材料成形測(cè)試技術(shù)宋美娟習(xí)題參考答案

1、第2章 習(xí)題 1傳感器一般由那幾部分組成？傳感器的類型有哪些？ 答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路和其他輔助元件組成。按被測(cè)量分類：熱工量傳感器、機(jī)械量傳感器、狀態(tài)傳感器、物性傳感器和成分量傳感 器按傳感器的原理分類：物理型傳感器、化學(xué)傳感器、生物傳感器；按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類：開關(guān)型傳感器、模擬型傳感器、數(shù)字型傳感器；按構(gòu)成原理分類：結(jié)構(gòu)性傳感器、物性傳感器； 按其構(gòu)成分類：基本型傳感器、組合型傳感器、應(yīng)用型傳感器。2金屬絲電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有什么區(qū)別？ 答：金屬電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上的不同在于電阻變化的原因不同。金屬電阻絲應(yīng)變片是導(dǎo)體的形狀變化

2、從而引起阻值相應(yīng)的變化。半導(dǎo)體應(yīng)變片是半導(dǎo)體材料的某一軸向施加一定的載荷而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，半導(dǎo)體的電阻率發(fā)生變化從而引起電阻相應(yīng)的變化。3常用電阻式傳感器有幾大主要類型？答：電阻應(yīng)變片：電阻應(yīng)變片是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)原理制成的，應(yīng)用最為廣泛的電阻式傳感器，主要用于機(jī)械量的檢測(cè)中，如力、壓力等物理量的檢測(cè)。熱電阻：熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度 測(cè)量的，是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。光敏電阻：光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)。氣敏電阻：氣敏電阻傳

3、感器就是一種將檢測(cè)到的氣體的成分和濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感 器，他是一種半導(dǎo)體敏感器件，利用氣體的吸附而使半導(dǎo)體本身的電導(dǎo)率發(fā)生變化這一機(jī)理 來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的。4簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片的粘貼工藝及步驟。答：（1 ）應(yīng)變片的檢查與選擇首先要對(duì)采用的應(yīng)變片進(jìn)行外觀檢查，觀察應(yīng)變片的敏感柵 是否整齊、均勻，是否有銹斑以及短路和折彎等現(xiàn)象。其次要對(duì)選用的應(yīng)變片的阻值進(jìn)行測(cè)量，阻值選取合適將對(duì)傳感器的平衡調(diào)整帶來(lái)方便。如有需要，還要對(duì)應(yīng)變片的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行修正。（2）試件的表面處理采用砂紙打磨或無(wú)油噴砂法等清除試件表面雜質(zhì)、油污及疏松層等，用化學(xué)清洗劑如氯化碳、丙酮、甲苯等進(jìn)行反復(fù)清洗，或采用超聲波清洗后，盡快粘貼，

4、 防止氧化。（3）底層處理為了保證應(yīng)變片能牢固地貼在試件上，并具有足夠的絕緣電阻，改善膠 接性能，可在粘貼位置涂上一層底膠。（4）貼片應(yīng)變片洗凈后，試件表面和應(yīng)變片底面各涂上一層薄而均勻的粘合劑，待稍干后，將應(yīng)變片對(duì)準(zhǔn)劃線位置迅速貼上，然后蓋一層玻璃紙， 用手指或膠錕加壓， 擠出氣泡及多余的膠水，保證膠層盡可能薄而均勻。（5）固化固化后的應(yīng)變片上應(yīng)涂上稀釋的粘合膠防潮保護(hù)層。（6） 粘貼質(zhì)量檢查首先是從外觀上檢查粘貼位置是否正確，粘合層是否有氣泡、漏粘、 破損等。然后是測(cè)量應(yīng)變片敏感柵是否有斷路或短路現(xiàn)象以及測(cè)量敏感柵的絕緣電阻。（7）引線焊接與組橋連線引出導(dǎo)線，加以固定，應(yīng)變片間用漆包線連接

5、組成橋路。（8） 應(yīng)變片的防潮處理如在應(yīng)變片上涂一層中性凡士林或者2mm厚石蠟。 5試述電容式傳感器的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。答：C逬S （ F）工作原理：根據(jù)電容公式 -當(dāng)被測(cè)量3、S或&發(fā)生變化時(shí)引起電容的 變化，保持其中的兩個(gè)參數(shù)不變， 而僅改變另一個(gè)參數(shù)， 就可把該參數(shù)的變化變換為單一電 容量的變化，再通過(guò)配套的測(cè)量電路，將電容的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。主要優(yōu)點(diǎn)是輸入能量小而靈敏度高，電參量相對(duì)變化大， 動(dòng)態(tài)特性好，能量損耗小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量為非接觸型適應(yīng)性好。缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)是非線性大，電纜分布電容影響大。6電感式傳感器的工作原理是什么？有哪些類型？答：電感式傳感器的工作原理是利用電磁感應(yīng)原理

6、，將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為線圈的自感或互感（系數(shù)）變化，然后由轉(zhuǎn)換電路把自感或互感系數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的裝置，實(shí)現(xiàn)非電量到電 量的轉(zhuǎn)換。按照轉(zhuǎn)換方式的不同，可分為自感式（包括可變磁阻式與渦流式）和互感式（差動(dòng)變壓器式）兩種。7試述壓磁式傳感器的工作原理及應(yīng)用。答：壓磁式傳感器工作原理是由于壓磁效應(yīng)， 在外力的作用下，鐵磁材料的導(dǎo)磁率發(fā)生變化， 當(dāng)鐵磁材料上同時(shí)繞有激勵(lì)繞組和測(cè)量繞組時(shí)， 導(dǎo)磁率的變化將導(dǎo)致繞組間耦合系數(shù)的變化， 從而使輸出電勢(shì)發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量電動(dòng)勢(shì) e來(lái)衡量外力的作用。8熱電偶式傳感器的工作原理是什么？簡(jiǎn)述熱電偶式傳感器的應(yīng)用。答：熱電偶測(cè)溫的工作原理是基于熱電效應(yīng)，即兩種不同溫度的

7、金屬線在接點(diǎn)連接起來(lái)構(gòu)成一閉合電路，兩接點(diǎn)溫度不同，就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，其數(shù)值等于兩接點(diǎn)的接觸電勢(shì)之差，從而把熱參量轉(zhuǎn)換成電量的方式。應(yīng)用：鉑-銠熱電偶，由貴金屬制成，長(zhǎng)時(shí)間使用可測(cè)量到1600C，短時(shí)間可測(cè)量到1800C,熱電勢(shì)小。鉻鎳合金-鋁鎳合金，也稱為鉻鋁熱電偶，長(zhǎng)時(shí)間使用溫度上限為 900C, 短時(shí)間為1100C，熱電勢(shì)較大。鉻鎳合金 -考銅熱電偶，長(zhǎng)時(shí)間使用可測(cè)600C,短時(shí)間可測(cè)到800C,其熱電勢(shì)也較大。9試述激光式傳感器的工作原理及應(yīng)用。答：先由激光發(fā)射二極管對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射激光脈沖。經(jīng)目標(biāo)反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學(xué)系統(tǒng)接收后成像到雪崩光電二極管上。

8、雪崩光電二極管是一種內(nèi)部具有放大功能的光學(xué)傳感器，因此它能檢測(cè)極其微弱的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)。應(yīng)用：常用于長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度、方位等物理量的測(cè)量，還可用于探傷和大氣污 染物的監(jiān)測(cè)等。10.試述CCD圖像傳感器的工作原理及應(yīng)用。答:工作原理：一種密排的 MOS電容器，能夠存儲(chǔ)由入射光在 CCD像敏單元激發(fā)出的光 信息電荷，并能在適當(dāng)相序的時(shí)鐘脈沖驅(qū)動(dòng)下，把存儲(chǔ)的電荷以電荷包的形式定向傳輸轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)自掃描，完成從光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。應(yīng)用：CCD圖像傳感器除了大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)外，還廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、掃描儀，以及工業(yè)領(lǐng)域等。此外，在醫(yī)學(xué)中為診斷疾病或進(jìn)行顯微手術(shù)等而對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行

9、的拍攝中， 也大量應(yīng)用了 CCD圖像傳感器及相關(guān)設(shè)備。第3章 習(xí)題1. 試述傳感器的接口電路在傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)中的作用。答：傳感器的接口電路對(duì)于傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的連接環(huán)節(jié)，其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度和靈敏度。在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器接口電路位于傳感器和檢測(cè)電路之間，起著信號(hào)處理與連接作用。2. 傳感器的輸出信號(hào)有哪些特點(diǎn)？傳感器信號(hào)的處理方法有哪些？ 答：由于傳感器種類繁多，傳感器的輸出形式也多種多樣； 傳感器的輸出信號(hào)一般比較微弱， 有的傳感器輸出電壓最小僅有O.luV;傳感器的輸出阻抗都比較高，這樣就會(huì)使傳感器信號(hào)輸入到測(cè)量電路時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生較大的信號(hào)衰減；傳感器的動(dòng)態(tài)范圍

10、很寬； 傳感器的輸出隨著輸入物理量的變化而變化，但它們之間的關(guān)系不一定是線性比例關(guān)系。傳感器的輸出量會(huì)受溫度的影響，有溫度系數(shù)存在。3. 直流電橋在應(yīng)用中常出現(xiàn)誤差，通常采用哪些方法消除誤差？ 答：消除誤差通常采用補(bǔ)償法，其中包括零點(diǎn)平衡補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償和非線性補(bǔ)償?shù)取?. 放大電路的作用是什么？答：放大電路主要用來(lái)將傳感器輸出的直流信號(hào)或交流信號(hào)進(jìn)行放大處理，為檢測(cè)系統(tǒng)提供高精度的模擬輸入信號(hào)，它對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的精度起著關(guān)鍵作用。5. 簡(jiǎn)述反相放大器、同相放大器、差動(dòng)放大器和電荷放大器的工作原理。 答：（1）反相放大器：輸入電壓Un通過(guò)電阻R加到反相輸入端，其同相端接地，而輸出端 電壓UOut通過(guò)

11、電阻RF反饋到反相輸入端。反相放大器的輸出電壓，可由下式確定，圖AM反相放夭器的基本電蹈（2）同相放大器：是同相放大器的基本電路。輸入電壓Un直接從同相輸入端加入，而輸出端電壓Uout通過(guò)RF反饋到反相輸入端。U OUTRRfRiUin（3）差動(dòng)放大器：兩個(gè)輸入信號(hào) 入端和同相輸入端，U OUT3-13差動(dòng)狀器的基本電賂U和U2分別經(jīng)R和R2輸入到運(yùn)算器放大器的反相輸 輸出電壓則經(jīng)RF反饋到反相輸入端。（4）電荷放大器：圖中 K為運(yùn)算放大器開環(huán)差模放大倍數(shù)，G為反饋電容，Rf為反饋電阻，Ca為壓電傳感器等效電容，Co為電纜分布電容，Ra為壓電傳感器的等效電阻， C為電荷放大器的輸入電容。如果忽

12、略較高的輸入電阻后，電荷放大器的輸出電壓可由下式表達(dá)， 即：U OUTQKCaCoCi（1 K）Cf6. 在傳感器的信號(hào)處理中為什么要采用噪聲抑制？答：在非電量的檢測(cè)及控制中， 往往混入一些干擾的噪聲信號(hào)，它們會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差，這些誤差將導(dǎo)致控制程序的紊亂，從而造成控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此在傳感信號(hào)的處理中， 噪聲的抑制是非常重要的。噪聲抑制也是傳感器信號(hào)處理的重要內(nèi)容之一。7. 試述噪聲產(chǎn)生的原因及噪聲抑制的方法。答：內(nèi)部噪聲是由傳感器或檢測(cè)電路元件內(nèi)部帶電微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。外部噪聲是由傳感器檢測(cè)系統(tǒng)外部人為或自然干擾造成的。噪聲的抑制方法主要有以下幾種：（1）、

13、選用質(zhì)量好的元器件。（2）、屏蔽：屏蔽就是用低電阻材料或磁性材料將元件、傳輸導(dǎo)線、電路及組合件包 圍起來(lái)，以隔離內(nèi)外電磁或電場(chǎng)的相互干擾。（3）、接地：指的是一個(gè)等電位點(diǎn)，與基準(zhǔn)電位點(diǎn)相連接，就是接地。（4）、隔離：當(dāng)電路信號(hào)在兩端接地時(shí)容易形成環(huán)路電流，引起噪聲干擾。這時(shí)，常采 用隔離的方法，把電路兩端從電路上隔開。（5） 、濾波：傳感器接口電路還經(jīng)常設(shè)置濾波電路，對(duì)由外界干擾引入的噪音信號(hào)加以 濾除。8. 檢測(cè)信號(hào)輸入微機(jī)前作了哪些必要的處理？答：（1）接點(diǎn)開關(guān)型傳感器：這類傳感器的輸出信號(hào)是由開關(guān)接點(diǎn)的通、斷形成的，要注意 信號(hào)的抖動(dòng)現(xiàn)象，通常要采用硬件處理或軟件處理來(lái)消除抖動(dòng)。（2）無(wú)

14、接點(diǎn)開關(guān)型傳感器：在微型計(jì)算機(jī)的輸入電路中設(shè)置比較器，根據(jù)傳感器輸出與基準(zhǔn)比較電平相比較的結(jié)果，來(lái)判斷開關(guān)狀態(tài)，然后將比較結(jié)果通過(guò)輸入口輸給微型機(jī)計(jì)算機(jī)。（3）模擬輸出型傳感器：輸出的是模擬信號(hào)，微型計(jì)算機(jī)是無(wú)法進(jìn)行處理的，必須把傳 感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。9簡(jiǎn)述傳感器與微機(jī)連接的重要性。答：（1）促進(jìn)自動(dòng)化水平的提高由于傳感器和微型計(jì)算機(jī)的結(jié)合，使自動(dòng)化儀表實(shí)現(xiàn)智能化，形成以智能化儀表為核心的工業(yè)檢測(cè)與控制系統(tǒng)。從而使自動(dòng)化水平得到不斷提高。；（2）有利于新產(chǎn)品的開發(fā)在新產(chǎn)品的開發(fā)中，首先要考慮的是如何應(yīng)用傳感器及微型 計(jì)算機(jī)，它有利于開發(fā)出前

15、所未有的高性能產(chǎn)品；（3）提高企業(yè)管理水平由于微型計(jì)算機(jī)和傳感器的結(jié)合，使得數(shù)據(jù)的檢測(cè)、處理和統(tǒng) 計(jì)更為準(zhǔn)確、迅速，而且可進(jìn)行過(guò)程的控制。這將使企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量、安 全生產(chǎn)、節(jié)約人力和降低成本等許多方面實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，為企業(yè)增添活力；（4）為技術(shù)改造開辟新的領(lǐng)域把傳感器和微型計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)在技術(shù)改造中應(yīng)用，就 會(huì)為各種舊設(shè)備的智能化開拓出極其廣闊的領(lǐng)域，讓它們發(fā)揮更大的作用。第4章 習(xí)題1. 什么是應(yīng)力？應(yīng)力的測(cè)量方法有哪些？答：應(yīng)力是一個(gè)重要的機(jī)械量，它表征了構(gòu)件的受載情況、負(fù)荷水平和強(qiáng)度能力，應(yīng)力測(cè)量 也是其它力能參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。應(yīng)力測(cè)量的方法很多，如機(jī)械測(cè)法、電測(cè)法、光測(cè)法等

16、，目前以電阻應(yīng)變測(cè)法應(yīng)用最廣泛。2. 簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變測(cè)量的基本方法。答：電阻應(yīng)變測(cè)量的基本方法是根據(jù)測(cè)量的目的選擇測(cè)點(diǎn)、貼電阻應(yīng)變片、組成測(cè)量電橋、連接電阻應(yīng)變儀、測(cè)量構(gòu)件受力后表面各點(diǎn)應(yīng)變，然后再根據(jù)應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系計(jì)算出各點(diǎn)的應(yīng)力。3. 畫出在單向拉伸應(yīng)變測(cè)量中，單臂半橋測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋 臂系數(shù)。解：Rl1-Rp-RliMU：.i圖4-5測(cè)拉應(yīng)變的布片與組半橋圖有補(bǔ)償塊(b)無(wú)補(bǔ)償塊(c)組橋方式取阻值R和靈敏系數(shù)K均相同的二枚應(yīng)變片，將 R1 (工作片)沿受力方向粘貼在被測(cè)構(gòu)件上，將R2(補(bǔ)償片)貼在補(bǔ)償塊上，置于同一環(huán)境溫度中， 組成半橋，如圖4-5(a)、(c

17、)所示。R和R2由于受力變形及溫度變化引起阻值變化分別為遲_RT 一/t遲RT=K電式中由P力引起的電阻變化率.it由溫度變化引起的 R1、R2電阻變化率，且兩者大小相等;p、 ；t 分別表示力 P和環(huán)境溫度變化引起構(gòu)件的應(yīng)變。u U。y則電橋輸出電壓為:R R2 kp KkUK；p4R1R244橋臂系數(shù)n=i4. 畫出在單向拉伸應(yīng)變測(cè)量中，全橋測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系 數(shù)。解：Ri圖4-6測(cè)拉應(yīng)變的布片與組全橋圖(a)貼片方法(b)組橋方式采用四枚R、K相同的應(yīng)變組全橋，其中 R、R3為工作片，R2、R4為補(bǔ)償片，其貼片與組橋如圖4-6，當(dāng)受拉力P與溫度變化時(shí)，各應(yīng)變片

18、阻值變化分別為pR3R3P=K P K t=K P K t二一K ；p K ；t t : RRTR3遲R4r4r4R4R4則電橋輸出電壓為心R2 土朋3心r4 xR2R3R4Uo4=土 K ；P K t ； p k M K p K ；t K； P K T 421K；P4橋臂系數(shù)n=2 1 i。5. 畫出在彎曲應(yīng)變測(cè)量中，半橋測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系數(shù)。 解：BARiRiRiRiR2.R2.R2R2R2RR2UyR24RACRiDRiRiK tRiR2R3Nt0C=K ；NUoR27Nj BCJ_-圖4-8測(cè)彎曲應(yīng)變的布片與組全橋圖=-K ；N K t3說(shuō)1=K N K ；

19、t圖4-7測(cè)彎曲應(yīng)變的布片與組半橋圖則電橋輸出電壓為色色 二K en十K駕 R ?t二-Kn +g-Uo K 2;n4橋臂系數(shù)n=2。6.畫出在彎曲應(yīng)變測(cè)量中，全橋測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系數(shù)。 解：R4 RTR4R4二-K gN 十 K Et R4川則電橋輸出電壓為Uy_UAR1AR + AR34 I RR2RR4 丿R2K 4；n橋臂系數(shù)n=4。7.畫出在扭轉(zhuǎn)應(yīng)變測(cè)量中，半橋測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系數(shù)。 解：忖J 1 I/ r.r1 E p松仃A|y 2丿c(h)圖4-9測(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)變的布圖和組橋圖(a)貼片方法(b)半橋連接Ri 二Ri二Kg兀二嘰.

20、遲R2R2mR2 t=-K ；mK ;t則電橋輸出電壓為UUy 4R24 K 2 m橋臂系數(shù)n=2。8. 畫出在扭轉(zhuǎn)應(yīng)變測(cè)量中, 解：全橋測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系數(shù)。/弘/ j0DUn=0 o(匸)則電橋輸出電壓為圖4-9測(cè)扭轉(zhuǎn)應(yīng)變的布圖和組橋圖(a)貼片方法(c)全橋連接RiR1R1yMRiR2R3R3R4AR2R? MR JMr4= Km +K%yt二-K ；M K ；t/ (1PIRrA乙 L 島RiIRA IR1 丿卡 l二K P K ；N K tUy4 ,R|R2R3R4A遲遲.只呪OR 4；m4 ,RiR2R3R44橋臂系數(shù)n=49. 畫出在復(fù)合變形時(shí)，測(cè)拉消

21、彎測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系數(shù)。 解：N圖4-11只測(cè)拉應(yīng)變的布片與組橋圖im“NKtR2.-| R2=-K ；pK N K ；t汎二汎R2. R2P . R2NR2tR4R4R4AR4 R4 丿N=-4K EP + 4K 歸 + K Ett則電橋輸出電壓為u _uy _l R2l R3l RR2R3R4K 2 1；。7R.E Rj1R* DZp+Rr骨丿= K-pK - n K -1R2R2 =K ；p-K ；n K ；t .R2 PR2 nR2 tR3 _R3一=K P K N K t+R3P . R3N . R3tR4R4R4 一R4 pR4 n ft=K ；p -

22、K ；nK t橋臂系數(shù)n=2 1 i。10. 畫出在復(fù)合變形時(shí)，測(cè)彎消拉測(cè)量法的布片與組橋圖，并計(jì)算輸出電壓值和橋臂系數(shù)。解：R,圖4-12只測(cè)彎曲應(yīng)變的布片與組橋圖則電橋輸出電壓為Uo R1RR3R44尺飛&飛=4Uo K 4；n橋臂系數(shù)n=4 11什么是軋制壓力？試述測(cè)量軋制壓力的方法。答:軋制壓力即金屬在軋制過(guò)程中作用在軋輥上的壓力。目前廣泛采用兩種測(cè)量軋制壓力的方法。第一種是通過(guò)測(cè)量機(jī)架立柱的拉伸應(yīng)變測(cè)量軋制壓力，又稱應(yīng)力測(cè)量法；第二種是用專門設(shè)計(jì)的測(cè)力傳感器直接測(cè)量軋制壓力。12. 簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變式傳感器的設(shè)計(jì)內(nèi)容。答：在軋鋼中，測(cè)力傳感器也叫做測(cè)壓頭，簡(jiǎn)稱為壓頭。在軋鋼設(shè)備中，由于軋

23、制力大，工作條件差，安裝傳感器的位置也受到限制， 因此不能應(yīng)用出售的標(biāo)準(zhǔn)成品傳感器， 必須根據(jù) 每套軋機(jī)的具體條件自行設(shè)計(jì)和制造。 電阻應(yīng)變式傳感器的設(shè)計(jì)包括外殼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、 彈性 元件的設(shè)計(jì)、應(yīng)變片的連接與組橋、傳感器的標(biāo)定和精度檢驗(yàn)。13. 試述金屬塑性變形抗力的測(cè)量方法。答：金屬塑性變形抗力的測(cè)量方法有拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)等三種，其中使用最廣的是壓縮法， 它能得到較大的變形程度。熱變形抗力測(cè)量：常用的試驗(yàn)設(shè)備為凸輪式高速形變機(jī)，其主要特點(diǎn)是在壓縮過(guò)程中，保持變形速度恒定， 因此，只要記錄變形過(guò)程中，力與變形的變化規(guī)律，便可知各種變形條件下的變形抗力。冷變形抗力測(cè)量：冷變形抗力的測(cè)量方法是采用

24、平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)。14何為集電裝置？常用形式有哪些？對(duì)集電裝置的技術(shù)要求有哪些？答：因粘貼在旋轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)變片和導(dǎo)線將隨著軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而測(cè)量?jī)x器是固定的，因此需要一種專門的裝置把應(yīng)變信號(hào)從旋轉(zhuǎn)軸上引出傳送給固定的測(cè)量?jī)x器，供放大、顯示或記錄。這種裝置叫做集電裝置。旋轉(zhuǎn)式集電裝置可分為三種：接線式、電刷式和水銀式滿足下列技術(shù)要求：（1）滑環(huán)各滑道與電刷（接線）之間的接觸電阻應(yīng)盡量小。因?yàn)榻佑|電阻大，其結(jié)果是降低了供橋電壓，并加大了輸出電表內(nèi)阻，使輸出電流減小，降低了靈敏度。（2）接觸電阻應(yīng)盡量保持穩(wěn)定，即其變化應(yīng)盡量小，否則將使電橋輸出值波動(dòng)。接觸電阻的劇烈變化將會(huì)使測(cè)量?jī)x表的指針明顯擺動(dòng)或在波形

25、曲線上出現(xiàn)毛刺。（3） 滑環(huán)各滑道與旋轉(zhuǎn)軸之間要有良好的絕緣，其絕緣電阻不得小于20MQ。（4）滑道與電刷的摩擦溫升要小，以免在線路中產(chǎn)生熱電勢(shì)，造成測(cè)量誤差并降低絕緣電阻。（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝方便。15. 何為標(biāo)定？試述扭矩的標(biāo)定方法和內(nèi)容。答：標(biāo)定：扭矩的標(biāo)定就是在所測(cè)軸上施加已知標(biāo)準(zhǔn)力矩，以求得電橋輸出與力矩之間的關(guān)系，稱標(biāo)定方程或標(biāo)定曲線。標(biāo)定方法：直接標(biāo)定與間接標(biāo)定兩類。內(nèi)容：（1）直接標(biāo)定 在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)所測(cè)軸施加已知力矩，對(duì)于小軸，可把接軸一端卡住，另 一端固定一根杠桿， 在杠桿端部逐漸加砝碼。 對(duì)于大軸，可用吊車來(lái)盤軸，在吊車提升機(jī)械 上安裝一個(gè)測(cè)力計(jì)，以得到所施加的力矩值。（

26、2）間接標(biāo)定法有模擬小軸法和電標(biāo)定法（并聯(lián)電阻法及應(yīng)變儀給定應(yīng)變法）。標(biāo)定小軸法 做一個(gè)直徑為實(shí)測(cè)軸直徑直 1 Q ,材質(zhì)相同的小軸。在小軸上貼片，要求 應(yīng)變片性能、貼片工藝、組橋方法、測(cè)量?jī)x器以及導(dǎo)線均與實(shí)測(cè)軸的條件完全一樣。然后將 小軸放在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上或加載支架上，加載并做出標(biāo)定曲線。關(guān)聯(lián)電阻法 在選定的某橋臂上并聯(lián)一個(gè)固定電阻Rx，其值是按給定應(yīng)變計(jì)算的。關(guān)聯(lián)后測(cè)出相應(yīng)的光點(diǎn)高度，它即代表給定的應(yīng)變值曲線。應(yīng)變儀給定應(yīng)變法凡是帶有標(biāo)定裝置的應(yīng)變儀都可使用此法。此法與關(guān)聯(lián)電阻法原理相同，也是用一臂標(biāo)定，為使其與四臂工作時(shí)等效，當(dāng)全橋時(shí)必須?。?。并用相同方法計(jì)算M測(cè)。16. 簡(jiǎn)述測(cè)量軋件張

27、力的方法及意義。答：方法：張力測(cè)量首先是通過(guò)張力輥和導(dǎo)向輥將張力轉(zhuǎn)換成張力輥的壓力，然后由張力傳感器測(cè)出，最后按力三角形計(jì)算出張力大小意義：由于張力對(duì)穩(wěn)定軋制過(guò)程有利。但軋制時(shí)應(yīng)注意嚴(yán)格地保持張力恒定，否則，由 于張力的變化將引起軋制力發(fā)生相應(yīng)的波動(dòng)，使軋件產(chǎn)生縱向厚度不均。因此精確測(cè)量張力是保證板帶軋制合理操作的一個(gè)重要基礎(chǔ)。也是軋機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的一個(gè)前提。第5章 習(xí)題1. 簡(jiǎn)述電機(jī)電流、電壓、功率等電參數(shù)的測(cè)量特點(diǎn)。答：在電機(jī)控制系統(tǒng)使用中，不僅需要了解電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電流或電壓的波形、幅值、有效 值或平均值的情況，還常常需要了解電機(jī)電流、電壓隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。這些情況下的測(cè)量工作，一般

28、電工測(cè)量?jī)x表是難以勝任的，此時(shí)可采用示波器、變送器或新型傳感器進(jìn)行測(cè)量。由于直流電參數(shù)不能采取變壓器原理進(jìn)行電位隔離，所以在直流電參數(shù)測(cè)定中，應(yīng)該在 測(cè)量?jī)x器與供電系統(tǒng)之間設(shè)置某種隔離環(huán)節(jié)，將直流高電位予以隔離。 各類直流電壓、電流變送器就是用于供電系統(tǒng)中，隔離輸入與輸出的中間環(huán)節(jié)。由于交流電信號(hào)是隨時(shí)間周期變化的電量，在采用智能數(shù)字儀表測(cè)量或電機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，需要將被測(cè)電壓、電流等變換成與其成正比的標(biāo)準(zhǔn)直流電流(或電壓)信號(hào)。2. 試述直流電機(jī)電壓和電流的示波器振子測(cè)量法及適用范圍。答：電壓的測(cè)量：電壓信號(hào)由電樞C、D兩端引出，其測(cè)量電路如圖5-2(a)所示，電阻R1為振子限流電阻，R2為

29、附加限流電阻。圖5-2直流電動(dòng)機(jī)電壓測(cè)量原理圖測(cè)量線路需通過(guò)標(biāo)定才能確定其標(biāo)定特性曲線。圖5-2(b)為電壓標(biāo)定方法，即原測(cè)定線路輸入端并接一只 0.5級(jí)的電壓表讀取 U標(biāo)值。標(biāo)定時(shí)給某一組穩(wěn)定電壓作為U標(biāo)，同時(shí)記錄的光點(diǎn)的相應(yīng)偏移量Y標(biāo)，于是可得到電壓比例系數(shù):U標(biāo)ju伏/毫米(5-2)丫標(biāo)再把實(shí)測(cè)時(shí)從示波器圖上得到的振子光點(diǎn)高度h測(cè)乘以，即可得到所測(cè)電壓值u測(cè),即U測(cè)二u山測(cè)(5-3)電流的測(cè)量：由于主機(jī)容量一般都比較大，因而常采用分流器( FL)來(lái)測(cè)量較大的直流 電流。分流器的電流端串接到被測(cè)線路中，電壓端接一只磁電毫伏表，當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，兩端產(chǎn)生電位差，該電位差值與流過(guò)其中的電流值成正

30、比。因此可以說(shuō)，電流的測(cè)量被轉(zhuǎn)化為分流器兩端電位差的測(cè)量。TV鳳J_*6(a)分流器(b)振子記錄電流電路圖圖5-4 直流電動(dòng)機(jī)電流測(cè)量原理圖測(cè)量信號(hào)由分流器 A、B點(diǎn)引出，其測(cè)量線路如圖5-4(b)所示。顯然，振子光點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)量Y與分流器兩端電位差成正比。由于分流器的輸出信號(hào)比較弱，故限流電阻R很小，甚至可以省略，R2 一般為幾十歐。為了確定其標(biāo)定特性曲線， 多采用圖5-5所示的電流標(biāo)定線路。 標(biāo)定時(shí)，將測(cè)量回路A、 B兩點(diǎn)從分流器上脫開，按圖5-5接入由電源E、可變電阻R3、R4組成的模擬分流器的 A、 B兩點(diǎn)。由零至75毫伏給定一組毫伏數(shù)，并同時(shí)記錄振子相應(yīng)偏轉(zhuǎn)量丫標(biāo)，可得標(biāo)定曲線斜率。圖

31、5-5電流標(biāo)定電路圖U標(biāo)二m上，毫伏/毫米（5-4）標(biāo)設(shè)分流器特性IhmUh，安/毫伏(5-5)3. 試述直流電機(jī)電壓和電流的變送器測(cè)量法及適用范圍。答：直流電壓變送器是將直流電壓分壓，取出部分經(jīng)調(diào)制器調(diào)制后輸入放大器。調(diào)制器將輸 入的直流電壓調(diào)制為交流信號(hào)，以便進(jìn)行交流放大。放大器工作原理基于自激振蕩式調(diào)制放大器，將放大后的交流信號(hào)經(jīng)隔離變壓器輸入檢波器，再經(jīng)電容濾波還原成輸入信號(hào)波形。直流電流變送器是由一臺(tái)直流毫伏變送器將分流器上引出的微弱信號(hào)放大到伏特級(jí)，然后用一臺(tái)直流電壓變送器進(jìn)行電隔離輸出。由于采用了電位隔離， 減少了干擾，又對(duì)小信號(hào)（如毫伏等信號(hào)）可放大而得到了普遍的應(yīng)用4. 簡(jiǎn)述

32、交流電機(jī)電壓和電流的測(cè)量方法及適用范圍。答：交流電壓變送器是被測(cè)交流電壓信號(hào)通過(guò)電壓互感器降壓后，采用橋式電路進(jìn)行全波整流，由濾波電容 C濾去輸出中交流成分，由輸出端輸出 1毫安的電流信號(hào)及 5伏的電壓信 號(hào)。交流電流變送器中電流互感器的鐵芯是由硅鋼片制成的。在磁化的起始部分有非線性區(qū)。因此當(dāng)被測(cè)交流信號(hào)較小時(shí)，互感器次級(jí)繞組感應(yīng)的交流電流將是非線性的。為了減少由此產(chǎn)生的誤差，采用了由四個(gè)二極管及電阻組成的補(bǔ)償電路。在二極管兩端電壓較低時(shí)， 它的伏安特性曲線呈非線性，其內(nèi)阻與外加電壓成反比。這樣，在低電壓時(shí)分流作用弱，在高電壓時(shí)分流作用強(qiáng)。利用二極管的特性就可補(bǔ)償硅鋼的非線性誤差。5. 常用的

33、電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法有哪幾種？答：日光燈法、閃頻法、光電數(shù)字測(cè)速、電容式瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量法、示波器轉(zhuǎn)速測(cè)量法。6. 簡(jiǎn)述電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法中日光燈法測(cè)速原理。答：日光燈是一種閃光燈，將其接入50Hz電源時(shí)，日光燈的實(shí)際閃光頻率為每秒100次，閃頻周期為10m。如果電動(dòng)機(jī)略低于同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，則眼睛看到的軸端標(biāo)記將逆電機(jī)轉(zhuǎn)向緩慢旋轉(zhuǎn)，用秒表測(cè)定每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，即為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與同步轉(zhuǎn)速ns之間的轉(zhuǎn)速差=n，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率為：(5-8)nsn ：n s 二ns ns5-8 )的若軸端標(biāo)記順電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向緩慢旋轉(zhuǎn)，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速將略大于同步速。這時(shí)式（轉(zhuǎn)差率為負(fù)值。轉(zhuǎn)差率s測(cè)定后可按下式計(jì)算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n = -

34、s ns（ 5-9）7. 簡(jiǎn)述電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量方法中光電數(shù)字測(cè)速原理。答:在被測(cè)試的電動(dòng)機(jī)軸上安裝一測(cè)試盤（齒圓盤或孔圓盤），圓盤上有Z個(gè)均勻齒槽或圓孔，一般Z為60或60的整數(shù)倍。當(dāng)光束通過(guò)槽部或小孔時(shí)，投射到光敏二極管上產(chǎn)生電 信號(hào)，當(dāng)光束被齒部或無(wú)孔部分遮住時(shí)，光敏二極管無(wú)信號(hào)。 光敏二極管產(chǎn)生的脈沖信號(hào)頻率正比于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。8. 現(xiàn)代電機(jī)測(cè)試技術(shù)有哪些特點(diǎn)？答：（1）新理論、新技術(shù)、新材料的應(yīng)用；（2）測(cè)試系統(tǒng)的集成化、 數(shù)字化與智能化；（3） 測(cè)試具有高精度、速應(yīng)性、實(shí)時(shí)性和高抗干擾能力。9. 簡(jiǎn)述傳感器技術(shù)在電機(jī)測(cè)試中的應(yīng)用。答：（1）霍爾電流傳感器當(dāng)電流通過(guò)一長(zhǎng)直導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將

35、產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小與被測(cè)電流成正比。一種實(shí)用的霍爾電流傳感器由一次電路、聚磁環(huán)、霍爾元件、二次線圈以及放大電路等組成。 該傳感器基于磁勢(shì)平衡原理，由二次電流所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)與一次電流磁動(dòng)勢(shì)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，使霍爾元件始終處于檢測(cè)零磁通的工作狀態(tài)。該傳感器可以測(cè)量任意波形的電流和電壓， 二次電流忠實(shí)反映一次電流的波形，工作頻帶為0100kHz,準(zhǔn)確度為1%測(cè)量電流范圍可達(dá) 50kA，電壓可達(dá)6.4kV。（2）霍爾功率傳感器霍爾電動(dòng)勢(shì)與控制電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積成正比，如果使控制電流與電網(wǎng)相電壓 U成正比（可將霍爾元件控制極通過(guò)降壓電阻 R并聯(lián)到電網(wǎng)相電壓上）， 用相電流I流過(guò)鐵心線圈產(chǎn)生與I成正

36、比的磁場(chǎng) B，就可以導(dǎo)出霍爾電動(dòng)勢(shì)的平均值 U H與 交流有功功率P二Ul cos成正比的關(guān)系式：U h =kUI cos :式中，U、I、分別為相電壓、相電流的有效值及其功率因數(shù)角；k為比例常數(shù)。第6章習(xí)題1簡(jiǎn)述常用測(cè)溫方法、類型及特點(diǎn)。常用測(cè)溫方法、類型及特點(diǎn)測(cè)溫 方法溫度計(jì)及 傳感器類型測(cè)溫范圍（C）精度（%）特點(diǎn)接 觸 式熱膨脹式水銀-500 6500.1 1簡(jiǎn)單方便；易損壞（水銀污染）；感 溫部大雙金屬結(jié)構(gòu)緊湊、牢固可靠壓力液 氣-30600-20 3501耐振、堅(jiān)固、價(jià)廉；感溫部大執(zhí)八、電 偶鉑銠-鉑其他0 1600-200 11000.2 0.50.4 1.0種類多、適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)

37、構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)， 濟(jì)，方便，應(yīng)用研究廣泛。須注意寄 生熱電勢(shì)及動(dòng)圈式儀表電阻對(duì)測(cè)量 結(jié)果的影響熱八、電 阻鉑 鎳 銅-260 600-503000 1800.1 0.30.2 0.50.1 0.3精度及靈敏度均較好，感溫部大，須 注意環(huán)境溫度的影響熱敏電阻-503500.3 1.5體積小，響應(yīng)快，靈敏度高；線性差，須注意環(huán)境溫度的影響非 接 觸 式輻射溫度計(jì) 光纖溫度計(jì)8003500700300011非接觸式測(cè)溫，不干擾被測(cè)溫度場(chǎng)， 輻射率影響小，應(yīng)用簡(jiǎn)便，不能用于低溫?zé)犭娞綔y(cè)器 熱敏電阻探測(cè)器光子探測(cè)器2002000-50320003500111非接觸式測(cè)溫，不干擾被測(cè)溫度場(chǎng)， 響應(yīng)快，測(cè)溫范圍

38、大，適于測(cè)量溫度 分布，易受外界干擾，定標(biāo)困難苴丿、他示溫材料碘化銀，二碘 化汞，氯化鐵，液晶等-3520001測(cè)溫范圍大，經(jīng)濟(jì)方便，特別適于大 面積連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)零件上的測(cè)溫，精度 低，人為誤差大2簡(jiǎn)述電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理、測(cè)溫范圍及應(yīng)用條件。答：測(cè)溫原理：基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化，再用顯示儀表測(cè)量得出與電阻值相對(duì)應(yīng)的溫度值。測(cè)溫范圍：中低溫。應(yīng)用條件：用于測(cè)量液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)及固體表面。3簡(jiǎn)述熱電偶溫度計(jì)的測(cè)溫原理、測(cè)溫范圍及應(yīng)用條件。答：熱電偶測(cè)溫原理：熱電偶是基于熱電效應(yīng)而工作的。實(shí)際上熱電偶是將熱能轉(zhuǎn)換為電能的一種能量轉(zhuǎn)換型傳感器。（當(dāng)兩種不同導(dǎo)體的端點(diǎn)結(jié)合成一

39、封閉回路時(shí)，如兩結(jié)合點(diǎn)的溫度不同，則在回路中產(chǎn)生熱電勢(shì)，此現(xiàn)象學(xué)稱為熱電效應(yīng)。）兩根不同導(dǎo)體A和B構(gòu)成的熱電偶，其工作端（熱端，溫度 T）插入被測(cè)介質(zhì)中，與導(dǎo)線連接的另一端（冷端，溫度）為自由端。若保持不變，則熱電勢(shì)隨溫度而變化。測(cè)溫范圍：01800 C溫度范圍內(nèi)。應(yīng)用條件：用于測(cè)量液體、氣體、蒸汽等介質(zhì)及固體表面。4將一只靈敏度為 0.08mV的熱電偶與電壓表相連，電壓表冷端為50C，若電位計(jì)上度數(shù)為60mV，求熱電偶熱端的溫度。解：u=0.08 t所以 t=60/0.08=750 C 又厶 t=t-50 C 所以 t=750+50=800 C所以熱電偶熱端的溫度為 800 C5用手動(dòng)電位差

40、計(jì)測(cè)得某熱電偶的熱電勢(shì)為E,從相應(yīng)的毫伏-溫度對(duì)照表中查出其所對(duì)應(yīng)的溫度為600C（當(dāng)冷端為0C）,此時(shí)熱電偶冷端所處的溫度為20C，試問(wèn)若該熱電偶毫伏-溫度關(guān)系式線性的，被測(cè)實(shí)際溫度為多少？解： t=600C又厶 t=t-20 C所以 t=600+20=620 C6與熱電偶測(cè)溫傳感器相比，輻射測(cè)溫的特點(diǎn)是什么？目前采用的輻射式測(cè)溫儀有哪幾種？答：輻射測(cè)溫的特點(diǎn)：是利用物體輻射能與本身溫度有一定函數(shù)關(guān)系的原理進(jìn)行的測(cè)量.這種測(cè)溫方法的熱交換以輻射方式進(jìn)行。它是一種非接觸式測(cè)溫方式，不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)，測(cè)溫上限高，動(dòng)態(tài)性能好，靈敏度高，可測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)象的溫度。常用的輻射溫度計(jì)：有光學(xué)高溫

41、計(jì)、光電比色高溫計(jì)、紅外溫度計(jì)和光導(dǎo)纖維溫度計(jì)等。7簡(jiǎn)述輻射溫度計(jì)的測(cè)溫原理、測(cè)溫范圍及應(yīng)用條件。答：測(cè)溫原理：輻射溫度計(jì)是依據(jù)熱輻射原理來(lái)檢測(cè)溫度?；谒拇畏蕉啥ぷ鞯?。由于實(shí)際物體的吸收能力小于絕對(duì)黑體，即 1，因此用全輻射高溫計(jì)測(cè)得的溫度總是低于物體的溫度。如果已知物體的黑度,則可根據(jù)下式求得物體的真實(shí)溫度。T 二T。/4匚式中T0為黑體全輻射所具有的溫度；T為被測(cè)物體的真實(shí)溫度。測(cè)溫范圍為4003000 Co應(yīng)用條件：適用于遠(yuǎn)距離、不能直接接觸的高溫物體8簡(jiǎn)述紅外溫度計(jì)的測(cè)溫原理、測(cè)溫范圍及應(yīng)用條件。答：測(cè)溫原理：波長(zhǎng)在 0.8400卩m的紅外光譜，其輻射強(qiáng)度與溫度及波長(zhǎng)之間的關(guān)系，

42、仍然可由普朗克定律確定，因此可以通過(guò)測(cè)量一定波長(zhǎng)下的紅外輻射強(qiáng)度來(lái)確定物體的溫度。測(cè)溫范圍：低溫區(qū)已至 -10 C，高溫區(qū)達(dá)3000Co 應(yīng)用條件：適用于較遠(yuǎn)距離、不能直接接觸的高溫物體。9何為物性型光導(dǎo)纖維溫度計(jì)？簡(jiǎn)述其工作原理及特點(diǎn)。答：物性型光導(dǎo)纖維溫度計(jì)是通過(guò)光纖把輸入物理量變換為調(diào)制的光信號(hào)。工作原理：是基于光纖的光調(diào)制效應(yīng)，即改變纖維環(huán)境，如應(yīng)變、壓力、溫度等，就可以改變光傳播中的相位與光強(qiáng)。因此，如能測(cè)出通過(guò)光纖的光相位或光強(qiáng)變化，就可以測(cè)得未知物理量的變化。特點(diǎn)：最大優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，分辨率好，響應(yīng)速度快、可靠性高、處理能力強(qiáng)大、連接測(cè)點(diǎn)多和兼容性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象

43、進(jìn)行快速實(shí)時(shí)、可靠穩(wěn)定長(zhǎng)期監(jiān)控， 但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。10. 何為結(jié)構(gòu)型光導(dǎo)纖維溫度計(jì)？簡(jiǎn)述其工作原理及特點(diǎn)。答：結(jié)構(gòu)型光導(dǎo)纖維溫度計(jì)是由光檢測(cè)元件和光纖傳輸回路組成的測(cè)量系統(tǒng)，光纖僅起傳輸光通路的作用，所以又稱之為傳光型或非功能型光纖傳感器。工作原理：結(jié)構(gòu)型光纖溫度計(jì)通常由前置敏感元件感測(cè)溫度，再將溫度量變成光信號(hào)。在這一類傳感器中， 最典型的是位移型前置敏感元件。光源通過(guò)入射光纖將光束射到前置敏感元件的反射面上， 接收光纖將反射光傳輸?shù)教綔y(cè)器上。如果溫度變化，前置敏感元件將發(fā)生位移，于是溫度變化通過(guò)位移的變化使接收光纖獲得反射光強(qiáng)的變化。用探測(cè)器檢出光強(qiáng)變化，并轉(zhuǎn)換為電壓變化量，然后再作信號(hào)分

44、析處理。前置敏感元件入射光纖探測(cè)器結(jié)構(gòu)型光纖溫度傳感器工作原理圖特點(diǎn)：靈敏度高、抗干擾性強(qiáng)、能進(jìn)行動(dòng)態(tài)非接觸測(cè)量以及適應(yīng)寬范圍，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。第7章習(xí)題1. 簡(jiǎn)述軋制生產(chǎn)過(guò)程在線檢測(cè)的重要性。答：在現(xiàn)代化的軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中，在線檢測(cè)不僅關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量，也關(guān)系到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的 提高。例如有了在線自動(dòng)測(cè)厚， 就能大大提高板帶生產(chǎn)的成品率，并為自動(dòng)厚度控制提供條件。因此，在線檢測(cè)已成為重要的工藝參數(shù)測(cè)量任務(wù)。2. 試述射線式測(cè)厚儀的工作原理及主要特點(diǎn)。答：工作原理：由于原子核的不穩(wěn)定性，能自發(fā)地放射出:射線，1射線， 射線；而且具有不受外界作用能連續(xù)放射射線的能力，這些射線能穿透物質(zhì)使其電離。如果放射

45、源的半期衰減期足夠長(zhǎng)，那么，在單位時(shí)間內(nèi)放射出來(lái)的放射數(shù)量是一定的。當(dāng)射線、1射線、射線、X射線穿透物質(zhì)時(shí)它的強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，這是由于鋼板吸收了射線的能量。被吸收的 數(shù)量取決于被測(cè)物質(zhì)的厚度。因此，如果能測(cè)得被吸收后射線的強(qiáng)度，就可以知道被測(cè)物質(zhì)的厚度。特點(diǎn)：（1）可進(jìn)行連續(xù)和不接觸地測(cè)量;(2) 測(cè)量精度較高；(3) 反應(yīng)速度較快；(4) 能夠給出供顯示、記錄與控制的電信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。3. 簡(jiǎn)述光電測(cè)寬儀的工作原理，測(cè)寬儀的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)考慮哪些方面？答：在鋼板上方裝設(shè)檢測(cè)部分，它內(nèi)部裝有兩組掃描器，掃描器的間隔根據(jù)鋼板寬度預(yù)先設(shè)定。連續(xù)地掃描測(cè)定鋼板兩側(cè)的邊部位置。為使鋼板邊部有強(qiáng)

46、烈反差,采用背影光源方式。 與時(shí)間對(duì)應(yīng)的信號(hào)。通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)、在旋轉(zhuǎn)狹縫上形成鋼板邊部的象， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)狹縫的光在光電倍增管內(nèi)變換成電脈沖信號(hào),在下方裝設(shè)光源，即 通過(guò)旋轉(zhuǎn)狹縫變換成并在脈沖信號(hào)上施加基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào),根據(jù)這個(gè)數(shù)字測(cè)定值和寬度設(shè)定值,求出寬度偏差和板材中心的橫向擺動(dòng)。測(cè)寬儀的進(jìn)一步發(fā)展需要考慮：板型惡劣時(shí)寬度檢測(cè)的精確；對(duì)被測(cè)鋼板的跳動(dòng)、傾斜、 側(cè)偏、板型、邊浪的有效識(shí)別；測(cè)量精度的穩(wěn)定性；操作簡(jiǎn)單等。4. 激光測(cè)長(zhǎng)儀的常用方法有哪些？簡(jiǎn)述其結(jié)構(gòu)和原理。答：激光測(cè)長(zhǎng)儀的常用方法有干涉法和差分多普勒法。激光測(cè)長(zhǎng)儀由激光器、檢測(cè)器、電子部件和顯示器等組成。干涉法激光測(cè)長(zhǎng)儀：激光器射出的光用

47、透鏡把激光束變成一狹長(zhǎng)光束，其方向是沿待測(cè) 物的運(yùn)動(dòng)方向。由于光的干涉現(xiàn)象使反射光呈現(xiàn)出一種強(qiáng)變化的光斑。如果物體在運(yùn)動(dòng)，那么干涉圖形也會(huì)運(yùn)動(dòng)，因此在光柵后面的電光接受器上就會(huì)產(chǎn)生一種與物體運(yùn)動(dòng)速度成比例 的光頻率信號(hào)。差分多普勒法：它由激光器發(fā)射光經(jīng)過(guò)分光鏡變成兩條激光束，從運(yùn)動(dòng)方向不同的夾角 射到物體上。根據(jù)多普勒反應(yīng)，反射光相對(duì)于入射光要發(fā)生平移，如果這兩束光正好射在物體同一位置上，則將兩個(gè)已平移的反射光重疊而形成一個(gè)較低頻率的差頻，它和兩束光的入射角之差與物體運(yùn)動(dòng)速度成正比。5. 帶鋼板形缺陷的種類有哪些？分析其產(chǎn)生的主要原因。答:(1) 邊浪。帶鋼邊部的厚度減薄量大于中部，從而引起邊

48、部的延伸量大于中部而出現(xiàn) 邊浪。邊浪又有單邊浪、雙邊浪和不對(duì)稱雙邊浪 3種。產(chǎn)生邊浪的主要原因是總軋制力過(guò)高， 投人錯(cuò)誤的工作輥彎輥，負(fù)彎輥量過(guò)大，而且沒(méi)有切換到正彎輥，工作輥凸度過(guò)平或工作輥 溫度邊部高于中部。(2) 中浪。帶鋼中部的厚度減薄量大于邊部，從而引起中部的延伸量大于邊部而出現(xiàn) 中浪。產(chǎn)生中浪的主要原因是總軋制力太小，工作輥的正彎輥力過(guò)大，沒(méi)有切換到負(fù)彎輥， 工作輥凸度過(guò)大或軋輥中部熱膨脹過(guò)大。(3) 1/4浪。波浪出現(xiàn)在中部和邊部之間、板寬的1 /4處。這主要是由于連續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間軋制后，輥中部與邊部產(chǎn)生較大溫度差，同時(shí)輥中部又受到大水量冷卻，因而在與板寬I/4處相對(duì)應(yīng)的地方輥溫偏高

49、，這種局部的熱膨脹是產(chǎn)生I /4浪的來(lái)源。此外，采用小輥徑工作輥的六輥軋機(jī)，由于軋輥的剛性較小，工作輥的彎輥效果不能深入到板寬的中心，不當(dāng)?shù)膹澼伭υO(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致1 /4浪。6. 試述ABB帶鋼板形檢測(cè)儀的基本原理。答：在軋制過(guò)程中，帶鋼與 ABB測(cè)量輥相接觸，由于帶鋼是張緊的，因而在ABB測(cè)量輥上產(chǎn)生張應(yīng)力。當(dāng)測(cè)量輥轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁傳感器與帶鋼接觸時(shí)，產(chǎn)生激磁并輸出相應(yīng)的電磁信號(hào)， 該電磁信號(hào)的大小反映了帶鋼在ABB輥?zhàn)由袭a(chǎn)生的張應(yīng)力的大小。電磁傳感器的工作頻率為2000Hz。所測(cè)得的電信號(hào)經(jīng)過(guò)相應(yīng)的線路傳送給ABB信號(hào)處理電路。在 ABB信號(hào)處理電路中，來(lái)自各測(cè)量通道的模擬信號(hào)經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器和A /

50、 D轉(zhuǎn)換器送至算術(shù)運(yùn)算單元，在此把ABB輥環(huán)每轉(zhuǎn)一圈所產(chǎn)生的四個(gè)電磁信號(hào)，即四次測(cè)量輥環(huán)的徑向力值累加后除以4,便求得其平均徑向力值，作為 ABB輥每轉(zhuǎn)一圈測(cè)得的每個(gè)測(cè)量段上徑向力值Fi。7. ABB帶鋼板形檢測(cè)儀測(cè)量系統(tǒng)的組成有哪些？答：存儲(chǔ)緩沖單元、壓力測(cè)量功能模塊、通用計(jì)算模塊、系統(tǒng)診斷模塊、人機(jī)對(duì)話模塊、外 部通訊模塊、板形控制模塊、冷卻計(jì)算模塊、板形計(jì)算模塊、板形誤差計(jì)算模塊、測(cè)量補(bǔ)償 模塊、帶鋼應(yīng)力計(jì)算模塊等。8. SGF型輥縫測(cè)量?jī)x的組成有哪幾部分？簡(jiǎn)述其工作原理。答：SGF型輥縫測(cè)量?jī)x由光電式角度位移脈沖轉(zhuǎn)換器、主機(jī)（測(cè)量?jī)x表）和外顯示器三部分組成。工作原理：一般軋機(jī)的輥縫變化

51、是通過(guò)壓下螺絲的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。壓下電機(jī)的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò) 蝸桿蝸輪傳動(dòng)，帶動(dòng)壓下螺絲上下移動(dòng)，使輥縫值改變。這樣，輥縫值可經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)，轉(zhuǎn) 換成旋轉(zhuǎn)角位移。故輥縫測(cè)量不必直接去測(cè)量?jī)奢佒g的間隙，而可直接測(cè)量其角位移。只要將角位移轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，測(cè)定出脈沖數(shù)，就可確定輥縫值。9. 試述熱金屬檢測(cè)器和冷金屬檢測(cè)器的作用。答：熱金屬檢測(cè)器是通過(guò)檢測(cè)熱軋件的紅外線來(lái)檢測(cè)軋件存在或邊部位置的監(jiān)測(cè)器。它是熱軋自動(dòng)運(yùn)行不可缺少的傳感器。 冷金屬檢測(cè)器用于冷軋的生產(chǎn)過(guò)程和熱軋的較后工序，它用來(lái)檢測(cè)板坯等金屬材料的存在性和通過(guò)位置。10. 簡(jiǎn)述激光掃描器和 CCD攝像掃描器在帶鋼表面缺陷檢測(cè)中的應(yīng)用。答：激光掃描器是

52、按照連續(xù)生產(chǎn)的帶鋼表面檢查的要求而設(shè)計(jì)的。為可靠測(cè)定缺陷，應(yīng)確定以下兩個(gè)準(zhǔn)則，即:掃描線上每個(gè)光點(diǎn)的幾何尺寸要恒定，掃描光點(diǎn)在物體表面上的速度要恒定。激光掃描器多半使用低功率的HeNe激光（633nm）。為了檢查材料表面難于檢測(cè)的那些缺陷，必要時(shí)，亦可使用同類功率的另一種光源，例如IR激光（780nm）。這樣也可使用兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光源，它們可以組合或單獨(dú)工作。表面自動(dòng)檢測(cè)用的 CCD攝像掃描器是激光掃描器在邏輯上的附加物，其應(yīng)用范圍很廣，從動(dòng)態(tài)針孔缺陷檢測(cè)器到整個(gè)表面的檢測(cè)系統(tǒng)。在寬廣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)可使用各種類型的光源是攝像掃描器的一個(gè)明顯優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)帶鋼寬度和檢測(cè)缺陷要求的分辨率，最多可串連8個(gè)

53、CCD行攝像機(jī)。這樣，即使帶鋼運(yùn)行速度很高，攝像掃描器也能用于表面和針孔缺陷檢測(cè)。 這種很寬波長(zhǎng)范圍使攝像掃描器適用于各種用途。11. 型鋼生產(chǎn)中常見(jiàn)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)有哪些？答：（1）軋件尺寸的在線檢測(cè)，包括線棒材測(cè)徑儀、型鋼寬度和厚度測(cè)量、軋件長(zhǎng)度的檢 測(cè)；（2）軋件位置檢測(cè)。第8章習(xí)題1簡(jiǎn)述射線探傷原理，并說(shuō)明射線探傷的分類有哪些。答：原理：當(dāng)射線透過(guò)被檢物體時(shí)， 在有、無(wú)缺陷部位對(duì)射線的衰減不同，從而造成兩個(gè)部位透過(guò)射線的強(qiáng)度存在差異，因此可通過(guò)檢測(cè)透過(guò)被檢物體后的射線強(qiáng)度的不同來(lái)判斷被檢 物體中是否存在缺陷。分類：（1 ）根據(jù)所使用射線源種類的不同，可將其分為X射線探傷、丫射線探傷和高能射線探傷等；（2）根據(jù)顯