檢測(cè)技術(shù)長(zhǎng)度檢測(cè)ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-26 02:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要考慮到經(jīng)濟(jì)性。傳感器精確度愈高，價(jià)格越昂貴，因此應(yīng)從實(shí)際出發(fā)來(lái)選擇。 ? 首先應(yīng)了解測(cè)試目的，是定性分析還是定量分析，如果屬于相對(duì)比較性的試驗(yàn)研究，只需獲得相對(duì)比較值即可，此時(shí)對(duì)傳感器的精確度要求可低些。然而對(duì)于定量分析，為了獲得精確量值，傳感器必須有足夠高的精確度。 二、長(zhǎng)度及線位移傳感器 ? 幾何形狀是客觀世界中最廣泛、最具體的物質(zhì)形態(tài) ,幾何量是表征物質(zhì)大小、形狀及位置的物理量。 ? 其中長(zhǎng)度量是最基本的幾何參量 ,包括距離、位移及長(zhǎng)度等 。 ? 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ,大到天文尺度 ,小到納米尺度的長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)都有了飛速的發(fā)展 ,同時(shí)在各領(lǐng)域的應(yīng)用中 ,對(duì)長(zhǎng)度量的測(cè)量也在不斷提出新的要求。 長(zhǎng)度的測(cè)量范圍 ? 測(cè)量長(zhǎng)度的常用工具有 （鋼） 直尺、 鋼卷尺等 . 用這些工具測(cè)量可準(zhǔn)確測(cè)出 ，要準(zhǔn)確測(cè)出更小尺度， 則需用游標(biāo)卡尺、 螺旋測(cè)微器 （又叫千分尺） 外， 還可用光學(xué)顯微鏡、 電子顯微鏡 等精確度更高的測(cè)量?jī)x器 . ? 使用這些儀器不僅可測(cè)出細(xì)如毛發(fā)的物體的直徑， 還可測(cè)出是毛發(fā)直徑千分之一或萬(wàn)分之一的物體的長(zhǎng)度。例如， 用電子顯微鏡可測(cè)出鎢 （可做燈絲）原子的直徑為 2 1010m， 即 20nm （ nm是 “納米” 的符號(hào)， 1nm=109m， 約相當(dāng)于頭發(fā)絲的一萬(wàn)分之一） . ? 隧道掃描顯微鏡 ，還觀測(cè)了許多原子分子 . 用這種儀器的掃描探針可對(duì)表面進(jìn)行納米級(jí)加工 . ? 人們利用科學(xué)的測(cè)量方法， 還可以測(cè)量出極大的長(zhǎng)度 （如星星之間的距離） . 例如， 人們已準(zhǔn)確測(cè)出光在真空中（即電磁波在真空中） 的傳播速度約為 299792458m/s. 這個(gè)速度相當(dāng)于每秒鐘可繞地球赤道走 ， 是迄今為止人們所認(rèn)識(shí)的物體運(yùn)動(dòng)的最大速度 . ? 宇宙是無(wú)限廣闊的， 星星之間的距離十分遙遠(yuǎn)， 如果用 “米” 做單位來(lái)表示星星之間的距離， 將會(huì)出現(xiàn)很大的數(shù)字， 即 “天文數(shù)字” . 為簡(jiǎn)化計(jì)數(shù)， 人們用光在 1年的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的距離作為長(zhǎng)度的單位， 叫做 “光年” . ? 1光年約等于 1015m. 如果我們乘超音速飛機(jī)， 走完 1光年的路程， 大約需要 80多萬(wàn)年， 光年雖大比不過(guò)宇宙大 .如果用光年來(lái)表示宇宙， 那么銀河系的直徑就達(dá) ， 即光從銀河系的一端走到另一端， 也需要 1萬(wàn)3千年 . 各數(shù)量級(jí)的長(zhǎng)度測(cè)量 ? 天體距離測(cè)量 ? 不同的天體用不同的測(cè)量方法 ,太陽(yáng)系內(nèi)和太陽(yáng)系外的天體距離測(cè)量使用的方法是完全不同的。 地球與月亮的距離測(cè)量 ? 采用激光測(cè)距法 ,設(shè)發(fā)出信號(hào)和返回信號(hào)之間的時(shí)間間隔為 Δt , c為光速 ,那么測(cè)量目標(biāo)的距離就是 L=Δtc/2。 ? 自上個(gè)世紀(jì) 70年代阿波羅號(hào)宇航員在月球上放置了激光反射器以后 ,測(cè)量精度不斷提高 ,目前已經(jīng)達(dá)到 177。 1 cm。 常規(guī)尺度長(zhǎng)度量的測(cè)量 這里的常規(guī)尺度是指從千米級(jí)到毫米級(jí)的、區(qū)別于宏觀的天體尺度和微觀的微米、納米尺度的幾何尺度。 常規(guī)尺度的長(zhǎng)度量的測(cè)量方法主要有超聲波測(cè)距和激光測(cè)距兩種。 超聲波測(cè)距 ? 超聲波測(cè)距是靠超聲在介質(zhì)中傳播 ,遇到障礙物時(shí)反射 ,然后由聲波在介質(zhì)中的傳播速度和傳播時(shí)間來(lái)確定距離。 ? 設(shè)聲波在介質(zhì)中傳播速度為 c,從發(fā)射波到接收到反射波的時(shí)間是 t,則距離 L=ct/2。 超聲波傳感器 ? 超聲在空氣中傳播速度受空氣溫度、濕度及壓強(qiáng)等因素的影響 ,而受溫度影響最大 . ? 在室溫下溫度變化 1℃ 對(duì)超聲聲速的影響是06m/s. ? 實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)該對(duì)超聲傳播速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 超聲波測(cè)距 微觀尺度的長(zhǎng)度量測(cè)量 ? 微觀尺度的長(zhǎng)度量測(cè)量可分為電學(xué)測(cè)量技術(shù)、光學(xué)測(cè)量技術(shù)和顯微鏡測(cè)量技術(shù)等。 ? 電學(xué)測(cè)量技術(shù)有電渦流傳感器測(cè)量、電容傳感器測(cè)量等。 ? 光學(xué)測(cè)量法具有非接觸、材料適應(yīng)范圍廣、測(cè)量精度高等特點(diǎn)。近二十年來(lái)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展 ,光學(xué)測(cè)量技術(shù)研究也取得了很多成果并應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。按使用的光學(xué)原理不同 ,光學(xué)測(cè)量技術(shù)可分為激光干涉法、光杠桿法、光柵尺測(cè)量技術(shù)等。 光柵尺測(cè)量 ? 當(dāng)兩塊光柵以微小的角度相交傾斜重疊時(shí) ,在光柵刻痕上方可以看見(jiàn)明暗交替的莫爾條紋。當(dāng)任一光柵沿垂直于刻痕的方向移動(dòng)時(shí) ,莫爾條紋沿著垂直于交角平分線的方向移動(dòng) ,因此可以通過(guò)測(cè)量莫爾條紋的移動(dòng)量來(lái)得到光柵的位移量 ,這就是光柵尺測(cè)位移的基本原理。 ? 用這種方法來(lái)測(cè)量納米級(jí)位移的關(guān)鍵在于光柵和莫爾條紋的細(xì)分 ,由于加工技術(shù)的飛速發(fā)展 ,現(xiàn)在光柵技術(shù)測(cè)量微位移的精度達(dá)到了 177。 001 nm的水平。 ? 掃描隧道顯微鏡技術(shù) ? 掃描隧道顯微鏡 STM(scanning tunneling microscope）是應(yīng)用了隧道效應(yīng) ,所謂隧道效應(yīng)是量子力學(xué)中一種粒子躍遷的現(xiàn)象 ,在隧道狀態(tài)下隧道電流與隧道間隙呈負(fù)指數(shù)關(guān)系變化 , 當(dāng)針尖與樣品的間隙改變 01 nm,引起的隧道電流改變量為 10倍 ,由隧道電流隨距離變化的特性 ,可測(cè)出探針與樣品間的距離變化。 顯微鏡測(cè)量技術(shù) 原子力顯微鏡 ? 原子力顯微鏡 AFM(atomic force microscope)是利用了物質(zhì)表面原子間力的作用 ,當(dāng)一個(gè)對(duì)微弱力極其敏感的微懸臂在縱向充分逼近被測(cè)樣品表面時(shí) ,探針尖端的原子與樣品表面的原子之間就會(huì)產(chǎn)生相互作用的原子力 ,使微懸臂發(fā)生一定的偏轉(zhuǎn)。微懸臂的偏轉(zhuǎn)量與針尖到物體表面的距離成一定的曲線關(guān)系 ,利用這種原理的原子力顯微鏡可用于非導(dǎo)體的微位移測(cè)量。 掃描電子顯微鏡 ? 掃描電子顯微鏡 SEM ( scanning electron microscope)在
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