第十一章数字式位置传感器
教师授课方案（首页）授课班级09D电气1、电气2 授课日期课节 2 课堂类型讲授课题第十一章数字式位置传感器第一节位置测量的方式第二节数字式角编码器第三节光栅传感器第四节磁栅、容栅传感器教学目的与要求【知识目标】1．了解直接测量和间接测量的区别；2．了解绝对式和增量式角编码器的原理；3．掌握角编码器的分辨力、分辨率计算；4、了解光栅的原理和细分计算；5．了解磁栅、容栅的原理和计算；【能力目标】培养学生理论分析及理论联系实际的能力，在实际测量中会分析光电元件的基本应用电路。
【职业目标】培养学生爱岗敬业的情感目标。
重点难点重点：二进制编码与角度的关系；角编码器的分辨率；辨向与细分技术难点：辨向与细分技术教具教学辅助活动教具：多媒体课件、角编码器实物、习题册教学辅助活动：提问、学生讨论一节教学过程安排复习1、光电传感器的分类2、简述光电传感器的应用3、简述遮断与反射式光电开关、光电断路器的检测应用5分钟讲课1．直接测量和间接测量的区别；2．绝对式和增量式角编码器的原理；3．掌握角编码器的分辨力、分辨率计算；4、光栅的原理和细分计算；5．磁栅、容栅的原理和计算73分钟小结小结见内页，之后利用10分钟时间与学生互动答疑10分钟作业习题册第十一章数字式位置传感器传感器习题2分钟任课教师：叶睿2011年2月7日审查教师签字：年月日教案附页【复习提问】上节课知识点：1、光电传感器的分类2、简述光电传感器的应用3、简述遮断与反射式光电开关、光电断路器的检测应用第十一章数字式位置传感器【章节导入】：在用普通机床进行零件加工时，操作人员要控制进给量以保证零件的加工尺寸，如长度、高度、直径、角度及孔距，数字式传感器能直接检测直线位移和角位移，并用数字形式显示出来。
【本章要点】：1、常用数字式位置传感器的结构、原理2、掌握角编码器的分辨力以及辨向、细分技术3、角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器等在直线位移和角位移中测量、控制的应用。
第一节位置测量的方式【本节内容设计】通过课件与教师讲授位置测量的方式，为学习数字式位置传感器做准备。
【授课内容】位置测量主要指直线测量和角位移的精密测量，数字式位置测量就是将被测的位置以数字的形式表现出来，具有以下特点：1、将被测的位置量直接转变为脉冲个数或编码，便于显示和处理。
2、测量精度取决于分辨力，和量程基本无关。
3、输出脉冲的抗干扰能力强。
数字式位置传感器可以单独组成数字显示装置专门用于位置测量和显示，也可以和数控系统组成位置控制系统。
一、直接测量和间接测量位置传感器有直线式和旋转式两大类。
（一）直接测量若位置传感器所测量的对象就是被测量本身则该测量方式为直接测量。
优点是误差小用直线式传感器测直线位移。
例如直接用于直线位移测量的直线光栅和长磁栅等。
用旋转式传感器测角位移。
直接用于角度测量的角编码器、圆光栅、圆磁栅等。
（二）间接测量若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间值，再由它推算出与之关联的移动部件的直线位移，则该测量方式为间接测量。
1、丝杠—螺母装置在间接测量中，多使用旋转式位置传感器。
测量到的回转运动参数仅仅是中间值，但可由这中间值再推算出与之关联的移动部件的直线位移。
例如：丝杠螺距t=6mm，旋转式位置传感器测得丝杠旋转角度为72900，则螺母的直线位移为（6mm×3600）/72900=121.50mm2、齿轮-齿条装置齿轮-齿条副等传动机构能够将旋转运动转换成直线运动。
但应设法消除传导过程产生的间隙误差。
3、两种装置的比较滚珠丝杠螺母副能够将减小传动磨檫力，延长使用寿命，减小间隙误差。
二、增量式和绝对式测量在增量式测量中，移动部件每移动一个基本长度单位，位置传感器便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。
这样，一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨力，对脉冲计数，便可得到位移量。
例如：增量式测量系统的分辨力为0.01mm，移动部件每移动0.01mm，位置传感器发出一个脉冲，计数器加1或减1.计数器为200时，工作台移动了0.1×200=2.00mm绝对式测量的特点是：每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式来表示。
绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。
典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。
第二节数字式角编码器【本节内容设计】通过实物展示课件与教师讲授数字式角编码器的工作过程分析、结构分类以及应用，为工程位置测量与检测做知识与技能的储备【授课内容】从角编码器（码盘）：是一种旋转式位置传感器，它的转轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动。
它能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。
角编码器分类：绝对式编码器和增量式角编码器。
一、绝对式编码器绝对式编码器按照角度直接进行编码，可直接把被测转角用数字代码表示出来。
根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等形式。
1、绝对式接触编码器：a）电刷在码盘上的位置b）4位8421二进制码盘c）4位格雷码码盘1－码盘2－转轴3－导电体4－绝缘体5－电刷6－激励公用轨道（接电源正极）分辨的角度α（即分辨力）为α=360°/2n分辨率=1/2n码道越多，位数n越大，所能分辨的角度α就越小若要提高分辨力，就必须增加码道数，即二进制位数。
例：某12码道的绝对式角编码器，其每圈的位置数为212=4096，能分辨的角度为α=360°/212=5.27'；若为13码道，则能分辨的角度为α=360°/213=2.64'。
2、绝对式光电编码器的分辨力及分辨率特点：没有接触磨损，允许转速高。
码盘材料：不锈钢薄板、玻璃码盘。
分辨力：绝对式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘上的码道数n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：α=360°/2n分辨率=1/2n二、增量式光电编码器1、增量式光电编码器的结构：光电码盘与转轴连在一起。
码盘可用玻璃材料制成，表面镀上一层不透光的金属铬，然后在边缘制成向心的透光狭缝。
透光狭缝在码盘圆周上等分，数量从几百条到几千条不等。
这样，整个码盘圆周上就被等分成n个透光的槽。
增量式光电码盘也可用不锈钢薄板制成，然后在圆周边缘切割出均匀分布的透光槽。
2、增量式光电编码器的分辨力及分辨率增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹数n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：举例：盘边缘的透光槽数为1024个，则能分辨的最小角度α=360°/1024=0.352°增量式光电码盘结构示意图a ）外形b ）内部结构1—转轴 2－发光二极管 3－光栏板 4－零标志位光槽5－光敏元件 6－码盘 7－电源及信号线连接座3、光电编码器的输出波形为了判断码盘旋转的方向，在上图的光栏板上的两个狭缝距离是码盘上的两个狭缝距离的（m +1/4）倍，m 为正整数，并设置了两组光敏元件A 、B ，有时又称为sin 、cos 元件。
光电编码器的输出波形如图所示。
有关A 、B 信号如何用于辨向、细分的原理将在本章第三节中论述。
为了得到码盘转动的绝对位置，还须设置一个基准点，如前图中的“零位标志槽”。
码盘每转一圈，零位标志槽对应的光敏元件产生一个脉冲，称为“一转脉冲”，见图中的C0脉冲。
()360 11-3n α= (1 11-4n =分辨率4、辨向信号和零标志光电编码器的光栏板上有A组与B组两组狭缝，彼此错开1/4节距，两组狭缝相对应的光敏元件所产生的信号A、B彼此相差90︒相位，用于辩向。
当编码正转时，A信号超前B信号90︒；当码盘反转时，B信号超前A信号90︒。
在图的码盘里圈，还有一根狭缝C，每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。
三、角编码器的应用角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外，可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。
1、数字测速：由于增量式角编码器的输出信号是脉冲形式，因此，可以通过测量脉冲频率或周期的方法来测量转速。
角编码器可代替测速发电机的模拟测速，而成为数字测速装置。
数字测速头可分为M法测速和T法测速。
a）M法测速b）T法测速M法测速举例：量式光电编码器，其参数为1024p/r，在5s时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为：n = 60 ×65536 /（1024 ×5）r/min = 768 r/minT法测速举例：有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频率f c为1MHz ，则转速（r/min)为：n = 60f c /（Nm2 ）= 60×1000000/（1024×3000）=19.53 r/min2、编码器在伺服电机中的应用利用编码器测量伺服电机的转速、转角，并通过伺服控制系统控制其各种运行参数。
例如：通过F/V转换电路提供速度反馈信号进行转速测量；转子磁极位置测量；传动系统的角位移测量3、工位编码由于绝对式编码器每一转角位置均有一个固定的编码输出，若编码器与转盘同轴相连，则转盘上每一工位安装的被加工工件均可以有一个编码相对应，转盘工位编码如前图所示。
当转盘上某一工位转到加工点时，该工位对应的编码由编码器输出给控制系统。
例：要使处于工位4上的工件转到加工点等待钻孔加工，计算机就控制电动机通过带轮带动转盘逆时针旋转。
与此同时，绝对式编码器（假设为4码道）输出的编码不断变化。
设工位1的绝对二进制码为0000，当输出从工位3的0100，变为0110时，表示转盘已将工位4转到加工点，电动机停转。
第三节光栅传感器【本节内容设计】通过实物展示课件与教师讲授光栅传感器的分类、变向与细分技术以及光栅传感器的应用，为实际工程测量与检测做知识与技能的储备【授课内容】光栅可分为物理光栅和计量光栅物理光栅利用光的衍射，分析光谱和光波定长测试，在检测中使用计量光栅。
一、光栅的类型和结构计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成；栅副由标尺光栅和指示光栅构成；敏元件可以使光敏二极管也可以是光电池。
透射式光栅：用光学玻璃做基体并镀铬，在其上均匀地刻划出间距、宽度相等的条纹，形成连续的透光区和不透光区，如图a所示；反射式式光栅：使用不锈钢作基体，在其上用化学方法制出黑白相间的条纹，形成反光区和不反光区，如图b所示。
a）透射式光栅b）反射式光栅1－光源2－透镜3－指示光栅4－标尺光栅5－光敏元件计量光栅按形状又可分为长光栅和圆光栅。
长光栅用于直线位移测量标尺光栅固定不动，而指示光栅安装在运动部件上，所以两者之间形成相对运动圆光栅用于角位移测量，指示光栅通常固定不动，而标尺光栅随轴转动。
煤矿安全规程解读2016版第十一章
一般规定第四百八十七条所有矿井必须装备安全监控系统、人员位置监测系统、有线调度通信系统。
【解读】本条是关于矿井装备安全监控系统、人员位置监测系统、有线调度通信系统的规定。
煤矿安全监控系统用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、风速、风压、温度、风向、烟雾、馈电状态、风门状态、风简状态、局部通风机开停、主要通风机开停等，并实现甲烷超限和煤与瓦斯突出声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。
煤矿安全监控系统是瓦斯、火、冲击地压、煤尘等重特大事故防治的有效措施之一，在煤矿安全生产中发挥着重要作用。
因此，所有矿井必须装备安全监控系统。
煤矿井下人员位置监测系统具有人员位置、携卡人员出入井时刻、重点区域出人时刻、限制区域出入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等监测、显示、打印、存储、査询、异常报警、路径跟踪等功能，在遏制超定员生产、事故应急救援、领导下井带班管理、特种作业人员管理、井下作业人员考勤等方面发挥着重要作用。
因此，所有矿井必须装备煤矿井下人员位置监测系统。
矿井人员定位系统同人员位置监测系统相比，具有对煤矿井下人员精确定位的功能，因此，新装备系统的矿井，应装备矿井人员定位系统。
矿用有线调度通信系统不需要井下供电，当井下发生事故时，只要电缆不断、电话不坏，就能通信，其在煤矿安全生产和事故应急救授中发挥着重要作。
因此，所有矿井必须装备矿用有线调度通信系统，严禁用移动通信系统、IP电话系统、广播通信系统等替代矿用有线调度通信系统。
本条对原《规程》第一百五十八条进行了修改，增加了人员位置监测系统、有线调度通信系统。
第四百八十八条编制采区设计、采据作业规程时，必须对安全监控、人员位置监测、有线调度通信设备的种类、数量和位置，信号、通信、电源线缆的敷设，安全监控系统的断电区域等做出明确规定，绘制安全监控布置图和断电控制图、人员位置监测系统图、井下通信系统图，并及时更新。
每3个月对安全监控、人员位置监測等数据进行备份，备份的数据介质保存时间应当不少于2年。
传感器课件
传感器：广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
国家标准：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置。
按使用的场合不同传感器又称为:变换器、换能器、探测器传感器的组成：敏感元件、转换元件、基本电路，敏感元件感受被测量;转换元件将响应的被测量转换成电参量（电阻、电容、电感）;基本电路把电参量接入电路转换成电量;核心部分是转换元件,决定传感器的工作原理。
测量仪器一般由信号检出器件和信号处理两部分组成。
按传感器检测的范畴分类物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器、按传感器的输出信号分类模拟传感器、数字传感器按传感器的结构分类结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器按传感器的功能分类单功能传感器、多功能传感器、智能传感器按传感器的转换原理分类机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器、电化学传感器按传感器的能源分类有源传感器无源传感器物理量、化学量、生物类传感器三大门类；国标GB/T14479-93规定传感器图用图形符号表示方法：正方形表示转换元件；三角形表示敏感元件；X 表示被测量符号；* 表示转换原理。
国标GB7666规定，一种传感器的代号应包括以下四部分：主称（传感器）、被测量、转换元件、序号；第二章传感器的静态特性、动态特性慢变信号——输入为静态或变化极缓慢的信号时（环境温度），我们讨论研究传感器静态特性，即不随时间变化的特性;快变信号——输入量随时间（t）较快变化时（如振动），我们考虑输出的传感器动态特性，即随时间变化的特性；静态特性主要包括：线性度、灵敏度、稳定性、重复性…线性度是表征实际特性与拟合直线不吻合的程度动态特性：输入输出之间的差异就是动态与时间常数(t ) 角速度（w）阻尼比（ξ）有关灵敏度：在稳定条件下输出微小增量与输入微小增量的比值对线性传感器灵敏度是直线的斜率：S = Δy/Δx对非线性传感器灵敏度为一变量：S = dy/dx稳定性：表示传感器在一较长时间内保持性能参数的能力H(s)表示输入拉氏变换和传递函数求出输出拉氏变换根据阻尼比ξ大小可分四种情况：1.ξ=0,零阻尼,等幅振荡，产生自激永远达不到稳定；2.ξ<1,欠阻尼,衰减振荡,达到稳定时间随ξ下降加长；3.ξ=1,临界阻尼，响应时间最短；4.ξ>1,过阻尼，稳定时间较长传感器动态特性②延迟时间td：传感器输出达到稳态值的50%所需的时间。
第11章 流体测量
第十一章流体的测量§11-1 概述流体力学的研究方法有理论分析，实验研究和数值计算三种，他们相辅相成互为补充完善，形成了理论流体力学、实验流体力学和计算流体力学三个重要体系。
在实际流体力学问题中，流动现象极为复杂，即使通过简化，也不一定加以定量的理论分析，甚至与实际结果相差甚远。
应用测试技术和实验方法来解决实际流体力学问题，是实验流体力学所研究的课题。
根据实验结果，建立其物理模型，使理论分析有了可靠的依据。
随着计算机技术和光电技术的不断发展，各种新型的电测手段不断出现，使一些用常规手段难以测量的问题得以实现，提高测量精度，使人们对复杂流动现象的物理本质有了深刻、更真实、更准确的认识，从而推动了流体力学理论的发展。
压强、流速、流量、温度是流体测量中的几个基本参数。
本章就这几个参数的一些基本测量方法作简单介绍。
§11-2 压力的测量一、概述在流体力学实验中，压力是最基本的测量参数。
许多流体参数如流速、流量、流动损失、阻力、升力等的测量，往往可转化为压力测量的问题。
因此，压力测量的精度往往就影响了许多流体动力特征性实验的结果的精确度。
所以，有必要较为深入地研究测量的基本原理，了解各种因素对压力测量精度的影响。
在流体压力测量时，一般常用相对压强表示。
测量压力的系统或装置一般由三部分组成：（1）感压部分：压力感受部分是直接感受流体压力的元件，称为感压器、压力探头或压力探针。
在常规测量中，常用测压孔和各种形状的测压管；在电测或动态测压时，常用各种压力传感器，将所感受的压力变化转化为电信号。
（2）传输部分：利用导管将所感受的压力传到指示器，或者将点信号用导线传送，并对信号进行处理。
（3）指示部分：抱括指示器和记录仪，将传输部分传来的压力或电信号直接指示出来或记录下来。
压力测量装置的选用应根据使用要求，针对具体情况作具体分析，在满足测量要求的情况下，合理地进行种类、型号、量程、精度等级的选择。
传感器原理及工程应用作业
目录第三章 (5)3-1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
(5)3-2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法。
(5)3.试用应变片传感器实现一种应用。
(6)第四章 (6)4-1.说明差动变隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特征。
(6)4 -3.差动变压器式传感器有哪几种结构形式？各有什么特点？ (6)4-10.何为涡流效应？怎用利用涡流效应进行位移测量？ (7)4-11.电涡流的形成范围包括哪些内容？他们的主要特点是什么？ (7)5.用电感式传感器设计应用 (8)第五章 (8)5-1.根据工作原理可以将电容式传感器分为哪几类？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ (8)5-9.简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理。
(8)第六章 (9)6-1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？ (9)6-3.简述压电陶瓷的结构及其特性。
(9)3.利用压电式传感器设计一个应用系统 (10)第七章 (10)7-4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ (10)7-6.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？怎样补偿？ (10)第八章 (11)8-1.光电效应有哪几种？相对应的光电器件有哪些？ (11)8-2.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管和光电池的工作原理，在实际应用时各有什么特点？ (11)8-6.光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？ (12)8-7.试用光电开关设计一个应用系统。
(13)第九章 (13)9-1.简述气敏元件的工作原理 (13)9-2.为什么多数气敏元件都附有加热器 (13)9-3.什么叫湿敏电阻？湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？ (14)第十章 (14)10-1.超声波在介质中传播具有哪些特性？ (14)10-2.图10-3中，超声波探头的吸收块作用是什么？ (15)10-3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点？ (15)10-5.已知超声波探头垂直安装在被测介质底部，超声波在被猜测介质中的传播速度为1460m/s，测得时间间隔为28μs，试求物位高度？ (15)第十一章 (15)11-1.简述微波传感器的测量机理。
第十一章霍尔传感器
S
NN
S N
S
动画
数字类：液位控制
控制深水泵液位的原理示意图
1 2
3 1、3－霍耳传感器 2－带磁钢的浮子
数字类：用于电机转动的探测
N
S
SN
A-11
思考：如果不仅需要知道电机的转速，而且还需要知道转动 的方向，问应该如何使用霍尔传感器？
（投影：光驱、软驱电机的结构）
（散热风扇）
(4) 用于磁悬浮的位置检测
这个平衡过程是自动建立的，是一个动态平衡。建立平衡 所需的时间极短。平衡时，霍尔器件处于零磁通状态。磁 芯中的磁感应强度极低（理想状态应为0），不会使磁芯 饱和，也不会产生大的磁滞损耗和涡流损耗。
非常重要的内容
反馈测量原理及其优点
导磁环
H1 H0
V
h
Hall元件
磁悬浮原理1示意图
铁心
线圈
控制器
霍尔元件
N S
悬浮物（磁铁）
磁悬浮原理2示意图
铁心
线圈
控制器
霍尔元件
N S
悬浮物（磁铁）
难点：电磁铁产生的磁场与悬浮物(磁铁)产生的磁场相互耦合，互相 影响，不容易稳定
为了取得比较好的效果，必须使用PID控制原理。有关内容参见自动控制 原理。
第3节 Hall电流传感器
1.0 0.8 0.6 0.4
0.2 a(g)
141210864202468101214 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1.0 -1.2
位移类: 压力测量
引线
霍尔集成电路
磁钢
N S
外套
波纹管 基座
（c）
位移类: Hall 电位器
(3)、数字类检测、无触点开关
第十一章烟雾传感器、火灾报警主
·159·第十一章 烟雾传感器、火灾报警主机与公共广播设备经过近二十年的开发研制，我国的火灾自动报警设备已得到了很大的发展，可靠性和寿命都得到了较大改善。
国内生产的各类火灾报警探测器和报警控制器的型号多达几十种，但基本性能和使用方法相似，我们这里仅以GST 系列为例向大家介绍烟雾传感器、辅助设备、报警控制器与公共广播设备的特点，技术指标与使用方法。
11.1 火灾报警探测器11.1.1 JTY-GD-G2型光电感烟探测器1．特点本探测器为无极性二总线方式，采用红外散射原理设计，表面贴装SMT 工艺制造。
探测器灵敏度高，耗电少，性能稳定可靠；光学腔采用迷宫结构，设计独特，防尘防虫，抗外界光线干扰性能良好。
探测器内置防虫网、屏蔽罩，并进行了精密防潮处理。
超薄型结构，光学腔罩可现场取下，无环境污染，便于清洗维护。
控制器的编码方式为五位三进制，其编码范围可由控制器底部编码口内的五位编码跳线插子在1-242数友之间任意设定，如图11-1所示。
图11-1 探测器五位三进制编码顺序示意图编码口内共有3行（0、1、2）5列（a 、b 、c 、d 、e ）插针，若将某列的0、1两点插针短路环短接，则该列表示数值“0”；若该列不加短路环，则表示数值“1”，若将该列1、2两点短接，则表示数值“2”。
探测器通用编码公式为：编码=a ×30+b ×31+c ×32+e ×34，式中a 、b 、c 、d 、e 的数值根据短路环的位置为0、1、2三者之一。
下面给出一个编码实例，编码口内短路环的位置如图11-2所示。
·160·图11-2 编码实例由公式可计算出：编码=0×30+2×31+1×32+0×33+0×34=0+2×3+1×9+0×27+0×81=152．主要技术指标(1) 工作电压：DC24V(2) 监视电流≤1.0mA(3) 报警确认灯：红色，当探测器发现报警时，此灯点亮(4) 使用环境：温度：-10℃~+50℃相对湿度≤95%（40℃±2℃）(5) 外形尺寸：直径：100mm，高：40mm（不带底坐）3．保护面积在一般场所，当空间高度为6m~12m时，一个探测器的保护面积为80m2。
检测技术第11章部分练习答案
第十一章数字式位置传感器思考题与习题答案1．单项选择题1）数字式位置传感器不能用于____C____的测量。
A. 机床刀具的位移B．机械手的旋转角度Ｃ．人体步行速度Ｄ．机床的位置控制2）不能直接用于直线位移测量的传感器是_____C____。
Ａ．长光栅Ｂ．长磁栅Ｃ．角编码器3）绝对式位置传感器输出的信号是_____D___，增量式位置传感器输出的信号是_____C___。
Ａ．电流信号Ｂ．电压信号Ｃ．脉冲信号Ｄ．二进制格雷码4）有一只10码道绝对式角编码器，其分辨率为____B______，能分辨的最小角位移为_____E___。
Ａ．1/10 Ｂ．1/210Ｃ．1/102Ｄ．3.6 °Ｅ．0.35°F．0.01°５）有一只1024p/r增量式角编码器，在零位脉冲之后，光敏元件连续输出10241个脉冲。
则该编码器的转轴从零位开始转过了____C____。
Ａ．10241圈Ｂ．1/10241圈Ｃ．10又1/1024圈Ｄ．11圈６）有一只2048p/r增量式角编码器，光敏元件在30秒内连续输出了204800个脉冲。
则该编码器转轴的转速为____D____。
A．204800r/min B．60⨯204800 r/min C．（100/30）r/min D．200r/min７）某直线光栅每毫米刻线数为50线，采用四细分技术，则该光栅的分辨力为_____A____。
A．5μm B．50μm C．4μm D．20μm8）能将直线位移转变成角位移的机械装置是___B____。
A．丝杠-螺母B．齿轮-齿条C．蜗轮-蜗杆9）光栅中采用sin和cos两套光电元件是为了___B___。
A．提高信号幅度B．辩向C．抗干扰D．作三角函数运算10）光栅传感器利用莫尔条纹来达到____C____。
Ａ．提高光栅的分辨力Ｂ．辩向的目的Ｃ．使光敏元件能分辨主光栅移动时引起的光强变化Ｄ．细分的目的11）当主光栅与指示光栅的夹角为θ（rad）、主光栅与指示光栅相对移动一个栅距时，莫尔条纹移动____A____。
第十一章 常用的敏感元器件
在教室里，大家都时常开着灯，浪费 资源，可以利用光敏三极管附加电磁 继电器来完成一个电路，当亮度达到 一定程度，灯就无法正常启劢，达到 节约能源目的。
热敏电阻
光敏电阻
气敏器件 3
湿敏元件
气敏电阻是一种气—电转换器件，相当 于一个对气体敏感的可变电阻，任务是 测量气体的类别、浓度和成分。 外层的不锈钢丝网具有防爆作用。气敏元器 件广泛应用在气体检测、煤矿瓦斯浓度的检 测与报警、煤气泄漏、火灾报警灯方面。
磁敏电阻
力敏电阻
敏感元件型号 命名规定 7
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气敏电阻传感器由气敏元器件、加热器和封 装体3部分组成，加热器的作用是将附着在 敏感元器件表面上的尘埃、油雾等烧掉，加 速气体的吸附，
热敏电阻
光敏电阻
气敏器件 4
湿敏元件
湿度测量和控制是人们生产和生活中的需求之一。例如，仓库的湿度过高就 会使存放的物资变质；在粉尘作业的车间里，由于湿度过低而产生的静电会 导致爆炸事故。另外，环境的湿度过高或过低都会使人不舒适，因此，现在 的空调也能控制空气的湿度，由上可知，湿敏元器件的应用领域十分宽广。 湿敏元件制成的原理只要是利用湿敏材料吸 收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化 而制成的。
热敏电阻
光敏电阻 2
气敏器件
湿敏元件
光敏三极管和普通三极管相似，只是它 的集电极电流不仅受基极电路和电流控 制，同时也受光信号的控制。当具有光 敏特性的PN结受到光线照射时，形成 光电流。
光敏三极管实质是在光敏二极管的基础上 加了一级放大，从而大大提高光电转换的 灵敏度，由于三极管有电流放大的作用， 集电极电流可达基极电流的几十倍，因此， 光电三极管具有较高的灵敏度。
十一、常用的敏感元器件
检测与转换技术
第一章检测技术的基本概念1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为多少级？答：1 .02、某仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买精度等级为多少级的压力表？答：0 .5 a3、对同一被测量进行多次重复测量时，误差的绝对值和符号不可预知地随机变化，但总体满足一定的统计规律性，该误差称为什么误差？答：随机误差4、多次重复测量时，误差的大小或符号保持不变，或按一定规律出现（始终偏大、偏小或周期性变化），该误差称为什么误差？答：系统误差5、检测中使用一次仪表，新的国家标准规定电流输出和电压输出是多少？答：4～20mA、1～5V6、检测中由于电流信号不易受干扰，且便于远距离传输，所以在一次仪表中多采用电流输出型，新的国家标准规定电流输出为多少？答：4～20mA7、什么是系统误差？答：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差，称为系统误差。
8、什么是粗大误差？答：超出在规定条件下预计的误差，或明显偏离真值的误差称为粗大误差，也叫过失误差、疏忽误差或粗差，应予以剔除。
9、什么是测量答：测量过程实质上是一个比较的过程，即将被测量与一个同性质的、作为测量单位的标准量进行比较，从而确定被测量是标准量的若干倍或几分之几的比较过程。
10、什么是测量结果？答：测量结果可以表现为一定的数字，也可表现为一条曲线，或者显示成某种图形等，测量结果包含数值（大小和符号）以及单位。
有时还要给出误差范围11、什么是静态测量？什么是动态测量？答：在检测技术中，对缓慢变化的对象所进行的测量，亦属于静态测量。
工程中，有时可认为几十赫兹以上的测量称为动态测量。
12、传感器有哪三部分组成？答：传感器由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。
13、某数字表满量程为99.9A，该表的分辨力和分辨率为多少？答：数字表满量程为99.9A，该表的分辨力=0.1A，分辨率=0.1A÷99.9≈0.1%14、测量结果的正态分布的规律是怎样的？测量结果的正态分布的规律有：（1）集中性、（2）对称性、（３）有界性15、用核辐射式测厚仪对钢板的厚度进行6次等精度测量，所得数据为2.04mm、2.02mm、1.96mm、0.99mm、3.33mm、1.98mm，为粗大误差的值是什么？，在剔除粗大误差后，用算术平均值公式计算钢板厚度等于多少？答：为粗大误差的值是0.99和3.33mm，在剔除粗大误差后，用算术平均值公式计算钢板厚度=2.00mm。
自动检测技术及应用答案
二、第二章的提问及回课程组答
问：有一额定荷重为20′103N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Ｕi为12V，求：
1）在额定荷重时的输出电压Uom；
2）当承载为5′103N时的输出电压Uo为请选择ABCD；
2."三位半"数字显示的分辨力主要看最后一位的数值。
最大显示1999,分辨力就是1
最大显示199.9,分辨力就是0.1
最大显示19.99,分辨力就是0.01
是这样的。
3.(1)P11页,算一算:最大绝对误差是7.5V,但是假设读数是230V时,为什么绝对误差是10V？
我没看明白，
(2)P20,第一章习题的3,4题,要计算示值相对误差,需要知道绝对误差和示值,在不知道真实值时是求不出绝对误差的,…………
例如上述3，1/2的数字电压表的满量程为19.99V时，分辨力是0.01V，对吧！
那么“将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率”，0.01V/19.99V×100%≈0.05%。
光盘中提到：“仪表的最大显示值的倒数就是仪表的分辨率”，最大显示值为19.99V。
它的倒数是1/1999也约等于0.05%。意思一样的吧。要注意去掉小数点才会一样。
请梁老师说明下这两个题目的不同谢谢
课程组答：1最大误差超过（6÷800）×100%=0.75%，选的是1.0级
2计算出满度相对误差为1.25%，选国家标准的时候，1.25级达不到了所以选1.0级的的不同
1.我们使用的教材是<自动检测与转换技术>第三版,
普通中等职业教育电气规划类教材
机械工业出版社