傳感器與檢測(cè)技術(shù)習(xí)題答案[1]-資料下載頁
2025-06-18 12:50本頁面
【正文】 緣性能好，耐水抗腐蝕性好，體積小，柔軟等優(yōu)點(diǎn)。目前已研制出多種光纖傳感器，可用于位移、速度、加速度、液位、壓力、流量、振動(dòng)、水聲、溫度、電壓、電流；磁場(chǎng)、核輻射等方面的測(cè)量。應(yīng)用前景十分廣闊。2．紅外線溫度傳感器有哪些主要類型？它與別的溫度傳感器有什么顯著區(qū)別？答：能把紅外輻射轉(zhuǎn)換成電量變化的裝置，稱為紅外傳感器，主要有熱敏型和光電型兩大類。 熱敏型是利用紅外輻射的熱效應(yīng)制成的，其核心是熱敏元件。由于熱敏元件的響應(yīng)時(shí)間長，一般在毫秒數(shù)量級(jí)以上。另外，在加熱過程中，不管什么波長的紅外線，只要功率相同，其加熱效果也是相同的，假如熱敏元件對(duì)各種波長的紅外線都能全部吸收的話，那么熱敏探測(cè)器對(duì)各種波長基本上都具有相同的響應(yīng)，所以稱其為“無選擇性紅外傳感器”。這類傳感器主要有熱釋電紅外傳感器和紅外線溫度傳感器兩大類。 光電型是利用紅外輻射的光電效應(yīng)制成的，其核心是光電元件。因此它的響應(yīng)時(shí)間一般比熱敏型短得多，最短的可達(dá)到毫微秒數(shù)量級(jí)。此外，要使物體內(nèi)部的電子改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，入射輻射的光子能量必須足夠大，它的頻率必須大于某一值，也就是必須高于截止頻率。由于這類傳感器以光子為單元起作用，只要光子的能量足夠，相同數(shù)目的光子基本上具有相同的效果，因此常常稱其為“光子探測(cè)器”。這類傳感器主要有紅外二極管、三極管等。3．紅外線光電開關(guān)有哪些優(yōu)越的開關(guān)特性？答：紅外線光電開關(guān)具有表面反射率低、環(huán)境特性優(yōu)越、回差距離遠(yuǎn)、響應(yīng)頻率高、輸出狀態(tài)靈活、檢測(cè)方式多樣、輸出形式多等許多優(yōu)越的開關(guān)特性。4．超聲波發(fā)生器種類及其工作原理是什么?它們各自特點(diǎn)是什么?答：超聲波發(fā)生器有壓電式超聲波發(fā)生器和磁致伸縮超聲波發(fā)生器兩種。壓電式超聲波發(fā)生器就是利用壓電晶體的電致伸縮現(xiàn)象制成的。常用的壓電材料為石英晶體、壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等。在壓電材料切片上施加交變電壓，使它產(chǎn)生電致伸縮振動(dòng)，而產(chǎn)生超聲波，如下圖所示，它可以產(chǎn)生幾十kHz到幾十MHz的高頻超聲波，產(chǎn)生的聲強(qiáng)可達(dá)幾十W／cm2。磁致伸縮超聲波發(fā)生器把鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中，使它產(chǎn)生機(jī)械尺寸的交替變化，即機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。～，片間絕緣以減少渦流電流損失。其結(jié)構(gòu)形狀有矩形、窗形等，如下圖所示，它只能用在幾萬Hz的頻率范圍以內(nèi)，但功率可達(dá)十萬W，聲強(qiáng)可達(dá)幾千W／cm2，能耐較高的溫度。磁致伸縮超聲波發(fā)生器5．超聲波有哪些傳播特性?答：超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機(jī)械振蕩，它是由與介質(zhì)相接觸的振蕩源所引起的。振蕩源在介質(zhì)中可產(chǎn)生兩種形式的振蕩，即橫向振蕩和縱向振蕩。橫向振蕩只能在固體中產(chǎn)生，而縱向振蕩可在固體、液體和氣體中產(chǎn)生。超聲波的一種傳播特性是在通過兩種不同的介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象， 超聲波的另一種傳播特性是在通過同種介質(zhì)時(shí)，隨著傳播距離的增加，其強(qiáng)度因介質(zhì)吸收能量而減弱。6．應(yīng)用超聲波傳感器探測(cè)工件時(shí)，在探頭與工件接觸處要有一層耦合劑，請(qǐng)問這是為什么?答：主要是為了使超聲波更好地穿透到工件內(nèi)，減少反射量，達(dá)到更好的測(cè)量效果。7．根據(jù)你已學(xué)過的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波探傷實(shí)用裝置(畫出原理框圖)，并簡要說明它探傷的工作過程?答：可采用穿透法探傷，原理框圖如下圖。穿透法探傷是根據(jù)超聲波穿透工件后的能量變化狀況，來判別工件內(nèi)部質(zhì)量的方法。穿透法用兩個(gè)探頭，置于工件相對(duì)面，一個(gè)發(fā)射超聲波，一個(gè)接收超聲波。發(fā)射波可以是連續(xù)波，也可以是脈沖。在探測(cè)中，當(dāng)工件內(nèi)無缺陷時(shí)，接收能量大，儀表指示值大；當(dāng)工件內(nèi)有缺陷時(shí)，因部分能量被反射，接收能量小，儀表指示值小。根據(jù)這個(gè)變化，就可以把工件內(nèi)部缺陷檢測(cè)出來。8．激光器主要用于哪些非電量的檢測(cè)？有何特點(diǎn)？主要的激光測(cè)速儀有哪些？答：激光器可以實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量，可以測(cè)量速度、位置、長度等物理量的測(cè)量，具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特點(diǎn)，而且速度高、精度高，測(cè)量范圍廣，抗光、電干擾能力強(qiáng)，因此應(yīng)用十分廣泛。主要的激光測(cè)速儀有加拿大的LRM1500SPD型、德國的ASTECHvlm200白光測(cè)速儀及西安儀器儀表的MWK11HH型等等。 第10章 信號(hào)處理及抗干擾技術(shù)習(xí)題答案1. 對(duì)傳感器輸出的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，為什么要采用測(cè)量放大器？答：因?yàn)闇y(cè)量放大器不但具有很高的放大倍數(shù)，而且具有十分穩(wěn)定的輸出特性，符合傳感器微弱信號(hào)放大的要求。2. 在模擬量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中常用的線性化處理方法有哪些？答：線性化方法主要有在模擬量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中可采用三種方法：①縮小測(cè)量范圍，取近似值。②采用非均勻的指示刻度。③增加非線性校正環(huán)節(jié)。3. 說明檢測(cè)系統(tǒng)中非線性校正環(huán)節(jié)(線性化器)的作用。答：檢測(cè)系統(tǒng)中非線性校正環(huán)節(jié)(線性化器)的作用是是利用它本身的非線性補(bǔ)償傳感器的非線性，從而使整臺(tái)儀表的輸出u0和輸入x之間具有線性關(guān)系。4. 如何得到非線性校正環(huán)節(jié)的曲線？答：一般主要是利用非線性元件或利用某種元件的非線性區(qū)域，例如將二極管或三極管置于運(yùn)算放大器的反饋回路中構(gòu)成的對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器就能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算，構(gòu)成非線性函數(shù)運(yùn)算放大器，它可以用于射線測(cè)厚儀的非線性校正電路中。目前最常用的是利用二極管組成非線性電阻網(wǎng)絡(luò)，配合運(yùn)算放大器產(chǎn)生折線形式的輸入輸出特性曲線。由于折線可以分段逼近任意曲線，從而就可以得非線性校正環(huán)節(jié)（線性化器）所需要的特性曲線。5．檢測(cè)裝置中常見的干擾有幾種?采取何種措施予以防止?答：檢測(cè)裝置中常見的干擾有外部噪聲和內(nèi)部噪聲兩大類。外部噪聲有自然界噪聲源(如電離層的電磁現(xiàn)象產(chǎn)生的噪聲)和人為噪聲源(如電氣設(shè)備、電臺(tái)干擾等)；內(nèi)部噪聲又名固有噪聲，它是由檢測(cè)裝置的各種元件內(nèi)部產(chǎn)生的，如熱噪聲、散粒噪聲等。采用的抑制技術(shù)主要有屏蔽技術(shù)、接地技術(shù)、浮置技術(shù)、平衡電路、濾波技術(shù)和光電隔離技術(shù)等。6．屏蔽有幾種型式?各起什么作用?答：屏蔽主要有靜電屏蔽、電磁屏蔽、低頻磁屏蔽和驅(qū)動(dòng)屏蔽四種。靜電屏蔽能防止靜電場(chǎng)的影響，電磁屏蔽能削弱高頻電磁場(chǎng)的影響，低頻磁屏蔽主要是為了抗低頻磁場(chǎng)的干擾，驅(qū)動(dòng)屏蔽能有效地抑制通過寄生電容的耦合干擾。 7．接地有幾種型式?各起什么作用?答：接地有信號(hào)地、電源地和保護(hù)地三種。信號(hào)地主要將信號(hào)的零電位接地，電源地是電源的零電位，保護(hù)地則是系統(tǒng)的零電平。 8．脈沖電路中的噪聲抑制有哪幾種方法?請(qǐng)扼要表達(dá)它的抑制原理?答：脈沖電路中的噪聲抑制有積分電路、脈沖干擾隔離門和相關(guān)量法三種。積分電路的抑制原理是由于脈沖寬度大的信號(hào)輸出大，而脈沖寬度小的噪聲脈沖輸出也小，所以能將噪聲干擾濾除掉；脈沖干擾隔離門的抑制原理是用硅二極管的正向壓降對(duì)幅度較小的干擾脈沖加以阻擋，而讓幅度較大的脈沖信號(hào)順利通過；相關(guān)量法的抑制原理是找出脈沖信號(hào)相關(guān)量(同步脈沖)，以此量與脈沖信號(hào)同時(shí)作用到與門上，當(dāng)兩輸入皆有信號(hào)時(shí)，才能使與門打開送出脈沖信號(hào)，這樣就抑制了脈沖中的干擾。 主編:俞志根22
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