B指?jìng)鞲衅髟谳斎肓堪赐环较颍ㄔ龃蠡驕p?。┳魅砍踢B 續(xù)多次變化時(shí)續(xù)多次變化時(shí), 所得特性曲線(xiàn)不一致的程度。所得特性曲線(xiàn)不一致的程度。 重復(fù)性誤差的計(jì)算公式重復(fù)性誤差的計(jì)算公式 . 100% RM R F S y Y 遲滯：遲滯：檢測(cè)裝置在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐唐跈z測(cè)裝置在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐唐?間其輸出間其輸出-輸入特性曲線(xiàn)不重合的現(xiàn)象稱(chēng)為遲滯。輸入特性曲線(xiàn)不重合的現(xiàn)象稱(chēng)為遲滯。 滯差計(jì)算式滯差計(jì)算式 . 100% HM F S Y 靈敏度：靈敏度：輸出變化量與輸入變化量比值。輸出變化量與輸入變化量比值。 dy

9、k dx 靈敏度計(jì)算式靈敏度計(jì)算式 第12頁(yè)/共76頁(yè) 2、壓力傳感器，測(cè)量壓力范圍為壓力傳感器，測(cè)量壓力范圍為0 100 k Pa,輸出電壓范圍輸出電壓范圍 為為0 1000mV, 實(shí)測(cè)壓力值，傳感器輸出電壓為實(shí)測(cè)壓力值，傳感器輸出電壓為512mV，標(biāo)，標(biāo) 準(zhǔn)傳感器準(zhǔn)傳感器 輸出電壓為輸出電壓為510 mV。假設(shè)此點(diǎn)測(cè)量誤差最大。假設(shè)此點(diǎn)測(cè)量誤差最大。 （1）非線(xiàn)性誤差。）非線(xiàn)性誤差。 （2）若重復(fù)）若重復(fù)10次測(cè)量，最大誤差為次測(cè)量，最大誤差為3 mV。重復(fù)性誤差。重復(fù)性誤差。 （3）若正反行程各）若正反行程各10次測(cè)量，正反形成間最大誤差為次測(cè)量，正反形成間最大誤差為4 mV ，求遲滯。

10、，求遲滯。 （4）設(shè)傳感器為線(xiàn)性傳感器，求靈敏度。）設(shè)傳感器為線(xiàn)性傳感器，求靈敏度。 非線(xiàn)性誤差非線(xiàn)性誤差 . 512510 100%100%0.2% 1000 LM L F S U U 第13頁(yè)/共76頁(yè) 重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差 . 3 100%100%0.3% 1000 RM R F S U U 遲滯遲滯 . 4 100%100%0.4% 1000 HM F S U U 靈敏度靈敏度 1000 10/ 100 UmV KmV kpa Pkpa 第14頁(yè)/共76頁(yè) 0.5%100 (1)? 1 (2)0.5 2 (3)0.6, nn n m xC x xCx xC 3、已知： 求 1 當(dāng)，x為

11、 的和 時(shí)產(chǎn)生的百分（相對(duì)）誤差。 4 當(dāng)儀表準(zhǔn)確度等級(jí)。 12 10.5% 1000.5 0.50.5 100%1.0%100%2.0% 5025 0.6 100%0.6% 100 nn n xxC （） （2） （3）儀表準(zhǔn)確度等級(jí)為1級(jí)。 第15頁(yè)/共76頁(yè) 4、何為檢測(cè)裝置的標(biāo)定，標(biāo)定的目的及方法。、何為檢測(cè)裝置的標(biāo)定，標(biāo)定的目的及方法。 靜態(tài)標(biāo)定的目的靜態(tài)標(biāo)定的目的 確定檢測(cè)裝置的輸入和輸出關(guān)系。確定靜態(tài)性能指標(biāo)（線(xiàn)性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度等）確定檢測(cè)裝置的輸入和輸出關(guān)系。確定靜態(tài)性能指標(biāo)（線(xiàn)性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度等）,檢測(cè)檢測(cè)裝置的質(zhì)量。檢測(cè)檢測(cè)裝置的質(zhì)量。 在標(biāo)準(zhǔn)條件下，由

12、標(biāo)準(zhǔn)器具給出一系列已知輸入量，對(duì)待測(cè)裝置輸入輸出關(guān)系進(jìn)行測(cè)量處理過(guò)程。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，由標(biāo)準(zhǔn)器具給出一系列已知輸入量，對(duì)待測(cè)裝置輸入輸出關(guān)系進(jìn)行測(cè)量處理過(guò)程。 標(biāo)定標(biāo)定 第16頁(yè)/共76頁(yè) 對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果就確定傳感器的線(xiàn)性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果就確定傳感器的線(xiàn)性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。 5、傳感器動(dòng)態(tài)特性及其研究方法。、傳感器動(dòng)態(tài)特性及其研究方法。 定義定義 傳感器輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行正、反行程全量程多點(diǎn)測(cè)試，將得到多對(duì)輸出輸入測(cè)試數(shù)據(jù)。對(duì)

13、檢測(cè)裝置進(jìn)行正、反行程全量程多點(diǎn)測(cè)試，將得到多對(duì)輸出輸入測(cè)試數(shù)據(jù)。 將數(shù)據(jù)用表格列出或畫(huà)成曲線(xiàn)。將數(shù)據(jù)用表格列出或畫(huà)成曲線(xiàn)。 第17頁(yè)/共76頁(yè) 研究方法研究方法 時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)階躍輸入。階躍輸入。 頻域頻率響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)頻域頻率響應(yīng)法，標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)正弦輸入。正弦輸入。 6、說(shuō)明為何一階檢測(cè)裝置只能用于測(cè)量慢變或低頻信號(hào)？、說(shuō)明為何一階檢測(cè)裝置只能用于測(cè)量慢變或低頻信號(hào)？ ( ) ( ) ( )1 Y SK H SSj X SS 一階環(huán)節(jié)傳遞函數(shù) 頻率較低時(shí)，輸出信號(hào)無(wú)衰減， 頻率較高時(shí)，輸出信號(hào)衰減較大。 第18頁(yè)/共76頁(yè) 7、為何檢

14、測(cè)裝置輸入阻抗越大，輸出阻抗越小、為何檢測(cè)裝置輸入阻抗越大，輸出阻抗越小 越好？越好？ 檢測(cè)系統(tǒng)可看作是多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)，當(dāng)檢測(cè)裝置作為中間環(huán)節(jié)時(shí)，檢測(cè)裝置輸入阻抗越大，前級(jí)的輸出信號(hào)衰減越小；其輸出阻抗越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，輸出信號(hào)不衰減。檢測(cè)系統(tǒng)可看作是多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)，當(dāng)檢測(cè)裝置作為中間環(huán)節(jié)時(shí)，檢測(cè)裝置輸入阻抗越大，前級(jí)的輸出信號(hào)衰減越??；其輸出阻抗越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，輸出信號(hào)不衰減。 0 U i R L R i U 第19頁(yè)/共76頁(yè) 30.15yx dy 9、一傳感器，其微分方程為30， dt 其中y為輸出電壓（mV），為輸入溫度（ C），求 傳感器的時(shí)間常數(shù) 和靜態(tài)靈敏度k。 0.05

15、10( ) yx S 微分方程變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)形式為 dy 10 dt 靜態(tài)靈敏度k=0.05 時(shí)間常數(shù) 第20頁(yè)/共76頁(yè) 1、各種電參量傳感器的結(jié)構(gòu)、組成、各種電參量傳感器的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理、特性、轉(zhuǎn)工作原理、特性、轉(zhuǎn) 換電路換電路及應(yīng)用。及應(yīng)用。 2、電阻應(yīng)變傳感器工作原理（電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變、電阻應(yīng)變傳感器工作原理（電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變 片）、結(jié)構(gòu)、特性（橫向效應(yīng)、溫度效應(yīng)及補(bǔ)償）、測(cè)量電片）、結(jié)構(gòu)、特性（橫向效應(yīng)、溫度效應(yīng)及補(bǔ)償）、測(cè)量電 路（單臂電橋、差動(dòng)電橋、全等臂橋輸出），針對(duì)柱式和懸路（單臂電橋、差動(dòng)電橋、全等臂橋輸出），針對(duì)柱式和懸 臂梁式電阻應(yīng)變傳感器，能夠正確布片

16、接橋。臂梁式電阻應(yīng)變傳感器，能夠正確布片接橋。 教學(xué)要求教學(xué)要求 3、鉑電阻傳感器工作原理、熱電特性，測(cè)量電路（兩線(xiàn)、鉑電阻傳感器工作原理、熱電特性，測(cè)量電路（兩線(xiàn)、 三線(xiàn)、四線(xiàn)制）及輸入輸出關(guān)系。三線(xiàn)、四線(xiàn)制）及輸入輸出關(guān)系。 第21頁(yè)/共76頁(yè) 4、熱敏電阻傳感器、熱敏電阻傳感器工作原理、熱電特性，測(cè)量電路工作原理、熱電特性，測(cè)量電路、應(yīng)用、應(yīng)用 。 5、光敏電阻傳感器、光敏電阻傳感器工作原理、特性工作原理、特性，應(yīng)用。，應(yīng)用。 6、簡(jiǎn)單、差動(dòng)電感傳感器的工作原理、原理式。、簡(jiǎn)單、差動(dòng)電感傳感器的工作原理、原理式。 差動(dòng)電感傳感器優(yōu)點(diǎn)？對(duì)電橋電路、帶相敏檢波的電橋電路差動(dòng)電感傳感器優(yōu)點(diǎn)？對(duì)

17、電橋電路、帶相敏檢波的電橋電路 會(huì)分析。會(huì)分析。 7、互感傳感器的工作原理、原理式。對(duì)電壓輸出型差動(dòng)、互感傳感器的工作原理、原理式。對(duì)電壓輸出型差動(dòng) 整流電路會(huì)分析。整流電路會(huì)分析。 8、高頻反射式渦流傳感器的工作原理。知道定頻調(diào)幅法測(cè)距電高頻反射式渦流傳感器的工作原理。知道定頻調(diào)幅法測(cè)距電 路的工作原理。路的工作原理。 第22頁(yè)/共76頁(yè) 9、低頻透射渦流傳感器的工作原理。影響感生電動(dòng)勢(shì)的因、低頻透射渦流傳感器的工作原理。影響感生電動(dòng)勢(shì)的因 素素 10、簡(jiǎn)單、差動(dòng)電容傳感器的工作原理、原理式。、簡(jiǎn)單、差動(dòng)電容傳感器的工作原理、原理式。 差動(dòng)電容傳感器優(yōu)點(diǎn)？對(duì)電橋電路、雙差動(dòng)電容傳感器優(yōu)點(diǎn)？對(duì)

18、電橋電路、雙T型電橋電路、脈沖型電橋電路、脈沖 調(diào)寬電路會(huì)分析。調(diào)寬電路會(huì)分析。 第23頁(yè)/共76頁(yè) 敏感元件敏感元件 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 功能功能 轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換關(guān)系 要求要求 柱式柱式將被測(cè)量轉(zhuǎn)將被測(cè)量轉(zhuǎn) 換為應(yīng)變換為應(yīng)變 將應(yīng)變片接到產(chǎn)生應(yīng)變最大將應(yīng)變片接到產(chǎn)生應(yīng)變最大 處，且兩只應(yīng)變片（受拉）處，且兩只應(yīng)變片（受拉） 接到電橋?qū)蔷€(xiàn)，另外兩只接到電橋?qū)蔷€(xiàn)，另外兩只 應(yīng)變片（受壓）接到電橋另應(yīng)變片（受壓）接到電橋另 外對(duì)角線(xiàn)上。外對(duì)角線(xiàn)上。 懸臂梁懸臂梁 環(huán)式環(huán)式 輪輻式輪輻式 1 F ESE 2 6 l Fl Wh E F Ebh R i 2 0 08. 1 bhG F i 8 3 第24頁(yè)/共

19、76頁(yè) 轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件 類(lèi)型類(lèi)型 功能功能結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成 轉(zhuǎn)換原理（關(guān)系式）轉(zhuǎn)換原理（關(guān)系式） 電阻絲式電阻絲式將應(yīng)變轉(zhuǎn)換將應(yīng)變轉(zhuǎn)換 為電阻變化為電阻變化 電阻絲、基電阻絲、基 片、覆蓋層、片、覆蓋層、 引線(xiàn)、粘合引線(xiàn)、粘合 劑（功能）劑（功能） 電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變效應(yīng) 壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng) 半導(dǎo)體式半導(dǎo)體式 半導(dǎo)體、基半導(dǎo)體、基 片、粘合劑片、粘合劑 0 (12 ) R K R 第25頁(yè)/共76頁(yè) 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路-電橋電橋 功能功能 結(jié)構(gòu)類(lèi)型結(jié)構(gòu)類(lèi)型 原理式原理式 要求要求 將電阻的將電阻的 變化轉(zhuǎn)換變化轉(zhuǎn)換 為電橋輸為電橋輸 出電壓出電壓 單單 臂臂 橋橋 為了產(chǎn)生最大輸為了產(chǎn)生最大輸

20、 出電壓出電壓,應(yīng)使一應(yīng)使一 個(gè)對(duì)角線(xiàn)應(yīng)變片個(gè)對(duì)角線(xiàn)應(yīng)變片 受拉受拉,另一對(duì)對(duì)另一對(duì)對(duì) 角線(xiàn)應(yīng)變片受壓。角線(xiàn)應(yīng)變片受壓。 差動(dòng)差動(dòng) 半橋半橋 全橋全橋 0 44 URU UK R 第26頁(yè)/共76頁(yè) 1、金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？ 各自有何優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？各自有何優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ 解答：解答： 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：都是將被測(cè)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片的電阻變化。都是將被測(cè)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片的電阻變化。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：金屬應(yīng)變片是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，在外力的作用下發(fā)生機(jī)械變形，其電阻值發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用壓阻效應(yīng)，受到作用力后其電阻率發(fā)生變化。半

21、導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)遠(yuǎn)大于電阻絲應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。金屬應(yīng)變片是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，在外力的作用下發(fā)生機(jī)械變形，其電阻值發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用壓阻效應(yīng)，受到作用力后其電阻率發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)遠(yuǎn)大于電阻絲應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。 第27頁(yè)/共76頁(yè) 優(yōu)點(diǎn)：靈敏系數(shù)大，可測(cè)量微小應(yīng)變，無(wú)橫向效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：靈敏系數(shù)大，可測(cè)量微小應(yīng)變，無(wú)橫向效應(yīng)。 缺點(diǎn)：靈敏系數(shù)受溫度影響較大，需要溫度補(bǔ)償。缺點(diǎn)：靈敏系數(shù)受溫度影響較大，需要溫度補(bǔ)償。 半導(dǎo)體應(yīng)變片相對(duì)電阻絲應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片相對(duì)電阻絲應(yīng)變片 第28頁(yè)/共76頁(yè) 2、一直流應(yīng)變電橋。、一直流應(yīng)變電橋。 U=4V，R1=R2=R3=R4=120

22、，試求：，試求： （1）R1為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻。當(dāng)R1的增量為的增量為R=1.2時(shí)時(shí),電橋輸出電壓電橋輸出電壓U。 （2）R1、R2都是金屬應(yīng)變片，且特性一致，感受應(yīng)變的極性和大小相同，其余為外接電阻，電橋的輸出電壓都是金屬應(yīng)變片，且特性一致，感受應(yīng)變的極性和大小相同，其余為外接電阻，電橋的輸出電壓U0為多少？為多少？ （3）第（）第（2）問(wèn)中，如果）問(wèn)中，如果R2與與R1的極性相反，且的極性相反，且R1=1.2，R2=-1.2電橋的輸出電壓電橋的輸出電壓U0為多少？為多少？ 第29頁(yè)/共76頁(yè) C R1 R2 A A D R3R4 U0 B 第30頁(yè)

23、/共76頁(yè) 1 0 1 12 0 12 121 0 121 1.2 (1)40.0440 120 (2)()0 (3)()20.0880 i R UUVmV R RR U RR RRR UVmV RRR 解答： 第31頁(yè)/共76頁(yè) 3、圖圖2為一懸臂梁式電阻應(yīng)變傳感器，在懸臂梁上下表面軸向各貼兩片特性一致的應(yīng)變片，為一懸臂梁式電阻應(yīng)變傳感器，在懸臂梁上下表面軸向各貼兩片特性一致的應(yīng)變片， R1、R2貼在下表面，貼在下表面，R3、R4貼在上表面。端部作用力向下。貼在上表面。端部作用力向下。 當(dāng)當(dāng)R1=R2=R3=R4，且，且RiRi 。 （1）畫(huà)出對(duì)應(yīng)的全臂橋電路）畫(huà)出對(duì)應(yīng)的全臂橋電路 （2）寫(xiě)

24、出受應(yīng)力后應(yīng)變電橋輸出電壓表達(dá)式。）寫(xiě)出受應(yīng)力后應(yīng)變電橋輸出電壓表達(dá)式。 （3）試用連線(xiàn)將圖）試用連線(xiàn)將圖3（B）調(diào)零電阻接于電橋電路中。說(shuō)明調(diào)零原理。）調(diào)零電阻接于電橋電路中。說(shuō)明調(diào)零原理。 （4）說(shuō)明電橋電路能否實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。）說(shuō)明電橋電路能否實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。 第32頁(yè)/共76頁(yè) R1 R2 R3 R4 F 第33頁(yè)/共76頁(yè) 解答（解答（1）電路如圖。）電路如圖。 3124 0 1234 (2)() i RRRR UU RRRR （3）連線(xiàn)如圖。）連線(xiàn)如圖。 微調(diào)微調(diào)R2與與R4電阻，使調(diào)整后電橋達(dá)到平衡。電阻，使調(diào)整后電橋達(dá)到平衡。 1234 R RR R （4）能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。）能實(shí)現(xiàn)

25、溫度補(bǔ)償。 溫度作為共模信號(hào)，差動(dòng)溫度作為共模信號(hào)，差動(dòng) 消除。消除。 第34頁(yè)/共76頁(yè) 4、在材料為剛的實(shí)心圓柱形試件上，沿軸線(xiàn)和圓周方向各貼一片電阻為在材料為剛的實(shí)心圓柱形試件上，沿軸線(xiàn)和圓周方向各貼一片電阻為120的金屬應(yīng)變片的金屬應(yīng)變片R1和和R2，把這兩片應(yīng)變片接在電橋。若剛的泊松系數(shù)，把這兩片應(yīng)變片接在電橋。若剛的泊松系數(shù)=0.285，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2，電橋電源電壓，電橋電源電壓U=2V，當(dāng)試件受軸向拉伸時(shí)，測(cè)得應(yīng)變片，當(dāng)試件受軸向拉伸時(shí)，測(cè)得應(yīng)變片R1的電阻變化值的電阻變化值R1=0.24， 試求（試求（1）軸向應(yīng)變量；）軸向應(yīng)變量； （2）電橋的輸出電

26、壓。）電橋的輸出電壓。 第35頁(yè)/共76頁(yè) 1 11 1 12 0 12 0.24120 (1)1000 2 0.240.24 (2)()(0.285) 2 120120 5.14 i R RR K RK RR UU RR mV 解答： 第36頁(yè)/共76頁(yè) 5、單組式變面積型平板形線(xiàn)位移電容傳感器，兩極板相互單組式變面積型平板形線(xiàn)位移電容傳感器，兩極板相互 覆蓋的寬度為覆蓋的寬度為4mm。兩極板的間隙為。兩極板的間隙為0.5mm，極板間介質(zhì)，極板間介質(zhì) 為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度？若極板相對(duì)移動(dòng)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度？若極板相對(duì)移動(dòng)2mm，求其，求其 電容變化量？電容變化量？ 已知：已知： 1

27、2 8.85 10 12 8.85 10/F m 1233 13 3 3 1211 3 () 8.85 104 102 10 1.416 10 0.5 10 4 10 8.85 107.08 10/ 0.5 10 g abaa bb a C F Cb KF m a 第37頁(yè)/共76頁(yè) 教學(xué)要求教學(xué)要求 1、各種電量傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、測(cè)量電、各種電量傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性、測(cè)量電 路路 3、由中間溫度定律測(cè)量計(jì)算溫度方法、由中間溫度定律測(cè)量計(jì)算溫度方法 4、壓電傳感器工作原理、壓電元件等效電路連接形式、壓電傳感器工作原理、壓電元件等效電路連接形式 5、電壓放大器與電荷放大器作用

28、及輸入輸出關(guān)系、電壓放大器與電荷放大器作用及輸入輸出關(guān)系 第38頁(yè)/共76頁(yè) 6、電壓放大器與電荷放大器作用及輸入輸出關(guān)系、電壓放大器與電荷放大器作用及輸入輸出關(guān)系 7、恒磁通與變磁通磁電傳感器測(cè)量原理、恒磁通與變磁通磁電傳感器測(cè)量原理 8、霍爾傳感器工作原理，影響霍爾傳感器測(cè)量精度的因、霍爾傳感器工作原理，影響霍爾傳感器測(cè)量精度的因 素及消除方法素及消除方法 9、光電池工作原理及光電特性、光電池工作原理及光電特性 第39頁(yè)/共76頁(yè) 定律定律1 若若A、B材料相同，熱電勢(shì)為材料相同，熱電勢(shì)為0。 0 00 0 ( ,)( )()lnln ()ln0 AA ABAB BB A A KTNNKT

29、 E T TeTeT eNeN NK TT eN 第40頁(yè)/共76頁(yè) 定律定律2 若若T=T0，則熱電勢(shì)為，則熱電勢(shì)為0。 0 00 00 ( ,)( )()lnln ()ln0 AA ABAB BB A B KTNNKT E T TeTeT eNeN NK TT eN 定律定律3 中間溫度定律中間溫度定律 熱電偶的熱電勢(shì)只取決于兩個(gè)接點(diǎn)溫度，與中間熱電偶的熱電勢(shì)只取決于兩個(gè)接點(diǎn)溫度，與中間 溫度無(wú)關(guān)。溫度無(wú)關(guān)。 EAB（T，T0）=EAB（T，T n)+EAB(T n,T0) 第41頁(yè)/共76頁(yè) 00 00 (,)( ,)()()( )() ( )()( ,) ABnABnABnABABAB

30、n ABABAB ET TET TeTeTeTeT eTeTET T 證明： 中間溫度定律為制定分度表奠定了基礎(chǔ)。中間溫度定律為制定分度表奠定了基礎(chǔ)。 定律定律4 中間導(dǎo)體定律中間導(dǎo)體定律 定律定律5 標(biāo)準(zhǔn)電極定律標(biāo)準(zhǔn)電極定律 EAB（T，T0）=EAC（T，T0）+ECB（T，T0） 第42頁(yè)/共76頁(yè) 定律定律4證明：證明： 回路中的總熱電勢(shì)等于各接點(diǎn)的接觸電勢(shì)之和?；芈分械目偀犭妱?shì)等于各接點(diǎn)的接觸電勢(shì)之和。 EABC(T,T0)=eAB(T)+eBC(T0)+eCA(T0) 當(dāng)當(dāng)T= T0 時(shí)時(shí), 有有 eBC(T0)+eCA(T0)=e(T0) (T, T0)=eAB(T)eAB(T0

31、)=EAB(T, T0) 第43頁(yè)/共76頁(yè) 00 00 00 00 00 0 00 ( )() ( )() ( )()( )() lnlnlnln lnln( )() ACACAC CBCBCB ACCB ACACCBCB CCAA CBCB AA ABABAB BB ETTeTeT ETTeTeT ETTETT eTeTeTeT NkTkTNNNkTkT eNeNeNeN kTNNkT eTeTETT eNeN 證明： （ ， ） （ ， ） （ ， ）+（ ， ） = （ ， ） 第44頁(yè)/共76頁(yè) 000 ( ,)( )()( )() AB ET Tf Tf Tf TCT恒定 第45頁(yè)

32、/共76頁(yè) 采用與熱電偶熱電特性相同或相近的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。采用與熱電偶熱電特性相同或相近的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。 （4）補(bǔ)償原理利用電橋的不平衡輸出電壓補(bǔ)償因熱電偶冷端溫度變化熱電勢(shì)變化。）補(bǔ)償原理利用電橋的不平衡輸出電壓補(bǔ)償因熱電偶冷端溫度變化熱電勢(shì)變化。 第46頁(yè)/共76頁(yè) 4、用鉑銠用鉑銠-鉑熱電偶測(cè)溫，當(dāng)冷端為鉑熱電偶測(cè)溫，當(dāng)冷端為tn=20時(shí)，在熱端溫度為時(shí)，在熱端溫度為t時(shí)測(cè)得熱電勢(shì)時(shí)測(cè)得熱電勢(shì)E(t,20)=5.351mV，求被測(cè)對(duì)象的真實(shí)溫度。（已知，求被測(cè)對(duì)象的真實(shí)溫度。（已知E(20,0)=0.113mV） 0000 ( ,0 )( ,20 )(20 ,0 ) 5.351 0.1135.4

33、64 622 ABABAB ETETE mV TC 查鉑銠鉑分度表，得 由中間溫度定律由中間溫度定律 第47頁(yè)/共76頁(yè) 5、縱向與橫向壓電效應(yīng)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？縱向與橫向壓電效應(yīng)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 工作原理都是基于壓電效應(yīng)，都是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。都是在垂直于工作原理都是基于壓電效應(yīng)，都是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。都是在垂直于X軸平面上產(chǎn)生電荷。軸平面上產(chǎn)生電荷。 不同點(diǎn)：不同點(diǎn)： 縱向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷與壓電片的幾何尺寸無(wú)關(guān)?？v向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷與壓電片的幾何尺寸無(wú)關(guān)。 橫向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷與壓電片的幾何尺寸有關(guān)。橫向壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷與壓電片的幾何尺寸有關(guān)。 它們產(chǎn)生電荷

34、的極性相反。它們產(chǎn)生電荷的極性相反。 第48頁(yè)/共76頁(yè) 6、壓電傳感器前置放大器的作用。、壓電傳感器前置放大器的作用。 將壓電傳感器的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗。將壓電傳感器的高輸出阻抗變換為低輸出阻抗。 放大傳感器輸出的微弱信號(hào)。放大傳感器輸出的微弱信號(hào)。 前置放大器的作用前置放大器的作用 7、為何電壓輸出型壓電傳感器不宜測(cè)量靜態(tài)力？、為何電壓輸出型壓電傳感器不宜測(cè)量靜態(tài)力？ 2 22 1 () im u m aic Ud K F CCC R 傳感器的靈敏度為傳感器的靈敏度為 第49頁(yè)/共76頁(yè) 1, u aic d Rk CCC 高頻段為定值。 1 R 低頻段，較大，靈敏度較小。 所以傳

35、感器不宜測(cè)量靜態(tài)物理量，宜測(cè)高頻動(dòng)態(tài)量。所以傳感器不宜測(cè)量靜態(tài)物理量，宜測(cè)高頻動(dòng)態(tài)量。 8、在測(cè)量高頻動(dòng)態(tài)力時(shí)，電壓輸出型壓電傳感器連接電纜長(zhǎng)度為何要定長(zhǎng)？而電荷輸出型壓電傳感器連接電纜長(zhǎng)度無(wú)此要求？在測(cè)量高頻動(dòng)態(tài)力時(shí)，電壓輸出型壓電傳感器連接電纜長(zhǎng)度為何要定長(zhǎng)？而電荷輸出型壓電傳感器連接電纜長(zhǎng)度無(wú)此要求？ 1, u aic d Rk CCC 高頻段為定值。 第50頁(yè)/共76頁(yè) 電纜長(zhǎng)度變化，電纜長(zhǎng)度變化，CC變化，使傳感器的電壓靈敏度變化，會(huì)造成測(cè)量誤差。需要重新調(diào)整靈敏度。變化，使傳感器的電壓靈敏度變化，會(huì)造成測(cè)量誤差。需要重新調(diào)整靈敏度。 0 f Q U C 電荷放大器輸出電壓為 與電纜

36、長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。 9、霍爾元件不等位電勢(shì)的產(chǎn)生原因及消除方法？、霍爾元件不等位電勢(shì)的產(chǎn)生原因及消除方法？ 產(chǎn)生主要原因產(chǎn)生主要原因： 霍爾電極、激勵(lì)電極焊接問(wèn)題。使控制極或輸出極不霍爾電極、激勵(lì)電極焊接問(wèn)題。使控制極或輸出極不 在同一等位面上。在同一等位面上。 材料不均勻。材料不均勻。 第51頁(yè)/共76頁(yè) 不等位電勢(shì)補(bǔ)償方法不等位電勢(shì)補(bǔ)償方法 在輸出極與控制極之間加補(bǔ)償電位器。在輸出極與控制極之間加補(bǔ)償電位器。 使霍爾元件控制極與輸出極之間的電參數(shù)一致，使霍爾元件控制極與輸出極之間的電參數(shù)一致， 等效電橋電路平衡。等效電橋電路平衡。 10、說(shuō)明霍爾元件溫度補(bǔ)償原理、說(shuō)明霍爾元件溫度補(bǔ)償原理 采用恒流

37、源供電和輸入回路并聯(lián)電阻。采用恒流源供電和輸入回路并聯(lián)電阻。 適當(dāng)選擇并聯(lián)電阻，使霍爾電勢(shì)輸出在一溫度段不變。適當(dāng)選擇并聯(lián)電阻，使霍爾電勢(shì)輸出在一溫度段不變。 第52頁(yè)/共76頁(yè) 11、變磁通磁電傳感器測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速原理。、變磁通磁電傳感器測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速原理。 當(dāng)被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)測(cè)量齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，引起磁路磁阻的交替變化，使磁通變化，在線(xiàn)圈中感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)，在齒輪的齒數(shù)已知，測(cè)得頻率，可由當(dāng)被測(cè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)測(cè)量齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，引起磁路磁阻的交替變化，使磁通變化，在線(xiàn)圈中感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)，在齒輪的齒數(shù)已知，測(cè)得頻率，可由 公式計(jì)算轉(zhuǎn)速公式計(jì)算轉(zhuǎn)速 60 f n Z （r/min） 第53頁(yè)/共76頁(yè) 12、在

38、選擇光電池作為檢測(cè)元件時(shí)，應(yīng)注意那些問(wèn)題？在選擇光電池作為檢測(cè)元件時(shí)，應(yīng)注意那些問(wèn)題？ 由于光電池的短路輸出電流與光照度成線(xiàn)性關(guān)系，做檢測(cè)元件時(shí)，使其工作在短路電流狀態(tài)。由于光電池的短路輸出電流與光照度成線(xiàn)性關(guān)系，做檢測(cè)元件時(shí)，使其工作在短路電流狀態(tài)。 根據(jù)光電池的光譜特性，合理選擇光源和光電池，使光電池在峰制值波長(zhǎng)附近工作。根據(jù)光電池的光譜特性，合理選擇光源和光電池，使光電池在峰制值波長(zhǎng)附近工作。 第54頁(yè)/共76頁(yè) 13、用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，已知加速度計(jì)靈敏度為用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，已知加速度計(jì)靈敏度為5PC/g，電荷放大器靈敏度為，電荷放

39、大器靈敏度為50mv/PC當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出電壓幅值為當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出電壓幅值為2V，試求該機(jī)器的振動(dòng)加速度。，試求該機(jī)器的振動(dòng)加速度。 3 12 3 5/50/5 50 10/ 2 8 5 50 10 KKKPC gmV PCV g U ag K 第55頁(yè)/共76頁(yè) 1、用光電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)軸的轉(zhuǎn)速，若傳感器一周開(kāi)縫數(shù)為用光電轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)軸的轉(zhuǎn)速，若傳感器一周開(kāi)縫數(shù)為600，5秒內(nèi)測(cè)得計(jì)數(shù)值為秒內(nèi)測(cè)得計(jì)數(shù)值為5000個(gè)，求軸的轉(zhuǎn)速個(gè)，求軸的轉(zhuǎn)速 6060 5000/5 100( /min) 600 f nr Z 解答： 第56頁(yè)/共76頁(yè) 2、光柵尺柵距為光柵

40、尺柵距為0.02mm，主光柵與指示光柵相對(duì)位移，計(jì)數(shù)器計(jì)得脈沖數(shù)為，主光柵與指示光柵相對(duì)位移，計(jì)數(shù)器計(jì)得脈沖數(shù)為500，求位移。，求位移。 3、光電編碼器為何采用循環(huán)碼盤(pán)？若要求碼盤(pán)能分辨角度光電編碼器為何采用循環(huán)碼盤(pán)？若要求碼盤(pán)能分辨角度0.36度，應(yīng)至少用幾位二進(jìn)制碼盤(pán)？度，應(yīng)至少用幾位二進(jìn)制碼盤(pán)？( 20.301) 500 0.0210()xNWmm 解答： 2 360 0.363log 109.9710 2n nn 解答： 取 第57頁(yè)/共76頁(yè) 12 0 0 0 0 41.641.45 1 0.766 1 sin0.766 arcsin0.76650 i i nn n n 2222

41、12 22 12 、 計(jì)算，的階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑。 外部介質(zhì)為空氣，求該中光纖的最大入射角。 解答： NA= nn1.641.45 nn 采用循環(huán)碼盤(pán)目的是防止出現(xiàn)錯(cuò)碼。采用循環(huán)碼盤(pán)目的是防止出現(xiàn)錯(cuò)碼。 第58頁(yè)/共76頁(yè) 5、實(shí)現(xiàn)增量式光電碼盤(pán)辨向的方法。、實(shí)現(xiàn)增量式光電碼盤(pán)辨向的方法。 采用兩個(gè)光電元件，保證它們產(chǎn)生的信號(hào)在相位上相差采用兩個(gè)光電元件，保證它們產(chǎn)生的信號(hào)在相位上相差1/4周期。將它們接于辨向電路，光電元件周期。將它們接于辨向電路，光電元件1輸出信號(hào)作為計(jì)數(shù)信號(hào)，光電元件輸出信號(hào)作為計(jì)數(shù)信號(hào)，光電元件2作為控制信號(hào)。當(dāng)碼盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)使光電元件作為控制信號(hào)。當(dāng)碼盤(pán)

42、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)使光電元件1輸出信號(hào)超前光電元件輸出信號(hào)超前光電元件2輸出信號(hào)輸出信號(hào)1/4周期，控制辨向電路進(jìn)行加計(jì)數(shù)；當(dāng)碼盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)使光電元件周期，控制辨向電路進(jìn)行加計(jì)數(shù)；當(dāng)碼盤(pán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，設(shè)計(jì)使光電元件1輸出信號(hào)滯后光電元件輸出信號(hào)滯后光電元件2輸出信號(hào)輸出信號(hào)1/4周期，控制辨向電路進(jìn)行減計(jì)數(shù)。達(dá)到辨向目的。周期，控制辨向電路進(jìn)行減計(jì)數(shù)。達(dá)到辨向目的。 第59頁(yè)/共76頁(yè) 6、一個(gè)一個(gè)12位二進(jìn)制光電碼盤(pán)，若光電元件測(cè)得位二進(jìn)制光電碼盤(pán)，若光電元件測(cè)得 信號(hào)編碼是信號(hào)編碼是000011000011，試確定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角。，試確定轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角。 1 1 1 8 17 12 11

43、1 12 2 360 (2222) 2 17.14 n i i i C 由公式 12 360 2 360 19517.14 4096 D 由公式 第60頁(yè)/共76頁(yè) 7、莫爾條紋形成原理？有何特點(diǎn)？光柵傳感器測(cè)量位移原理？莫爾條紋形成原理？有何特點(diǎn)？光柵傳感器測(cè)量位移原理？ 莫爾條紋是由于指示光柵與標(biāo)尺光柵刻線(xiàn)之間的莫爾條紋是由于指示光柵與標(biāo)尺光柵刻線(xiàn)之間的遮光和透光效應(yīng)遮光和透光效應(yīng)形成的。即在刻線(xiàn)重疊處，形成亮條紋，在刻線(xiàn)完全錯(cuò)開(kāi)處形成暗條紋。兩條亮（暗）條紋之間的距離為莫爾條紋的寬度。形成的。即在刻線(xiàn)重疊處，形成亮條紋，在刻線(xiàn)完全錯(cuò)開(kāi)處形成暗條紋。兩條亮（暗）條紋之間的距離為莫爾條紋的寬

44、度。 莫爾條紋對(duì)光柵的柵距具有莫爾條紋對(duì)光柵的柵距具有放大作用放大作用。 莫爾條紋對(duì)光柵的柵距具有莫爾條紋對(duì)光柵的柵距具有誤差平均效應(yīng)誤差平均效應(yīng)。 W B n 總誤差 第61頁(yè)/共76頁(yè) 標(biāo)尺光柵隨被測(cè)件移動(dòng)，光電元件受光感受莫爾條紋的變化，由于標(biāo)尺光柵隨被測(cè)件移動(dòng)，光電元件受光感受莫爾條紋的變化，由于標(biāo)尺光柵移動(dòng)一個(gè)柵距，光電元件變化一個(gè)周期，相當(dāng)移過(guò)一個(gè)莫爾條紋數(shù)，標(biāo)尺光柵移動(dòng)一個(gè)柵距，光電元件變化一個(gè)周期，相當(dāng)移過(guò)一個(gè)莫爾條紋數(shù)，后接電路，計(jì)出移動(dòng)莫爾條紋的條數(shù)。后接電路，計(jì)出移動(dòng)莫爾條紋的條數(shù)。 由公式由公式X=N W 即可測(cè)出位移。即可測(cè)出位移。 如果需要辨別位移方向，需要加辨向電

45、路。如果需要辨別位移方向，需要加辨向電路。 如果需要提高光柵傳感器的分辨率，需要加細(xì)分電路。如果需要提高光柵傳感器的分辨率，需要加細(xì)分電路。 第62頁(yè)/共76頁(yè) 8、為何在光柵傳感器中加細(xì)分電路？為何在光柵傳感器中加細(xì)分電路？ 目的是進(jìn)一步目的是進(jìn)一步提高提高光柵傳感器測(cè)量光柵傳感器測(cè)量分辨率分辨率。 細(xì)分思想：細(xì)分思想：在一個(gè)光柵柵距（莫爾條紋周期）內(nèi)，內(nèi)插在一個(gè)光柵柵距（莫爾條紋周期）內(nèi)，內(nèi)插N個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，每個(gè)計(jì)數(shù)脈沖代表個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，每個(gè)計(jì)數(shù)脈沖代表W/N位移量位移量 。 具體實(shí)現(xiàn)在一個(gè)柵距內(nèi)生成具體實(shí)現(xiàn)在一個(gè)柵距內(nèi)生成N個(gè)新函數(shù)，移過(guò)一個(gè)柵距，新函數(shù)分別過(guò)零，產(chǎn)生個(gè)新函數(shù)，移過(guò)一個(gè)柵距，

46、新函數(shù)分別過(guò)零，產(chǎn)生N個(gè)脈沖。個(gè)脈沖。 四細(xì)分、電阻鏈細(xì)分和電橋細(xì)分等。四細(xì)分、電阻鏈細(xì)分和電橋細(xì)分等。 第63頁(yè)/共76頁(yè) 0 1122 01020 2 sin() 2 i mi NN i Ni i UUx W WW xW NN R UUUarctg R 分別過(guò)零。 第64頁(yè)/共76頁(yè) 利用兩個(gè)平面形印刷電路繞組的利用兩個(gè)平面形印刷電路繞組的互感隨相對(duì)位置不同而變化的原理，互感隨相對(duì)位置不同而變化的原理，將直線(xiàn)位移或角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（感應(yīng)電勢(shì)），將直線(xiàn)位移或角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（感應(yīng)電勢(shì)），感應(yīng)電勢(shì)的幅值或相位是滑尺與定尺的位置函數(shù)。感應(yīng)電勢(shì)的幅值或相位是滑尺與定尺的位置函數(shù)。 鑒相式電路：

47、同頻同幅不同相。鑒相式電路：同頻同幅不同相。 9、感應(yīng)同步器的工作原理？鑒相與鑒幅式測(cè)量電路對(duì)激勵(lì)信號(hào)的要求？感應(yīng)同步器測(cè)位移方法。、感應(yīng)同步器的工作原理？鑒相與鑒幅式測(cè)量電路對(duì)激勵(lì)信號(hào)的要求？感應(yīng)同步器測(cè)位移方法。 cos Cm uUt sin Sm uUt 鑒幅式電路：同頻同相不同幅。鑒幅式電路：同頻同相不同幅。 1 cossin Cm uUt 1 sinsin Sm uUt 第65頁(yè)/共76頁(yè) 感應(yīng)同步器測(cè)位移方法感應(yīng)同步器測(cè)位移方法 21 sin()cos Vm ek Ut鑒幅式定尺輸出 12 cos() Vm ek Ut鑒相式定尺輸出 均設(shè)計(jì)成均設(shè)計(jì)成相位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)相位自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。 112 0e xSNx 當(dāng)當(dāng) 在跟蹤期間，計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖計(jì)數(shù)， 同時(shí)自動(dòng)調(diào)整跟蹤信號(hào) ， 最終使， 已知脈沖當(dāng)量，位移為。 第66頁(yè)/共76頁(yè) 1 2 1 360 2 360360 2.50.45 8002000 N Wmm xxm 1 鑒相型每加一個(gè)脈沖，相位 增加 1 2360 0.011.8 2 0.01 o o x xmm 鑒幅型一個(gè)脈沖 增加 位移。(脈沖當(dāng)量0.01mm) 第67頁(yè)/共76頁(yè) 10、說(shuō)明說(shuō)明CCD圖象傳感器電荷的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移及輸出的過(guò)程。圖象傳感器電荷的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移及輸出的過(guò)程。 在在MOS的金屬電極加正壓，產(chǎn)生電子的的金屬電極加正壓，產(chǎn)生電子的“勢(shì)阱勢(shì)阱”