傳感器與檢測技術(shù)（項(xiàng)目式）（微課版）器項(xiàng)目4

位移檢測PAGE136PAGE117【自測試題答案】一、單項(xiàng)選擇題1．電感式傳感器的常用測量電路不包括（C）。A．交流電橋 B．變壓器式交流電橋C．脈沖寬度調(diào)制電路 D．諧振式測量電路2．電感式傳感器采用變壓器式交流電橋測量電路時(shí)，下列說法不正確的是（C）。A．銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓相位相反B．銜鐵上下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓隨銜鐵的位移而變化C．根據(jù)輸出的指示可以判斷位移的方向D．當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)3．差動(dòng)螺線管式電感傳感器配用的測量電路有（B）。A．直流電橋 B．變壓器式交流電橋C．差動(dòng)相敏檢波電路 D．運(yùn)算放大電路4．通常用差動(dòng)變壓器式傳感器測量（A）。A．位移 B．振動(dòng) C．加速度 D．厚度二、填空題1．電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為線圈的電感（系數(shù)）或線圈的互感（系數(shù)）的變化。2．對(duì)變氣隙式差動(dòng)變壓器傳感器，當(dāng)銜鐵上移時(shí)，變壓器的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系是反相。3．對(duì)螺線管式差動(dòng)變壓器傳感器，當(dāng)活動(dòng)銜鐵位于中間位置以上時(shí)，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系是同相。4．產(chǎn)生電渦流效應(yīng)后，由于電渦流的影響，線圈的等效機(jī)械品質(zhì)因數(shù)下降。5．6．變磁阻式傳感器的敏感元件由線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成。三、簡答題1．電感式傳感器的工作原理是什么？能夠測量哪些物理量？答案要點(diǎn)：電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈的電感（或互感）變化的一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。利用電感式傳感器可以把連續(xù)變化的線位移或角位移轉(zhuǎn)換成線圈的自感或互感的連續(xù)變化，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換電路再變成電壓或電流信號(hào)以供顯示。它除了可以對(duì)線位移或角位移進(jìn)行直接測量外，還可以通過一定的彈性敏感元件對(duì)一些能夠轉(zhuǎn)換成位移量的其他非電量，如振動(dòng)、壓力、應(yīng)變、流量等進(jìn)行檢測。2．簡述自感式傳感器的組成、工作原理。答案要點(diǎn)：自感式傳感器由線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成。鐵芯和銜鐵由導(dǎo)磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，氣隙厚度為δ，傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)銜鐵移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度δ發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而導(dǎo)致電感線圈的電感量變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。3．什么是零點(diǎn)殘余電壓？零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？答案要點(diǎn)：當(dāng)差動(dòng)變壓器式傳感器的銜鐵處于中間位置時(shí)，即在零點(diǎn)仍有一個(gè)微小的電壓值存在，稱為零點(diǎn)殘余電壓。零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因：①傳感器的兩個(gè)二次繞組的電氣參數(shù)、幾何尺寸不對(duì)稱，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的幅值不等、相位不同，因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置，兩線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢都不能完全抵消。②磁性材料磁化曲線的非線性，導(dǎo)致電源電壓中含有高次諧波。③導(dǎo)磁材料存在鐵損、不均勻，一次繞組有銅耗電阻，線圈間存在寄生電容，導(dǎo)致差動(dòng)變壓器的輸入電流與磁通不相同。4．簡述莫爾條紋形成原理。答案要點(diǎn)：當(dāng)兩個(gè)有相同柵距的光柵疊合在一起時(shí)，其柵線之間傾斜一個(gè)很小的夾角θ，在接近垂直于柵線的方向出現(xiàn)明暗相間的條紋，即形成莫爾條紋。5．光柵傳感器由哪幾部分組成？答案要點(diǎn)：光柵傳感器由光源、透鏡、光柵副（主光柵和指示光柵）和光電元件組成。6．簡述光柵傳感器的工作原理。答案要點(diǎn)：兩光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，從固定點(diǎn)觀察到莫爾條紋光強(qiáng)的變化近似為余弦波形變化。光柵移動(dòng)一個(gè)柵距，光強(qiáng)變化一個(gè)周期，這種正弦波形的光強(qiáng)變化照射到光電元件上，即可轉(zhuǎn)換成電信號(hào)關(guān)于位置的正弦變化。7．光柵傳感器是怎樣測量位移的？答案要點(diǎn)：光柵傳感器通過莫爾條紋效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高精度位移測量。當(dāng)主光柵與指示光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí)，其刻線重疊產(chǎn)生周期性明暗條紋，條紋間距與光柵柵距呈幾何放大關(guān)系。光電元件將條紋光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)換為正弦電信號(hào)，經(jīng)電路處理為脈沖并計(jì)數(shù)，通過脈沖數(shù)量與方向判別位移大小及方向。同時(shí)，利用細(xì)分技術(shù)可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)非接觸測量。8．光電編碼器的工作原理是什么？答案要點(diǎn)：光電編碼器通過光電轉(zhuǎn)換原理將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。其核心部件包括刻有透光柵線的碼盤、發(fā)光二極管（LED）和光電接收器。當(dāng)碼盤隨被測軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，柵線周期性遮擋光線，光電接收器輸出脈沖信號(hào)。通過計(jì)算脈沖數(shù)量確定位移量，利用兩路相位差90°的信號(hào)實(shí)現(xiàn)方向判別。根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為增量式（測量相對(duì)位移）和絕對(duì)式（直接輸出位置編碼），廣泛應(yīng)用于伺服電機(jī)、機(jī)器人等精密運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域。9．簡述絕對(duì)式光電編碼器的測量原理。答案要點(diǎn)：絕對(duì)式光電編碼器通過碼盤上的多圈同心編碼道實(shí)現(xiàn)絕對(duì)位置測量。每個(gè)編碼道對(duì)應(yīng)一個(gè)