【正文】 變化，電渦流傳感器到金屬板表面的距離會(huì)不同，導(dǎo)致測厚儀輸出電壓值變化。為了消除金屬板上、下波動(dòng)和表面不平整的影響，測厚儀使用了兩個(gè)特性相同的電渦流傳感器Ll和上Ll對(duì)稱地放置在金屬板上、下兩側(cè)。 高頻渦流測厚原理圖在測量給定板厚值時(shí)，調(diào)整傳感器Ll的位置，使兩個(gè)傳感器到金屬板表面的距離x1+x2=2x0, x0是傳感器在線性工作區(qū)內(nèi)給定的一個(gè)距離常數(shù)，如兩個(gè)傳感器的輸出分別為Ul 和U2，則傳感器輸出的總電壓Ul十U2＝2Uo。將2 Uo與比較電壓疊加后，使測厚儀偏差指示儀表指針指零。當(dāng)板厚有變化時(shí)，傳感器輸出總電壓變?yōu)?Uo177?！鱑，△U表示了板厚的變化量，并使儀表發(fā)生偏擺。對(duì)不同的給定板厚值，調(diào)整Ll的位置總可以滿足x1+x2=2x0的要求。因此，板厚給定值可以由Ll的位置來給定。通過計(jì)算偏差值和給定值的代數(shù)和，即可求得實(shí)際的板厚。 簡述線位移、角位移的測量方法及測量原理。答：在工程應(yīng)用中，一般將位移測量分為模擬式測量和數(shù)字式測量兩大類。在模擬式測量中，需要采用能將位移量轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。這類傳感器發(fā)展非常迅速，隨著傳感器技術(shù)及檢測方法的進(jìn)步，幾乎包含了從傳統(tǒng)到最新型傳感器的各種類型。常見的有：電阻式傳感器(電位器式和應(yīng)變式)、電感式傳感器(差動(dòng)電感式和差動(dòng)變壓器式)、電容式傳感器(變極距式、變面積式和變介質(zhì)式)、電渦流式傳感器、光電式傳感器及光導(dǎo)纖維傳感器、超聲波傳感器、激光及輻射式傳感器、薄膜傳感器等。將上述傳感器與相應(yīng)的測量電路結(jié)合在一起，即組成工程中常用的測量儀器和儀表，如電阻式位移計(jì)、電感測微儀、電容測微儀、電渦流測微儀、光電角度檢測器、電容液位計(jì)等。各種位移測量儀表的測量范圍和測量精度各不相同，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)測量任務(wù)選擇合適的測量方法和測量儀表。 數(shù)字式測量方法主要是指在精密數(shù)控裝置如數(shù)控機(jī)床和三坐標(biāo)測量儀等設(shè)備中，將直線位移或角位移轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸出的測量方法。常用的轉(zhuǎn)換裝置有感應(yīng)同步器(直線型、圓型)、旋轉(zhuǎn)變壓器、磁尺(帶狀、線狀、圓型)、光柵(直線型、圓型)和各種脈沖編碼器等。 此外，根據(jù)傳感器原理和使用方法的不同，位移測量可分為接觸式測量和非接觸式測量兩種方式。根據(jù)作用機(jī)理的不同還可分為主動(dòng)式測量和被動(dòng)式測量等方式。 測量幾~幾十mm的較大位移，可選用什么傳感器？簡述其工作原理。答：電感式和差動(dòng)變壓器式傳感器的測量范圍要大一些，有些可達(dá)100mm。其工作原理參見第三章有關(guān)內(nèi)容。 用測速發(fā)電機(jī)測量速度的原理是什么？應(yīng)用上有什么特點(diǎn)？答：測速發(fā)電機(jī)是一種專門測速微型電機(jī)，電機(jī)的輸出電勢，在勵(lì)磁一定的條件下，其值與轉(zhuǎn)速成正比。若將被測旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連接，即可測得轉(zhuǎn)速。測速發(fā)電機(jī)分為直流型和交流型。直流測速電機(jī)是利用在恒定磁場中，轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞繞組切割磁通，而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，經(jīng)電刷引出感應(yīng)電動(dòng)勢，其原理如圖所示，輸出電勢的極性反應(yīng)旋轉(zhuǎn)方向，輸出電壓大小U為：其中，為電勢常數(shù)，由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定；為恒定勵(lì)磁電壓產(chǎn)生的磁通；為電樞回路的總電阻；為負(fù)載電阻；為被測轉(zhuǎn)速。交流測速電機(jī)是由交流電壓勵(lì)磁的，繞組加勵(lì)磁電壓，繞組為測量繞組，輸出感應(yīng)電勢。交流測速電機(jī)有同步式和異步式兩類，圖所示為空心杯轉(zhuǎn)子異步測速電機(jī)，它的轉(zhuǎn)子上一個(gè)薄壁非磁性杯，杯的內(nèi)外由內(nèi)定子和外定子構(gòu)成磁路。內(nèi)、外定子上嵌有在空間相差的兩個(gè)繞組，即勵(lì)磁繞組和測量繞組。當(dāng)轉(zhuǎn)子隨被測旋轉(zhuǎn)體以轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子切割由產(chǎn)生交變直軸磁通，因此在空心杯中產(chǎn)生切割電勢，它的大小與轉(zhuǎn)速成正比，其值為其中，為常數(shù)。電勢在轉(zhuǎn)子杯中產(chǎn)生與之成正比的短路交流電流，并建立交軸磁通，的方向與軸線一致，在上產(chǎn)生感應(yīng)電勢，其大小與成正比。當(dāng)勵(lì)磁電壓的幅值、頻率一定時(shí)，上的輸出電壓就正比于轉(zhuǎn)速，測得就可得知轉(zhuǎn)速。 用光電或磁電脈沖轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行轉(zhuǎn)速測量，試畫出其原理結(jié)構(gòu)圖，并說明其工作原理？答：圖所示為磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它由永久磁鐵、線圈、磁盤等組成。在永久磁鐵組成的磁路中，若改變磁阻（如空氣隙）的大小，則磁通量隨之改變。磁路通過感應(yīng)線圈，當(dāng)磁通量發(fā)生突變時(shí)，感應(yīng)出一定幅度的脈沖電勢，該脈沖電勢的頻率等于磁阻變化的頻率。為了使氣隙變化，在待測軸上裝一個(gè)由軟磁材料做成的齒盤（通常采用60個(gè)齒）。當(dāng)待測軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒盤也跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，齒盤中的齒和齒隙交替通過永久磁鐵的磁場，從而不斷改變磁路的磁阻，使鐵芯中的磁通量發(fā)生突變，在線圈內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)脈沖電動(dòng)勢，其頻率跟待測轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速成正比。線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的頻率為： 式中：——為轉(zhuǎn)速（）；——為頻率（Hz）； ——為齒輪的齒數(shù)。當(dāng)齒輪的齒數(shù)時(shí)，則即只要測量頻率，即可得到被測轉(zhuǎn)速。而只要將線圈盡量靠近齒輪外緣安放，那么，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢就是正弦波形。光電式轉(zhuǎn)速傳感器分為直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器和反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器。圖所示為直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它由開孔圓盤、光源、光敏元件及縫隙板等組成。開孔圓盤的輸入軸與被測軸相連接，光源發(fā)出的光通過開孔圓盤和縫隙板照射到光敏元件上被光敏元件所接收，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。開孔圓盤上有許多小孔，開孔圓盤旋轉(zhuǎn)一周，光敏元件輸出的電脈沖的個(gè)數(shù)等于圓盤的開孔數(shù)，因此可通過測量光敏元件輸出的脈沖頻率得知被測轉(zhuǎn)速，即式中：N——圓盤開孔數(shù)； ——轉(zhuǎn)速 ——脈沖頻率。 直射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖圖所示為反射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖，它由紅外發(fā)射管、紅外接收管、光學(xué)系統(tǒng)等組成；光學(xué)系統(tǒng)由透鏡及半透鏡構(gòu)成。紅外發(fā)射管由直流電源供電，工作電流為20mA，可發(fā)射出紅外光。半透鏡既能使發(fā)射的紅外光射向轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，又能使從轉(zhuǎn)動(dòng)物體反射回來的紅外光穿過半透鏡射向紅外接收管。測量轉(zhuǎn)速時(shí)需要在被物體上粘貼一小塊紅外反射紙，這種氏具有定向反射作用。當(dāng)被測物體旋轉(zhuǎn)時(shí)，粘貼在物體上的反射紙和物體一起旋轉(zhuǎn)，紅外接收管則隨感受到反射光的強(qiáng)弱而產(chǎn)生相應(yīng)變化的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)電路處理后便可以由顯示電路顯示出被測對(duì)象轉(zhuǎn)速的大小。 利用頻閃式測速儀測量旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速時(shí)，在被測旋轉(zhuǎn)體上做一三角形標(biāo)記。當(dāng)頻閃測速儀所測量值為、和時(shí)，觀察到旋轉(zhuǎn)體上的標(biāo)記停在某一位置上不動(dòng)。當(dāng)頻閃測速儀調(diào)到時(shí)，其顯示出兩個(gè)停在對(duì)稱180176。位置上不動(dòng)的標(biāo)記。求此時(shí)旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)數(shù)值是多少？ 有人說：“自由振動(dòng)是初始激勵(lì)激起的振動(dòng)。因而對(duì)于一個(gè)單自由度線性系統(tǒng)，初始條件的不同，其自由振動(dòng)的振幅、相位、頻率均不同。”事實(shí)究竟如何？答：參見教材P293 ，若安裝傳感器前系統(tǒng)的固有頻率為10Hz，裝上傳感器后，試確定新的系統(tǒng)的固有頻率。答：參見教材P293 某石英晶體加速度傳感器的技術(shù)規(guī)范如下：頻率范圍0～15kHz；動(dòng)態(tài)范圍177。3500g，靈敏度5pC/g；固有頻率22kHz；；；橫向靈敏度最大為2％，試求：①；②當(dāng)橫向振動(dòng)加速度幅值為1000g，確定最大電荷輸出量。答：參見教材P295 某磁電式速度傳感器技術(shù)規(guī)范如下：頻率范圍20～1000Hz；測量范圍（振幅）、最大峰峰值為5mm；～30g；對(duì)10kΩ負(fù)載電阻的靈敏度為（177。）V/（ms1）；線圈的質(zhì)量為170g；有阻尼固有頻率為5Hz；直流電阻為600Ω；傳感器橫向靈敏度最大20％，試求：在有效載荷作用下，測得上述規(guī)范所列出的最小頻率時(shí)的最大振幅，試計(jì)算出此時(shí)的輸出電壓，試確定此時(shí)的速度及位移幅值。答：參見教材P295 在車間的某一特定位置，三臺(tái)機(jī)器所產(chǎn)生的聲壓級(jí)分別為90 dB，93 dB和95dB，如果三臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作，問總的聲壓級(jí)是多少分貝？解： 某車間內(nèi)測量某一機(jī)床開動(dòng)時(shí)的聲壓級(jí)為101dB，停車后測量的背景噪聲為93dB，問機(jī)床本身的聲壓級(jí)是多少分貝？解：由書P314頁表可知即機(jī)床本身的聲壓級(jí)是： 對(duì)某交通路口進(jìn)行噪聲測量，每小時(shí)測量一次，全天共測量24次。白天規(guī)定為從早晨7時(shí)至晚10時(shí)，共測15次，A聲級(jí)的測量值分別為68，67，69，71，73，75，76，70，72，74，75，69，68，67，66dB；夜間規(guī)定為晚10時(shí)至次日晨7時(shí)，共測量9次，A聲級(jí)的測量值分別為63，61，60，58，58，60，65，67dB。分別計(jì)算白天和夜里的等效連續(xù)A聲級(jí)。解：由公式可得白天的等效連續(xù)A聲級(jí)夜里的等效連續(xù)A聲級(jí) 在國際溫標(biāo)ITS90中對(duì)溫度范圍作了怎樣的規(guī)定？在每個(gè)溫度范圍里各規(guī)定了什么溫度儀表和測溫方法來確定溫度？答：（1）定義固定點(diǎn) ITS90中定義固定點(diǎn)有17個(gè)。 （2）標(biāo)準(zhǔn)儀器 ITS90的內(nèi)插用標(biāo)準(zhǔn)儀器，是將整個(gè)溫標(biāo)分4個(gè)溫區(qū)。溫標(biāo)的下限為，向上到用單色輻射的普朗克輻射定律實(shí)際可測得的最高溫度。 1）~ 和蒸氣壓溫度計(jì)，~，~2）~ 和定容氣體溫度計(jì)。3）~ 鉑電阻溫度計(jì)。4） 光學(xué)或光電高溫計(jì)。；并且當(dāng)溫度為時(shí)，輸出電流為。，問：當(dāng)溫度分別為和時(shí)，電壓表的讀數(shù)為多少？（不考慮非線性）解：當(dāng)溫度為時(shí)，其輸出電流為：此時(shí)電壓表的讀數(shù)為AD590KH電壓表RN=當(dāng)溫度為時(shí)，其輸出電流為：此時(shí)電壓表的讀數(shù)為 分別說明“輻射溫度”、“亮度溫度”、“顏色溫度”的定義及其產(chǎn)生的原因。這些溫度和真實(shí)溫度有什么區(qū)別？它們和真實(shí)溫度的差異大小由什么決定的？答：非接觸式溫度傳感器按傳感器的輸入量可分為輻射式溫度傳感器、亮度式溫度傳感器和比色溫度傳感器。下面分別給予介紹。1．輻射式溫度傳感器輻射式溫度傳感器分為全輻射溫度傳感器和部分輻射溫度傳感器。（1）全輻射溫度傳感器：全輻射溫度傳感器是利用物體在全光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系來測量溫度的，由于是對(duì)全輻射波長進(jìn)行測量，所以希望光學(xué)系統(tǒng)有較寬的光譜特性，而且熱敏檢測元件也采用沒有光譜選擇性的元件。 全輻射溫度傳感器測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(原書稿圖4097)； ； ； ； ； 圖中透鏡2的作用是把被測物體1的輻射聚焦在熱敏元件4上，熱敏元件4受熱而輸出跟被測物體溫度大小有關(guān)的電信號(hào)。為了使熱敏元件4只受到正面來的熱輻射而不受其他方向熱輻射的影響，采用熱屏蔽器3對(duì)其加以保護(hù)。（2）部分熱輻射溫度傳感器：為了提高溫度傳感器的靈敏度，有時(shí)也可根據(jù)特殊測量的要求，輻射式溫度傳感器的檢測元件采用具有光譜選擇性的元件。由于這些溫度檢測元件只能對(duì)部分光譜能量進(jìn)行測量，而不能工作在全光譜范圍內(nèi)，所以我們稱這類溫度傳感器為部分熱輻射式溫度傳感器。常見的部分熱輻射溫度傳感器的檢測元件主要有光電池、光敏電阻、紅外探測元件等。下面，對(duì)紅外溫度傳感器的測溫原理作簡單介紹。自然界中任何物體，只要其溫度在絕對(duì)零度以上，都會(huì)產(chǎn)生紅外光向外界輻射出能量。所輻射能量的大小，直接與該物體的溫度有關(guān)，具體地說是與該物體熱力學(xué)溫度的4次方成正比，用公式可表達(dá)為 （4111）式中：—物體在溫度T時(shí)單位面積和單位時(shí)間的紅外輻射總量；—斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，；—物體的輻射率，即物體表面輻射本領(lǐng)與黑體輻射本領(lǐng)之比值，黑體；—物體的溫度（K）；—物體周圍的環(huán)境溫度（K）。通過測量物體所發(fā)射的E，就可測得物體的溫度。利用這個(gè)原理制成的溫度測量儀表叫紅外溫度傳感器。這種測量不需要與被測對(duì)象接觸，因此屬于非接觸式測量。紅外溫度儀表可用于很寬溫度范圍的測溫，從50oC直至高于3000oC。在不同的溫度范圍，對(duì)象發(fā)出的電磁波能量的波長分布不同，在常溫（0oC~100oC）范圍，能量主要集中在中紅外和遠(yuǎn)紅外波長。紅外溫度傳感器測溫的原理圖如圖所示。紅外溫度傳感器測溫原理圖圖中，主光學(xué)系統(tǒng)有兩個(gè)作用：①把被測處的紅外線集中到檢測元件上；②把進(jìn)入儀表的紅外線發(fā)射面限制在固定范圍內(nèi)。檢測元件把紅外線能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)處理單元把檢測元件輸出的信號(hào)，用電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行處理，變成人們需要的各種模擬量和數(shù)字量信息。顯示單元把處理過的信號(hào)變成人們可閱讀的數(shù)字或畫面。瞄準(zhǔn)系統(tǒng)用于瞄準(zhǔn)（或指示）被測部位。有些紅外溫度傳感器不需要瞄準(zhǔn)。 2．亮度式溫度傳感器光亮式溫度傳感器是利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理，以被測物體光譜的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)的亮度與標(biāo)準(zhǔn)輻射體的亮度進(jìn)行比較來測量溫度的。由于實(shí)際物體的單色輻射發(fā)射系數(shù)小于絕對(duì)黑體，即，因而實(shí)際物體的單色亮度小于絕對(duì)黑體的單色亮度。由于在溫度T（K）時(shí)，絕對(duì)黑體的單色輻射亮度為式中：—第一輻射常數(shù)，；—第二輻射常數(shù)，；—波長；—光速；—普朗克常數(shù)；—波爾茲蔓常數(shù)。故實(shí)際物體的單色輻射亮度為從式中可以看出物體的單色輻射亮度與物體的被測溫度T（K）滿足一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，故只要能測得被測物體的便能測得物體的被測溫度T（K）。亮度式溫度傳感器測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖可見圖所示。3．比色溫度傳感器光電比色溫度傳感器是以兩個(gè)波長的輻射亮度之比隨溫度變化的原理來進(jìn)行溫度測量的，如圖所示為光電比色溫度傳感器的工作原理圖。被測對(duì)象1的輻射射線經(jīng)過透鏡射到由電機(jī)7帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)調(diào)制圓盤6上，在調(diào)制盤的開孔上附有兩種顏色的濾光片8和9，一般為紅、藍(lán)色，把光線調(diào)制成交變的。從而使射到光敏元件3上的為紅、藍(lán)色交變的光線。進(jìn)而使光敏元件輸出與相應(yīng)的紅色和藍(lán)色相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。然后把這個(gè)信號(hào)放大并運(yùn)算后送到顯示儀表5，得到被測物體的溫度（T）。光電比色溫度傳感器測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； ； ； ； ； ； 分析容積式流量計(jì)的誤差及造成誤差的原因。為了減小誤差，測量時(shí)應(yīng)注意什么？答：容積式流量計(jì)是使被測流體充滿具有一定容積的空間，然后再把這部分流體從出口排出，故分析容積式流量計(jì)的誤差主要是由被測液體干凈度（即所含有固體顆粒）。為了減小誤差，測量時(shí)應(yīng)在流量計(jì)前加過濾器。 敘述轉(zhuǎn)子流量計(jì)的基本原理及各種影響因素。答：，它主要由下到上內(nèi)徑逐步擴(kuò)大的錐形管和在錐管內(nèi)可自由上下運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)子流量傳感器兩端用法蘭、螺紋和軟管與測量管連接，且垂直安裝，被測流體有錐形管的上端流入，下端流出。轉(zhuǎn)子流量傳感器測流原理圖當(dāng)流體由上向下流動(dòng)時(shí)