《自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》第11章練習(xí)題分析

PAGEPAGE1《自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)》（“十四五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材）統(tǒng)一書號(hào)：ISBN978-7-111-62119-5第十一章數(shù)字式位置傳感器思考題與習(xí)題分析說(shuō)明：填空中的“紅色文字”以及分析題中的“提示”并不等于就是答案，只是給出了怎樣解題的思路和分析方法，給讀者一點(diǎn)啟發(fā)。作者還在有關(guān)題目中，增加了一些新的技術(shù)和應(yīng)用型知識(shí)。限于篇幅的限制，有的傳感器的內(nèi)容無(wú)法在本教材正文中展開(kāi)來(lái)講的，現(xiàn)在有了這個(gè)“思考題與習(xí)題分析”，就可以在此展開(kāi)介紹，希望對(duì)讀者有一點(diǎn)幫助。展開(kāi)的知識(shí)可能有一部分超過(guò)本教材的深度，讀者可以上網(wǎng)對(duì)照有關(guān)資料來(lái)理解和提高。希望讀者看完本分析之后，就其中的疑難、錯(cuò)誤等問(wèn)題，來(lái)信與作者進(jìn)行探討，郵箱為liangsen2@126.com，上海電機(jī)學(xué)院的梁森老師以及作者團(tuán)隊(duì)與大家交流。謝謝大家。思考題及習(xí)題1．單項(xiàng)選擇題1）數(shù)字式位置傳感器不能用于____可以用于帶有機(jī)械結(jié)構(gòu)的角位移、直線位移的測(cè)量____的測(cè)量。A．機(jī)床刀具的位移B．機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)角度Ｃ．人體步行速度D．機(jī)床的位置控制2）不能直接用于直線位移測(cè)量的傳感器是____注意“直接”這兩個(gè)字____。A．長(zhǎng)光柵B．長(zhǎng)磁柵C．角編碼器3）絕對(duì)式位置傳感器輸出的信號(hào)是____注意：必須是“一一對(duì)應(yīng)”的編碼____，增量式位置傳感器輸出的信號(hào)是____注意：不應(yīng)該是“模擬信號(hào)”____。A．電流信號(hào)B．電壓信號(hào)C．脈沖信號(hào)D．二進(jìn)制格雷碼4）有一只十碼道絕對(duì)式角編碼器，其分辨率為_(kāi)___等于1除以“2的10次冪”______，能分辨的最小角位移為_(kāi)___等于360°除以“2的10次冪”____。A．1/10B．1/210Ｃ．1/102D．3.6°E．0.35°F．0.01°5）有一只1024p/r增量式角編碼器，在零位脈沖之后，光敏元件連續(xù)輸出10241個(gè)脈沖。則該編碼器的轉(zhuǎn)軸從零位開(kāi)始轉(zhuǎn)過(guò)了___1024p是1圈，那么10240p是10圈，1個(gè)脈沖代表（1/1024）圈______。A．10241圈B．1/10241圈C．10又1/1024圈D．11圈6）有一只2048p/r增量式角編碼器，光敏元件在30秒內(nèi)連續(xù)輸出了204800個(gè)脈沖。則該編碼器轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為_(kāi)___204800個(gè)脈沖代表100圈，是在30秒里完成的，所以每秒鐘旋轉(zhuǎn)了(100/30)圈，每分鐘的轉(zhuǎn)速就是再乘以60，等于……____。A．204800r/minB．60×204800r/minC．(100/30)r/minD．200r/min7）某直線光柵每毫米刻線數(shù)為50線，采用4細(xì)分技術(shù)，則該光柵的分辨力為_(kāi)___如果不采取細(xì)分技術(shù)，則分辨力為(1mm/50)。再除以4，就是4細(xì)分后的分辨力_____。A．5mB．50mC．48）不能將角位移變成直線位移的機(jī)械裝置是___“蝸輪-蝸桿”是將較細(xì)的蝸桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成為較大的蝸輪的旋轉(zhuǎn)，兩者都是旋轉(zhuǎn)，但旋轉(zhuǎn)的軸線相互垂直_____。A．絲杠-螺母B．齒輪-齒條C．蝸輪-蝸桿D．傳輸帶-皮帶輪9）光柵中采用sin和cos兩套光電元件是為了____得到兩個(gè)相位差為90°的系統(tǒng)頻率的正弦波信號(hào)____。A．提高信號(hào)幅度B．辯向C．抗干擾D．作三角函數(shù)運(yùn)算10）光柵傳感器利用莫爾條紋來(lái)達(dá)到____如果不采用莫爾條紋的方法來(lái)“放大”光柵線的變化，就無(wú)法看清每毫米幾十根這種細(xì)微的光柵線。使用莫爾條紋的“光學(xué)放大”方法，“指示光柵”與主光柵相互位移一根光柵線的距離，莫爾條紋的變化距離就有十幾倍于光柵線的變化，就使得光電傳感器容易分辨莫爾條紋的明暗變化____。A．提高光柵的分辨力B．辯向的目的Ｃ．使光敏元件能分辨主光柵移動(dòng)時(shí)引起的光強(qiáng)變化D．細(xì)分的目的11）當(dāng)主光柵與指示光柵的夾角為θ（夾角的單位一定要預(yù)先換算為rad，弧度，其數(shù)值遠(yuǎn)小于1）、主光柵與指示光柵相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)____L≈W/θ____。A．一個(gè)莫爾條紋間距LB．θ個(gè)LC．(1/θ)個(gè)LD．一個(gè)W的間距12）磁帶錄音機(jī)中應(yīng)采用_____磁帶與磁頭不相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，磁頭中的線圈就不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)____；磁柵傳感器中應(yīng)采用____磁帶與磁頭即使不相對(duì)運(yùn)動(dòng)（靜態(tài)），磁頭也會(huì)有信號(hào)____。A．動(dòng)態(tài)磁頭B．靜態(tài)磁頭C．電渦流探頭D．光電傳感器13）容柵傳感器是根據(jù)電容的_____極距必須基本不變____工作原理來(lái)工作的。A．變極距式B．變面積式C．變介質(zhì)式14）粉塵較多的場(chǎng)合不宜采用_____光學(xué)元件最害怕灰塵_____；直線位移測(cè)量超過(guò)1m時(shí)，為減少接長(zhǎng)誤差，不宜采用___容柵的行程較短_____。A．光柵B．磁柵C．容柵D．感應(yīng)同步器15）測(cè)量超過(guò)40m的位移量應(yīng)選用____30m以上的直線位移傳感器非常昂貴，最好是采用機(jī)械轉(zhuǎn)換的方法，將直線位移先轉(zhuǎn)化為角位移，再予以測(cè)量____，屬于接觸式測(cè)量的是____磁柵的磁頭是與磁尺接觸的____。A．光柵B．磁柵C．容柵D．光電式角編碼器2．在檢修某機(jī)械設(shè)備時(shí)，發(fā)現(xiàn)某金屬齒輪的兩側(cè)各有A、B檢測(cè)元件，如圖11-27a所示。請(qǐng)分析填空。圖11-27機(jī)械設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)參數(shù)測(cè)量原理分析a）安裝簡(jiǎn)圖b）輸出波形1）根據(jù)已學(xué)過(guò)的知識(shí)，可以確認(rèn)A、B兩個(gè)檢測(cè)元件是______非接觸的_____（行程開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)），其檢測(cè)原理是屬于_____電渦流或光電等非接觸的____傳感器。2）齒輪每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，則A、B各輸出____不會(huì)是2個(gè)____個(gè)脈沖。在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就可以測(cè)量齒輪的______轉(zhuǎn)速____和_____轉(zhuǎn)向____。3）若齒輪的齒數(shù)z=36，在2s內(nèi)測(cè)得A（或B）輸出的脈沖數(shù)為1026個(gè)，則說(shuō)明齒輪轉(zhuǎn)過(guò)了_____無(wú)論經(jīng)歷了多長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)等于脈沖數(shù)除以每一圈的齒數(shù)，與時(shí)間無(wú)關(guān)_____圈。4）若齒輪正轉(zhuǎn)時(shí)A、B的輸出脈沖如圖11-27b所示，由b圖可以看出，設(shè)置A、B兩個(gè)檢測(cè)元件是為了判別______齒輪旋轉(zhuǎn)的……___________。5）若齒輪反轉(zhuǎn)，請(qǐng)以A的波形為基準(zhǔn)，畫出B的輸出波形（應(yīng)考慮相位差）。提示：若齒輪反轉(zhuǎn)，則A的波形滯后于B的波形（角度差為90°，相位差為π/2）。6）若發(fā)現(xiàn)A或B無(wú)信號(hào)輸出，產(chǎn)生故障的可能原因?yàn)椋篲_______、_________、____________、____________等。提示：不外乎電源、引線、設(shè)備本身……7）可用____如果是電渦流式傳感器，鐵片可以引起接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作；如果是光電式傳感器，能夠反光的物體都能引起光電開(kāi)關(guān)動(dòng)作______（塑料/鐵片）來(lái)判斷A或B是否損壞。3．一個(gè)透射式3600線/圈的圓光柵，采用4細(xì)分技術(shù)，求：1）角節(jié)距θ為多少度？或多少分？2）分辨力為多少度？3）該圓光柵數(shù)顯表每產(chǎn)生一個(gè)脈沖，說(shuō)明主光柵旋轉(zhuǎn)了多少度？4）若測(cè)得主光柵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生加脈沖1200個(gè)，然后又測(cè)得減脈沖200個(gè)，則主光柵的角位移為多少度？提示：1）角節(jié)距θ為：θ=360°/3600=？？？2）分辨力為：采用4細(xì)分技術(shù)后的分辨力=θ/4=360°/(3600×4)=？？？3）該圓光柵數(shù)顯表每產(chǎn)生一個(gè)脈沖，說(shuō)明主光柵旋轉(zhuǎn)了θ/4=……4）若測(cè)得主光柵順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生加脈沖1200個(gè)，然后又測(cè)得減脈沖200個(gè)，則主光柵的角位移為：[(1200個(gè)脈沖×(θ/4)]-[200個(gè)脈沖×(θ/4)]=？？4．圖11-28a所示為一人體身高和體重測(cè)量裝置外觀，圖11-28b所示為測(cè)量身高的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，請(qǐng)分析填空并列式計(jì)算。圖11-28測(cè)量身高的裝置示意圖a）測(cè)量裝置外觀b）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1－底座2－標(biāo)桿3－原點(diǎn)4－立柱5－大帶輪6－傳動(dòng)帶7－小帶輪8－電動(dòng)機(jī)9－光電編碼器1）測(cè)量體重的荷重傳感器應(yīng)該選擇____靜態(tài)的、準(zhǔn)確度的數(shù)值小于1/1000的____（壓電/應(yīng)變片/超聲波）傳感器，該傳感器應(yīng)安裝在____底座的內(nèi)部____部位。2）電動(dòng)機(jī)與角編碼器及小帶輪聯(lián)軸，再帶動(dòng)大帶輪及標(biāo)桿，且兩根傳動(dòng)帶外表面的線速度v處處相同。設(shè)小帶輪的直徑D1=79.6mm，則電動(dòng)機(jī)及小帶輪每轉(zhuǎn)一圈，傳動(dòng)帶及標(biāo)桿就上升或下降____πD1=250____mm。3）若角編碼器的參數(shù)為1024p/r，不采用細(xì)分技術(shù)，則電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，光電編碼器產(chǎn)生____1024___個(gè)脈沖。則每測(cè)得一個(gè)光電編碼器產(chǎn)生的脈沖，就說(shuō)明標(biāo)桿上升或下降___250÷1024=0.244__mm。4）設(shè)標(biāo)桿原位（基準(zhǔn)位置）距踏腳平面的高度h0=2.2m，當(dāng)標(biāo)桿從圖中的原位下移碰到人的頭部時(shí)，共測(cè)得2048個(gè)脈沖，則標(biāo)桿位移了___500____mm，該人的身高h(yuǎn)=___h0-0.5____m提示：答案必須是有現(xiàn)實(shí)意義的，不可能高于或低于正常的大人或小孩的高度。5）每次測(cè)量完畢，標(biāo)桿回到原位的目的是____為了下一次……______。5．有一增量式光電角編碼器，其參數(shù)為1024p/r，采用4細(xì)分技術(shù)，編碼器與絲杠同軸連接，絲杠螺距t=6mm，如圖11-29所示。當(dāng)絲杠從圖中所示的位置開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，在5s時(shí)間里，光電編角碼器后續(xù)的細(xì)分電路共產(chǎn)生了N=4×51456個(gè)脈沖。請(qǐng)列式計(jì)算：1）絲杠共轉(zhuǎn)過(guò)______(4×51456)÷4÷1024=……，考慮到后面的提問(wèn)，圈數(shù)取整數(shù)_____圈，又____90__度。提示：旋轉(zhuǎn)的角度與時(shí)間無(wú)關(guān)。2）絲杠的平均轉(zhuǎn)速n為_(kāi)_______50.25÷5×60__（r/min）。3）螺母從圖中所示的