自动检测思考题与习题（马西芹）

1．光纤传感器的性能有何特殊之处？主要有哪些应用？

答：光导纤维传感器(简称光纤传感器)是七十年代迅速发展起来的一种新型传感器。光纤传感器具有灵敏度高，不受电磁波干扰，传输频带宽，绝缘性能好，耐水抗腐蚀性好，体积小，柔软等优点。目前已研制出多种光纤传感器，可用于位移、速度、加速度、液位、压力、流量、振动、水声、温度、电压、电流；磁场、核辐射等方面的测量。应用前景十分广阔。

第10章、信号处理及抗干扰技术习题答案

1. 对传感器输出的微弱电压信号进行放大时，为什么要采用测量放大器？

答：因为测量放大器不但具有很高的放大倍数，而且具有十分稳定的输出特性，符合传感器微弱信号放大的要求。

2. 在模拟量自动检测系统中常用的线性化处理方法有哪些？

答：线性化方法主要有在模拟量自动检测系统中可采用三种方法：①缩小测量范围，取近似值。②采用非均匀的指示刻度。③增加非线性校正环节。

3. 说明检测系统中非线性校正环节(线性化器)的作用。

答：检测系统中非线性校正环节(线性化器)的作用是是利用它本身的非线性补偿传感器的非线性，从而使整台仪表的输出u0和输入x之间具有线性关系。。

4. 如何得到非线性校正环节的曲线？

答：一般主要是利用非线性元件或利用某种元件的非线性区域，例如将二极管或三极管置于运算放大器的反馈回路中构成的对数运算放大器就能对输入信号进行对数运算，构成非线性函数运算放大器，它可以用于射线测厚仪的非线性校正电路中。目前最常用的是利用二极管组成非线性电阻网络，配合运算放大器产生折线形式的输入-输出特性曲线。由于折线可以分段逼近任意曲线，从而就可以得非线性校正环节（线性化器）所需要的特性曲线。

5．检测装置中常见的干扰有几种?采取何种措施予以防止?

答：检测装置中常见的干扰有外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声有自然界噪声源(如电离层的电磁现象产生的噪声)和人为噪声源(如电气设备、电台干扰等)；内部噪声又名固有噪声，它是由检测装置的各种元件内部产生的，如热噪声、散粒噪声等。采用的抑制技术主要有屏蔽技术、接地技术、浮置技术、平衡电路、滤波技术和光电隔离技术等。

6．屏蔽有几种型式?各起什么作用?

答：屏蔽主要有静电屏蔽、电磁屏蔽、低频磁屏蔽和驱动屏蔽四种。静电屏蔽能防止静电场的影响，电磁屏蔽能削弱高频电磁场的影响，低频磁屏蔽主要是为了抗低频磁场的干扰，驱动屏蔽能有效地抑制通过寄生电容的耦合干扰。

7．接地有几种型式?各起什么作用?

答：接地有信号地、电源地和保护地三种。信号地主要将信号的零电位接地，电源地是电源的零电位，保护地则是系统的零电平。

8．脉冲电路中的噪声抑制有哪几种方法?请扼要表达它的抑制原理?

答：脉冲电路中的噪声抑制有积分电路、脉冲干扰隔离门和相关量法三种。积分电路的抑制原理是由于脉冲宽度大的信号输出大，而脉冲宽度小的噪声脉冲输出也小，所以能将噪声干

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扰滤除掉；脉冲干扰隔离门的抑制原理是用硅二极管的正向压降对幅度较小的干扰脉冲加以阻挡，而让幅度较大的脉冲信号顺利通过；相关量法的抑制原理是找出脉冲信号相关量(同步脉冲)，以此量与脉冲信号同时作用到与门上，当两输入皆有信号时，才能使与门打开送出脉冲信号，这样就抑制了脉冲中的干扰。

第十章、数字式传感器思考题与习题

1.莫尔条纹是怎样产生的?它具有哪些特性?

2.在精密车床上使用刻线为5400条/周圆光栅作长度检测时，其检测精度为0.01mm.问该车床丝杆的距为多少?

3.试分析四倍频电路，当传感器作反向移动时，其输出脉冲的状况(画图表示之) .该电路的作用是什

4.动态读磁头与静态读磁头有何区别?

5.磁栅传感器的输出信号有哪几种处理方法?区别何在? 6.感应同步器传感器有哪几种?各有什么特点?

7.函数变压器在鉴幅型感应同步器数显表中的作用是什么?

第十一章、其他传感器思考题与习题

1、超声波发生器的种类有哪些?其工作原理是什么?它们各自的特点是什么?

答：超声波发生器有压电式超声波发生器和磁致伸缩超声波发生器两种。压电式超声波发生器就是利用压电晶体的电致伸缩现象制成的。常用的压电材料为石英晶体、压电陶瓷锆钛酸铅等。在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩振动，而产生超声波，如下图所示，它可以产生几十kHz到几十MHz的高频超声波，产生的声强可达几十W／cm2。

压电片厚度du

磁致伸缩超声波发生器把铁磁材料置于交变磁场中，使它产生机械尺寸的交替变化，即机械振动，从而产生超声波。磁致伸缩超声波发生器是用厚度为0.1～0.4mm的镍片叠加而成的，片间绝缘以减少涡流电流损失。其结构形状有矩形、窗形等，如下图所示，它只能用在几万Hz的频率范围以内，但功率可达十万W，声强可达几千W／cm2，能耐较高的温度。

dd超声波~~

磁致伸缩超声波发生器

2、超声波的传播特性是什么?

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答：超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，它是由与介质相接触的振荡源所引起的。振荡源在介质中可产生两种形式的振荡，即横向振荡和纵向振荡。横向振荡只能在固体中产生，而纵向振荡可在固体、液体和气体中产生。

超声波的一种传播特性是在通过两种不同的介质时，产生折射和反射现象，

超声波的另一种传播特性是在通过同种介质时，随着传播距离的增加，其强度因介质吸收能量而减弱。

3、超声波探伤法有哪几种?它们的工作原理是什么? 4、红外线的特性是什么?它与一般光线有什么不同? 5、红外探测器分哪几种?它们有什么不同? 6、简述红外探伤的工作原理。 7、简述激光的形成原理。

8、.激光器有几种?它们各自的特点是什么?

答：激光器可以实现无触点远距离的测量，可以测量速度、位置、长度等物理量的测量，具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性的特点，而且速度高、精度高，测量范围广，抗光、电干扰能力强，因此应用十分广泛。主要的激光测速仪有加拿大的LRM1500SPD型、德国的ASTECH-vlm200白光测速仪及西安仪器仪表的MWK11-HH型等等。

9、请用激光传感器设计一台激光测量汽车速度的装置，并叙述它的工作原理。 2．红外线温度传感器有哪些主要类型？它与别的温度传感器有什么显著区别？

答：能把红外辐射转换成电量变化的装置，称为红外传感器，主要有热敏型和光电型两大类。 热敏型是利用红外辐射的热效应制成的，其核心是热敏元件。由于热敏元件的响应时间长，一般在毫秒数量级以上。另外，在加热过程中，不管什么波长的红外线，只要功率相同，其加热效果也是相同的，假如热敏元件对各种波长的红外线都能全部吸收的话，那么热敏探测器对各种波长基本上都具有相同的响应，所以称其为“无选择性红外传感器”。这类传感器主要有热释电红外传感器和红外线温度传感器两大类。

光电型是利用红外辐射的光电效应制成的，其核心是光电元件。因此它的响应时间一般比热敏型短得多，最短的可达到毫微秒数量级。此外，要使物体内部的电子改变运动状态，入射辐射的光子能量必须足够大，它的频率必须大于某一值，也就是必须高于截止频率。由于这类传感器以光子为单元起作用，只要光子的能量足够，相同数目的光子基本上具有相同的效果，因此常常称其为“光子探测器”。这类传感器主要有红外二极管、三极管等。

3．红外线光电开关有哪些优越的开关特性？

答：红外线光电开关具有表面反射率低、环境特性优越、回差距离远、响应频率高、输出状态灵活、检测方式多样、输出形式多等许多优越的开关特性。

6．应用超声波传感器探测工件时，在探头与工件接触处要有一层耦合剂，请问这是为什么? 答：主要是为了使超声波更好地穿透到工件内，减少反射量，达到更好的测量效果。

7．根据你已学过的知识设计一个超声波探伤实用装置(画出原理框图)，并简要说明它探伤的工作过程?

答：可采用穿透法探伤，原理框图如下图。穿透法探伤是根据超声波穿透工件后的能量变化状况，来判别工件内部质量的方法。穿透法用两个探头，置于工件相对面，一个发射超声波，一个接收超声波。发射波可以是连续波，也可以是脉冲。在探测中，当工件内无缺陷时，接收能量大，仪表指示值大；当工件内有缺陷时，因部分能量被反射，接收能量小，仪表指示值小。根据这个变化，就可以把工件内部缺陷检测出来。

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高频发生器发射探头工件接收探头放大器显示 第十二章 、检测装置的信号处理技术思考题与习题

1、对传感器输出的微弱电压信号进行放大时，为什么要采用测量放大器? 2、在模拟自动检测系统中为什么要用隔离放大器?变压器式的隔离放大器的结构特点是什么?

3、采用4-20mA电流信号来传送传感糖输出倍号有什么优点? 4、在模拟量自动检测系统中常用的线性化处理方法有哪些?

第十三章、检测装置的干扰抑制技术思考题与习题

1、论述检测装置的干扰来源。 2、硬件干扰抑制方法有哪些? 3、软件干扰抑制方法有哪些? 4、接地设计时应注意什么问题?

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