第12章位移的測量

1、 12位移的測量 11-1單選題1、對于雙頻激光干涉儀，下列敘述中（ ）是不正確的。 (A)前置放大器使用交流放大器，故沒有零點漂移等問題； (B)利用多普勒效應(yīng)，計數(shù)器計頻率差的變化，不受強(qiáng)度和磁場變化的影響； (C)測量精度不受空氣湍流的影響，無需預(yù)熱時間； (D) 抗振性和干擾性能力強(qiáng)，廣泛用于高精度機(jī)床。2、X射線測厚儀中，射線穿透被測材料后,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) 與被測材料厚度成正比；(D) 與被測材料厚度成反比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 ）測厚儀是目前常用的非接觸測厚儀之一，與X射線測厚相比它的射線能量穩(wěn)定、射線源價廉。2、根據(jù)傳感器與被測物的位置關(guān)系，厚度測量有（非接觸測厚）和（接觸測厚 ）兩種方式。3、四碼道的編碼盤測量轉(zhuǎn)角時的角度分辨率為（ 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 ）是指兩個具有相同方向、相同頻率和相位差相同的波。 11-3簡答題簡答題1、說明長光柵的構(gòu)成和工作原理、說明長光柵的構(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)行測量的。帶有刻線的兩塊光直柵,即標(biāo)

3、尺光柵(也稱主光柵)和為指示光柵,這兩者刻線面相對,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方向每移動一個柵距W 時,莫爾條紋近似沿柵線方向移過一個條紋間距。用光電元件5接收莫爾條紋信號,經(jīng)電路處理后用計數(shù)器可得到標(biāo)尺光柵移過的距離。 2、莫爾條紋有哪些重要特性？、莫爾條紋有哪些重要特性？1)運動對應(yīng)關(guān)系。 莫爾條紋的移動量和移動方向與主光柵相對于指示光柵的位移量和位移方向有著嚴(yán)格的對應(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,個別柵線的柵距誤差或斷線及疵病對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型？、磁尺和磁頭按其基體形狀不同可分成哪幾種類型？ 按其基體形狀不同可分成以下類型：平面實體型磁尺、帶狀磁尺

5、、線狀磁尺、圓型磁尺。 磁頭分動態(tài)磁頭和靜態(tài)磁頭兩種。動態(tài)磁頭有稱速度磁頭。靜態(tài)磁頭有稱磁通響應(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，經(jīng)處理后由計數(shù)器計數(shù)，從而實現(xiàn)對位移量的檢測。6、什么是回轉(zhuǎn)軸運動誤差？測量回轉(zhuǎn)軸運動誤差時，為什么應(yīng)、什么是回轉(zhuǎn)軸運動誤差？測量回轉(zhuǎn)軸運動誤差時，為什么應(yīng)指明測量點的位置？指明測量點的位置？ 回轉(zhuǎn)軸運動誤差是指在回轉(zhuǎn)過程中回轉(zhuǎn)軸線偏離理想位置而出現(xiàn)的附加運動。 運動誤差是回轉(zhuǎn)軸上任何一點發(fā)生與軸線平行的移動和在垂直于軸線的平面內(nèi)的移動。前一種移動稱為該點的端面運動誤差，后一種移動稱為該點的徑向運動誤差。 端面運動誤差因測量點所在半徑位置不同而異，徑向運動

7、誤差則因測量點所在的軸向位置不同而異。所以在討論運動誤差時，應(yīng)指明測量點的位置。 7、選用位移傳感器應(yīng)注意哪些問題？、選用位移傳感器應(yīng)注意哪些問題？答：選用位移傳感器時，除應(yīng)符合一般傳感器的選用原則外，其測量范圍、線性度和精確度對傳感器的合理選用尤為重要。 1）測量范圍：小位移測試可用電感式、差動變壓器式、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量范圍的原則是：測量上限不準(zhǔn)傳感器過載，測量下限應(yīng)考慮示值相對誤差。 2）線性度：由于一些位移傳感器本身是非線性的，為了滿足測試精確度要求，在位移測試中常采用適當(dāng)方法給予校正、補(bǔ)償。 3

8、）精確度：根據(jù)測試的目的和被測位移實際要求，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量物體的位移。試問：、利用電渦流傳感器測量物體的位移。試問： (1) 如果被測物體由塑料制成，位移測量是否可行？為什么？如果被測物體由塑料制成，位移測量是否可行？為什么？ (2) 為了能夠?qū)υ撐矬w進(jìn)行位移測量，應(yīng)采取什么措施？應(yīng)考慮為了能夠?qū)υ撐矬w進(jìn)行位移測量，應(yīng)采取什么措施？應(yīng)考慮什么問題？什么問題？答： (1)不可行。因為電渦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，使之在變化的磁場中或者磁場中運動時，表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，并自行閉合，從而形成渦流。應(yīng)考慮以下問題：導(dǎo)體的電阻率要高，消除加工過程中殘余的剩磁，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；被測物體的大小應(yīng)大于線圈直徑的1.8倍，若為圓柱體時，其直徑應(yīng)大于線圈直徑的3.5倍。 9、渦流位移傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)、渦流位移傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流傳感器能否測量大位移？為什么？點是什么？渦流傳感器能否測量大位移？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，測量范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，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量等優(yōu)點。 (2) 因為渦流傳感器受變換磁場大小的限制，故它不能用于測量大位移。10、電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？、電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？答：渦流傳感器除了能夠測量位移外，還可測量：1）由位移量變換而來的被測對象，如：位移振幅、表面粗糙度、轉(zhuǎn)速、零件尺寸、零件個數(shù)、零件厚度、回轉(zhuǎn)軸線誤差運動等測量；2）由被測材質(zhì)物性變換來的被測對象，如溫度、硬度、渦流探傷等。 11.4 應(yīng)用題應(yīng)用題1 圖所示為長光柵副的幾何關(guān)系，其中圖所示為長光柵副的幾何關(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)，為兩個光柵柵線之間的夾角，為兩個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算公式。試確定莫爾條紋的斜率及其間距的計算公式。(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因為8/2=4，所以可以分辨0.01/4=0.0025 mm的位移量。 2 對于一個對于一個6位普通二進(jìn)制編碼盤，基準(zhǔn)標(biāo)志設(shè)于零位。最大量位普通二進(jìn)制編碼盤，基準(zhǔn)標(biāo)志設(shè)于零位。最大量化誤差是多