第五章检测传感系统
判断题
A．对 B.错
1、对于传感器的非线性,可以采用多点标定、曲线拟合和线性插值方法可用来提高传感精度。 2、采用惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采用的激励电源为恒压源。 3、物理型传感器无中间转换机构。
4、传感器的线性度表示的是输入输出特性。 5、涡流传感器是基于法拉第电磁感应原理。
6、常用的测温传感器中Pt热电阻和热电偶测量的是相对温度。 7、恒流激励可降低差动电桥检测时的引线误差。
8、传感器的可靠性是指工作寿命、平均无故障时间。 9、传感器的容量是指输入信号工作范围或量程。
10、传感器的输出—输入关系特性是传感器的基本特性。 11、压电式传感器适宜做静态测量。
12、动圈式磁电传感器即可测量线速度，也可以测量角速度。
13、在具有压电效应的的物质的极化方向施加电场,这些物质会产生变形,这种现象称为压电效应。 14、采用惠斯登电桥结构传感检测时，为消除温度干扰应采用的激励电源为恒压源。 15、常用的测温传感器中Pt热电阻和热电偶测量的是相对温度。 16、测速发电机的原理与直流电机相同。 17、测速发电机的内阻应尽可能大。 18、光电编码器适合较高转速测量。 19、物理型传感器无中间转换机构。
20、热电阻的激励电流应尽量的大,以增大信号的输出。 答案：ABAAA BAAAA BABBB ABAAB
单选题
1、下列传感元件的属于物理型（）。
A．测速发电机 B．光电编码器 C．应变片 D．涡流传感器 2.下列哪项对热电偶的说法不正确 是（）。
A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 3.传感器的基本性能参数不包括（）。
A.量程 B.灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 4、结构型传感器不包括（）。 A弹性片 B电容传感器 C压电传感器 D电感传感器
5、模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（）用来对气体进行成分分析。 A吸收式 B反射式 C遮光式 D辐射式
6、模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（）用来测量零件表面粗糙度。
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A吸收式 B反射式 C遮光式 D辐射式
7、模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（）可以用来测量线位移和角位移。 A吸收式 B反射式 C遮光式 D辐射式
8、模拟式光电传感器有以下几种工作形式，其中（）用于防火警报。 A吸收式 B反射式 C遮光式 D辐射式 9、绝对值式编码器与增量式编码器相比具有优点是（）。
A结构简单 B成本较低 C误差不会累计 D不必使用减速齿轮 10、为辨别增量式光电码盘的旋转方向，通常A\\B相脉冲相差（）周期。 A 1/4 B 1/2 C 1 D整数倍 11、加速度传感器的基本力学模型是（）。 A阻尼-质量系统 B弹簧-质量系统 C弹簧-阻尼系统 D弹簧系统
12、某光栅条纹密度是100条/mm，光栅条纹夹角θ=0.001弧度，则莫尔条纹的宽度是（）。 A 100mm B 50mm C 10mm D 0.1mm 13、光栅检测利用( )，使得它能测得比栅距还小的位移量。
A莫尔条纹作用 B模拟信号 C细分技术 D高分辨率指示光栅
14、码盘式转速传感器采用增量式编码器直接连接到转轴上，产生一系列脉冲，从而得到（）。 A电压信号 B数字式电流信号 C数字积分信号 D数字式速度信号
15、能消除零位输出和偶次非线性项,抵消共模误差,减少非线性,这种传感器性能改善措施是（）。 A平均技术 B差动技术 C稳定性处理 D闭环技术 16、模拟两线制传感器常采用的输出信号为（）。
A 4～20mA电流 B0～20mA电流 C 0～10V电压 D 0～5V电压信号 17、绝对码盘码道数越多,则（）。
A、能分辨的角度越大 B、能分辨的角度越小 C、测量精度降低 D、能分辨的角度不变
18.感应同步器定尺绕组中感应的总电动势是滑尺上正弦绕组和余弦绕组所产生的感应电动势的( ) 。
A.代数和 B.代数差 C.矢量和 D.矢量差
19、设某光栅的条纹密度是250条/mm，要用它测出1um的位移，应采用（）细分电路。 A．1倍频 B．2倍频 C．3倍频 D．4倍频
20、绝对编码盘的道数为10道，则位数为10，能分辨的最小角度为（）。 A．360/9 B．360/2 C．360/10 D．360/221.下列属于传感器动态特性的为( ) 。
A.量程 B.带宽 C.灵敏度 D.分辨率 22.下述哪一种是物理型传感器（）。
A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D.电感电容 答案：CCDCA BCDCA BCCDB ABCDB BC
注释：12. 条纹宽度B和光栅宽度W以及光栅条纹夹角θ之间的关系为：B=W/θ。
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问答题
1、某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm,丝杠导程t=4mm,齿轮减速比为i=5,要求工作台位移的测量精度为0.005mm，采用高速端测量方法，采用绝对旋转编码器，则绝对码盘最少要求的道数为多少？（忽略齿轮和丝杠的传动误差）。
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解：电机每转工作台位移为：4mm/5=0.8mm 要求的每转脉冲数为：0.8/0.005=160 27<160<28
答：绝对码盘的道数至少是8道。
2、设某光栅的条纹密度是250条/mm，要用它测出1μm的位移，应采用几倍频细分电路？数字细分电路与模拟细分电路有何不同？
每条条纹宽度为1mm/250=0.004mm=4μm，而4μm/1μm=4，所以应采用四倍频细分电路。 一般数字电路能够实现四倍频的细分电路；而模拟电路能够实现更高倍频的细分。
3、分别说明相对旋转光电编码器的A、B相和Z相表示意义，请设计简单的鉴别方向电路？
A、B两相是两组检测窄缝群，节距同光电脉冲发生器圆盘上节距相等的窄缝，但两组检测缝与圆盘上窄缝的对应位置错开1/4节距，其目的是使A、B两个光电变换器的输出信号相位上相差90。Z相是零点脉冲，可以提示被测轴已经旋转一周。
顺时针旋转时，设通道A输出波形超前通道B波形90°；则逆时针旋转时，通道A输出波形滞后通道B波形90°；光电编码器每旋转一圈，输出一个基准脉冲，基准脉冲的波形中心对准通道A输出的波形中心。 采用D触发器即可以实现鉴向，AB两相脉冲分别接到数据输入端和时钟端口，输出端的0和1输出表示不同的旋转方向。
4、常用的测温传感器中精度最高的是什么？不能测量绝对温度的传感器是什么？
常用的测温传感器中精度最高的是铂（Pt）电阻；不能测量绝对温度的传感器是热点偶，因为热电偶利用的是温差效应，只能测量两节点间的温差，而且还需要冷端补偿。 5、比较结构型传感器和物理型传感器特点，并举例说明。
结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化来实现信号转换的，结构组成为：敏感元件＋变换器；例如：电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起的自感或互感变化。其它如弹簧管,双金属片,电感电容，现阶段广泛使用；
物理型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的，无中间转换机构，具有,体积小，速度快，寿命长，便于集成的特点。例如：利用水银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温；利用石英晶体的压电效应制成压力测力计等。 6、在传感器选型时要注意那些方面？
1）类型——与被测对象类型有关； 2）容量——输入信号工作范围或量程；
3）驱动——输出的负载能力（包括数字输出接口）、电气、机械特性； 4）线性度——输入输出特性； 5）精度——最小分辨率；
6）速度——输出对输入信号的反映时间或频响； 7）可靠性——单位时间的故障； 8）寿命期——连续工作时间；
9）性价比——是选型的重要约束条件之一。
7、解释差动电桥的检测原理和应用，采用差动电桥进行检测时如何才能消除引线误差？
? 差动电桥的检测原理和应用：
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差动电桥
U?EZ1Z4?Z2Z3EZ1?Z2Z3?Z4 ?(Z1?Z2)(Z3?Z4)2Z1?Z2为了消除引线误差，一般采取措施为：
1）大多数电桥都采用6引线装配：2根电桥输出引线、2根电桥激励引线和2根检测引线，来消除引线误差；
2）采用恒流激励将引线误差减至最小。
8、简述涡流传感器的原理，说明有哪些应用。
原理：基于法拉第电磁感应原理，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时，被测金属导体内产生成漩涡状的感应电流，成电涡流效应，使传感器线圈等效阻抗发生变化。
Z = F(ρ,μ, r, f , x)
其中：ρ金属电阻率，μ金属磁导率， r 线圈与被测物体的尺寸因子， f 激磁电流频率， x 线圈与导体间的距离
特点：非接触连续测量，灵敏度高、频响宽、分辨率高
应用：可用来测：位移、厚度、表面温度、速度、应力，无损探伤。 9、试分析传统模拟二次传感器采用电流输出信号4～20mA的好处？
可以2线制工作，减少布线。传感器工作需要工作电流激励，若电流输出i=0mA，传感器就不能二线制工作，还须要有额外的工作电源的回路线。传感器有一个输出电流下限4mA，不仅可以提供工作激励电流，还可以提高传输相对精度。
有一个输出电流下限（不为0），便于检测传感器是否开路、短路。例如：传感器中如果开路，则电流变为0，而不是4mA，就可以检测到；传感器中如果短路，i将变得很大，也可以检测到。
采用电流输出信号，可以抵抗布线阻抗的干扰。
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第六章计算机控制系统
判断
A．对 B.错
1、数控机床伺服系统按控制方式分类：开环和闭环控制系统。
2、为了防止采样过程信号发生频率混叠可以在采样前设置一个带通滤波器。 3、二线平衡传输抗共模干扰和差模干扰，适合长距离传输。
4、DCS分布式控制系统具有两层结构：工作站和现场总线智能仪表。 5、造成地线干扰的原因是地线存在阻抗，由电流流过时有压降，产生差模干扰；防止地线干扰、的原则：单点接地。
6、采用集电极OC输出的特点：相当于开关输出；有较大电流驱动能力；能够实现“线与”功能；能够实现不同电路的接口。
7、PID数字控制算式中，积分初值相当于设置了合适的静态工作点，避免冲击。
8、限幅滤波能有效去掉脉冲干扰，其原理为对信号连续进行n次采样（n>3）,然后对采样值进行由小到大的排列，取出序列的中间值作为采样有效值。
9、通信双方在通信时需要遵循的规则和约定就是协议，包括语义、语法、定时和通信介质。 10、RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好且具有多站能力。
11、光电耦合器由发光二极管和光敏晶体管或光敏晶闸管组成，通过光信号实现电信号传递，用于接口，是SSR的核心器件。 12、路径控制在容许的加速度条件下，以最大速度在两点之间移动，多轴在运动过程是独立的。
13、RS-232是被定义为一种串行通讯的双端标准。
14、直角坐标式运动状态循环图可以表达运动先后次序、位置关系、运动速度和停留时间。 15、时序逻辑输出仅与当前的输入有关。
16、微机控制系统中，数据处理的软件主要有数据的采集、数据滤波、标度变换以及数值计算等。
17、模拟量输入A/D转换器的量化误差和分辨率是统一的，即提高分辨率可以减小量化误差。18、模拟量输入A/D转换器采样时间必须小于转换时间。
19、在异步串行通讯中，为了鉴别数据帧，需要在每一帧数据前后加入起始和停止位。 20、多机网络的基础就是网络总线通讯。
21、高频的磁场干扰比低频的磁场干扰较难屏蔽
22、闭环控制系统是根据输入的指令值与输出的物理量之间的偏差进行动作控制的, 使被控对象输出量始终跟踪输入的指令值。
23、数字PI控制中，P调节作用是消除静差，I调节作用是改善动态特性。 24、DCS分布式控制系统具有集中管理和分散控制的特点。 25.RS-232接口在总线上允许连接多个收发器。
26.顺序控制包括以状态控制为主和以时间控制为主两类。
27.串口通讯至少要包含物理层（硬握手电气特性）和协议层（软握手）。 28、能实现顺序控制的基本功能是组合逻辑，计数器，定时器。 29、规划一个PLC控制系统的步骤为,分解被控对象和机器；建立功能规范,安全电路设计, 详细说明操作功能，建立PLC配置图, 建立符号名表。
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