传感器

一、1、什么是莫尔条纹的放大作用？答：在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角θ。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。在两光栅栅线夹角很小的情况下，由于倾角很小θ，sinθ很小，则莫尔条纹宽度W、光栅栅距ω、栅线角θ三者之间关系为：W=ω/θ（θ的单位为rad，W的单位为mm），当ω=0.02mm、θ=0.01rad时,W=2mm，即光栅放大了100倍，将光栅的微小位移放大为莫尔条纹的间距，此即为莫尔条纹的放大作用。2，设有一光栅，其刻线数为250线/mm，要用它测量1微米的位移，应采取什么措施？答：此光栅的分辨率为4微米，而测量值为1微米，这就需要提高光栅的分辨率。可采用细分技术，如进行四分频，方法有：电子细分法、光学细分发、机械细分法等。其中电阻桥路细分是一种较为理想的电子细分法。3，感应同步器如何在数控机床上应用？答：机床的数字控制系统，按控制刀具相对于工件移动的轨迹之不同，可分为点位控制系统和位置随动系统。1．点位控制系统主要是控制刀具或工作台从某一加工点到另一加工点之间的准确定位，而对点与点之间所经过的轨迹则不加控制。如钻、镗、冲床等的加工过程都属于这种情况。利用感应同步器作为点位控制系统的检测元件可以直接测出机床的移动量以修正定位误差，提高定位精度。2．位置随动系统或称连续控制系统，不仅要求在加工过程中实现点到点的准确定位，而且要保证运动过程中逐点的定位精度，即对运动轨迹上的各点都要求能精确地跟踪指令。例如龙门铣床，万能铣床等加工凸轮、样板和模具等曲线或曲面是就属于这种情况。此时可采用鉴幅型方式工作的感应同步器为检测元件的位置随动系统，以及采用鉴相型方式工作的感应同步器的位置随动系统。在数控机床上安装感应同步器时,要符合安装的技术要求,并使用合理的接长技术。通过在数控机床上安装感应同步器,可以精确地测量机床移动部件的位移。4，感应同步器绕组节距通常为2mm，为什么可以用它测出0.01mm的位移量？答：这是因为对感应同步器进行了细分，提高了感应同步器的分辨率。如：将感应同步器的节距W进行200等分，则每等分x=W/200=2mm/200=0.01mm，对应机械空间角度变化Δψ机=2πx/W=1.80。如果用计计数器计数，当机械位移为0.01mm或是Δψ机=1.80时，计数器就会记一个脉冲数，那么在一个感应电势周期内计数器计了200个脉冲数，位移变化了200个0.02mm，这样测量分辨率就提高了200倍。二、1．什么叫压电晶体的居里点？答：使压电晶体材料开始丧失压电性质的温度（即压电晶体性能破坏时的温度转变点）称为压电晶体的居里点。2．什么是正压电效应？什么是逆压电效应？答：正压电效应：当对压电材料施以物理压力时，材料体内的电偶极矩会因压缩而变短，内部就产生电极化现象，此时压电材料为抵抗这变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，以保持原状。当外力撤去后，又重新恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变，晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种由于形变而产生电极化的现象称为“正压电效应”。正压电效应实质上是机械能转化为电能的过程。逆压电效应：在电介质极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向产生变形，外电场撤除，变形也随之消失，这种现象称为逆压电效应。（或对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象）3．压电式传感器的测量电路中为什么要加入前置放大器？电荷放大器有何特点？答：压电式传感器的输出信号非常微弱且内阻抗很高，因此常在压电式传感器的输出端后面接入一个高输入阻抗的前置放大器，用于将压电式传感器的微弱信号放大以及把传感器高阻抗输出变换为低阻抗输出。电荷放大器特点：（1）电荷放大器是压电式传感器另一种专用的前置放大器。电荷放大器实际上是一个具有深度电容负反馈的运算放大器，它能将高内阻的电荷源转换为低内阻的电压源，而且输出电压正比于输入电荷。（2）在一定条件下，使传感器的灵敏度与电缆的长度（或电缆电容）无关，降低了信噪比，使噪声低。（3）电荷放大器的输出电压只与输出电荷量和反馈电容有关，而与放大器放大系数的变化或电缆电容等无关。4．试说明为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号？答：压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时，受力后产生的电压才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电。这对于测量缓慢变化的信号极为不利，必将造成测量误差，而在动态测量时，电荷量可以得到不断的补充。因此，压电式传感器适于动态测量，而不能用来测量变化缓慢的信号。