《天线与电波传播》材料成形测试技术（宋美娟）（习题参考答案）

第2章习题1.传感器一般由那几部分组成？传感器的类型有哪些？答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路和其他辅助元件组成。按被测量分类：热工量传感器、机械量传感器、状态传感器、物性传感器和成分量传感器按传感器的原理分类：物理型传感器、化学传感器、生物传感器；按传感器输出信号的性质分类：开关型传感器、模拟型传感器、数字型传感器；按构成原理分类：结构性传感器、物性传感器；按其构成分类：基本型传感器、组合型传感器、应用型传感器。2.金属丝电阻应变片与半导体应变片的工作原理有什么区别？答：金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上的不同在于电阻变化的原因不同。金属电阻丝应变片是导体的形状变化从而引起阻值相应的变化。半导体应变片是半导体材料的某一轴向施加一定的载荷而产生应力时，半导体的电阻率发生变化从而引起电阻相应的变化。3.常用电阻式传感器有几大主要类型？答：电阻应变片：电阻应变片是利用电阻应变效应原理制成的，应用最为广泛的电阻式传感器，主要用于机械量的检测中，如力、压力等物理量的检测。热电阻：热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的，是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。光敏电阻：光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它在光线的作用下其阻值往往变小，这种现象称为光导效应。气敏电阻：气敏电阻传感器就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器，他是一种半导体敏感器件，利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。4.简述电阻应变片的粘贴工艺及步骤。答：（1）应变片的检查与选择首先要对采用的应变片进行外观检查，观察应变片的敏感栅是否整齐、均匀，是否有锈斑以及短路和折弯等现象。其次要对选用的应变片的阻值进行测量，阻值选取合适将对传感器的平衡调整带来方便。如有需要，还要对应变片的长度和宽度进行修正。（2）试件的表面处理采用砂纸打磨或无油喷砂法等清除试件表面杂质、油污及疏松层等，用化学清洗剂如氯化碳、丙酮、甲苯等进行反复清洗，或采用超声波清洗后，尽快粘贴，防止氧化。（3）底层处理为了保证应变片能牢固地贴在试件上，并具有足够的绝缘电阻，改善胶接性能，可在粘贴位置涂上一层底胶。（4）贴片应变片洗净后，试件表面和应变片底面各涂上一层薄而均匀的粘合剂，待稍干后，将应变片对准划线位置迅速贴上，然后盖一层玻璃纸，用手指或胶锟加压，挤出气泡及多余的胶水，保证胶层尽可能薄而均匀。（5）固化固化后的应变片上应涂上稀释的粘合胶防潮保护层。（6）粘贴质量检查首先是从外观上检查粘贴位置是否正确，粘合层是否有气泡、漏粘、破损等。然后是测量应变片敏感栅是否有断路或短路现象以及测量敏感栅的绝缘电阻。（7）引线焊接与组桥连线引出导线，加以固定，应变片间用漆包线连接组成桥路。（8）应变片的防潮处理如在应变片上涂一层中性凡士林或者2mm厚石蜡。5.试述电容式传感器的工作原理及优缺点。答：工作原理：根据电容公式当被测量δ、S或ε发生变化时引起电容的变化，保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电信号输出。主要优点是输入能量小而灵敏度高，电参量相对变化大，动态特性好，能量损耗小，结构简单，测量为非接触型适应性好。缺点：主要缺点是非线性大，电缆分布电容影响大。6.电感式传感器的工作原理是什么？有哪些类型？答：电感式传感器的工作原理是利用电磁感应原理，将被测量的变化转换为线圈的自感或互感（系数）变化，然后由转换电路把自感或互感系数转化为电信号的装置，实现非电量到电量的转换。按照转换方式的不同，可分为自感式（包括可变磁阻式与涡流式）和互感式（差动变压器式）两种。7.试述压磁式传感器的工作原理及应用。答：压磁式传感器工作原理是由于压磁效应，在外力的作用下，铁磁材料的导磁率发生变化，当铁磁材料上同时绕有激励绕组和测量绕组时，导磁率的变化将导致绕组间耦合系数的变化，从而使输出电势发生变化。通过测量电动势e来衡量外力的作用。8.热电偶式传感器的工作原理是什么？简述热电偶式传感器的应用。答：热电偶测温的工作原理是基于热电效应，即两种不同温度的金属线在接点连接起来构成一闭合电路，两接点温度不同，就会产生热电势，其数值等于两接点的接触电势之差，从而把热参量转换成电量的方式。应用：铂-铑热电偶，由贵金属制成，长时间使用可测量到1600℃，短时间可测量到1800℃，热电势小。铬镍合金-铝镍合金，也称为铬铝热电偶，长时间使用温度上限为900℃，短时间为1100℃，热电势较大。铬镍合金-考铜热电偶，长时间使用可测600℃，短时间可测到800℃，其热电势也较大。9.试述激光式传感器的工作原理及应用。答：先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，并将其转化为相应的电信号。

应用：常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。10.试述CCD图像传感器的工作原理及应用。答：工作原理：一种密排的MOS电容器，能够存储由入射光在CCD像敏单元激发出的光信息电荷，并能在适当相序的时钟脉冲驱动下，把存储的电荷以电荷包的形式定向传输转移，实现自扫描，完成从光信号到电信号的转换。应用：CCD图像传感器除了大规模应用于数码相机外，还广泛应用于摄像机、扫描仪，以及工业领域等。此外，在医学中为诊断疾病或进行显微手术等而对人体内部进行的拍摄中，也大量应用了CCD图像传感器及相关设备。第3章习题试述传感器的接口电路在传感器和检测系统中的作用。答：传感器的接口电路对于传感器和检测系统是一个非常重要的连接环节，其性能直接影响到整个系统的测量精度和灵敏度。在实际应用中，传感器接口电路位于传感器和检测电路之间，起着信号处理与连接作用。传感器的输出信号有哪些特点？传感器信号的处理方法有哪些？答：由于传感器种类繁多，传感器的输出形式也多种多样；传感器的输出信号一般比较微弱，有的传感器输出电压最小仅有0.1uV；传感器的输出阻抗都比较高，这样就会使传感器信号输入到测量电路时，会产生较大的信号衰减；传感器的动态范围很宽；传感器的输出随着输入物理量的变化而变化，但它们之间的关系不一定是线性比例关系。传感器的输出量会受温度的影响，有温度系数存在。直流电桥在应用中常出现误差，通常采用哪些方法消除误差？答：消除误差通常采用补偿法，其中包括零点平衡补偿、温度补偿和非线性补偿等。放大电路的作用是什么？答：放大电路主要用来将传感器输出的直流信号或交流信号进行放大处理，为检测系统提供高精度的模拟输入信号，它对检测系统的精度起着关键作用。简述反相放大器、同相放大器、差动放大器和电荷放大器的工作原理。答：（1）反相放大器：输入电压Uin通过电阻Ri加到反相输入端，其同相端接地，而输出端电压UOUT通过电阻RF反馈到反相输入端。反相放大器的输出电压，可由下式确定，（2）同相放大器：是同相放大器的基本电路。输入电压Uin直接从同相输入端加入，而输出端电压UOUT通过RF反馈到反相输入端。（3）差动放大器：两个输入信号U1和U2分别经R1和R2输入到运算器放大器的反相输入端和同相输入端，输出电压则经RF反馈到反相输入端。（4）电荷放大器：图中K为运算放大器开环差模放大倍数，Cf为反馈电容，RF为反馈电阻，Ca为压电传感器等效电容，Co为电缆分布电容，Ra为压电传感器的等效电阻，Ci为电荷放大器的输入电容。如果忽略较高的输入电阻后，电荷放大器的输出电压可由下式表达，即：在传感器的信号处理中为什么要采用噪声抑制？答：在非电量的检测及控制中，往往混入一些干扰的噪声信号，它们会使测量结果产生很大的误差，这些误差将导致控制程序的紊乱，从而造成控制系统中的执行机构产生误动作。因此在传感信号的处理中，噪声的抑制是非常重要的。噪声抑制也是传感器信号处理的重要内容之一。试述噪声产生的原因及噪声抑制的方法。答：内部噪声是由传感器或检测电路元件内部带电微粒的无规则运动产生的。外部噪声是由传感器检测系统外部人为或自然干扰造成的。噪声的抑制方法主要有以下几种：（1）、选用质量好的元器件。（2）、屏蔽：屏蔽就是用低电阻材料或磁性材料将元件、传输导线、电路及组合件包围起来，以隔离内外电磁或电场的相互干扰。（3）、接地：指的是一个等电位点，与基准电位点相连接，就是接地。（4）、隔离：当电路信号在两端接地时容易形成环路电流，引起噪声干扰。这时，常采用隔离的方法，把电路两端从电路上隔开。（5）、滤波：传感器接口电路还经常设置滤波电路，对由外界干扰引入的噪音信号加以滤除。检测信号输入微机前作了哪些必要的处理？答：（1）接点开关型传感器：这类传感器的输出信号是由开关接点的通、断形成的，要注意信号的抖动现象，通常要采用硬件处理或软件处理来消除抖动。（2）无接点开关型传感器：在微型计算机的输入电路中设置比较器，根据传感器输出与基准比较电平相比较的结果，来判断开关状态，然后将比较结果通过输入口输给微型机计算机。（3）模拟输出型传感器：输出的是模拟信号，微型计算机是无法进行处理的，必须把传感器输出的模拟信号转换成数字量输入给计算机，由计算机对信号进行分析处理。9.简述传感器与微机连接的重要性。答：（1）促进自动化水平的提高由于传感器和微型计算机的结合，使自动化仪表实现智能化，形成以智能化仪表为核心的工业检测与控制系统。从而使自动化水平得到不断提高。；（2）有利于新产品的开发在新产品的开发中，首先要考虑的是如何应用传感器及微型计算机，它有利于开发出前所未有的高性能产品；（3）提高企业管理水平由于微型计算机和传感器的结合，使得数据的检测、处理和统计更为准确、迅速，而且可进行过程的控制。这将使企业的生产技术的发展、产品质量、安全生产、节约人力和降低成本等许多方面实现科学管理，为企业增添活力；（4）为技术改造开辟新的领域把传感器和微型计算机结合起来在技术改造中应用，就会为各种旧设备的智能化开拓出极其广阔的领域，让它们发挥更大的作用。第4章习题什么是应力？应力的测量方法有哪些？答：应力是一个重要的机械量，它表征了构件的受载情况、负荷水平和强度能力，应力测量也是其它力能参数测量的基础。应力测量的方法很多，如机械测法、电测法、光测法等，目前以电阻应变测法应用最广泛。简述电阻应变测量的基本方法。答：电阻应变测量的基本方法是根据测量的目的选择测点、贴电阻应变片、组成测量电桥、连接电阻应变仪、测量构件受力后表面各点应变，然后再根据应力和应变的关系计算出各点的应力。画出在单向拉伸应变测量中，单臂半桥测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-5测拉应变的布片与组半桥图(a)有补偿块(b)无补偿块(c)组桥方式取阻值和灵敏系数均相同的二枚应变片，将（工作片）沿受力方向粘贴在被测构件上，将（补偿片）贴在补偿块上，置于同一环境温度中，组成半桥，如图4-5（a）、(c)所示。和由于受力变形及温度变化引起阻值变化分别为式中——由P力引起的电阻变化率、——由温度变化引起的、电阻变化率，且两者大小相等；、——分别表示力和环境温度变化引起构件的应变。则电桥输出电压为：桥臂系数=1画出在单向拉伸应变测量中，全桥测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-6测拉应变的布片与组全桥图贴片方法(b)组桥方式采用四枚、相同的应变组全桥，其中、为工作片，、为补偿片，其贴片与组桥如图4-6，当受拉力与温度变化时，各应变片阻值变化分别为则电桥输出电压为桥臂系数。画出在弯曲应变测量中，半桥测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-7测弯曲应变的布片与组半桥图则电桥输出电压为桥臂系数。画出在弯曲应变测量中，全桥测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-8测弯曲应变的布片与组全桥图则电桥输出电压为桥臂系数。画出在扭转应变测量中，半桥测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-9测扭转应变的布图和组桥图(a)贴片方法(b)半桥连接则电桥输出电压为桥臂系数。画出在扭转应变测量中，全桥测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-9测扭转应变的布图和组桥图(a)贴片方法(c)全桥连接则电桥输出电压为桥臂系数画出在复合变形时，测拉消弯测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-11只测拉应变的布片与组桥图则电桥输出电压为桥臂系数。画出在复合变形时，测弯消拉测量法的布片与组桥图，并计算输出电压值和桥臂系数。解：图4-12只测弯曲应变的布片与组桥图则电桥输出电压为桥臂系数什么是轧制压力？试述测量轧制压力的方法。答：轧制压力即金属在轧制过程中作用在轧辊上的压力。目前广泛采用两种测量轧制压力的方法。第一种是通过测量机架立柱的拉伸应变测量轧制压力，又称应力测量法；第二种是用专门设计的测力传感器直接测量轧制压力。简述电阻应变式传感器的设计内容。答：在轧钢中，测力传感器也叫做测压头，简称为压头。在轧钢设备中，由于轧制力大，工作条件差，安装传感器的位置也受到限制，因此不能应用出售的标准成品传感器，必须根据每套轧机的具体条件自行设计和制造。电阻应变式传感器的设计包括外壳结构的设计、弹性元件的设计、应变片的连接与组桥、传感器的标定和精度检验。试述金属塑性变形抗力的测量方法。答：金属塑性变形抗力的测量方法有拉伸、压缩和扭转等三种，其中使用最广的是压缩法，它能得到较大的变形程度。热变形抗力测量：常用的试验设备为凸轮式高速形变机，其主要特点是在压缩过程中，保持变形速度恒定，因此，只要记录变形过程中，力与变形的变化规律，便可知各种变形条件下的变形抗力。冷变形抗力测量：冷变形抗力的测量方法是采用平面应变压缩试验。何为集电装置？常用形式有哪些？对集电装置的技术要求有哪些？答：因粘贴在旋转轴上的应变片和导线将随着轴一起转动，而测量仪器是固定的，因此需要一种专门的装置把应变信号从旋转轴上引出传送给固定的测量仪器，供放大、显示或记录。这种装置叫做集电装置。旋转式集电装置可分为三种：接线式、电刷式和水银式满足下列技术要求：（1）滑环各滑道与电刷（接线）之间的接触电阻应尽量小。因为接触电阻大，其结果是降低了供桥电压，并加大了输出电表内阻，使输出电流减小，降低了灵敏度。（2）接触电阻应尽量保持稳定，即其变化应尽量小，否则将使电桥输出值波动。接触电阻的剧烈变化将会使测量仪表的指针明显摆动或在波形曲线上出现毛刺。（3）滑环各滑道与旋转轴之间要有良好的绝缘，其绝缘电阻不得小于20MΩ。（4）滑道与电刷的摩擦温升要小，以免在线路中产生热电势，造成测量误差并降低绝缘电阻。（5）结构简单，制造和安装方便。15.何为标定？试述扭矩的标定方法和内容。答：标定：扭矩的标定就是在所测轴上施加已知标准力矩，以求得电桥输出与力矩之间的关系，称标定方程或标定曲线。标定方法：直接标定与间接标定两类。内容：(1)直接标定在现场对所测轴施加已知力矩，对于小轴，可把接轴一端卡住，另一端固定一根杠杆，在杠杆端部逐渐加砝码。对于大轴，可用吊车来盘轴，在吊车提升机械上安装一个测力计，以得到所施加的力矩值。(2)间接标定法有模拟小轴法和电标定法（并联电阻法及应变仪给定应变法）。标定小轴法做一个直径为实测轴直径直，材质相同的小轴。在小轴上贴片，要求应变片性能、贴片工艺、组桥方法、测量仪器以及导线均与实测轴的条件完全一样。然后将小轴放在扭转试验机上或加载支架上，加载并做出标定曲线。关联电阻法在选定的某桥臂上并联一个固定电阻，其值是按给定应变计算的。关联后测出相应的光点高度，它即代表给定的应变值曲线。应变仪给定应变法凡是带有标定装置的应变仪都可使用此法。此法与关联电阻法原理相同，也是用一臂标定，为使其与四臂工作时等效，当全桥时必须取。并用相同方法计算。简述测量轧件张力的方法及意义。答：方法：张力测量首先是通过张力辊和导向辊将张力转换成张力辊的压力，然后由张力传感器测出，最后按力三角形计算出张力大小意义：由于张力对稳定轧制过程有利。但轧制时应注意严格地保持张力恒定，否则，由于张力的变化将引起轧制力发生相应的波动，使轧件产生纵向厚度不均。因此精确测量张力是保证板带轧制合理操作的一个重要基础。也是轧机实现自动控制的一个前提。第5章习题简述电机电流、电压、功率等电参数的测量特点。答：在电机控制系统使用中，不仅需要了解电机稳态运行时电流或电压的波形、幅值、有效值或平均值的情况，还常常需要了解电机电流、电压随时间变化的动态过程。这些情况下的测量工作，一般电工测量仪表是难以胜任的，此时可采用示波器、变送器或新型传感器进行测量。由于直流电参数不能采取变压器原理进行电位隔离，所以在直流电参数测定中，应该在测量仪器与供电系统之间设置某种隔离环节，将直流高电位予以隔离。各类直流电压、电流变送器就是用于供电系统中，隔离输入与输出的中间环节。由于交流电信号是随时间周期变化的电量，在采用智能数字仪表测量或电机自动测试系统中，需要将被测电压、电流等变换成与其成正比的标准直流电流（或电压）信号。试述直流电机电压和电流的示波器振子测量法及适用范围。答：电压的测量：电压信号由电枢C、D两端引出，其测量电路如图5-2(a)所示，电阻R1为振子限流电阻，R2为附加限流电阻。(a)振子记录直流电压原理图(b)直流电压标定原理图图5-2直流电动机电压测量原理图测量线路需通过标定才能确定其标定特性曲线。图5-2(b)为电压标定方法，即原测定线路输入端并接一只0.5级的电压表读取U标值。标定时给某一组稳定电压作为U标，同时记录的光点的相应偏移量Y标，于是可得到电压比例系数：伏/毫米(5-2)再把实测时从示波器图上得到的振子光点高度乘以，即可得到所测电压值U测，即(5-3)电流的测量：由于主机容量一般都比较大，因而常采用分流器（FL）来测量较大的直流电流。分流器的电流端串接到被测线路中，电压端接一只磁电毫伏表，当有电流流过时，两端产生电位差，该电位差值与流过其中的电流值成正比。因此可以说，电流的测量被转化为分流器两端电位差的测量。(a)分流器(b)振子记录电流电路图图5-4直流电动机电流测量原理图测量信号由分流器A、B点引出，其测量线路如图5-4(b)所示。显然，振子光点的偏转量与分流器两端电位差成正比。由于分流器的输出信号比较弱，故限流电阻很小，甚至可以省略，一般为几十欧。为了确定其标定特性曲线，多采用图5-5所示的电流标定线路。标定时，将测量回路A、B两点从分流器上脱开，按图5-5接入由电源E、可变电阻、组成的模拟分流器的、两点。由零至75毫伏给定一组毫伏数，并同时记录振子相应偏转量，可得标定曲线斜率。图5-5电流标定电路图，毫伏/毫米(5-4)设分流器特性，安/毫伏(5-5)则试述直流电机电压和电流的变送器测量法及适用范围。答：直流电压变送器是将直流电压分压，取出部分经调制器调制后输入放大器。调制器将输入的直流电压调制为交流信号，以便进行交流放大。放大器工作原理基于自激振荡式调制放大器，将放大后的交流信号经隔离变压器输入检波器，再经电容滤波还原成输入信号波形。直流电流变送器是由一台直流毫伏变送器将分流器上引出的微弱信号放大到伏特级，然后用一台直流电压变送器进行电隔离输出。由于采用了电位隔离，减少了干扰，又对小信号（如毫伏等信号）可放大而得到了普遍的应用简述交流电机电压和电流的测量方法及适用范围。答：交流电压变送器是被测交流电压信号通过电压互感器降压后，采用桥式电路进行全波整流，由滤波电容C滤去输出中交流成分，由输出端输出1毫安的电流信号及5伏的电压信号。交流电流变送器中电流互感器的铁芯是由硅钢片制成的。在磁化的起始部分有非线性区。因此当被测交流信号较小时，互感器次级绕组感应的交流电流将是非线性的。为了减少由此产生的误差，采用了由四个二极管及电阻组成的补偿电路。在二极管两端电压较低时，它的伏安特性曲线呈非线性，其内阻与外加电压成反比。这样，在低电压时分流作用弱，在高电压时分流作用强。利用二极管的特性就可补偿硅钢的非线性误差。常用的电机转速测量方法有哪几种？答：日光灯法、闪频法、光电数字测速、电容式瞬时转速测量法、示波器转速测量法。简述电机转速测量方法中日光灯法测速原理。答：日光灯是一种闪光灯，将其接入50Hz电源时，日光灯的实际闪光频率为每秒100次，闪频周期为10m。如果电动机略低于同步转速运行，则眼睛看到的轴端标记将逆电机转向缓慢旋转，用秒表测定每分钟转过的圈数，即为电动机转速与同步转速之间的转速差，则电动机转差率为：（5-8）若轴端标记顺电动机转向缓慢旋转，则电动机转速将略大于同步速。这时式（5-8）的转差率为负值。转差率测定后可按下式计算出电动机转速：（5-9）简述电机转速测量方法中光电数字测速原理。答：在被测试的电动机轴上安装一测试盘（齿圆盘或孔圆盘），圆盘上有Z个均匀齿槽或圆孔，一般Z为60或60的整数倍。当光束通过槽部或小孔时，投射到光敏二极管上产生电信号，当光束被齿部或无孔部分遮住时，光敏二极管无信号。光敏二极管产生的脉冲信号频率正比于电动机转速。现代电机测试技术有哪些特点？答：（1）新理论、新技术、新材料的应用；（2）测试系统的集成化、数字化与智能化；（3）测试具有高精度、速应性、实时性和高抗干扰能力。简述传感器技术在电机测试中的应用。答：（1）霍尔电流传感器当电流通过一长直导线时，在导线周围将产生磁场，磁场的大小与被测电流成正比。一种实用的霍尔电流传感器由一次电路、聚磁环、霍尔元件、二次线圈以及放大电路等组成。该传感器基于磁势平衡原理，由二次电流所产生的磁动势与一次电流磁动势处于动态平衡状态，使霍尔元件始终处于检测零磁通的工作状态。该传感器可以测量任意波形的电流和电压，二次电流忠实反映一次电流的波形，工作频带为0~100kHZ，准确度为1%，测量电流范围可达，电压可达。（2）霍尔功率传感器霍尔电动势与控制电流和磁感应强度的乘积成正比，如果使控制电流与电网相电压成正比（可将霍尔元件控制极通过降压电阻并联到电网相电压上），用相电流流过铁心线圈产生与成正比的磁场，就可以导出霍尔电动势的平均值与交流有功功率成正比的关系式：式中，、、分别为相电压、相电流的有效值及其功率因数角；为比例常数。第6章习题1.简述常用测温方法、类型及特点。常用测温方法、类型及特点测温方法温度计及传感器类型测温范围（℃）精度（％）特点接触式热膨胀式水银-500～6500.1～1简单方便；易损坏（水银污染）；感温部大双金属结构紧凑、牢固可靠压力液-30～600-20～3501耐振、坚固、价廉；感温部大气热电偶铂铑-铂其他0～1600-200～11000.2～0.50.4～1.0种类多、适应性强，结构简单，经，济，方便，应用研究广泛。须注意寄生热电势及动圈式仪表电阻对测量结果的影响热电阻铂镍铜-260～600-50～3000～1800.1～0.30.2～0.50.1～0.3精度及灵敏度均较好，感温部大，须注意环境温度的影响热敏电阻-50～3500.3～1.5体积小，响应快，灵敏度高；线性差，须注意环境温度的影响非接触式辐射温度计光纤温度计800～3500700～300011非接触式测温，不干扰被测温度场，辐射率影响小，应用简便，不能用于低温热电探测器热敏电阻探测器光子探测器200～2000-50～32000～3500111非接触式测温，不干扰被测温度场，响应快，测温范围大，适于测量温度分布，易受外界干扰，定标困难其他示温材料碘化银，二碘化汞，氯化铁，液晶等-35～2000<1测温范围大，经济方便，特别适于大面积连续运转零件上的测温，精度低，人为误差大2.简述电阻温度计的测温原理、测温范围及应用条件。答：测温原理：基于导体和半导体材料的电阻值随温度的变化而变化，再用显示仪表测量得出与电阻值相对应的温度值。测温范围：中低温。应用条件：用于测量液体、气体、蒸汽等介质及固体表面。3.简述热电偶温度计的测温原理、测温范围及应用条件。答：热电偶测温原理：热电偶是基于热电效应而工作的。实际上热电偶是将热能转换为电能的一种能量转换型传感器。（当两种不同导体的端点结合成一封闭回路时，如两结合点的温度不同，则在回路中产生热电势，此现象学称为热电效应。）两根不同导体A和B构成的热电偶，其工作端（热端，温度T）插入被测介质中，与导线连接的另一端（冷端，温度）为自由端。若保持不变，则热电势随温度而变化。测温范围：0～1800℃温度范围内。应用条件：用于测量液体、气体、蒸汽等介质及固体表面。4.将一只灵敏度为0.08mV的热电偶与电压表相连，电压表冷端为50℃，若电位计上度数为60mV，求热电偶热端的温度。解：u=0.08△t所以△t=60/0.08=750℃又△t=t-50℃所以t=750+50=800℃所以热电偶热端的温度为800℃5.用手动电位差计测得某热电偶的热电势为E，从相应的毫伏--温度对照表中查出其所对应的温度为600℃（当冷端为0℃），此时热电偶冷端所处的温度为20℃，试问若该热电偶毫伏-温度关系式线性的，被测实际温度为多少？解：△t=600℃又△t=t-20℃所以t=600+20=620℃6.与热电偶测温传感器相比，辐射测温的特点是什么？目前采用的辐射式测温仪有哪几种？答：辐射测温的特点：是利用物体辐射能与本身温度有一定函数关系的原理进行的测量．这种测温方法的热交换以辐射方式进行。它是一种非接触式测温方式，不会干扰被测对象的温度场，测温上限高，动态性能好，灵敏度高，可测量运动状态对象的温度。常用的辐射温度计：有光学高温计、光电比色高温计、红外温度计和光导纤维温度计等。7.简述辐射温度计的测温原理、测温范围及应用条件。答：测温原理：辐射温度计是依据热辐射原理来检测温度。基于四次方定律而工作的。由于实际物体的吸收能力小于绝对黑体，即ε<1，因此用全辐射高温计测得的温度总是低于物体的温度。如果已知物体的黑度ε，则可根据下式求得物体的真实温度。式中T0为黑体全辐射所具有的温度；T为被测物体的真实温度。测温范围为400~3000℃。应用条件：适用于远距离、不能直接接触的高温物体8.简述红外温度计的测温原理、测温范围及应用条件。答：测温原理：波长在0.8～400μm的红外光谱,其辐射强度与温度及波长之间的关系,仍然可由普朗克定律确定,因此可以通过测量一定波长下的红外辐射强度来确定物体的温度。测温范围：低温区已至-10℃,高温区达3000℃。应用条件：适用于较远距离、不能直接接触的高温物体。9.何为物性型光导纤维温度计？简述其工作原理及特点。答：物性型光导纤维温度计是通过光纤把输入物理量变换为调制的光信号。工作原理：是基于光纤的光调制效应，即改变纤维环境，如应变、压力、温度等，就可以改变光传播中的相位与光强。因此，如能测出通过光纤的光相位或光强变化，就可以测得未知物理量的变化。特点：最大优点是灵敏度高，分辨率好，响应速度快、可靠性高、处理能力强大、连接测点多和兼容性强等众多优点，可以实现对被测对象进行快速实时、可靠稳定长期监控，但结构较为复杂。10.何为结构型光导纤维温度计？简述其工作原理及特点。答：结构型光导纤维温度计是由光检测元件和光纤传输回路组成的测量系统，光纤仅起传输光通路的作用，所以又称之为传光型或非功能型光纤传感器。工作原理：结构型光纤温度计通常由前置敏感元件感测温度，再将温度量变成光信号。在这一类传感器中，最典型的是位移型前置敏感元件。光源通过入射光纤将光束射到前置敏感元件的反射面上，接收光纤将反射光传输到探测器上。如果温度变化，前置敏感元件将发生位移，于是温度变化通过位移的变化使接收光纤获得反射光强的变化。用探测器检出光强变化，并转换为电压变化量，然后再作信号分析处理。结构型光纤温度传感器工作原理图特点：灵敏度高、抗干扰性强、能进行动态非接触测量以及适应宽范围，结构比较简单。第7章习题简述轧制生产过程在线检测的重要性。答：在现代化的轧钢生产过程中，在线检测不仅关系到产品质量，也关系到技术经济指标的提高。例如有了在线自动测厚，就能大大提高板带生产的成品率，并为自动厚度控制提供条件。因此，在线检测已成为重要的工艺参数测量任务。试述射线式测厚仪的工作原理及主要特点。答：工作原理：由于原子核的不稳定性，能自发地放射出射线，射线，射线；而且具有不受外界作用能连续放射射线的能力，这些射线能穿透物质使其电离。如果放射源的半期衰减期足够长，那么，在单位时间内放射出来的放射数量是一定的。当射线、射线、射线、X射线穿透物质时它的强度会逐渐减弱，这是由于钢板吸收了射线的能量。被吸收的数量取决于被测物质的厚度。因此，如果能测得被吸收后射线的强度，就可以知道被测物质的厚度。特点：(1)可进行连续和不接触地测量；(2)测量精度较高；(3)反应速度较快；(4)能够给出供显示、记录与控制的电信号，易于实现生产自动化。简述光电测宽仪的工作原理，测宽仪的进一步发展应考虑哪些方面？答：在钢板上方装设检测部分，它内部装有两组扫描器，扫描器的间隔根据钢板宽度预先设定。连续地扫描测定钢板两侧的边部位置。为使钢板边部有强烈反差，在下方装设光源，即采用背影光源方式。通过光学系统、在旋转狭缝上形成钢板边部的象，通过旋转狭缝变换成与时间对应的信号。通过旋转狭缝的光在光电倍增管内变换成电脉冲信号，并在脉冲信号上施加基准时钟信号，根据这个数字测定值和宽度设定值，求出宽度偏差和板材中心的横向摆动。测宽仪的进一步发展需要考虑：板型恶劣时宽度检测的精确；对被测钢板的跳动、倾斜、侧偏、板型、边浪的有效识别；测量精度的稳定性；操作简单等。激光测长仪的常用方法有哪些？简述其结构和原理。答：激光测长仪的常用方法有干涉法和差分多普勒法。激光测长仪由激光器、检测器、电子部件和显示器等组成。干涉法激光测长仪：激光器射出的光用透镜把激光束变成一狭长光束，其方向是沿待测物的运动方向。由于光的干涉现象使反射光呈现出一种强变化的光斑。如果物体在运动，那么干涉图形也会运动，因此在光栅后面的电光接受器上就会产生一种与物体运动速度成比例的光频率信号。差分多普勒法：它由激光器发射光经过分光镜变成两条激光束，从运动方向不同的夹角射到物体上。根据多普勒反应，反射光相对于入射光要发生平移，如果这两束光正好射在物体同一位置上，则将两个已平移的反射光重叠而形成一个较低频率的差频，它和两束光的入射角之差与物体运动速度成正比。带钢板形缺陷的种类有哪些？分析其产生的主要原因。答：（1）边浪。带钢边部的厚度减薄量大于中部，从而引起边部的延伸量大于中部而出现边浪。边浪又有单边浪、双边浪和不对称双边浪3种。产生边浪的主要原因是总轧制力过高，投人错误的工作辊弯辊，负弯辊量过大，而且没有切换到正弯辊，工作辊凸度过平或工作辊温度边部高于中部。（2）中浪。带钢中部的厚度减薄量大于边部，从而引起中部的延伸量大于边部而出现中浪。产生中浪的主要原因是总轧制力太小，工作辊的正弯辊力过大，没有切换到负弯辊，工作辊凸度过大或轧辊中部热膨胀过大。（3）1／4浪。波浪出现在中部和边部之间、板宽的1／4处。这主要是由于连续较长时间轧制后，辊中部与边部产生较大温度差，同时辊中部又受到大水量冷却，因而在与板宽l／4处相对应的地方辊温偏高，这种局部的热膨胀是产生l／4浪的来源。此外，采用小辊径工作辊的六辊轧机，由于轧辊的刚性较小，工作辊的弯辊效果不能深入到板宽的中心，不当的弯辊力设置可能会导致1／4浪。试述ABB带钢板形检测仪的基本原理。答：在轧制过程中，带钢与ABB测量辊相接触，由于带钢是张紧的，因而在ABB测量辊上产生张应力。当测量辊转动，电磁传感器与带钢接触时，产生激磁并输出相应的电磁信号，该电磁信号的大小反映了带钢在ABB辊子上产生的张应力的大小。电磁传感器的工作频率为2000Hz。所测得的电信号经过相应的线路传送给ABB信号处理电路。在ABB信号处理电路中，来自各测量通道的模拟信号经多路转换器和A／D转换器送至算术运算单元，在此把ABB辊环每转一圈所产生的四个电磁信号，即四次测量辊环的径向力值累加后除以4，便求得其平均径向力值，作为ABB辊每转一圈测得的每个测量段上径向力值。ABB带钢板形检测仪测量系统的组成有哪些？答：存储缓冲单元、压力测量功能模块、通用计算模块、系统诊断模块、人机对话模块、外部通讯模块、板形控制模块、冷却计算模块、板形计算模块、板形误差计算模块、测量补偿模块、带钢应力计算模块等。SGF型辊缝测量仪的组成有哪几部分？简述其工作原理。答：SGF型辊缝测量仪由光电式角度位移脉冲转换器、主机(测量仪表)和外显示器三部分组成。工作原理：一般轧机的辊缝变化是通过压下螺丝的位置来实现的。压下电机的旋转经过蜗杆蜗轮传动，带动压下螺丝上下移动，使辊缝值改变。这样，辊缝值可经过机械传动，转换成旋转角位移。故辊缝测量不必直接去测量两辊之间的间隙，而可直接测量其角位移。只要将角位移转换成脉冲信号，测定出脉冲数，就可确定辊缝值。试述热金属检测器和冷金属检测器的作用。答：热金属检测器是通过检测热轧件的红外线来检测轧件存在或边部位置的监测器。它是热轧自动运行不可缺少的传感器。冷金属检测器用于冷轧的生产过程和热轧的较后工序，它用来检测板坯等金属材料的存在性和通过位置。简述激光扫描器和CCD摄像扫描器在带钢表面缺陷检测中的应用。答：激光扫描器是按照连续生产的带钢表面检查的要求而设计的。为可靠测定缺陷，应确定以下两个准则，即：扫描线上每个光点的几何尺寸要恒定，扫描光点在物体表面上的速度要恒定。激光扫描器多半使用低功率的HeNe激光（633nm)。为了检查材料表面难于检测的那些缺陷，必要时，亦可使用同类功率的另一种光源，例如IR激光（780nm）。这样也可使用两个不同波长的光源，它们可以组合或单独工作。表面自动检测用的CCD摄像扫描器是激光扫描器在逻辑上的附加物，其应用范围很广，从动态针孔缺陷检测器到整个表面的检测系统。在宽广的波长范围内可使用各种类型的光源是摄像扫描器的一个明显优点。根据带钢宽度和检测缺陷要求的分辨率，最多可串连8个CCD行摄像机。这样，即使带钢运行速度很高，摄像扫描器也能用于表面和针孔缺陷检测。这种很宽波长范围使摄像扫描器适用于各种用途。型钢生产中常见的自动检测技术有哪些？答：（1）轧件尺寸的在线检测，包括线棒材测径仪、型钢宽度和厚度测量、轧件长度的检测；（2）轧件位置检测。第8章习题1.简述射线探伤原理，并说明射线探伤的分类有哪些。答：原理：当射线透过被检物体时，在有、无缺陷部位对射线的衰减不同，从而造成两个部位透过射线的强度存在差异，因此可通过检测透过被检物体后的射线强度的不同来判断被检物体中是否存在缺陷。分类：（1）根据所使用射线源种类的不同，可将其分为X射线探伤、γ射线探伤和高能射线探伤等；（2）根据显示缺陷的方法不同，可将其分为射线照相法探伤、射线实时成像探伤法和射线计算机断层扫描技术(CT)等。2.简述超声波检测的基本原理，以及在铸铁件超声波探伤中的应用。答：原理：脉冲反射法是超声波探伤中应用最广泛的一种方法，其基本原理是将一定频率间断发射的超声波通过耦合剂的耦合传入工件，当遇到异质界面时，超声波将产生反射回波，反射回波被超声波探伤仪接收，并以电脉冲信号在显示屏上显示出来，以此来判断缺陷的有无。应用：铸件晶粒较粗，与锻件相比对超声波的衰减亦大。超声波在粗大晶粒的界面上发生杂乱的晶界反射，超声频率越高，衰减越厉害，杂波干扰也越严重。因此，对铸铁探伤只能使用较低频率的探头，探头频率一般常采用0.5-2MHz，因其检测灵敏度低，只能发现较大尺寸的缺陷。而铸钢件晶粒稍细，其穿透性比铸铁好，探头频率可使用2-5MHz。铸件中的缺陷大多属于体积型缺陷，主要缺陷有缩孔、缩