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测控技术与仪器专业英语课后阅读翻译

第五章课后

Arandomerrorisduetoacontrolled,

largenumberofindependentsmalleffectsthatcannotheidentifiedoritisa

statisticalquantity.Assuch,iteachreplicationoftheobservations.Ifa

largenumberofreadingsis

willvaryforthesamequantity,thescatterofthedataaboutameanvalue

canbeevaluated.

Thescattergenerallyfollowsaguassiandistributionaboutamean

value,which

isassumedtobethetruevalue.

Accuracyisthedeviationoftheoutputfromthecalibrationinputorthe

true

value.Iftheaccuracyofavoltmeteris2%fullscaleasdescribedinthe

precedingsection,themaximumdeviationi^士2unitsforallreadings.

一个随机误差是由于控制,大量的独立影响小,不能他发现或

这是一个统计量。因此,它每个复制的观察。如果大量的读数是同样数量的不同而不

同。散射的数据值可以评估。散高斯分布通常遵循关于意味着value,which被认为是真正

的价值。准确性是偏差的输出的输入或真正的校准价值。如果把电压表的准确性2%全面描

述在前面的部分•最大偏差我,士如nits所有阅读资料。

第五章.NoncontactTemperatureMeasurement

Anyobjectatanytemperatureaboveabsolutezeroradiatesenergy.This

radiationvariesbothinintensityandinspectraldistributionwith

temperature.Hence.temperaturemaybededucedbymeasuringeitherthe

intensityorthespectrumoftheradiation.

Thetotalenergydensityradiatingfromanideal„blackbodyu(moreonthat

later)isgivenbytheStefan-boltzmannlaw•E=6T•whereEisenergydensity

inW/cmz.6IstheStefan-boltzmannconstant(5.6697X10'zW/cmzK")andTis

theabsolutetemperature(K).Inotherwords•thetotalradiatedenergyis

proportionaltothefourthpoweroftheabsolutetemperature.

Allobjects,particularlyidealblackbodyobjects,alsoabsorbincident

radiation.

(Uiventimetoequilibrate,andpresumingtheyareinsulatedfromtheheating

orcooling

effectsofsurroundingairorothermaterials,theywilleventuallyreacha

pointwhere

theyabsorbandradiateenergyatequalrates.Oneconsequenceofthisis

thatifanobject

(atemperaturesensor,forexample)isanidealblackbody,isperfectly

insulated,andis

floodedonitsentiresurfacewithradiationfromaradiatingsource,itwill

eventually

reachanequilibriumsourcesandblackbodycalibrationsourcesare

available).thetemperatureofthesensorisameasureofthetemperatureof

theradiatingobject.

任何物体在任何温度高于绝对零度的辐射能量。这种辐射无论是在不同强度和在光谱分

布和温度。因此。通过测量温度可以推导出要么强度或频谱的辐射。总能量密度辐射从理

想'blackbody”(稍后详细介绍)

鉴于法律的Stcfan-boltzmann•E=6T'•E在是能量密度在W/cmz。6Stefan-

boltzmann的常数(5。6697X10'zW/cmzK")和T是绝对的温度(K)。换句话

说•总辐射能量是成正比的第四

绝对温度的力量。All对象。特别是理想黑体对象。也会吸收入射辐射。(Uiven时间一

致。和他们隔绝放肆的加热或冷却周围空气的影响或其他材料。他们最终会达到一个临界

点他们吸收和辐射能量在相同的利率。()东北的后果是,如果一个对象(一个温度传感器。

例如)是一种理想的黑体。是完全绝缘。和是在整个表面淹没与辐射发射源。它最终将达

到平衡来源和黑体校正源可用),温度传感器是•个测量辐射的温度对象。

Aninfraredradiationthermometermaybecreatedinamannersimilartothat

inFigure1theradiatedenergyfromthehot(orcold)objectisfocusedona

temperaturesensor,whosetemperaturethenisindicativeoftheintensityofthe

radiationfallinguponit.Thesensorshouldbesmallandlowmassfor

reasonableresponsetime.Thermistorsofferhighsensitivityforlow

temperaturemeasurementswhilethermocouplesprovidetheoperatingrange

necessaryforhighlevelsofradiatedenergy.Insomedesigns,thesensoris

insulatedfromambientconditionsbyplacingitinavacuum.Thesensor,s

outputisamplified,linearized,andfedtoanoutputindicatororrecorder.

Theopticsareapttobeabitdifferentthanshownindiagram.In

mostapplications.particularlyatlowertemperatures,muchoftheradiationwill

befarinfrared.whichisnotpassedwellbymostglasses.Itmaybepreferable

touseareflectiveconcavemirrortofocustheincomingenergy,ratherthana

lens.Theremayalsobearedorinfraredfilterovertheinlettokeepdown

interferenceduetostrayambientlight.Forhighertemperatureuseitmaybe

necessarytoreducethetotalincomingenergyusingagray

filter,shutter,orotherobstruction.TheStefan-boltzmannlaw.andtheproper

operationofthesethermometers.presumesthattheradiationiscomingfroma

perfectblackbody'radiator,tooversimplify(anditisnotourintentionhere

towhichdoesnotreflectanyradiationwhichmayfalluponit.Allincident

energyisabsorbed.Anon-blackbodyobjectwhichreflectsexternalradiation

willalsoreflectinternallygeneratedradiation,loweringtheamountofenergy

radiatedatanygiventemperature.

红外辐射温度计可以创建的方式类似,在图1的辐射能量从热(或冷)对象都聚焦在一个

温度传感器。其温度然后表明辐射强度落它。应该是小的传感器和低质量为合理的响应时

间。热敏电阻提供高灵敏度低温度的测量而热电偶提供必要的工作范围为高水平的辐射能

量。在一些designs.the传感器是隔绝外界条件下通过将它放置在真空中。传感器的

amplified,linearized«y!l|o和美联储到输出指标或录音机。光学往往稍有不同,图中所

示。在大多数应用程序。特别是在较低的温度下。大部分的辐射将远红外线。这不是大多

数眼镜了。这可能比使用凹面镜反射来聚焦入射能量。而不是一个镜头。也许也是一个

红色或红外过滤器在进口为了压制干扰由于流浪环境光。温度较高的使用可能需要减少

总传入的能源使用灰色filter,shutter。或其他阻塞Stefan-boltzmann的法律。和适

当的操作这些温度计。是假定辐射是来自一个完美的黑体的散热器。粗略的(和它不是我

们的这里的意愿,没有反映出任何辐射可能落在它。所有入射能量被吸收。一个non-

blackbody对象反映外部辐射也将反映出内部产生的辐射。降低辐射的能量在任何给定的

温度。

Anysurfacehasareflectivityandanemissivity.Reflectivity,r,issimply

theratioofreflectedenergytoincidentenergy:aperfectreflectorhasa

reflectivityofone;ablackbody,zero.Emissivity,。,turnsouttobsimplyo

=1-re,fZecl:二:Cyreflectivity.Aperfectblackbodyhasemittedbyanobject

atagiventemperatureisproportionaltoitsemissivity:areflectivityobject

hasemissivity(weexpectmoreheatfromarough,blackradiatorthanfroma

smooth,polishedone).Allthishasaseriousimpactonradiationthermometry.

Aninfraredradiationthermometercalibratedagainstablackbodyradiatorwill

readseriouslylowwhenaimedatareflectiveobject.Mostcommercialradiation

thermometersincludeacontrolallowingtheusertodialintheemissivityof

theobjectbeingmeasured,plusatableoftypicalemissivityvalues.Mist

organicandnonmetalliematerialshaveemissivityvalues.Mostorganicand

nonmetalliematerialshaveemissivitiesbetween0.85and0.95,whilemetals

rangeroughlybetween0.1and0.5(interestingly,bothwhiteandblack

paintshavesimilaremissivitie>一between0.9-attemperaturesupto1000C).

任何表面具有反射率和发射率。反射率r,是简单的比率反射入射能量的能量:一个完美

的反射器有一个反射率的;一个黑体,零。辐射率(。其实,b简单。=1-re,fZecl:-:Cy

反射率。一个完美的黑体物体所发出了在给定温度是成正比的辐射率:反射率对象有辐射

率(我们希望更多的热量从粗糙的、黑色的散热器比从光滑、磨光的一个)。所有这一切

都有严重影响辐射测温。红外辐射对一个黑体温度计校准散热器将认真读书目的时低在反

思对象。大多数商业辐射温度计包括控制允许用户来定下的热辐射特性被测对象,再加上

一个表典型的辐射值。雾有机和非金属材料有辐射值。大多数有机和非金属材料有

emissivities介于0。85年和年0。95年的时候,金属范围大致在0。1和0。5(有趣的是,

两个白色和黑色颜料也有类似的emissivitie,-between0。9-at温度可达1000摄氏

度)。

Variationsinemissivitiycancauseseriouserrors,especiallywithmetal

surfaces.Highlypolishedsurfaceshaveloweremissivitystillfarther.Asan

oxidationorcoatingofthesurfacesraisesemissivitystillfarther.Asan

example,theemissivityofstainlesssteelat8000Ciswhenpolished,0.5when

roughmachined,0.7whenroughmachinedandlightlyoxidizedand0.8to0.9

whenheavilyoxidized.Ifatallpossible,thesurfacetobemeasuredshould

bepainted,oxidized,orotherwisemadeblackandnonreflective.Liquidmetals,a

frequentapplicationforinfraredthermometry,arenotasvariableittheir

emissivity,butmaybeaffectedbylayersofslagontheirsurface.Itisa

goodideatocalibratedtheinfraredreadingbymakingacontacttemperature

measurementor.itthecaseofliquidmetal,byplunginginathermocoupleas

describedintheprevioussection.

Alsoaffectingthereadingsareatmosphericattenuation.Watervapor

stronglyattenuatescertaininfraredwavelengthswhiledustsmoke,and

particulatematterwilattenuatetheradiationbetweenthesourceandthe

sensor.Suchprob1emsareapttobemosttroublesomeinindustrialapplications.

emissivitiy变化可以导致严重的错误,尤其是在金属表面。高度抛光表面发射率低到更

远。作为氧化或涂层表面发射率的提高到更远。作为一个例子,辐射率的不锈钢钢铁8000

C是当抛光,0。5当粗糙的加工,0。7当粗糙的加工和轻氧化,0。8为0。9当严重氧化。

如果可能的话,应该painted,oxidizedsurfaceto被测量。或用其他的黑色和以及非反

射。液态金属。一个频繁的应用程序为红外测温。不像变量

他们的发射率。但可能会受层渣在其表面。这是一个好主意对校准红外阅读通过使接触

or.it温度测量

此案的液态金属。在一个热电偶大跌之前描述的那样部分。阅读资料也影响大气衰减。

水蒸气强烈衰减某些波长红外线虽然灰尘烟。和颗粒物会衰减之间的辐射来源和传感器。

这类问题是容易的摘要在工业应用中最麻烦的。

Thedependenceofthemeasurementuponemissivitycanbereducebytheuse

otwo-colorpyrometry.Aswasmentionedatthestartofthissection,boththe

intensityandthespectraldistributionoftheradiationvarywithtemperature.

Theradianintensityatanywavelength.几.isgivenby:

'C}以

J-----1一,二二一一二二干下尸一一一丁

expl1,}/入1一1WhereJistheradiantenergy,。istheemissivity,}isthe

wavelength•andTistheabsolutetemperature(K).Ontheassumptionthat

emissivityisnotafunctionowavelength(thisassumptionisnotentirely

true)theratioofintensitiesattwcwavelengthsbecomes:测量的依赖性在辐射率

可以减少使用o

双色印铁测温。就像前面说过的在这一部分的开始。磁性的强度和光谱分布的辐射随温

度。弧度

在任何wavelength.几强度。给出:'C}以

T-------二二-----二二干下尸------丁exol1)/入1-1这甲T是辐射能•辐射

率•}的是£长•和T是吗绝对温度(K)。假设辐会率不是一个函数。波长(这种假设并不

完全正确)的比例在twc公司的强度波长变得:测量的依赖性在辐射率可以减少使用。双色

印铁测温。就像前面说过的在这一部分的开始。磁性的强度和光谱分布的辐射随温度。弧

度在任何wavelength.几强度。给出:'C}以

J-------,二二----二二干下尸------丁expl1,}/入1-1这里J是辐射能•.辐射

率•}的是波长♦和T是吗绝对温度(K)o假设辐射率不是一个函数。波长(这种假设并不

完全正确)的比例在twc公司的强度波长变得:几.几

/巨expCC=/J},T>-y

/巨expCC=/J}二T)一y

大一大

Whichmaybesimplifiedto

=(consl)只exp

大一大

where

cn77s/

(YmsC

(几:/几)'

C}(lido一i/j},)

第6章课后习题

3.Uncertaintyisgenerallystatedasanumber•indicatingthetolerancefrom

thetruevalueofthemeasurand.Thetoleranceisonlyestimated.It

representstheconfidenceleveloftheinvestigatorintheresults.sincethe

truevalueofthemeasurementisunknown,hepurposeofthesensoristoobtain

dimensionalinformationfromtheworkpiece.。不确定性是一般表述数量表示宽容

的•过热蒸气的真实价值。他宽容只是估计T。它代表了信心水平的调查员在结果中。自

从的真正价值

测量是未知的。他的目的是获取维度信息的传感器从theworkpieceo

4.Itislikeatransducerinmanyinstancesbecauseitconvertsoneenergy

formtoanother.Thisotherenergyformisalwaysanelectricalsignal,since

weareconsideringsensorswhichprovideanelectricalsignaltobeused

asfeedbacktotheprocessormachinecontrol.

它就像一个传感器在许多情况下,因为它转换为一个能源形式到另一个。这其他能源形

式总是一个电信号。因为我们正在考虑传感器提供一个电信号作为反馈过程或机器的控

制。

第六章EddyCurrent(ReadihgMaterial)Theeddycurrentsensorissimilarin

conceptandperformancetothecapacitive

sensor.Itdoeshavesomedifferences•though•thatmaymakeitmore

suitableinsome

applications.Themajordifferencebetweenthetwosensorsistheprinciple

ofoperation.

Theeddycurrentsensorutilizesanelectromagneticfieldasopposedtothe

capacitiveelectricfield.Itistheelectromagneticfieldthatmakesthis

noncontacting

sensormuchlesssensitivetotheeffectofexcitedbyahigh-frequency

alternating-current

source.Theresultantalternatingmagneticfieldemanatingfromthecoil

generateseddy

currentsinthenearsurfaceofthematerialbeinginspected.These

currents,inturn.

createtheirownmagneticfield,whichcouplestothecoil,superimposinga

currenton

thedrivingcurrent.Demodulatingcircuitrydetectsthiscurrent

signal,whichcanbe

calibratedtoderiveadistanceispossiblesincethefieldstrengthsarea

functionofthedistancefromthesensortothetarget.

电涡流传感器在概念上是类似和性能的电容

传感器。它有一些差异•♦但可能更适合在一些

应用程序。这两者之间最大的不同在于传感器操作的原则。

电涡流传感器利用电磁场的反对

电容式电场。这是使这noncontacting电磁场

传感器不太敏感的影响高频交流电兴奋不已

源。由此产生的交变磁场散发的线圈生成艾迪

电流的近表面的材料被检查。这些电流。反过来。

创建他们自己的磁场。这夫妇线圈。叠加一个电流

驱动电流。检测电流信号的解调电路。可以

校准中派生出的距离是可能的因为这个领域的优势是一个函数

距离从传感器到目标。

Progressingrequiredfortheanalogoutputofthistypeofsensoris

identicaltothat

forthecapacitivesensor.ResolutionislimitedbytheA/Dconverter.Spot

size.range.

andstandoffdistancearecomparabletothoseavailableinacapacitive

device.Aconductiveworkpieceisrequiredtosupporttheinducedcurrents.

Concerningspotsize.theeddycurrentprobehaslimitationsintermsofhow

smalla

coil,withenoughturnstogenerateasufficientmagneticfield.canbewound.

Since

fringefieldshaveaneffectontheoutput,theeddycurrentprobeisalso

limitedto

constant-geometrysituationswheretheseerrorscanbedeterminedand

calibratedout.

Sincethisdevicedependsoneddycurrents,whichareanear-surface

phenomenon•there

areothervariablespeculiartothissensorthatmustunderstood.

Thestrengthoftheinducedmagneticfieldisafunctionoftheconditionof

the

material.Becausedifferentmaterialshavedifferentresistivities,the

sensormustbe

calibratedforaspecificmaterial.Inaddition,othermaterial

characteristicssuchas

porosityanddensityaffecttheoutput.Near-surfaceconditionsincluding

defectssuchas

cracksorinclusionsaltertheoutputandmaybeindistinguishablefrom

changesinthe

distancebeingmeasured.Indeed.theprimaryuseofthistypeofsensoris

forsurface

andnear-surfacematerialdefects,towhichitisverysensitive,ijltrasound

Soundwavescanbeutilizebyrangingtoobtaindimensionalinformation.The

configurationofthesensorinvolvesatransmitterofsoundenergyand

receiver.Inmany

casesthetransmitterandreceiverareinthesameunit.Distance

informationisobtained

bymeasuringthetransittimerequiredfortheechothereturn.Sincethe

speedofsound

inthemediumisknown,distancecanbedetermineddirectlyfromtime-of-

flightinformation.

进步的模拟输出所需的这种类型的传感器是一致的

电容式传感器的。决议是有限的,由A/D转换器。size,range现货。

和靶距同电容装置中可用。一个

导电工件必须支持诱发的电流。关于现货大小。电涡流探测器方面的限制如此小的一段

线圈。有足够的转向生成足够的磁场。可以伤口。自从

边缘领域影响输出。电涡流探头也仅限于

constant-geometry这些错误的情况下可以确定和校准出来。

因为这个设备取决于涡流。这是一个近地表现象?

其他变量所特有的,这种传感器,必须理解。

强度的感应磁场是一个函数的状况

材料。因为不同的材料有不同的电阻率。传感器必须

校准,为特定的材料。此外。其他材料等特点

孔隙率和密度影响输出结果。近地表条件包括等缺陷

裂缝或包裹体改变输出和可能与改变

距离被测量。事实上。主要使用这种类型的传感器是表面的

和近地表材料缺陷。它是非常敏感的。ijltrasound

声波可以利用测距获取维度信息。传感器的配置包括发射机和接收机的声音的能量。在

许多

情况下,发送器和接收器在同一个单元。距离信息被获取

通过测量交通所需时间回声返回。因为声音的速度

在中是已知的,距离可以直接从tofms决定

信息。

Ultrasonicenergy,whichisbeyondtheaudiblefrequencyrange,isnormally

utilizedsincethewavelengthofaudiblesoundenergyisrelativelylong

comparedwith

theresolutionrequiredformostdimensionalmeasurements.Forhigl:一

resolutionapplications,withmeasurementresolutionsfinerthan0.1in.,a

liquidcouplant(typicallywater)isrequiredbecausethesoundenergyatthe

higherfrequenciesishighly

attenuatedinair.Inaninprocessmeasurementapplication,water-oroil­

basedcutting

fluidscanserveasacouplingmedium.Theworkpieceundermeasurementneed

notbe

immersedasacontinuousstreamofliquidcanadequatelyconveythesound.

Thetransmitter/receiverforanultrasonicsensoristypically

Thecrystalitselfismechanicallydampedinordertoattenuate

apiezoelectriccrystal.

oscillationandavoid

maskingtheweakincomingechoes.Thepulserisafast,higl:,voltageswitch

thatdrives

thetransducerwithashortrisetimepulsethatisconvertedintoa

mechanicalpressure

wave.Thelongitudinalsoundwaveisconveyedbythemediumtothe

target,whereitis

reflectedbacktothetransducer.Thesamecrystaloranidenticalone

convertstheecho

toanelectricalimpulse,whichisamplifiedbyatuned

Atimerisgenerallytriggeredbythepulseunit

amplifier.

anddisabledbyreceiptofthe

incomingecho,Thevalueheldbythetimeristhetimeofflightofthe

soundwave,that

is.thetimeittakesthesoundisconstantforhomogenousmaterialsata

fixedtemperature,thedistancetothetargetcanbedeterminedbymultiplying

thespeedby

thetimeanddividingtheresultbytwotogetasinglepathlength.Digital

counter/

timersarepresentlyutilizedwithultrasonicsensorsandprovidedirect

digitalinformationfortransmissionoverserialorparalleldatalinks.

超声能量。那是超越声的频率范围内。通常是

利用自波长的声波能源相对比较长相比

该决议要求对大多数尺寸测量。对于higl:—resolution

应用程序。测量分辨率这些比0。1。,液体耦合剂

(通常是水)是有必要的,因为在高频率的声音的能量是高度

在空气中减毒活疫苗。在一个inprocess测量应用程序。水油性切削

液体可以作为一个耦合介质。在测量工件不需要

作为一个连续的流浸入液体可以充分表达的声音。这个发射器/接收器进行超声波传感

器通常是

水晶本身是机械阻尼为了减弱

压电晶体。

振荡和避免

屏蔽弱传入的回声。是•个快速的脉冲源。higl:—voltage开关,驱动器

该传感器与短脉冲上升时间将被转换成一个机械压力

波。纵向声波是靠中长期目标。它在哪里反射回换能器。同样的水晶或等同将呼应

电冲动。这是一个调谐放大了吗

通常一个计时器触发脉冲单元

放大器。

和残疾的收据

传入的回声。持有价值定时器的飞行时间wave,that的声音

是。花费的时间听起来是常数同质材料在一个固定的

温度。距离目标可以确定乘以速度

时间和划分结果由两位得一个路径长度。数字计数器/

计时器是目前利用超声波传感器,提供直接的数字

信息传输串行或并行数据链接。

Thespotsizeofthenoncontactultrasonicsensorisdeterminedbythesize

ofthe

wavefrontofthesoundenergy.Thissizeidinturngovernedbythe

configurationofthe

transducer,whichmayhavealensincorporatedtoittopermitafocusedspot.

Thisspot

sizemayrangefromapproximately0.05to1.0contactingtransducers

discussedhere.

tendstoaveragetheinformationreceivedfromthetarget.

Differentformothersensors,however,thereturningsoundwavesreflected

from

varyingdistancestothetargetintegratedoverthespotsizecausea

dispersionoftheitem

signalwhichmayresultintroubleestablishinganexacttime

reading,especiallyincaseswhereconstantthresholdingcircuitencounters

varyingamplitudesignals.This

problemcanbeovercome.however,whenthegeometryoftheworkpieceisknown

or

whenthesensoriskeptnormaltotheworkpiece.Underthese

circumstances,accuraciesforthistypeofsensorof0.0001to0.001in.can

beachieved.

现场的非接触式的大小决定了超声波传感器的尺寸

波前的声音的能量。这个尺寸id反过来由配置的

传感器。这可能有一个镜头融入到其中,它允许一个集中位置。这地方

大小可以从大约0。05到1.0联系这里讨论换能器。

倾向于平均收到的信息从目标。

其他sensors,however形式不同。返回的声波反射

不同距离的目标集成在现货大小造成的分散项目

信号,它可能导致麻烦建立具体时间阅读。特别的情况下,有一个常数电路遇到不同幅度

信号的阈值。这此问题是可以克服的。当几何形状的工件是已知或

当传感器保持正常的工件。在这些circumstances.accuracies

对于这种类型的传感器为0。0001年到0。可以达到001英寸。

现场的非接触式的大小决定了超声波传感器的尺寸

波前的声音的能量。这个尺寸id反过来由配置的

传感器。这可能有一个镜头融入到其中,它允许一个集中位置。这地方

大小可以从大约0。05到1.0联系这里讨论换能器。

倾向于平均收到的信息从目标。

其他sensors,however形式不同。返回的声波反射

不同距离的目标集成在现货大小造成的分散项目

信号,它可能导致麻烦建立具体时间阅读。特别的情况下,有一个常数电路遇到不同幅度

信号的阈值。这此问题是可以克服的。当几何形状的工件是已知或

当传感器保持正常的工件。在这些circumstances,accuracies

对于这种类型的传感器为0。0001年到0o可以达到001英寸。

Standoffdistancesintherangeofafractionofaninchtotensoffeetare

possible

withultrasonictransducers,again,aspreviouslyinferred,withaling

standoffdistance

andalower-frequencysoundwave,resolutionmistbecompromised.Ina

machining

application,accuraciesmentionedinthepreviousparagraphmayberealized

withstandoffdistancesintherangeofafractionofaninchtoseveral

inches.Liketheeddy

currentprobe,theultrasonicsensorhastheaddedbenefitofbeingableto

detectmaterialdefects.Unliketheeddycurrentprobe,however,thissensor's

soundenergy

canpenetratemoredeeplyintothematerialand.byutilizingclevertime

discrimination

oftheresultantechoes,surfacemeasurementsmaybedistinguishedfrom

subsurfaceamaterialdefects,allowingthesensortobeusedforboth

dimensionalmensurationandmaterialintegrityoftheworkpiece.

距离外范围在不到一英寸到数万英尺是可能的

transducers,again超声波。正如前面推断。与-■个灵对峙距离

和一个最新的声波•决议被攻陷的薄雾。在加工

应用程序。前项精度可能实现

距离外范围在不到一英寸到儿英寸。像艾迪

电流探测器。超声波传感器的额外的好处还能发觉

材料的缺陷。与涡流probe.however。这种传感器的声音的能量

可以深入到材料和。通过利用巧妙的时间歧视

由此出现的回声。地面测量可能是区别于地下

材料的缺陷。允许传感器用于两维测定和

材料工件的完整性。

第七章课后

3.Resolutionandaccuracyofthesensoraredeterminedbythequality

requirements

ofthepartitself.Resolutionisthesmallestincrementofdistancethat

thesensor

canresolve.Incaseswherethemachinetoolencodersareusedtoread

location,theresolutionmaybedeterminedbytheencodersthemselves.

传感器的分辨率和准确性所决定的质量要求

本身的一部分。决议的少量增加距离传感器

可以解决。下机床编码器是用于读取的位置,

该决议也可能取决于自己的编码器。

4.Laset*(ReadihgMaterial)Asdiscussedearlier,sensorscanbebrokendown

intofourdivisions:contact,

noncontact,directionandindirect.Noonesensorcanbedescribedasbeing

the

bestoverall,independentofapplication,sincein-processsensingis

heavily

applicationdependent.

Laset"(Readihg材料),正如前面所讨论的,传感器可以被分成四个部门:接触,

非接触、方向和间接的。没有一个传感器可以被描述为是

最好最全面的、独立的应用程序,因为进程内感应严重

依赖于应用程序的。

第七章Laset,(ReadihgMaterial)

Severalmeasurementmethodologies,allnoncontact,arepossibleusinglight

sources.Theutilizationoflaserlightsourceshasmadethesemethods

increasingly

sensitiveduetotheintensity,monochromaticity,anddirectionalityofthe

laserbeam.

Thisishappeningwhilethecostoflaserlightsourceisdecreasing.The

twoprimary

approachestobediscussedinthissectionarethelasertriangulatorand

theshadow

technique.

Atraditionaldeviceimprovedbytheuseofalaser,theinterferometer,can

beused

asanextremelyaccuratemeasurementsensor;however,itisnotreally

suitableforon-

machineusebecauseofitshigl:一costrequirementforstabilityanda

secularreflecting

surface.Inaninterferometerconfiguration,thelaserslightbeamisdivided

withabeam

sputterintoameasurementbeamandareferencebeam.Themeasurementbeam

isshone

ontheobject.Thereflectedreturnbeamiscomparedwiththereferencebeam

througha

phasedetector.Sincein-phaselightwavesaddconstructively,the

interferometeractsin

principlelikeanopticalencoderusingthemonochromaticlightbeamasan

encoder

scale.Thisenablesittodeterminerelativemotiontoandfromtheobject

under

measurementbycounting1ight„fringesMcausedbythealternatingbandsfrom

the

constructiveanddestructiveinterference.MultifrequencyandDoppler

techniques•whichdonotcountsuchfringes,permitabsolutemeasurements.

几种测量方法。所有非接触。可以使用光

来源。利用激光光源使得这些方法越来越多

由于intensity,monochromaticity敏感。激光束的和方向性。

这正在发生,而费用的激光光源正在减少。这两个主要

方法本部分中讨论激光triangulator和阴影

技术。

一个传统的设备改进通过使用激光。干涉仪。可以使用

作为一个十分精确的测量传感器;然而。它不太适合在——

机器使用,因为其higl:-cost要求稳定和长期的反映

表面。在干涉仪的配置。激光光束除以一束

溅射到测量梁和参考光束。测量光束照射

在对象上。反射的光束返回比参考光通过一个

相位检测器。自同步光波建设性地添加。干涉仪的行为

原理像光学编码器使用单色光束作为一个编码器

规模。这使它来确定相对运动和从下的对象

通过计算'fringes测量光的'caused交替的乐队

建设性的和破坏性的干扰。多频和多普勒技术•

这不算这样的边缘。允许绝对测量。

Usingtheinterferometerapproach,practicalresolutionsto0.000001in.

achievablewithastandoffdistanceofafractionofaninchandno

theoreticalupperlimit.

Inreality,intensityofhtlaser,refractionofthelight,andchangesin

thespeedoflight

overlongdistancesthroughthemedium(thelatterduetothermallyinduced

changesin

densityintheprimarymedium,air)limitnthestandofftoseveralfeet.For

reasons

discussedhere.mainlylackofruggednessandsensitivity.thelaser

interferometerhas

notfoundwidespreaduseasanin-processmeasurementsensor.However,

becauseofits

extremeaccuracyandresolution•theinterferometerisbeingutilizedtoset

upand

calibratemachinetoolsandcoordinatemeasuringmachines.Improvementsin

thistechnique.suchasthosemadebyHewlett-packardtoreducethesensitivity

toatmosphericchanges,aremakinginterferometerusagemorewidespread.

Thetwolaser-basedtechniquesthathavebeenappliedsuccessfullyas

sensorsoperateondifferentprinciples,althoughbothusethelaserasalight

source.Thelaser

shadowgaugesensestheblockageofabeamofscannedlight.whereasthe

lasertriangulatormeasuresaspatialshiftinreflectedorscatteredlightto

providea

measurement.Bothtypeofsensorshaveahighdegreeofaccuracywith

reasonablestandoffdistancesandsmallspotsizes.

使用干涉仪的方法。实际的决议为Oo000001年。

达到靶距的一小部分一英寸,没有理论上限。

在现实中•强度的激光的ht•折射光•和改变光的速度

远距离通过介质(后者由于热引起的变化

在初选medium.air密度)限制n对峙到几英尺。原因

这里所讨论的。主要是缺乏个性和灵敏度。激光干涉仪已经没有找到广泛用作一个进

程内测量传感器。然而,因为它的

极端的准确度和分辨率•干涉仪是被用来设置和

校准机器工具和坐标测量机等。改善这

技术。比如那些由惠普降低敏感性

大气变化。正在使用更为普遍。干涉仪

这两个激光技术,已经成功应用于传感器

使用不同的原则。虽然两者都使用激光作为光源。激光

影子判断感官的封锁一束光扫描。而激光triangulator措施空间转变散射光反射或提

测量。两种类型的传感器具有高度的合理的准确性

距离外和小斑点大小。

Becauseoftheconfigurationofthistypeofsensor,onlyfeatureswhichare

strictlyconvexcanbemeasured.()theyfeaturesmaybeshadowedbythepart

geometryitself,preventingmeasurement.Accuraciesdownto0.00001are

achievablewiththistypeofnoninterferometricsystem.Thefieldofviewof

thesensorislimitedtothesizeofthe

lensesutilized,whichforcommercialunitsmayrangefrom2to6.Iflarger

objectsof

variablesizemustbemeasured,thesensorsmaybeadaptedtoapositioning

system.

Whereobjectsoffixedsizelargerthanthelensesareencountered,a

configurationof

multiplesensorsorsingle

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