第12章位移的測(cè)量

1、 12位移的測(cè)量 11-1單選題1、對(duì)于雙頻激光干涉儀，下列敘述中（ ）是不正確的。 (A)前置放大器使用交流放大器，故沒(méi)有零點(diǎn)漂移等問(wèn)題； (B)利用多普勒效應(yīng)，計(jì)數(shù)器計(jì)頻率差的變化，不受強(qiáng)度和磁場(chǎng)變化的影響； (C)測(cè)量精度不受空氣湍流的影響，無(wú)需預(yù)熱時(shí)間； (D) 抗振性和干擾性能力強(qiáng)，廣泛用于高精度機(jī)床。2、X射線測(cè)厚儀中，射線穿透被測(cè)材料后,射線強(qiáng)度（ ）。 (A) 按線性規(guī)律衰減；(B) 按指數(shù)規(guī)律衰減； (C) 與被測(cè)材料厚度成正比；(D) 與被測(cè)材料厚度成反比3、若直線光柵的兩光柵柵距均為0.01mm，兩光柵線紋交角為0.1，則莫爾條紋間距約為（）mm。 (A) 1；(B) 1

2、0；(C) 6；(D) 0.1 11-2填空題填空題1、（射線 ）測(cè)厚儀是目前常用的非接觸測(cè)厚儀之一，與X射線測(cè)厚相比它的射線能量穩(wěn)定、射線源價(jià)廉。2、根據(jù)傳感器與被測(cè)物的位置關(guān)系，厚度測(cè)量有（非接觸測(cè)厚）和（接觸測(cè)厚 ）兩種方式。3、四碼道的編碼盤(pán)測(cè)量轉(zhuǎn)角時(shí)的角度分辨率為（ 22.5 ）度。4、將二進(jìn)制碼與其本身右移一位后舍去末位的數(shù)碼作不進(jìn)位加法，所得結(jié)果就是（循環(huán)碼 ）。5、（相干波 ）是指兩個(gè)具有相同方向、相同頻率和相位差相同的波。 11-3簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)答題1、說(shuō)明長(zhǎng)光柵的構(gòu)成和工作原理、說(shuō)明長(zhǎng)光柵的構(gòu)成和工作原理 光柵式傳感器是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量的。帶有刻線的兩塊光直柵,即標(biāo)

3、尺光柵(也稱(chēng)主光柵)和為指示光柵,這兩者刻線面相對(duì),中間留有很小的間隙相疊合,便組成了光柵副。將其置于由光源和透鏡形成的平行光束的光路中,若二光柵柵線之間有很小的夾角,則在近似垂直于柵線的方向上就顯示出比柵距W寬得很多的明暗相間距離為B的條紋, 這些條紋稱(chēng)為“莫爾條紋”,當(dāng)標(biāo)尺光柵沿垂直于柵線的x方向每移動(dòng)一個(gè)柵距W 時(shí),莫爾條紋近似沿柵線方向移過(guò)一個(gè)條紋間距。用光電元件5接收莫爾條紋信號(hào),經(jīng)電路處理后用計(jì)數(shù)器可得到標(biāo)尺光柵移過(guò)的距離。 2、莫爾條紋有哪些重要特性？、莫爾條紋有哪些重要特性？1)運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)關(guān)系。 莫爾條紋的移動(dòng)量和移動(dòng)方向與主光柵相對(duì)于指示光柵的位移量和位移方向有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系

4、。2)位移放大作用。 在光柵副中,由于角很小(tan)，若兩光柵的光柵常數(shù)相等,W1= W2= W, 條紋的間距BW/。明顯看出莫爾條紋具有放大作用,其放大倍數(shù)為K=B/W=1/。一般角很小，W可以做到約0.01mm，而B(niǎo)可以到68mm3)誤差均化效應(yīng)。 莫爾條紋是由光柵的大量柵線(常為數(shù)百條)共同形成的,對(duì)光柵的刻劃誤差有均化作用。從而能在很大程度上消除柵距的局部誤差和短周期誤差的影響,個(gè)別柵線的柵距誤差或斷線及疵病對(duì)莫爾條紋的影響很微小。 3、磁尺和磁頭按其基體形狀不同可分成哪幾種類(lèi)型？、磁尺和磁頭按其基體形狀不同可分成哪幾種類(lèi)型？ 按其基體形狀不同可分成以下類(lèi)型：平面實(shí)體型磁尺、帶狀磁尺

5、、線狀磁尺、圓型磁尺。 磁頭分動(dòng)態(tài)磁頭和靜態(tài)磁頭兩種。動(dòng)態(tài)磁頭有稱(chēng)速度磁頭。靜態(tài)磁頭有稱(chēng)磁通響應(yīng)型磁頭。4、激光與普通光相比，具有哪些重要的特殊性能？、激光與普通光相比，具有哪些重要的特殊性能？(1) 高相干性。普通光源是是非相干光源。激光是受激輻射光，激光器發(fā)出的光是相干光，所以激光具有高度的相干性。(2) 高方向性。激光器發(fā)出的激光光束的發(fā)散角很小，幾乎與激光器的反射鏡面垂直。激光可以集中在狹窄的范圍內(nèi)，向特定的方向發(fā)射。 (3) 高單色性。激光的高單色性是指譜線寬度很窄的一段光波。 (4) 高亮度。由于激光器發(fā)出的激光光束發(fā)散角很小，光能在空間高度集中，所以有效功率和照度特別高。 5、試

6、述激光干涉儀原理。、試述激光干涉儀原理。 激光干涉儀就是利用光的干涉原理，使激光束產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋，由光電轉(zhuǎn)換元件接收并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)處理后由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量的檢測(cè)。6、什么是回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差？測(cè)量回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，為什么應(yīng)、什么是回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差？測(cè)量回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，為什么應(yīng)指明測(cè)量點(diǎn)的位置？指明測(cè)量點(diǎn)的位置？ 回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差是指在回轉(zhuǎn)過(guò)程中回轉(zhuǎn)軸線偏離理想位置而出現(xiàn)的附加運(yùn)動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)誤差是回轉(zhuǎn)軸上任何一點(diǎn)發(fā)生與軸線平行的移動(dòng)和在垂直于軸線的平面內(nèi)的移動(dòng)。前一種移動(dòng)稱(chēng)為該點(diǎn)的端面運(yùn)動(dòng)誤差，后一種移動(dòng)稱(chēng)為該點(diǎn)的徑向運(yùn)動(dòng)誤差。 端面運(yùn)動(dòng)誤差因測(cè)量點(diǎn)所在半徑位置不同而異，徑向運(yùn)動(dòng)

7、誤差則因測(cè)量點(diǎn)所在的軸向位置不同而異。所以在討論運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，應(yīng)指明測(cè)量點(diǎn)的位置。 7、選用位移傳感器應(yīng)注意哪些問(wèn)題？、選用位移傳感器應(yīng)注意哪些問(wèn)題？答：選用位移傳感器時(shí)，除應(yīng)符合一般傳感器的選用原則外，其測(cè)量范圍、線性度和精確度對(duì)傳感器的合理選用尤為重要。 1）測(cè)量范圍：小位移測(cè)試可用電感式、差動(dòng)變壓器式、電容式、應(yīng)變式、渦流式、霍爾式、壓電式等，大位移測(cè)試可采用光柵、感應(yīng)同步器、磁柵等。數(shù)字式位移傳感器確定測(cè)量范圍的原則是：測(cè)量上限不準(zhǔn)傳感器過(guò)載，測(cè)量下限應(yīng)考慮示值相對(duì)誤差。 2）線性度：由于一些位移傳感器本身是非線性的，為了滿足測(cè)試精確度要求，在位移測(cè)試中常采用適當(dāng)方法給予校正、補(bǔ)償。 3

8、）精確度：根據(jù)測(cè)試的目的和被測(cè)位移實(shí)際要求，盡可能選擇精密度較低的傳感器，以獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 8、利用電渦流傳感器測(cè)量物體的位移。試問(wèn)：、利用電渦流傳感器測(cè)量物體的位移。試問(wèn)： (1) 如果被測(cè)物體由塑料制成，位移測(cè)量是否可行？為什么？如果被測(cè)物體由塑料制成，位移測(cè)量是否可行？為什么？ (2) 為了能夠?qū)υ撐矬w進(jìn)行位移測(cè)量，應(yīng)采取什么措施？應(yīng)考慮為了能夠?qū)υ撐矬w進(jìn)行位移測(cè)量，應(yīng)采取什么措施？應(yīng)考慮什么問(wèn)題？什么問(wèn)題？答： (1)不可行。因?yàn)殡姕u流傳感器是電感傳感器的一種形式，是利用金屬導(dǎo)體在交變磁場(chǎng)中的渦流效應(yīng)進(jìn)行工作的，而塑料不是導(dǎo)體，不能產(chǎn)生渦流效應(yīng)，故不可行。 (2)可在該物體表

9、面上鍍上一層金屬，使之在變化的磁場(chǎng)中或者磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，并自行閉合，從而形成渦流。應(yīng)考慮以下問(wèn)題：導(dǎo)體的電阻率要高，消除加工過(guò)程中殘余的剩磁，避免導(dǎo)體表面有不同性質(zhì)的電鍍層，以防止影響靈敏度；被測(cè)物體的大小應(yīng)大于線圈直徑的1.8倍，若為圓柱體時(shí)，其直徑應(yīng)大于線圈直徑的3.5倍。 9、渦流位移傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)、渦流位移傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么？渦流傳感器能否測(cè)量大位移？為什么？點(diǎn)是什么？渦流傳感器能否測(cè)量大位移？為什么？答： (1) 電渦流式傳感器具有頻率響應(yīng)范圍寬，靈敏度高，測(cè)量范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，不受油污等介

10、質(zhì)影響，特別其具有非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。 (2) 因?yàn)闇u流傳感器受變換磁場(chǎng)大小的限制，故它不能用于測(cè)量大位移。10、電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？、電渦流傳感器除了能測(cè)量位移外，還能測(cè)量哪些非電量？答：渦流傳感器除了能夠測(cè)量位移外，還可測(cè)量：1）由位移量變換而來(lái)的被測(cè)對(duì)象，如：位移振幅、表面粗糙度、轉(zhuǎn)速、零件尺寸、零件個(gè)數(shù)、零件厚度、回轉(zhuǎn)軸線誤差運(yùn)動(dòng)等測(cè)量；2）由被測(cè)材質(zhì)物性變換來(lái)的被測(cè)對(duì)象，如溫度、硬度、渦流探傷等。 11.4 應(yīng)用題應(yīng)用題1 圖所示為長(zhǎng)光柵副的幾何關(guān)系，其中圖所示為長(zhǎng)光柵副的幾何關(guān)系，其中W1和和W2分別為標(biāo)尺光柵分別為標(biāo)尺光柵和指示光柵的常數(shù)，和指示光柵的

11、常數(shù)，為兩個(gè)光柵柵線之間的夾角，為兩個(gè)光柵柵線之間的夾角，為莫爾條紋為莫爾條紋與水平方向的夾角，與水平方向的夾角，B為條紋的間距。為條紋的間距。(1) 試確定莫爾條紋的斜率及其間距的計(jì)算公式。試確定莫爾條紋的斜率及其間距的計(jì)算公式。(2) 若若W1=W2=W=0.01 mm，=0.00125 rad，莫爾條紋的間距是，莫爾條紋的間距是多少？若電子電路可以區(qū)分多少？若電子電路可以區(qū)分2 mm，該光柵最小可以分辨多大的位，該光柵最小可以分辨多大的位移量？移量？ cottanEFDEsin1122WWWWcot) 1cos(cotsintan1212WWWWsinsin2WB解解：(1) 如圖，有整理，得莫爾條紋的斜率：求條紋間距B：(2) 由(1)的結(jié)果，有 cosADAB2ADABBDcos2211WWcos2sin1cossin2)sin()sin(12121222212122WWWWWWWWWWcos)90sin(sincos221222221WWWWWWB /2sin2cos22cos221222221WWWWWWWWWB于是，條紋間距為B=0.01/0.00125=8 mm因?yàn)?/2=4，所以可以分辨0.01/4=0.0025 mm的位移量。 2 對(duì)于一個(gè)對(duì)于一個(gè)6位普通二進(jìn)制編碼盤(pán)，基準(zhǔn)標(biāo)志設(shè)于零位。最大量位普通二進(jìn)制編碼盤(pán)，基準(zhǔn)標(biāo)志設(shè)于零位。最大量化誤差是多