第12章位移的测量

1、 12位移的测量 11-1单选题1、对于双频激光干涉仪，下列叙述中（ ）是不正确的。 (A)前置放大器使用交流放大器，故没有零点漂移等问题； (B)利用多普勒效应，计数器计频率差的变化，不受强度和磁场变化的影响； (C)测量精度不受空气湍流的影响，无需预热时间； (D) 抗振性和干扰性能力强，广泛用于高精度机床。2、X射线测厚仪中，射线穿透被测材料后,射线强度（ ）。 (A) 按线性规律衰减；(B) 按指数规律衰减； (C) 与被测材料厚度成正比；(D) 与被测材料厚度成反比3、若直线光栅的两光栅栅距均为0.01mm，两光栅线纹交角为0.1，则莫尔条纹间距约为（）mm。 (A) 1；(B) 1

2、0；(C) 6；(D) 0.1 11-2填空题填空题1、（射线 ）测厚仪是目前常用的非接触测厚仪之一，与X射线测厚相比它的射线能量稳定、射线源价廉。2、根据传感器与被测物的位置关系，厚度测量有（非接触测厚）和（接触测厚 ）两种方式。3、四码道的编码盘测量转角时的角度分辨率为（ 22.5 ）度。4、将二进制码与其本身右移一位后舍去末位的数码作不进位加法，所得结果就是（循环码 ）。5、（相干波 ）是指两个具有相同方向、相同频率和相位差相同的波。 11-3简答题简答题1、说明长光栅的构成和工作原理、说明长光栅的构成和工作原理 光栅式传感器是利用光栅的莫尔条纹现象进行测量的。带有刻线的两块光直栅,即标

3、尺光栅(也称主光栅)和为指示光栅,这两者刻线面相对,中间留有很小的间隙相叠合,便组成了光栅副。将其置于由光源和透镜形成的平行光束的光路中,若二光栅栅线之间有很小的夹角,则在近似垂直于栅线的方向上就显示出比栅距W宽得很多的明暗相间距离为B的条纹, 这些条纹称为“莫尔条纹”,当标尺光栅沿垂直于栅线的x方向每移动一个栅距W 时,莫尔条纹近似沿栅线方向移过一个条纹间距。用光电元件5接收莫尔条纹信号,经电路处理后用计数器可得到标尺光栅移过的距离。 2、莫尔条纹有哪些重要特性？、莫尔条纹有哪些重要特性？1)运动对应关系。 莫尔条纹的移动量和移动方向与主光栅相对于指示光栅的位移量和位移方向有着严格的对应关系

4、。2)位移放大作用。 在光栅副中,由于角很小(tan)，若两光栅的光栅常数相等,W1= W2= W, 条纹的间距BW/。明显看出莫尔条纹具有放大作用,其放大倍数为K=B/W=1/。一般角很小，W可以做到约0.01mm，而B可以到68mm3)误差均化效应。 莫尔条纹是由光栅的大量栅线(常为数百条)共同形成的,对光栅的刻划误差有均化作用。从而能在很大程度上消除栅距的局部误差和短周期误差的影响,个别栅线的栅距误差或断线及疵病对莫尔条纹的影响很微小。 3、磁尺和磁头按其基体形状不同可分成哪几种类型？、磁尺和磁头按其基体形状不同可分成哪几种类型？ 按其基体形状不同可分成以下类型：平面实体型磁尺、带状磁尺

5、、线状磁尺、圆型磁尺。 磁头分动态磁头和静态磁头两种。动态磁头有称速度磁头。静态磁头有称磁通响应型磁头。4、激光与普通光相比，具有哪些重要的特殊性能？、激光与普通光相比，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。激光是受激辐射光，激光器发出的光是相干光，所以激光具有高度的相干性。(2) 高方向性。激光器发出的激光光束的发散角很小，几乎与激光器的反射镜面垂直。激光可以集中在狭窄的范围内，向特定的方向发射。 (3) 高单色性。激光的高单色性是指谱线宽度很窄的一段光波。 (4) 高亮度。由于激光器发出的激光光束发散角很小，光能在空间高度集中，所以有效功率和照度特别高。 5、试

6、述激光干涉仪原理。、试述激光干涉仪原理。 激光干涉仪就是利用光的干涉原理，使激光束产生明暗相间的干涉条纹，由光电转换元件接收并转换为电信号，经处理后由计数器计数，从而实现对位移量的检测。6、什么是回转轴运动误差？测量回转轴运动误差时，为什么应、什么是回转轴运动误差？测量回转轴运动误差时，为什么应指明测量点的位置？指明测量点的位置？ 回转轴运动误差是指在回转过程中回转轴线偏离理想位置而出现的附加运动。 运动误差是回转轴上任何一点发生与轴线平行的移动和在垂直于轴线的平面内的移动。前一种移动称为该点的端面运动误差，后一种移动称为该点的径向运动误差。 端面运动误差因测量点所在半径位置不同而异，径向运动

7、误差则因测量点所在的轴向位置不同而异。所以在讨论运动误差时，应指明测量点的位置。 7、选用位移传感器应注意哪些问题？、选用位移传感器应注意哪些问题？答：选用位移传感器时，除应符合一般传感器的选用原则外，其测量范围、线性度和精确度对传感器的合理选用尤为重要。 1）测量范围：小位移测试可用电感式、差动变压器式、电容式、应变式、涡流式、霍尔式、压电式等，大位移测试可采用光栅、感应同步器、磁栅等。数字式位移传感器确定测量范围的原则是：测量上限不准传感器过载，测量下限应考虑示值相对误差。 2）线性度：由于一些位移传感器本身是非线性的，为了满足测试精确度要求，在位移测试中常采用适当方法给予校正、补偿。 3

8、）精确度：根据测试的目的和被测位移实际要求，尽可能选择精密度较低的传感器，以获得最佳的技术经济效益。 8、利用电涡流传感器测量物体的位移。试问：、利用电涡流传感器测量物体的位移。试问： (1) 如果被测物体由塑料制成，位移测量是否可行？为什么？如果被测物体由塑料制成，位移测量是否可行？为什么？ (2) 为了能够对该物体进行位移测量，应采取什么措施？应考虑为了能够对该物体进行位移测量，应采取什么措施？应考虑什么问题？什么问题？答： (1)不可行。因为电涡流传感器是电感传感器的一种形式，是利用金属导体在交变磁场中的涡流效应进行工作的，而塑料不是导体，不能产生涡流效应，故不可行。 (2)可在该物体表

9、面上镀上一层金属，使之在变化的磁场中或者磁场中运动时，表层产生感应电流，并自行闭合，从而形成涡流。应考虑以下问题：导体的电阻率要高，消除加工过程中残余的剩磁，避免导体表面有不同性质的电镀层，以防止影响灵敏度；被测物体的大小应大于线圈直径的1.8倍，若为圆柱体时，其直径应大于线圈直径的3.5倍。 9、涡流位移传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优、涡流位移传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流传感器能否测量大位移？为什么？点是什么？涡流传感器能否测量大位移？为什么？答： (1) 电涡流式传感器具有频率响应范围宽，灵敏度高，测量范围大，结构简单，抗干扰能力强，不受油污等介

10、质影响，特别其具有非接触测量等优点。 (2) 因为涡流传感器受变换磁场大小的限制，故它不能用于测量大位移。10、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？答：涡流传感器除了能够测量位移外，还可测量：1）由位移量变换而来的被测对象，如：位移振幅、表面粗糙度、转速、零件尺寸、零件个数、零件厚度、回转轴线误差运动等测量；2）由被测材质物性变换来的被测对象，如温度、硬度、涡流探伤等。 11.4 应用题应用题1 图所示为长光栅副的几何关系，其中图所示为长光栅副的几何关系，其中W1和和W2分别为标尺光栅分别为标尺光栅和指示光栅的常数，和指示光栅的

11、常数，为两个光栅栅线之间的夹角，为两个光栅栅线之间的夹角，为莫尔条纹为莫尔条纹与水平方向的夹角，与水平方向的夹角，B为条纹的间距。为条纹的间距。(1) 试确定莫尔条纹的斜率及其间距的计算公式。试确定莫尔条纹的斜率及其间距的计算公式。(2) 若若W1=W2=W=0.01 mm，=0.00125 rad，莫尔条纹的间距是，莫尔条纹的间距是多少？若电子电路可以区分多少？若电子电路可以区分2 mm，该光栅最小可以分辨多大的位，该光栅最小可以分辨多大的位移量？移量？ cottanEFDEsin1122WWWWcot) 1cos(cotsintan1212WWWWsinsin2WB解解：(1) 如图，有整理，得莫尔条纹的斜率：求条纹间距B：(2) 由(1)的结果，有 cosADAB2ADABBDcos2211WWcos2sin1cossin2)sin()sin(12121222212122WWWWWWWWWWcos)90sin(sincos221222221WWWWWWB /2sin2cos22cos221222221WWWWWWWWWB于是，条纹间距为B=0.01/0.00125=8 mm因为8/2=4，所以可以分辨0.01/4=0.0025 mm的位移量。 2 对于一个对于一个6位普通二进制编码盘，基准标志设于零位。最大量位普通二进制编码盘，基准标志设于零位。最大量化误差是多