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365bet《传感器与检测技术》课后习题答案(大学

发布日期:2020-10-18 11:55

  绪论 1检测一个圆柱体的直径,请想出尽可能多的检测方法,并分析这些方法中的误差影响因素和大小。 答:a、使用游标卡尺测量,误差主要为人手安放直径相对位置的准确性;b、使用软绳沿直径轴向缠绕,多绕几圈求平均值,利用周长与直径的关系计算,误差主要是缠绕绳与轴线的垂直情况,与游标尺相比,减少了单个测量的误差;c,采用标准件,使用磁力表架进行测量,此种测量精度较高,一般在0.02mm。 2请举例说明动态特性和静态特性的区别。 答:动态特性的函数与时间相关,即时间不同,特征值不尽相同;而静态特性与时间无关。如,温度传感器的线性度是通过一定时间稳定后才测量温度,而温度变化引起的温度传感器发生变化的滞后则属于动态特性。 3说明传感器与检测技术的发展趋势。 答:a、不断拓展检测范围,努力提高检测精度和可靠性;b、传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展;c、重视非接触式检测技术研究;d、检测系统智能化。 4说明频率域分析能解决的问题。 答: 频域描述反映信号的频率组成及幅值、相位关系。为了解决不同的问题,往往需要掌握信号的不同方面的特征,因而可采用不同的信号描述方式。例如,评定机器振动烈度,需要振动速度的均方根值作为判据,而在寻找振动源头时则需要掌握振动信号的频率分量,需要采用频域描述。 项目一 1设想一个方案使用光电接近开关检测转速。 答:在转轴上粘接一个小面积的反光板,试验光电接近开关的敏感距离,安放光电接近开关,这样,转轴每转一圈,光电开关输出一个脉冲,利用计数器表头,或者人工计数,计量转动圈数的时间,利用转速公式获得转速。 2使用数显表配合接近开关,设计一个方案,检测传送带上的输运物料的个数。 答:在传送带边上设计一个接近开关,并测试其对物料的敏感距离,然后将其信号线按照实训任务中的方法连接,即可在数显表上显示来料个数。 3上网查找一个接近开关的生产厂家,并介绍其生产接近开关的型号和应用场合。 答:/products.asp?id=65,上海巨马。 /kew3/product/sensors.html,无锡光洋。 电感型:APS 电容型:CS系列 检出部位:上面、嵌面、侧面等检出 响应频率:最高5kHz 输出形式:直流电压/开关输出型、2线式直流开关输出型、NPN/PNP、直流开关输出型 接近开关材料:金属、树脂 形状:圆柱形、方形、沟槽形、贯通形 检测部位为陶瓷型:耐磨损、耐飞溅 检测部位为树脂型:可防水 项目二 1.从网上查找生产电阻尺的生产厂家,并综合各厂家的技术优势。 答:美国BEI DUNCAN公司超精密度导电塑料基片以及银钯合金电刷组装而成的直线位移传感器(俗称电子尺,电阻尺),量程75-1000mm,线mm ,寿命一亿次,分辨率无穷小,适用于汽车,工程机械,宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统。 广州高精密电子尺直线位移传感器高精密电子尺,有效行程5mm~100mm,两端均有2mm缓冲行程,精度1%~0.3%FS。外壳表面阳极处理,防腐蚀;内置导电塑料测量单元,无温漂,寿命长;具有自动电气接地功能。密封等级为IP67,有直接出线和五芯插头插座输出两种选择,可以适用在大多数通用场合,特别适用于安装空间狭小的场合;顶推杆无需安装,无需对中,顶推角90±3°,允许顶推极限运动速度为3m/s。 相比而言,BEI DUNCAN厂家生产的电阻尺(电子尺)更关注影响电子尺精度和稳定性的关键性因素,广州高精密电子尺给出一些性能指标,但这些保证性能指标的关键因素却很少涉及。 2.请设计一套光栅尺的检查规程,以保证光栅尺可以正常使用。 答:在外形没有磕碰伤的情况下,将光栅尺尺体连接至专用数显表中,缓慢移动光栅尺的动尺部分,观察光栅尺数值变化的连续性,如果连续性很好,则说明光栅尺内部栅体均匀性很好,没有损伤。然后利用挡块定位,来回移动几次,观察光栅尺读数的稳定性。将光栅尺安装基准面固定,在光栅尺动尺上安放一个磁力表座,利用千分表在基准面上移动,观察千分表的变化是否在一个规定范围内,此种操作可保证光栅尺的形位精度。 3.根据超声波传感器的实训过程,请设计超声波传感器的使用说明书。 答:使用说明书应包括超声波传感器的简单自检,安装和接线方法,如何测试是否正常工作等等。 项目三 1.请设想一下如果将位移传感器作为检测物体表面粗糙度的仪器,使用电感式位移传感器检测物体表面,对于检测头需要什么要求,可根据表面粗糙度的国家标准进行检测设计。 答:粗糙度的数值一般在0.0几个微米等级,这样要求电感式位移传感器的精度很高;在检测需要检测头的直径极小,一般在1~3个微米;由于受力较小,需要回弹力和定位也较小,一般可利用测量头本身的重量,在几克以内。 2.高精度激光位移传感器的检测是非接触的,请思考能否使用激光位移传感器作为检测物体表面粗糙度的传感器。 答:可以,事实上日本基恩士有一款此种类型的粗糙度检测传感器。但是,非接触测量队表面要求极高,如有一些污染毛刺等等被作为表面粗糙度计入,这样需要表面洁净度极高。另外,激光对表面的反射率也会不同,对于一些不平整的小件,测量粗糙度较为困难。 3.在工业批量生产中有很多项目需要连续检测,要求检测速度能跟得上流水线生产的速度。请思考并论述:在高速度检测过程中,使用激光位移传感器和电感高精度位移传感器在原理上是否可行。 答:在高速检测过程中,使用激光位移传感器是可行的。原因在于:非接触测量避免了安装,从而保证了测量的速度和通过性;激光测量准确可靠,除了对表面要求较高外,其他没有太多限制。而电感传感器则有速度上的限制,主要是因为电感传感器的测量头与工件之间的相对速度如果太高,则可能引起测量头断针或者发热,影响测量的结果。 项目四 1.检测振动的速度传感器还有一种动圈式传感器,如图4-20所示。图中线圈环绕一个磁铁,当磁铁上下运动时,在电路回路中的电阻R会产生电流。请思考这个电流和哪些因素相关,所检测的结果为什么是振动的速度检测值。 答:这个感生电流与电感相关,具体与线圈匝数,供电电流,衔铁所处位置,衔铁运动速度相关。 根据螺线管感生电动势公式,速度与感生电流直接相关,所以测量值是速度量。 2.请思考任务二中的振动检测:加速度检测头安置在铁板中哪一部分,数显表显示值最大?为什么? 答:速度检测值与加速度大小相关,所以在梁的端部安放,数显表的测量值应该为最大。 项目五 电阻应变片检测通过检测应变计算出所受到的力,请上网找一家生产电阻应变片的企业,并仔细阅读其产品说明书,说明其产品都适应于什么行业的检测。 答:/products/index/38,西格玛电阻应变测量系统。 产品说明书略。 应力应变测试设备应用行业领域: 机械工程及制造设备:起重机、挖掘机、水泥泵车等工程机械的力臂等部位的应变应力、位 移测试;油缸的压力、位移、温度、应变应力综合测试;机床导轨的残余应力测试。 ? 高铁、汽车、轮船等交通设备:发动机、减速机的压力、温度、应变应力综合测试;车体、 轮轴、高压输电弓等部位的应变应力测试。 电力、动力工程:电厂设备的强度测试,如核电站安全壳整体强度测试;水轮机轴及叶片的 应变应力测试;蒸汽管道受热后的应变应力、温度、压力综合测试。 土木建筑及水利工程:建筑结构静态应变应力测试;大型体育场馆的钢结构屋顶在拆除安装 支架时的应力监测。 桥梁和道路:大型钢结构桥梁的静载强度试验和道路涵隧工程结构应力测试。 材料参数测定:各种金属材料的弹性模量、泊松比、残余应力释放系数 A 和 B 等参数测定。 冶金、石油、化工:钢锭模表面热应力测试;油罐、压力容器、管道的压力、应变应力测试。 总结压阻式传感器的检测原理和一般检测方法。 答:压阻式传感器的检测原理是利用半导体材料受压后电阻值产生变化,从而引起电路中电压与电流的改变,通过显示相应的电压或者电流值来反映受压力的情况。 一般压力检测方法:使用时一端接通大气,另外一端连接流体,待稳定后进行读数。 项目六 1. 热电阻传感器的接线方式有二线制、三线制和四线制,请从网络上查询这几种接线形式的电路,并试从电路检测电压分析产生的误差。 答: 连接导线的电阻和接触电阻会对Pt100铂电阻测温精度产生较大影响,铂电阻三线制或者四线制接线方式能有效消除这种影响。 ??? 与热电阻连接的检测设备(温控仪、PLC输入等)都有四个接线端子:I+、I-、V+、V-。其中,I+、I-端是为了给热电阻提供恒定的电流,V+、V-是用来监测热电阻的电压变化,依次检测温度变化。 (1)四线制就是从热电阻两端引出4线,接线时电路回路和电压测量回路独立分开接线,测量精度高,需要导线)三线B铂电阻接线时电流回路的参端和电压测量回路的参考为一条线(即检测设备的I-端子和V-端子短接)。精度稍好。 ??? (3)两线B铂电阻接线时接线时电流回路和电压测量回路合二为一(即检测设备的I-端子和V-端子短接、I+端子和V+短接短接)。测量精度差。 答:误差原因包括热电阻传感器的热容、水体中的温度场分布、电路中的温度引起的电阻变化等。 3. 在热处理行业中,需要保持炉内温度基本恒定,365bet一般采用多点温度检测,对于多路热电偶检测,如何选用数显表。(请上网查找有关多路巡检仪的资料) 答:一般选用多路巡检仪。网上资料略。 项目七 1.在本项目任务1中,使用波形图显示只能实时地表现温升曲线。请思考和查找相关的方法,将串口数据输入至某个文件中或者输入至Excel等形成数据表文件进行记录。 答:利用LabVIEW中的Set Cell Value.vi,具体为:一,把输入的行列数据转化为excel表格所识别格式的行列格式,调用行列转excel表格子vi;二,将行列转excel表格子vi所得到的excel表格格式的行列数据,作为输入输入到Excel._Worksheet的节点属性Range的Cell1中,用来为当前Cell(单元格)指定其所在excel表格中的位置,之后就给Range节点属性的Value输入我们想要的内容; 三、用关闭自动化函数将当前引用句柄释放,用来释放其在内存中占用的位置。 下一步可以运用设置单元格数据子vi进行数据输出。当数据在excel表格中输出完毕之后,调用Excel._Worksheet类的另一个方法—SaveAs将数据保存,最后将worksheet引用句柄关闭,释放内存,至此便全部完成了excel表格数据的产生。 2.国内和台湾地区有不少自动化企业生产数据采集卡,如台湾的研华等,尽管这些采集卡不是NI公司的产品,但是也可应用于LabVIEW程序编写。请搜集一些资料,针对本项目任务二中的实训任务,使用某一种数据采集卡制定一个应用方案。 答:台湾研华的1710型数据采集卡,方案与书中采集方案相同,不同之处在于驱动程序如何加载,在研华的使用说明书中有详尽的步骤和LabVIEW例程。

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