機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題-4答案

1、習(xí)題四答案1、模擬式傳感器信號處理過程包括哪些環(huán)節(jié)？對轉(zhuǎn)換后的電信號進(jìn)行測量，并進(jìn)行放大、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、記錄、指示、顯示等處理2、試簡述光電式轉(zhuǎn)速傳感器的測量原理 光電式轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸(或與被測軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成，如圖所示。光源發(fā)生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。當(dāng)縫隙圓盤隨被測軸轉(zhuǎn)動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤每轉(zhuǎn)一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數(shù)相等的電脈沖，根據(jù)測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)N，則可測出轉(zhuǎn)速。3、試簡述加速度傳感器的測量原理。工作原理都是利用慣性質(zhì)量受加速度所產(chǎn)生的慣性力而造

2、成的各種物理效應(yīng)，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成電量，間接度量被測加速度。最常用的有應(yīng)變式、壓電式、電磁感應(yīng)式等。4、描述傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是什么？傳感器變換的被測量的數(shù)值處在穩(wěn)定狀態(tài)時，傳感器的輸入/輸出關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。描述傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)是：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率和零漂5、檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成？說明各部分的作用？敏感元件 是一種能夠?qū)⒈粶y量轉(zhuǎn)換成易于測量的物理量的預(yù)變換裝置傳感元件 是將敏感元件輸出的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號（如電阻、電感、電容等）形式?；巨D(zhuǎn)換電路 將電信號量轉(zhuǎn)換成便于測量的電量，如電壓、電流、頻率等。6、熱電偶回路中的熱電勢的組成。兩種不同材

3、料組成的熱電偶，其接點溫度為T1和T2，兩者之間的熱電勢E（1，2）等于熱電偶在連接點溫度為T1和T3的電勢與T3和T2的電勢之和。即E(1,2)=E(1,3)+E(3,2)7、熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償方法？熱電偶參比端（冷端）處理。實際使用中給出的分度表里，熱電勢和溫度的對應(yīng)值是以冷端為零度時來制定的。但在實際中冷端往往不為零度，這就要對冷端進(jìn)行處理。推薦精選1冰點法精度最高，將冰水混合物放在保溫瓶中，再把細(xì)玻璃試管插入冰水化合物中，在試管底部注入適量油類或水銀。熱電偶的參比端就放在這里。2熱電勢修正法在沒有條件實現(xiàn)冰點法時，可以設(shè)法把參比端置于穩(wěn)定的恒溫條件中，再根據(jù)中間溫度定律公式，來計算實

4、際溫度。3冷端補(bǔ)償器法許多工業(yè)生產(chǎn)的過程中以上兩個條件都無法滿足，所以在電偶回路中接入補(bǔ)償器來自動補(bǔ)償。冷端補(bǔ)償器是一個不平衡電橋，其中多數(shù)電阻溫度系數(shù)都趨于零，有一個電阻為熱敏電阻，隨溫度改變阻值改變。實際上補(bǔ)償電橋與熱電偶回路的熱電曲線不同，所以在任意溫度下都完全補(bǔ)償是不太現(xiàn)實的。所以實際上只有在平衡點溫度和計算點溫度下可以得到完全補(bǔ)償。其它溫度下都只能得到近似的補(bǔ)償。即附加誤差。4補(bǔ)償導(dǎo)線法用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端移到離被測介質(zhì)較遠(yuǎn)溫度比較穩(wěn)定的場合8、電位器式傳感器繞組的電阻為8K，電刷最大的行程為5mm.。若允許的最大功耗為40mw,傳感器所用的激勵電壓為允許的最大激勵電壓。試求當(dāng)輸

5、入位移量為1mm時，該傳感器輸出的電壓是多少？1.6mV9、某光柵傳感器，刻線數(shù)為100線/mm，設(shè)細(xì)分時測得莫爾條紋數(shù)為400，試計算光柵位移是多少毫米？若四倍細(xì)分后，記數(shù)脈沖仍為400，則光柵的位移是多少？測量分辨率是多少？光柵此時的位移細(xì)分前4mm, 細(xì)分后 1mm 測量分辨率:細(xì)分前0.01 mm/線 細(xì)分后:0.02510、采用阻值為120 ，靈敏度系數(shù)k=2.0金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1000時，試求單臂工作電橋雙臂工作電橋以及全橋工作時的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。(1)當(dāng)=2時，R/

6、R=K0=2x10-6單臂工作時，輸出電壓U0=R1R2 (R/R)U0 /(R1+R2)=4.8X10-4v雙臂工作時，輸出電壓U0=2R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)= 9.6X10-4v全臂工作時，輸出電壓U0=4R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)=19.2X10-4v單臂工作，雙臂工作，全臂工作時推薦精選靈敏度的比值為1：2：4（2）當(dāng)=1000時，R/R=K0=2x10-3單臂工作時，輸出電壓U0=R1R2 (R/R) U0/(R1+R2)=0.48v雙臂工作時，輸出電壓U0=2R1R2 (R/R) U0 /(R1+R2)= 0.96v全臂工作時，輸出電壓U0=4R

7、1R2 (R/R) U0 /(R1+R2)=1.92v單臂工作，雙臂工作，全臂工作時靈敏度的比值為1：2：411、某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由4.5mm變到5.0mm時，位移測量儀的輸出電壓由3.5v減至2.5v,求該儀器的靈敏度。S=dy/dx=(2.5-3.5)/(5.0-4.5) V/mm=-2V/mm12、機(jī)電一體化系統(tǒng)中，需要測試的常見物理量有哪些？舉例說明。機(jī)電一體化系統(tǒng)中，檢測系統(tǒng)所測試的物理量一般包括：溫度、流量、功率、位移、速度、加速度、力等。13、為什么機(jī)電一體化系統(tǒng)中的測試過程往往要進(jìn)行非線性補(bǔ)償？試分析非線性補(bǔ)償通常使用的幾種方法的原理？很多檢測元件如熱敏電阻、光敏管

8、、應(yīng)變片等具有不同程度的非線性特性，這使較大范圍的動態(tài)檢測存在著很大的誤差。方法有三種：計算法、查表法和插值法計算法：當(dāng)輸出電信號與傳感器的參數(shù)之間有確定的數(shù)字表達(dá)式時，就可采用計算法進(jìn)行非線性補(bǔ)償。即在軟件中編制一段完成數(shù)字表達(dá)式計算的程序，被測參數(shù)經(jīng)過采樣、濾波和標(biāo)度變換后直接進(jìn)入計算機(jī)程序進(jìn)行計算，計算后的數(shù)值即為經(jīng)過線性化處理的輸出參數(shù)。查表法：所謂查表法，就是把事先計算或測得的數(shù)據(jù)按一定順序編制成表格，查表程序的任務(wù)就是根據(jù)被測參數(shù)的值或者中間結(jié)果，查出最終所需要的結(jié)果。14、測量某加熱爐溫度范圍為1001124，線性溫度變送器輸出05V，用ADC0809轉(zhuǎn)換器輸入到微機(jī)控制系統(tǒng)中，

9、試求測量該溫度環(huán)境的分辨率和精度。4 ; +2。15、在家用電器中，有些傳感器是借助敏感元件來進(jìn)行測試的。舉一個事例，并分析其檢測原理（繪出原理框圖）。推薦精選 取暖器的溫度檢測是用熱敏電阻來進(jìn)行感溫的,它串接在電路中當(dāng)溫度超過一定值時其電阻發(fā)生變化引起控制電路動作從而對主電路進(jìn)行控制。16、金屬電阻應(yīng)變片測量外力的原理是什么？其靈敏系數(shù)及其物理意義是什么？受哪兩個因素影響？ 電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理是電阻應(yīng)變效應(yīng)。導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變時，其電阻值隨著發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。定量分析：R=L/A當(dāng)金屬絲受拉時，長度變化為L，面積變化為A，則電阻的K0為金屬電阻絲

10、的應(yīng)變靈敏度系數(shù)，它表示單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化。影響因素：1）幾何尺寸 2）材料的電阻率17、述并論證熱電偶溫度測試的中間導(dǎo)體定率，并說明中間導(dǎo)體定率的主要用途。 熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。它表明：若熱電偶的兩熱電極被兩根導(dǎo)體延長，只要接入的兩根導(dǎo)體組成熱電偶的熱電特性與被延長的熱電偶的熱電特性相同，且它們之間連接的兩點溫度相同，則總回路的熱電動勢與連接點溫度無關(guān)，只與延長后的熱電偶兩端的溫度有關(guān)。18、分析電容傳感器的工作原理及其主要應(yīng)用。 設(shè)兩極板相互覆蓋的有效面積為A，兩極板間的距離為d，極板間介質(zhì)的介電常數(shù)為，在忽略極板邊緣影響的條件下，平板電容器的電容C為：電容式傳感器分為三種：改變極板面積的變面積式；改變極板距離的變間隙式；改變介電常數(shù)的變介電常數(shù)推薦精選它結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，動態(tài)響應(yīng)特性好、適應(yīng)性強(qiáng)、抗過載能力大、價格便宜，一般可用于測量壓力、力、位移、振動、液位等。19各類傳感器的信號輸出電壓差別較大，請簡述幾種傳感器的輸出電壓范圍。 熱電偶的輸出一般為40mmV,數(shù)字式傳感器輸出一般為5V;20試分析檢測系統(tǒng)干擾的形成條件，以