自动检测技术及应用课后习题答案(有大题).ppt

4题 1 240 0 6 250 0 576 下近0 5级 应选择0 5级 2 240 0 6 300 0 480 下近0 2级 应选择0 2级 240 0 6 500 0 288 下近0 2级 应选择0 2级 3题 1 200 0 5 1 2 1 20 100 5 1 100 100 1 2题 略 一 选择题 1 B A2 B3 C4 B A5 D 第一章作业 6题 1 0 1 0 1 199 9 100 0 05 2 199 9 0 5 1 0 1 0 199 9 100 0 5 3 180 6 4 1 0 180 6 100 0 55 5 179 6 181 6 5题 1 0 5级 0 500N量程相对误差 500 0 5 70 3 57 1 0级 0 100N量程相对误差 100 1 0 70 1 43 选1 0级 量程范围为0 100N的较好 7题 1 2 略 3 4 K1 0 6 0 04 2 0 52 K2 0 6 0 04 8 0 28 8题 略 11题 参考例题1 4 9题 1 系统 2 系统 3 系统 4 系统 5 系统 随机 6 系统 7 随机 8 系统 9 系统 随机 10 随机 10题 1 系统误差 2 随机误差 3 粗大误差 偏差特别大 弹着点接近正态分布 弹着点均偏向右上侧 10题 下图是射击弹着点示意图 请你分别说出图a b c各是什么原因造成的 应如何克服 关于数字表显示位及位数的概念介绍 数字多用表 DigitalMultimeter 简称DMM 的显示位数目前一般为3位 8 位 即8 位 以下同 具体地说 有3位 3 位 32 3位 33 4位 4 位 43 4位 5 位 6 位 7 位 8 位等 最近国外还推出83 4位 10 位等规格 使数字测量向更高精确度冲刺 数字表位数的提高涉及稳定性 抗干扰等诸多技术问题 A D转换器只是其中的一个环节 能否真正达到额定的精确度 还必须掌握正确的使用方法 判定数字仪表位数的两条原则 1 能显示0 9所有数字的 位 是 整位 2 分数位的判定 在最大显示值中 以最高位所能显示的数值作为分子 用满量程的最高位作为分母 例如 当某一数字表最大显示值为 1999 不考虑小数点 满量程计数值为 2000时 则它共有3个整位 最高位只能显示1 满量程最高位为2 所以它是3 位表 如 一台数字表最大值为2999 满量程为3000 则它是32 3位表 右下图所示的温度数字表最大值为399 满量程为400 则它是23 4位表 再如 一台如右图的数字电压表 其最大显示值为399 9V 最高位只能显示0 1 2 3这四个数字 有时0不予显示 所以它是33 4位表 用普通的3 位DMM测量220V或380V工频电压时 量程必须选择700VAC档 相比之下 使用33 4位的DMM只需选择400V AC档 准确度优于700V AC档 既不欠量程也不超量程 分辨力也提高了许多 2题 讲解 一 选择题 1 B D A2 C3 A F4 A B5 A D6 B7 C8 D 第二章作业 5题 1 铂热电阻 2 200 960 3 100 4 84 27 115 40 5 单臂电桥 UO 0 1925V分压电路 UO 0 1787V误差 UO 0 0138V 4题 1 查表知 0 00385 2 Rt 100 1 0 00385 50 119 25 3 查表知 Rt 50 119 40 4 R 0 15 0 15 119 40 100 0 126 3题 条件不足 差动全桥 差动半桥 讲解 6题 1 中间位置 相等 或 RP 2 右边 变大 变小 3 交流电源 防止引起极化 9题 1 相等 平衡 平衡 温度补偿 2 变小 不平衡 调节零点 限幅 左边 3 0 02 4 偏小 气化带走热量 氧化 腐蚀 5 PTC热敏电阻 6 略 7题 课堂讲解 8题 1 可知 P 160mW 输出电压增加 2 0 24V3 4 可知 Rx 3000 UO 12V 11题 1 还原型 越大 2 加速吸附 电离 200 300 大 3 降低 4 升高 右边 5 污染 腐蚀等 6 扬声器 10题 略 12题 1 B 4000 T0 25 R0 1M T1 30 T2 100 代入上式可求 R 30 20 9M R100 67 2K 13题 略 14题 略 吊钩秤外形 桥路的邻边电阻受力状态必须相反 2 有一测量吊车起吊物质量的拉力传感器 吊钩秤 R1 R2 R3 R4贴在等截面轴上 组成全桥 桥路电源为直流6V 请画出测量转换电路 3 有一额定荷重为20KN的等截面空心圆柱式荷重传感器 其灵敏度KF为2mV V 桥路电压 i为12V 求 荷重传感器演示 气泡式水平仪的结构及外形 气泡 气泡 不锈钢电极之间应采用交流 例如50Hz 供电 若使用直流 会使水分子电离 性能变坏 6 密封的玻璃内充入导电液体 中间保留一个小气泡 玻璃管两端各引出一根不锈钢电极 在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极 请 利用热丝测量气体流速 流量 内置铂金热丝 利用热丝测量气体流速 流量 内置加热到上百度的铂金丝 做试验时 可用拇指式小型灯泡中的钨丝代替铂金丝 铂金丝接入惠斯登电桥 11 自动吸排油烟机 可燃性气敏传感器不间断地测量厨房中煤气或油烟的浓度 输出电压与设定值比较 若超标 就令晶闸管启动吸排油烟机 煤气或油烟被吸入 图2 35为自动吸排油烟机原理框图 请 13 酒后驾车测试仪 酒后驾车易出事故 但判定驾驶员是否喝酒过量带有较大的主观因素 请你利用学过的知识 设计一台便携式 交通警使用的酒后驾车测试仪 酒后驾车测试仪的试制 酒后驾车测试仪散件 呼气管 2题 课堂讲解 一 选择题 1 A C2 B3 B4 C5 D6 D 第三章作业 4题 1 2 讲解 3 4mA 20mA 12mA 4 250 5 输出电压过高 6 略 7 62 5KP8 电源坏了 变送器损坏 9 略 10 见后 3题 1 U0 50mV图 b 可知 5mm 5mm图 a 可知 P 50KP 2 由图可知 线性范围为 60KP 5题 磁滞 右移 变小 变小 变大 变大 幅值 相反 左移 同相 6题 1 都是利用法拉第电磁感应定律实现转速测量 a 利用的是自感电动势 b 利用的是感应电动势 2 不需要激励电源 有永久磁铁提供磁路磁场 3 略 4 略 7题 增大 向上 增大 减小 增大 减小 负值 变慢 8题 略 9题 略 4 元器件及仪表连线有一台两线制压力变送器 量程范围为0 1MPa 对应的输出电流为4 20mA 请将下图中的各元器件及仪表正确地连接起来 向日葵生长量 高度 的测量仪器 9 请构思一个测量向日葵生长量 高度 的测量仪器 画出向日葵 两只导向滑轮 细线及固定点 差动变压器 衔铁 测量转换电路 指针式毫伏表等元器件 应使读者能看清它们之间的安装关系 并简要说明测试装置的工作原理 1 由于植物生长是缓慢的 因此采用能测量微位移的差动变压器式位移传感器是较合适的 2 观察向日葵的生长姿态 再考虑质量块 衔铁 导向轮 细绳及与差动变压器的相对位置及传动过程是该装置的关键 3 由于向日葵的生长是单方向的 因此测量转换电路的信号输出可以采用直流电压表指示 4 指针式毫伏表可将向日葵的生长量转换成指针的摆动幅度 仪表刻度可预先用卡尺标定 5 若进一步深化研究本题 可考虑将差动变压器的输出经转换电路和接口电路输入到计算机处理系统 计算机定时采集向日葵生长量的信息 经运算 在屏幕上显示或打印向日葵的生长趋势的曲线 则该测量装置就更完善和先进了 有关计算机测控方面的知识请读者参阅有关资料 向日葵生长量 高度 的测量演示 差动变压器 衔铁承受的重力 第四章作业 一 选择题 1 D A2 C3 B4 C B5 D A6 A7 B C 2题 电源电压经过整流器转换成直流电 又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电 将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上 由此产生高频交变磁场 其磁力线穿透灶台的微晶玻璃台板而作用于金属锅 金属锅体因电磁感应产生强大的涡流效应 涡流克服锅体内阻流动时完成电能向热能的转换 所产生的热量就是烹调的热源 3题 1 不导电2 距离小 电涡流大 等效电感小 输出频率大 4题 1 1 6mm2 T 20ms f 50Hz3 多次谐波的合成4 2 5mm 6题 1 10mm2 5mm3 T 6 25mS f 160Hz4 x 5sin wt mm 3题 电焊条药皮测量 药皮 圆弧形电涡流探头压在电焊条的药皮表面 药皮厚度不够时 电涡流增大 4题 电涡流式测振探头 为了得到较好的线性度与最大的测量范围 测振探头与被测金属的安装距离l为线性范围的1 2 7题 防身器材 构思一个多功能警棍 希望能够实现 产生强烈眩光 产生30kV 3万伏 左右的高压 能在50mm距离内探测出犯罪嫌疑人是否携带枪支或刀具 请画出该警棍的外形图 电击高压发生器 8 汽车 自行车速度及里程的测量 出租车计价器外形 电动助动车仪表盘外形 工业或汽车中经常需要测量运动部件的转速 直线速度及累计行程等参数 现以大家都较熟悉的自行车的车速及累计公里数测量为例 与车轮联动 可参考汽车速度的测量原理 自行车速度 里程测量仪表设计注意事项 1 观察自行车的结构可知 车速及公里数与车轮的直径及转速成正比 因此应将注意力集中到自行车的前 后轮上 设车轮的直径为D m 则周长l D 车轮转动的圈数即为自行车行驶距离的基本参数 若转动圈数为N 则累计路程L Nl N D 若每分钟转动的圈数为n n N t圈 分钟 则车速v 60nl 1000 km h 0 06n D km h 2 车轮的钢丝辐条是等间隔排列的 应能给我们带来启示 设辐条数为p 每产生p个脉冲 就意味车轮转了一圈 对传感器测得的辐条数脉冲进行计数 可得到累计数Np 则车轮转过的圈数N Np p 我们也可以对气门芯从传感器面前掠过的次数进行计数 从而也可以得到里程 计算公式请自行推导 3 传感器可选用电涡流或干簧管 霍尔等传感器 在学习了本书第四章 第八章 第十章和第十一章后 读者可以考虑多种设计思路 传感器在自行车测速及里程测量中的应用 非接触传感器的安装位置 显示器的安装位置 第五章作业 一 选择题 1 C2 B3 B4 B5 D6 A7 B8 B9 A 2题 1 变介电常数2 绝缘体3 1 32 100 h2 32米 增加不锈钢环的数量4 可得 X 26线 3题 1 并联 LC振荡电路 最小2 变大 降低3 变小 高电平 变亮4 5V 4V 吸合5 恒流 电流驱动 限流 分压 保护 V2管6 人体接近程度 非接触时测量 安全防护 防盗报警 6题 提示 绝缘薄膜上下两侧的极板构成变介电常数的电容器 电容量与绝缘薄膜的厚度成正比 4题 1 课堂介绍 2 变介电常数 5题 1 可求 RLman 500 2 可求 UO 250 5V3 可求 Rox 350 4 可求 R Lmin 380 7题 8题 略 一 选择题 1 C D2 D C B3 C4 B A5 A C 2题 1 Uo 3 70 10 2100mV2 电荷放大器灵敏度求Cf 100PF 3题 1 可得Qmax 10000PC2 可得F 40sin wt N 4题 1 20HZ 交变磁场 衔铁 振动板 被测溶液2 阻力大 振幅小 加速度小 惯性力小 Q UO小3 温度高时粘度变小 第六章作业 液体的粘性越大 对振动板的阻力就越大 振动板的振幅就越小 所以它的振动加速度就越小 因此质量块对压电片所施加的惯性力也就越小 压电片的输出电荷量Q或电压uo也越小 压电片的输出电压反映了液体的粘度 5题 1 可求 V 115 2km h2 车距 3 4m左右3 载重与输出波形的幅值成正比 车速与A B两相邻波形距离成反比 6题 7题 8题 略 4题 粘度计的工作原理 5题 公路智能交通监测 两根高分子压电电缆相距2m 平行埋设于柏油公路的路面下约5cm 如下图所示 它可以用来测量车速及汽车的载重量 并根据存储在计算机内部的档案数据 判定汽车的车型 一 选择题 1 D2 CE3 A4 AB5 A6 BADE7 DB8 ABD9 ACBDC10 A11 BA12 B13 B14 D 2题 1 S 0 785 2 V 10m s3 Qv 7 85 s4 Qm 7 065T s5 Q总 25434T 注意 单位换算 3题 1 L 3 54m V 5 9KM S 4题 略 第七章作业 倒车声纳雷达示意图 障碍物 5题 汽车倒车防碰装置 回波反射法 防汽车追尾雷达 距离 0 3m 五彩圆弧倒车雷达显示器 6题 超声波遥控开门 超声波接收器 请根据学过的知识 设计一套装在汽车上和大门上的超声波遥控开车库大门的装置 希望该装置能识别控制者的身份密码 一串32位二进制编码 包括4位引导码 24位二进制码以及4位结束码 类似于电视遥控器发出的编码信号 并能有选择地放大超声信号 而排除汽车发动机及其它杂声的干扰 采用选频放大器 要求 1 首先理解上一页倒车防撞原理图 将超声波发生器安装到车头位置 2 用超声波的 发射 和 停止 来分别表示二进制编码的 1 和 0 在发射端使用40kHz中频调制 在接收端 使用40kHz选频放大器解调 就可避开发动机及其他与40kHz有很大区别的杂声干扰 3 接收器将接收到的超声波转换为一串二进制码与内存的密码相比较 若匹配成功 则输出控制信号 使卷帘门的电动机旋转 卷帘门上升 4 若使用的二进制编码有4位 则密码就有16种 二进制编码有16位 则密码就有65536种 以此类推 超声波遥控开门的设计提示 雷达测速头 7题 超声波测距 测速 仪 汽车雷达测速 导盲犬 正在为盲人引路 请构思盲人防撞导路棒或 导盲犬 并说明其工作原理 提示 应考虑检测道路的平整性 前方的障碍物 报警方式等 8题 超声波为盲人提供服务 第八章作业 一 选择题 1 C2 A3 B4 C5 C6 A7 CC8 B9 B10 C11 DA12 D 2题 图8 8选线型 而图8 9 图8 12选用开关型 3题 1 0 023T 低电平 0 007T 接近开关 限位开关等 4题 1 磁感应强度越强 霍尔电动势越高 线性成正2 信号隔离作用3 检测直流 静态 磁场4 200 5 从夹线口 提示 载流导线被夹持在电流传感器的铁芯中 导线上的电流越大 产生的磁感应强度B也越大 霍尔元件产生的霍尔电势与被测导线中的电流成正比 直流和交流电流均可产生霍尔电势 所以霍尔电流传感器有取代电流互感器的趋势 4 请分析霍尔式电流传感器的结构及原理 6题 霍尔式液位控制器设计提示 1 首先要了解玻璃连通器的原理 在此基础上 对储液罐液位的测量就转换为对连通器中液位的测量 2 确定霍尔IC是开关型的还是线性的 霍尔IC须有磁性元件才能产生霍尔电势 为此 在连通器内设置一磁性浮子 在玻璃外壁相应高度设置霍尔IC 3 当水泵将液体泵入储液罐后 连通器内的液位也相应上升 当磁性浮子与霍尔IC持平时 霍尔IC的输出突变 表示液位已达到设定高度 该信号经控制电路使水泵停止运转 4 在连通器外壁平行设置一标尺杆 霍尔IC可在标尺杆上移动并固定 这样就可以控制不同的液位高度了 5 本装置只能控制液位的状态量 请读者考虑如何对液位进行远程监控和数字显示 第九章作业 一 选择题 1 A2 C C3 C4 B D E5 C A B6 D A B7 C8 C9 C A 2题 1 1 钢水是金属 热电偶依靠钢水组成回路 所以不必焊在一起 1 2 不行 塑料不是导体 热电偶不能构成回路 无热电势输出 2 1 测温热电极A B长度相等 下端对齐 两热电极平行插入且插入深度相等 tA tB 延长导线及仪表端温度要相等 t1 t2 t3 t4 2 2 利用热电偶的中间导体定律 中间温度定律 3 测温热电极A B的测温端应尽量靠近 tAx tBx 热电极A B的冷端尽量远离钢板 或恒温处理 3题 U实 U测 U修K型 t0 40 查表 U修 E 40 0 1 612mV 则 U实 29 186 1 612 30 798mV查表知 t实 740 4题 1 Ux U测 U修K型 t3 20 查表 U修 0 798mV Ux 39 314 0 798 40 798mV查表知 tx 985 2 Ux 37 702 0 798 38 500mV查表知 tx 930 3 利用了中间材料定理 tx tx 热电偶回路应尽量使用补偿导线 5题 6题 7题 8题 略 1 可将右图的铂铑10 铂快速测温热偶丝插入钢水中测量钢水温度 时间不应超过5秒 否则测温热偶丝上端的夹具将会熔化 2 热偶丝依靠钢水组成回路 所以不必焊在一起 这种方法利用了热电偶的中间导体定律 2题 钢水快速测温方法 第十章作业 一 选择题 1 C A B2 B C3 B C4 B A5 C6 A7 C E8 D9 B A10 C11 C B D C12 B 2题 1 截止 零 零 高电平 5V 4 3mA 50mA 吸合状态 2 大于 3V 低电平 释放状态 3 大于 0 3mA 3000lx 4 不变 5 小于 2000lx 高电平 吸合状态 000lx 抗干扰 6 变大 下 灵敏度 7 限流 功率放大 保护作用 V1管 保护二极管 6题 1 I 5 0 1 2 510 7 5mA 2 f 3001 10 300Hz3 N 300 60 5r s n 60f N1 300r min 4 5 50圈6度 6 7 8 9 10 11 12 13 14题 略 3题 参考第二题提示 省掉施密特反相器 适当配置负载电阻RL 限流电阻R2和放大三极管V1的放大倍数 4题 参考P233页 光电池应用电路和例题10 3 提示 适当配置反馈电阻Rf1 Rf2 R22 RP 和限流电阻R21 激光扫描器发出激光并被条形码反射 超市收银台用激光扫描器检测商品的条形码 检测复印机走纸故障 两张重叠 变厚 透光性变差 洗手间红外反射式干手机分别是利用光电传感器检测原理中的 5题 光电传感器检测原理分类 干手机的原理及使用 干手机发出红外光 并被手所反射 从而启动热风装置 11题 冲床使用中的安全保护装置 冲床工作时 工人稍不留神就有可能被冲掉手指头 请选用两种以上的传感器来同时探测工人的手是否处于危险区域 冲头下方 危险区域 1 首先了解冲头的工作区域 可将安全区域设定为前后 左右四个范围 只要操作者的手伸入这个区域 则冲头不动作 2 应采用非接触式的测量方式探测是否有手的存在 光电开关是较好的选择 3 比较各种光电开关检测的特性 选择最佳方案 本例中采用遮断式光电传感器较合适 4 在前后 左右各设一对遮断式光电开关 其输出为 或 的关系 只要有一对传感器输出为 有效 即停车 保证安全保护动作 5 冲头的启动有两个开关 设在左 右手的两侧 两个开关按下 冲头才能落下 思考一下 这两个开关是什么逻辑关系 6 更周到的安全保护是在冲床周围设置光电安全隔离栅或光幕 设计提示及注意事项 12题 数字式自来水表 请你在课后打开家中的自来水表 观察其结构及工作过程 然后考虑如何利用学到的光电测量转速的原理 在自来水表玻璃外面安装若干电子元器件 改造成数字式自来水累积流量测量显示器 水表改造提示 1 家用机械旋翼式水表多采用叶轮式流量传感器 水流动时的冲击力使叶轮转动 通过减速齿轮及机械计数器可读取用水的累积流量 另一种水表没有计数器 只能从4根旋转的指针直接读数 读数可从千位 百位 十位和个位合并获得 2 叶轮每转一圈 可从玻璃下方的塑料薄片判断 表示用水0 0001m3 可利用传感器测量塑料薄片的旋转圈数来获得用水量 在不改变水表水密封的前提下 可在玻璃罩上表面设置反射式光电开关 3 叶轮带动一只供观察用的六齿塑料薄片 光电开关就安装在它的上方 叶轮每转一圈 产生6个反射脉冲 经6分频电路产生一个计数脉冲 以0 0001m3累积 数字显示器最低位为0 1m3 可显示99999m3或更多的位数 4 本设计还应考虑 断电数据保存 功能 以防累积数丢失 5 可进一步推广到煤气表的用气量数字显示 请读者思考 工业用水表的改造 第十一章作业 一 选择题 1 C2 C3 D C4 B E5 C6 D7 A8 C9 B10 C D11 C12 A13 B A14 B E15 B C16 D 2题 1 0 01mm 2 5um 2 0 0314rad 0 318mm 3题 1 0 1度 2 0 1度 3 0 025度 4 25度 5题 1 应变式 踏板 2 0 2圈 3 1024个脉冲 4 0 5M 0 1M 0 0001M 5 0 5M 1 70M 6 略 7 回归基准点 6题 1 50圈 又90度 2 603r min 3 301 5mm 4 3 618m min 5 0 0059mm 0 0015mm 6 略 4题 略 7题 1 接近开关 磁电式传感器 电感式 电涡流式 2 1个脉冲 旋转速度 旋转方向 3 28 8圈 855r min 4 旋转方向 5 略 6 A B同时损坏 安装轴向距离过大 不够分辨力 安装太靠内 进入齿轮根部 安装太靠外 偏离齿轮外缘 7 铁片 9题 1 旋转编码器 1024 1024 2 旋转编码器 3 6mm 720mm 4 122880个脉冲 5 电感式传感器 接近开关 蜂鸣器 8题 略 5题 人体身高和体重测量装置分析 踏板内安装有荷重传感器 压板内安装有压电传感器 以判断是否触及头部 测量柱内安装有电动机 减速传动皮带轮及角位移传感器 9 车床改造 某单位计划利用数显装置将一台普通车床改造为自动车床 专门用于车削螺纹 具体要求如下 设计提示 1 首先明确车削螺纹的概念 即 被加工工件转一圈 螺纹车刀必须移动一个螺距 因此 车刀的移动速度必须与主轴转速保持同步 在主轴转速恒定的情况下 螺距越小 车刀的横向位移就必须越慢 2 为了显示和控制纵向和横向的进给位移 从性价比的角度考虑 在横向和纵向丝杆末端安装光电编码器 或在拖板 横向进给 和刀架 纵向进给 上安装直线磁栅及数显装置 前者无长度测量限制 但要注意输出脉冲的当量转换 即每个脉冲所代表的丝杠 螺母副移动的距离 以及传动间隙引起的回差 后者要根据行程范围选择合适长度的磁栅 3 为了确定螺纹切削的圈数 在主轴末端安装一增量式光电编码器 测量出 一转脉冲 信号的数目即可获知螺纹的圈数 螺纹切削需多次重复进刀 为防止乱扣 俗称烂牙 一次进刀切削完成后都要准确回到进刀点 对一转脉冲进行累加和累减即可完成上述功能 4 溜板的左右限位可采用撞块式行程开关 也可采用电感式接近开关 内部为电涡流原理 5 设欲加工螺纹的螺距为2mm 若主轴的转速为60r min 1转 秒 则进给速度应设定为120mm min 即2mm s 若降低主轴的转速 进给速度也应相应降低 改造后的车床配置 出去活动一下