第六章 检测系统技术
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《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
《检测技术》习题及答案
答：电涡流传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大，抗干扰能力强，特别是由于其非接触测量式的特点，在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。
11.什么事霍尔效应？霍尔电势与哪些参数有关？
答：①将导体或半导体置于磁场中并通入电流，若电流方向与磁场方向正交，则在与磁场和电流两者都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。②与霍尔灵敏度系数、控制电流和磁感应强度有关。
检测技术
第一章
1.为什么测量结果都带有误差？研究测量误差有和意义？
答：①一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学实验的过程中。任何测量结果与被测物理量的真值之间都存在误差。②任何一个描述和表征测量结果的数据，若不知其可信程度，则该数据是无价值和无意义的。通过研究误差的来源，性质，和传递规律，掌握如何消除减小固定和估计误差对测量结果的影响买得到可靠的真实反映事物本质的结果，这就是误差理论研究的目的。
1.5%=±9℃ X1=±15÷500×100%=±3% X2=±12÷500×100%=±2.4% X3=±9÷500×100%=±1.8% 可供选择为第二台和第三台，因第二台经济合理，所以选择第二台，即等级精度为2.0的
第二章
1.何谓传感器？它由哪几部分组成？
答：①传感器是一种能把特定的被测非电量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。②它一般由敏感元件、转换原件和变换电路三部分组成。
3.什么事传感器的动态特性？
答：传感器的动态特性是指对于随时间变化的输入量的响应特性，在研究动态特性时通常根据“标准”输入信号来考虑传感器的响应特性。
第三章
1.经验温标主要有哪些？它们是如何定义的？
答：①华氏温标、摄氏温标②华氏温标：以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物为温度计的零度，人体的温度为温度计的100度，根据温度计的体膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作1 °F。摄氏温度：在标准大气压下，把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，根据水的这两个固定温度点作100等分，每一份称为1摄氏度，记作1℃
超声检测第六章2014陆志春
A 试块上第一次回波B1调到基准波高时衰减器读数 dB值V1； B 工件上第一次回波B1′调到基准波高时衰减器读数 dB值V2 ，则传输修正值 △dB＝V1—V2(dB) △dB为正，提高增益； △dB为负，降低增益； 传输修正值是表面耦合损失和材质衰减的总和。
传输修正值的测定
2、 试块与工件厚度不相同时按 上述试块与工件同厚度测得的 △dB值，再按下式修正：
耦合层厚度d
2 乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。
即四分之一 （2n 1 ）
4
d n
即半波长整数倍时声压透射率为1，几
d
波长奇数倍时，声压透射
率最低，反射率最高。
d→0，最好。
6.3.3影响声耦合的主要因素
工件表面粗糙度 1、同一耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果差，反射回波低。 2、声阻抗低的耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果降低的更快。 3、表面太光滑，耦合效果不 会显著增加，但探头移动困难。 耦合剂声阻抗的影响，同一 检测面，耦合剂声阻抗 越大耦合效果越好。 实际耦合剂声阻抗在 1.5~2.5×106公斤/米2， 而钢声阻抗为45×106公斤/米2。
6.4.1 仪器调整 工件材质衰减系数测定方法：
1、工件T＜3N时，衰减系数测定 条件：T＜3N，且满足n＞3N/T，m=2n 式中：
α——衰减系数，dB/m（单程）； （Bn-Bm）-两次衰减器的读数之差，dB； T——工件检测厚度，mm； N——单直探头近场区长度，mm；
m、n——底波反射次数。
层状撕裂 未焊透 腹板焊趾裂纹 翼板焊趾裂纹 焊缝裂纹
腹板未熔合 翼板未熔合 焊缝缺陷
检测面的选择应该与检测技术的选择相结合: 锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相 平行的表面； 棒材：入射面为圆周面，纵波检测位于棒材中心区 的、延伸方向与棒材轴向平行的缺陷；横波检测位于 表面附近垂直于表面的裂纹，或沿圆周延伸的缺陷。
传输修正值的测定
2、 试块与工件厚度不相同时按 上述试块与工件同厚度测得的 △dB值，再按下式修正：
耦合层厚度d
2 乎无反射，声能全部透射。好象耦合层不存在。
即四分之一 （2n 1 ）
4
d n
即半波长整数倍时声压透射率为1，几
d
波长奇数倍时，声压透射
率最低，反射率最高。
d→0，最好。
6.3.3影响声耦合的主要因素
工件表面粗糙度 1、同一耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果差，反射回波低。 2、声阻抗低的耦合剂，随粗糙度增大，耦合效果降低的更快。 3、表面太光滑，耦合效果不 会显著增加，但探头移动困难。 耦合剂声阻抗的影响，同一 检测面，耦合剂声阻抗 越大耦合效果越好。 实际耦合剂声阻抗在 1.5~2.5×106公斤/米2， 而钢声阻抗为45×106公斤/米2。
6.4.1 仪器调整 工件材质衰减系数测定方法：
1、工件T＜3N时，衰减系数测定 条件：T＜3N，且满足n＞3N/T，m=2n 式中：
α——衰减系数，dB/m（单程）； （Bn-Bm）-两次衰减器的读数之差，dB； T——工件检测厚度，mm； N——单直探头近场区长度，mm；
m、n——底波反射次数。
层状撕裂 未焊透 腹板焊趾裂纹 翼板焊趾裂纹 焊缝裂纹
腹板未熔合 翼板未熔合 焊缝缺陷
检测面的选择应该与检测技术的选择相结合: 锻件：纵波垂直入射检测，检测面选与锻件流线相 平行的表面； 棒材：入射面为圆周面，纵波检测位于棒材中心区 的、延伸方向与棒材轴向平行的缺陷；横波检测位于 表面附近垂直于表面的裂纹，或沿圆周延伸的缺陷。
图像传感器检测系统硬件原理
CCD摄像机应用领域旳发展趋势1、CCD摄像机旳应用领域 CCD摄像机应用领域在不停旳扩展，应用技术旳深化又增进CCD摄像机旳多样化产品旳生产。总体有MOBILE、PUBLIC、HOME三个方面，其中有：
（1）Camcorder摄录一体化CCD摄像机。从中国电子工业部市场预测数据获悉，2023年需求量可达150万台。（2）TV phone据资料简介，有些移动 企业正在研发可带视频图像摄入和显示旳 即大哥大。
广播级电视摄像机中， CCD摄像机可与真空器件摄像机“平分秋色”。而在闭路电视、家庭用摄像方面， CCD摄像机则展现出“一统天下”旳趋势。在工业、军事和科学研究等领域中旳应用，如方位测量、遥感遥测、图像制导，图像识别等方面更展现出其高分辫力，高精确度，高可靠性等突出长处。
图像传感器实际上只能记录光线旳灰度，也就是说，它能记录光线旳强弱，但却没有措施辨别颜色，而我们最需要旳却是光线旳颜色。目前CCD重要旳处理方式是在每一种光电二极管上都采用了滤光器，使对应旳光电二极管只能记录对应单色光。
§6. 1 固体图像传感器检测技木
第六章 图像传感器检测系统
电荷耦合器件
电荷耦合器件(charge—Coupled Devices)简称 CCD，是1970年由美国贝尔试验室首先研制出来旳新型固体器件。作为MOS技术旳延伸而产生旳一种半导体器件。
CCD作为一种多功能器件，有三大应用领域：摄像、信号处理和存贮。尤其是在摄像领域，作为二维传感器件， CCD与真空摄像器件相比，具有无灼伤，无滞后，体积小，低功耗、低价格、长寿命等长处。
半导体作为底电极，称为“衬底”。衬底分为 P型硅衬底和 N型硅衬底，它对应不一样旳沟道形式，由于电子迁移率高，因此，大多数 CCD选用 P型硅衬底。下面以 P型硅衬底 MOS电容器为参照进行阐明。
数控机床电气控制第六章
第六章 检测装置
6.5 光栅 6.5.1 光栅结构与工作原理 无论是长光栅或圆光栅，主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常，标尺光栅固定在机床活动部 件（如工作台或丝杠）上，光栅读数头安装在机床的固定部件（如机床底座）上，两者由于工作台的移动而 雨相对移动。在光栅读数头中，有一个指示光栅，它可以随光栅读数头在标尺光栅上移动，因此，在光栅安 装时，必须严格保证标尺光栅和指示光栅的平行度要求以及二者之间的间隙（通常取 0.05mm 或 0.lmm）要 求。 1 结构 （1）光栅尺 标尺光栅和指示光栅，统称光栅尺，采用真空镀膜方法光刻上均匀密集线纹的透明玻璃板或长条形金属 镜面。对于长光栅，这些线纹相互平行、距离相等，该间距被称为栅距。对于圆光栅，这些线纹是等栅距角 的向心条纹。栅距和栅距角是决定光栅光学性质的基本参数。常见的长光栅的线纹密度为每毫米 25 条、50 条、 条、 条、 条。 100 125 250 对于圆光栅， 如果直径为 70mm， 一周内的刻线 100～768 条； 如果直径为 110mrn， 一周内的刻线 600～1024 条。但是对于同一光栅元件，其标尺光栅和指示光栅的线纹密度必须相同。
Hale Waihona Puke 第六章 检测装置图 6-3 绝对式光电编码器的结构图 由于绝对式光电编码器转过的圈数由 RAM 保存，所以断电后机床的位置即使断电或断电后又移动过也 能够正常工作。
第六章 检测装置
6.3 感应同步器 6.3.1 感应同步器结构与工作原理 1.结构特点 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，相当于一个展开式的多极旋转变压器，其结构如图 6-4 所示。定 尺和滑尺的基板由与机床线胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘粘接剂贴有钢箔，利用照相腐蚀的办法做 成图示的印刷线路绕组。感应同步器定尺绕组是一个单向均匀的连续绕组；滑尺有两个绕组，其位置相距绕 组节距（2 ）的 1/4，分别称为正弦绕组和余弦绕组。定尺和滑尺绕组的节距相等，均为 2 ，这是衡量感 应同步器精度的主要参数，工艺上要保证其节距的精度。一块标准型感应同步器定尺长度为 250mm，节距 为 2mm，其绝对精度可达 2.5 m，分辨率为 0.25 m。
第六章 质谱分析法
现代件 • 3. 1 色谱条件：色谱柱: AB5MS(30m×0.25mm×0.25μm)弹性石英毛细管柱， 进样口温度250℃，柱温60℃，恒温1min，以20 ℃ /min 升温至220 ℃，保持1 min，再以5℃ /min 升温至280℃，保持4min。载气He，柱流速1.0mL /min，分流比10∶1，进样量0.5μL。 • 3. 2 质谱条件：EI 离子源，电子能源70eV，扫描 范围29～450 u，四极杆温度150 ℃，离子源温度 230℃，电子倍增器电压2300V，GC－MS 接口温度 280℃，标准质谱图库Wiley7n.L。
现代食品检测技术第一部分——质谱分析
通过改变仪器实验条件来检验：
1）降低电子流电压——增加分子离子峰强度 （当电子轰击电压降低，强度不增加的峰 不是分子离子峰）。 2）采用化学电离源、场离子或场解吸源等电 离方法； 3）制备易挥发的衍生物，如通过甲基化、乙 酰基化、甲酯化、三甲基硅醚化、水解氧 化或还原等方法将样品制备成适当的衍生 物后再测定。
现代食品检测技术第一部分——质谱分析
2. 样品预处理 • 2. 1 不含油的水性样品此类样品包括饮用 水、果汁、功能饮料、可乐等饮料。准确 移取样品5mL(可乐样品需先超声振荡20 min 去除二氧化碳，有固形物的饮料先离 心取上清液)，加至10 mL 具塞刻度试管中， 准确加入正己烷2.0 mL，充分旋涡混合， 静置分层，取上清液进行GC－MS 分析。
现代食品检测技术第一部分——质谱分析
质谱是应用最为广泛的方法之一，它可以 为我们提供以下信息： a) 样品元素组成； b) 无机、有机及生物分析的结构——结构不同， 分子或原子碎片不同(质荷比不同) c) 复杂混合物的定性定量分析——与色谱方法 联用(GC-MS) 。
光外差探测系统-PPT
频率跟踪法：
混频器差频中频放大 鉴频器误差电压压 控振荡器改变fL
1、干涉测量技术 应用光的干涉效应进行测量的方法称为干涉 测量技术。 干涉测量系统主要由光源、干涉系统、信号 接收系统和信号处理系统组成。 优点：测量精度高（以波长为单位）
干涉测量基本原理：改变干涉仪中传输 光的光程而引起对光的相位调制，从而 表现为光强的调制。测量干涉条纹的变 化即可得到被测参量的信息。
干涉条纹是由于干涉场上光程差相同的 场点的轨迹形成。
可进行长度、角度、平面度、折射率、 气体或液体含量、光学元件面形、光学 系统像差、光学材料内部缺陷等几何量 和物理量的测量。
1） 激光干涉测长的基本原理 系统组成： (a)激光光源 (b)干涉系统 (c)光电显微镜 (d)干涉信号处理部分
位移 L N
解决方法：判别计数。当测量镜正向移动 时所产生的脉冲为加脉冲；反之为减脉 冲。
判向计数： 正向移动：
正向：1324 同理可得 反向：1423
位移长度为： L N
8
2、光外差通信
光外差通信基本上都是采用CO2激光器做 光源，光发射系统及接收系统两大部分组 成。
发射系统：
稳频原理: 发射波长增加，光通量亦增，输出电压 增大，压电陶瓷使腔长缩短，发射频率 提高，波长减短；反之，则波长加长
滤光片的滤光曲线
接收系统:
3、多卜勒测速 1）多卜勒测速原理
He-Ne激光器是经稳频后的单模激光，焦 点处光强分布为高斯分布。
焦点处干涉场条纹分布：
干涉条纹间距为：
i
2
1
sin
2
干涉条纹的空间频率为：
f
1
2 sin
2
i
当散射粒子以速度v，与条 纹垂线夹角为方向通过时， 则颗粒散射的光强频率为：
第六章 数控机床的位置检测系统
(二)增量式测量和绝对式测量
1．增量式测量 增量式测量的持点是：只测位移量，如测量单位为0.01mm，则每移动0.01mm就发出一 个脉冲信号。其优点是测量装置较简单，任何一个对中点都可作为测量的起点。在轮廓控 制的数控机床上大都采用这种测量方式。典型的测量元件有感应同步器、光栅、磁尺等。 在增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读出的，一旦计数有误，以后的测量结果则 完全错误。因此，在增量式检测系统中，基点特别重要。此外，由于某种事故(如停电、 刀具损的而停机，当事故排除后不能再找到事故前执行部件的正确位置，这是由于这种测 量方式没有一个特定的标记，必须将执行部件移至起始点重新计数才能找到事故前的正确 位置。下面介绍的绝对式测量装置可以克服以上缺点。 2．绝对式测量 绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标起，每一个被测点都有 一个相应的测量值。装置的结构较增量式复杂，如编码盘中．对应于码盘的每一个角度位 置便有一组二进制位数。显然，分辨精度要求愈高，量程愈大，则所要求的二进制位数也 愈多，结构也就愈复杂。
第二节 正交、正弦信号的细分及判向电路
一、细分电路
所谓正交正弦信号即
u A um sin(l )
uB um sin(l 90)
其中为 l 位移量
(v) (v)
写成相量式：
A uo u
B u90 u
(v) (v)
我们以十六细分为例把这两个信号接到一个电阻网络上。如图6-2所示： 我们根据相量运算的方法可以求得 u1 u16 的值。如图6-3所示： 可以理解，当精确调整好 1 16 ，完全可以把 u1 u16 的16个正弦波的相位差间隔 调到 22 .5 ,得到16个正弦波。先不管这16个正弦波的幅度。我只须将这16路信号经过个 自的过零比较器，即可得到间隔 22 .5 的16个方波。再经后面的微分，判向，可逆计数等 电路完成位移检测。
第六章 纳米材料检测及表征技术
2. 透射电子显微镜 （Transmission electron
microscory, TEM）
透射电子显微镜的分辨率大约为o.1nm 左右，可用于研究纳米材料的结晶情况， 观察纳米粒子的形貌、分散情况及测量和 评估纳米粒子的粒径。许多有关纳米材料 的研究，都采用TEM作为表征手段之一。 用TEM可以得到原子级的形貌图像。
1.2. 粒度分析的种类和适用范围
• 筛分法、显微镜法、沉降法 • 激光衍射法、激光散射法、光子相干光谱
法、电子显微镜图像分析法、基于布朗运 动的粒度测量法和质谱法
其中激光散射法和光子相干光谱法由于具有速度快、测量范 围广、数据可靠、重复性好、自动化程度高、便于在线测量 等测量而被广泛应用。
其测量颗粒最小粒径可以达到20nm和1nm。
5．纳米材料表面与界面分析
5.1 纳米材料表面与界面分析方法
分析对象： • 纳米薄膜材料 • 特别是固体材料
（元素化学态分析、元素三维分布分析以 及微区分析）
• 常用分析方法： X射线光电子能谱（XPS） 俄歇电子能谱（AES） 静态二次离子质谱（SIMS） 离子散射谱（ISS）
５０％ ４０％ ８％
纳米材料有以下性质。 4.1.1. 小尺寸效应 当纳米微粒尺寸与光波的波长、传导电子的德布罗意
波长以及超导态的相干长度或穿透深度等物理特征尺寸相当时，晶体周期性 的边界条件将被破坏，声、光、力、电、热、磁、内压、化学活性等与普通 粒子相比均有很大变化，这就是纳米粒子的小尺寸效应(也称体积效应)。
4.1.2. 表面与界面效应 纳米粒子由于尺寸小、表面积大、表面能高、位 于表面的原子处于严重的缺位状态，因此其活性极高，很不稳定，遇到其它 原子时很快结合，这种活性就是表面效应。
第六章 软测量技术第四节软测量技术应用实例
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(4) 软测量BP模型
选择30组典型数据构成训练集，经6328次迭代计算便建 立了啤酒糖度软测量BP 模型。将模型的输出与实际的化验 糖度比较，精度达到 0.1%。如下图所示。
四、软测量技术应用实例
2 ．软测量在常压塔筛料干点测量中的应用
四、软测量技术应用实例
2 ．软测量在常压塔筛料干点测量中的应用
(3) 回归分析建模
按回归方法建模需要大量的有效数据。辅助变量的 历史数据由DCS系统记录，筛料干点的化验分析每4 个小时完成一次。按照化验分析的采样时刻提取 DCS系统的记录，可获得主导变量与辅助变量对应 的一组组数据。进行数据处理，剔除个别坏的数据， 可获得n组有效数据。
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(2) 啤酒发酵
啤酒发酵设备
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(2) 啤酒发酵
啤酒发酵工艺要求发酵温度如图所示规律变化，要经过恒 温、升温、再恒温、降温及最后恒温五个工艺阶段。不同啤 酒品种，其发酵各阶段参数有所不同，但反映其温度变化规 律的工艺阶段曲线形式是一样的。
第六章 软 测 量 技术
主要内容
一、软测量技术的意义 二、软测量技术的内容 三、软测量技术的建模 四、软测量技术应用实例
四、软测量技术应用实例
1．软测量技术在啤酒发酵糖度测量中的应用
(1) 发酵
基本背景情况:
发酵是食品工业生产和医药工业生产的重要工艺 方法。所谓发酵是指在合适的环境条件下，微生物 经过特定的代谢方式将原料养分转换成所需生物产 品的过程。发酵过程有复杂性、不确定性和生产过 程生物参数检测的困难性。
第六章桩基质量无损检测
5．桩身离析。一般离析是质量渐变，故无明显反射波出现，但桩身波速变低，桩底反 射减弱。对严重离析部位， ρ1 > ρ2 ，υ1 > υ2 ， A1 = A2 ，故有Rv＞0，反射波与入射波同相。
6．断桩。 ρ1 > ρ2 ，υ1 > υ2 ， A1 = A2 ，故有Rv＞0，反射波与入射波同相。一般难以记
中下部的质量测试。但是，振动频率过低，分辩率低，不易检测桩身浅部的质量情况。通过
上述分析可见，了解整个桩身的质量情况，仅靠某一种激励方式激励是很难达到的，只有根
据了解桩身不同部位而采用相应的锤击力分段激励，才能得到比较好的检测效果。对桩土自
振频率的测试，一般采用 50-150kg 的大锤对桩周土激振，此时应注意有的工地 50Hz 工业电 流干扰较大，切勿误判。
地震勘探用的速度传感器，阻尼系数在 0.5～0.7 之间。做桩检测时，记录的波形就较长。
国内某单位制作的速度检波器阻尼系数η ≥1.0，锤击激发时只有一个波峰，显然利用这样
的检波器，对检测较长桩深部缺陷波的信号就没有阻尼系数较小的清晰易辨了。因此，最好 根据不同检测目的选择相应的检波器。
图 6-4 是陕西某大桥 5 号桩实测波形，桩长 14m，桩径 1.2m，人工挖孔桩。图中 a）为 低阻尼速度检波器所测，图中 b）为高阻尼速度检波器所测，两个波形均为同一根桩同一锤 所获得。由实例波形可看出，桩底反射波清晰可辨，桩身基本完整，波速为 3.3km/s，高阻 尼检波器明显消除了锤击产生的高频成分，信噪比较高，分析起来较为直观。
成分的应力波的目的，以适应对桩浅部和深部缺陷判断的需要。此外，由于桩顶锤击点产生
的应力波实际上为球面波，当沿桩身传播到大于桩径的 1.5 倍后，方可认为波阵面曲率较小， 近似为平面波。并且，锤击后，还引起沿桩顶水平方向传播的横波，表面波以及由于桩顶材
6．断桩。 ρ1 > ρ2 ，υ1 > υ2 ， A1 = A2 ，故有Rv＞0，反射波与入射波同相。一般难以记
中下部的质量测试。但是，振动频率过低，分辩率低，不易检测桩身浅部的质量情况。通过
上述分析可见，了解整个桩身的质量情况，仅靠某一种激励方式激励是很难达到的，只有根
据了解桩身不同部位而采用相应的锤击力分段激励，才能得到比较好的检测效果。对桩土自
振频率的测试，一般采用 50-150kg 的大锤对桩周土激振，此时应注意有的工地 50Hz 工业电 流干扰较大，切勿误判。
地震勘探用的速度传感器，阻尼系数在 0.5～0.7 之间。做桩检测时，记录的波形就较长。
国内某单位制作的速度检波器阻尼系数η ≥1.0，锤击激发时只有一个波峰，显然利用这样
的检波器，对检测较长桩深部缺陷波的信号就没有阻尼系数较小的清晰易辨了。因此，最好 根据不同检测目的选择相应的检波器。
图 6-4 是陕西某大桥 5 号桩实测波形，桩长 14m，桩径 1.2m，人工挖孔桩。图中 a）为 低阻尼速度检波器所测，图中 b）为高阻尼速度检波器所测，两个波形均为同一根桩同一锤 所获得。由实例波形可看出，桩底反射波清晰可辨，桩身基本完整，波速为 3.3km/s，高阻 尼检波器明显消除了锤击产生的高频成分，信噪比较高，分析起来较为直观。
成分的应力波的目的，以适应对桩浅部和深部缺陷判断的需要。此外，由于桩顶锤击点产生
的应力波实际上为球面波，当沿桩身传播到大于桩径的 1.5 倍后，方可认为波阵面曲率较小， 近似为平面波。并且，锤击后，还引起沿桩顶水平方向传播的横波，表面波以及由于桩顶材
第六章 红外小目标检测
数学形态学的基本思想是通过物体和结构元素相互作用的某些 运算，得到物体更本质的形态，以达到对图像分析和识别的 目的。数学形态学分为二值形态学和灰度形态学两种。基本 的运算包括腐蚀、膨胀、开运算和闭运算。 腐蚀 膨胀 开运算 闭运算
( fΘg )( x, y ) = min{ f ( x − i, y − j ) − g (−i,− j )}
6.1.2 TBD方法 (track before detect) 在三维空间中对可能的目标轨迹进行跟踪，对每条跟踪 的轨迹计算其后验概率函数，若结果超过某一门限，则认 定该轨迹代表某一目标，然后对已标记了目标的帧进行空 间局部处理，判断是否为真实目标。 目前主要方法: (1).三维匹配滤波器方法 (2).动态规划方法 (3).多级假设检验方法 (4).高阶相关方法
A）原始图象
B)滤波结果
基于管道滤波的序列图像中运动小目标的检测 在进行多帧处理时采用管道滤波的方法,利用序列图像中目标运动的连续 性和轨迹的一致性得到目标的预测运动轨迹,再通过在后续帧中预测 轨迹周围一定范围内进行搜索就可以得到目标信号.,管道滤波实际上 是一个时空滤波器,他是在序列图像的空间位置上以目标为中心建立 的一个空间管道,管道的诗经代表空间的作用尺寸,管道长度代表检测 的时间长度. 具体步骤为,对抑制背景后的图象进行扫描,若一个候选点不属于现在有 的任何一个管道,则开辟一个新管道;在每一帧图像中判断每一个管道 在管径规定的范围内是否存在目标;在规定的检测帧数中计算每个管 道目标出现的帧数,根据制定的准则判断真是的目标并确定其位置。 在一次检测中管道可以有多条，假设检测时间对应图像的帧数为n，在n 帧图像中同一个管道有m帧检测到目标，则认为此管道中存在目标。 在检测算法中，定义管径为10像素，检测帧数为5f，当同一管道中图像 序列中有3f检测到目标，则认定为真实目标，否则为虚假。同时为了 提高精确度和检测实时性，我们队原始图像先进行数学形态滤波，以 减少管道数。
第六章光电检测电路的设计
GL G0 •U 0 /(U b U 0 )
S max /[U b (1 G / G0 ) S max / G0 ]
当
R
＝1/
L
G
L
已知时，可计算偏置电源
电压 U b为
用解析法计算输入电路
U b S max(GL G0 ) / GL (G0 G)
a) 确定线性区 b) 计算输出信号
3）计算输出电压幅度 由图b，当输入光通量由Φmin变化到Φmax时，输出电压
b) 相对探测灵敏度曲线 1-检测型Si光电二极管
2-照相用Si光电二极管 3-平面型Si光电池 4-光电三极管
5-台面型光电二极管 6-视见函数
7-CdS光敏电阻
2）探测器的光电转换特性和入射辐射能量的大小相匹配
根据光电系统辐射源的发光强度、传输介质和目标的传输 及调制损耗、接收光学系统接收孔径的限制及反射吸收等损失 的影响，可以计算出入射到探测器光敏面上的实际辐射能量， 通常它们是很微弱的，探测器的选择应充分利用这些有用的信 号能量，为此要考虑：
为了提高传输效率，无畸变地变换光电信号，光电检测器 件不仅要和被测辐射源及光学系统，而且要和后续的电子系统 在特性和工作参数上相匹配，使每个相互连接的器件都处于最 佳的工作状态。光电检测器件和光路的匹配是在对辐射源和光 路进行光谱分析和能量计算的基础上，通过合理选择光路和器 件的光学参数来实现的，这要涉及到工程光学的内容。而光电 检测器件和电路的匹配则应根据选定的光电检测器件的参数， 通过正确选择和设计电路来完成。
载电阻RL的减小会增大输出信号电流 而使输出电压减小。但RL的减小会受 到最大工作电流和功耗的限制。为了
提高输出信号电压应增大RL ，但过大 的RL会使负载线越过特性曲线的转折 点M进入非线性区，而在这个范围内
S max /[U b (1 G / G0 ) S max / G0 ]
当
R
＝1/
L
G
L
已知时，可计算偏置电源
电压 U b为
用解析法计算输入电路
U b S max(GL G0 ) / GL (G0 G)
a) 确定线性区 b) 计算输出信号
3）计算输出电压幅度 由图b，当输入光通量由Φmin变化到Φmax时，输出电压
b) 相对探测灵敏度曲线 1-检测型Si光电二极管
2-照相用Si光电二极管 3-平面型Si光电池 4-光电三极管
5-台面型光电二极管 6-视见函数
7-CdS光敏电阻
2）探测器的光电转换特性和入射辐射能量的大小相匹配
根据光电系统辐射源的发光强度、传输介质和目标的传输 及调制损耗、接收光学系统接收孔径的限制及反射吸收等损失 的影响，可以计算出入射到探测器光敏面上的实际辐射能量， 通常它们是很微弱的，探测器的选择应充分利用这些有用的信 号能量，为此要考虑：
为了提高传输效率，无畸变地变换光电信号，光电检测器 件不仅要和被测辐射源及光学系统，而且要和后续的电子系统 在特性和工作参数上相匹配，使每个相互连接的器件都处于最 佳的工作状态。光电检测器件和光路的匹配是在对辐射源和光 路进行光谱分析和能量计算的基础上，通过合理选择光路和器 件的光学参数来实现的，这要涉及到工程光学的内容。而光电 检测器件和电路的匹配则应根据选定的光电检测器件的参数， 通过正确选择和设计电路来完成。
载电阻RL的减小会增大输出信号电流 而使输出电压减小。但RL的减小会受 到最大工作电流和功耗的限制。为了
提高输出信号电压应增大RL ，但过大 的RL会使负载线越过特性曲线的转折 点M进入非线性区，而在这个范围内
第6章 综合检测列车
规定，如教材P79所列。
第三节
轨道检测系统
二、检测原理
轨道检测系统采用惯性基准法、激光摄像测量方式、计 算机网络技术，设备结构简捷、可靠性高，适于高速长波长不 平顺的检测。在数据编辑、大值报警、报表打印输出等方面采 用国内外成熟技术，更好地适应我国的行业标准要求。检测结
果能按空间曲线和印5m,10m,20m,40m弦输出。检测数据具备
合分析处理，制定基础设施养护维修计划，为管理提 供决策参考。我国高速铁路也应该建设一套从综合检 测、综合数据分析到制定维修计划、指导综合维修的 基础设施检修管理体系。
第二节
综合检测列车的综合系统
综合检测列车上的定位和同步网络、数据网络、 多媒体显示、车载数据库和综合数据处理系统等，与
地面数据综合处理系统的集成称为综合检测列车的综
输设施进行必要的检测，以便及时发现安全隐患，指导
养护和维修。
第一节 综合检测列车的发展概况及组成
我国目前普遍采用的有GJ-3型、GJ-4型和GJ-5型 轨检车，接触网检查车和限界检查车等。但这些检查
车辆均不具有多专业综合检查的能力，而且在检测速
度和多系统空间时间的一致性上不能满足既有线提速 200~250 km/h区段和高速铁路的要求。
第六章 综合检测列车
概述
综合检测列车是一列装有专用检测设备，对线
路轨道、牵引供电、通信信号、周边环境中影响列车
运行安全的技术指标和相关信息进行实时检测，并具
有时空同步定位、数据传输和分析功能的列车。
概述
综合检测列车是在模拟旅客列车运行条件下，
对线路轨道、牵引供电、通信信号状态进行检测和质
量综合评估，其检测结果主要用于指导养护维修和新
第一节 综合检测列车的发展概况及组成
第六章 植物病原菌抗药性检测
• DHPLC通过自动化程序式操作即可完成对外显子 大小片段的全部检测。
• 该技术的最大优点是高效、简便、省时、无放射 性污染。
• 目前， DHPLC已成功应用于监测小麦白粉病（B. graminis f. sp. Tritici） 、苹果黑星病（V. inaequalis） 和葡萄霜霉病（P. viticola）对甲氧 丙烯酸酯类杀菌剂的抗药性。
• 当错配发生在引物3’端时， 可以得到优先扩增的匹 配等位基因片段。
• ASA 简便快速， 但错配碱基为G∶T 时， 仍可能引 发扩增的反应。
• ASA也可以将多个引物在一个反应体系中进行（多 重ASA）， 其产物通过毛细管电泳法完成多个点突 变的检测。
• 李红霞2004年根据油菜菌核病菌（Sclerotinia sclerotiorum） 对多菌灵（MBC） 产生抗药性是由 于β-微管蛋白基因198位Glu （GAG） 点突变为Ala （GCG） 引起的， 设计了如下的特异性引物：
孢子萌发法
抑菌圈法
菌落直径法
• 在含有系列浓度杀菌剂培养基上测量药剂对菌落 线性增长速率的效应。
• 并不能完全反映药剂对菌体生长的效应，如气生 菌丝中培养的菌体干重增长 速率。
• 能够准确反映杀菌剂对菌体生长的抑制作用。 • 不过这种方法比较繁琐，工作量大。
• 能够快速、准确、灵敏地检测出田间早期出现的 抗药性菌株和监测抗药性群体的发展动态, 。
采用分子检测技术测定抗药性需满足3个条件：
1）已知与抗药性相关的基因及其突变位点和突变 类型。
2）抗药性菌株来自田间而非室内突变体， 具有稳 定的生物学特性，最好是单孢分离的菌株， 能够 代表田间抗性群体。
3）基因组上的碱基突变与表现型之间关系明显。
• 该技术的最大优点是高效、简便、省时、无放射 性污染。
• 目前， DHPLC已成功应用于监测小麦白粉病（B. graminis f. sp. Tritici） 、苹果黑星病（V. inaequalis） 和葡萄霜霉病（P. viticola）对甲氧 丙烯酸酯类杀菌剂的抗药性。
• 当错配发生在引物3’端时， 可以得到优先扩增的匹 配等位基因片段。
• ASA 简便快速， 但错配碱基为G∶T 时， 仍可能引 发扩增的反应。
• ASA也可以将多个引物在一个反应体系中进行（多 重ASA）， 其产物通过毛细管电泳法完成多个点突 变的检测。
• 李红霞2004年根据油菜菌核病菌（Sclerotinia sclerotiorum） 对多菌灵（MBC） 产生抗药性是由 于β-微管蛋白基因198位Glu （GAG） 点突变为Ala （GCG） 引起的， 设计了如下的特异性引物：
孢子萌发法
抑菌圈法
菌落直径法
• 在含有系列浓度杀菌剂培养基上测量药剂对菌落 线性增长速率的效应。
• 并不能完全反映药剂对菌体生长的效应，如气生 菌丝中培养的菌体干重增长 速率。
• 能够准确反映杀菌剂对菌体生长的抑制作用。 • 不过这种方法比较繁琐，工作量大。
• 能够快速、准确、灵敏地检测出田间早期出现的 抗药性菌株和监测抗药性群体的发展动态, 。
采用分子检测技术测定抗药性需满足3个条件：
1）已知与抗药性相关的基因及其突变位点和突变 类型。
2）抗药性菌株来自田间而非室内突变体， 具有稳 定的生物学特性，最好是单孢分离的菌株， 能够 代表田间抗性群体。
3）基因组上的碱基突变与表现型之间关系明显。
光外差检测系统
式中，
于是本振光波可表示为：
则检测器上x点的响应电流为
，并认为折射率n=1。
16
则整个光敏面总响应电流为
6.3.1 光外差检测旳空间条件（空间调准 ）
从式中可知，当
时，即
即可得外差检测旳空间相位条件为：
时，中频电流i最大。
即：
这个角度也被称为失配角。
显然：波长愈短或口径愈大，规定相位差角θ愈小，愈难满足外差 检测旳规定。阐明红外光比可见光更易实现光外差检测。
光路中，采用角锥棱镜替代了平面反射镜作为反射器，首先防止了反射光
束反馈回激光器对激光器带来不利影响；另首先由于角锥棱镜具有“出射光
束与入射光束旳平行不受棱镜绕轴转动旳影响”旳特点。
24
干涉测长旳光路布局和光学倍数
• 一种角锥棱镜构造 • 双程干涉仪 • 立方分光棱镜 • 光学倍频布局
25
干涉信号旳方向鉴别与计数原理
• 空间条件： • θ:两束光旳夹角，l=d：
检测器光敏面线度．
• 波长越短或口径越大，
规定相位差角θ越小，越难 满足规定．
• 频率条件： • 规定信号光和本振光具
有高度旳单色性和频率稳 定性。
信号光与本振光并非平行 而成一夹角θ
4
光外差检测系统
光外差检测与直接检测系统相比，具有如下长处： 测量精度高7-8个数量级； 敏捷度到达量子噪声极限，其NEP值可达10-20W。 可用于光子计数。
信号光和本振光旳波前在光检测器光 敏面上保持相似旳相位关系，才得式：
实质上，由于光的波长比光检测器面积
小很多，混频作用是在一个个小面积元上产 生的，即总的中频电流是每个小微分面元所
光外差检测原理示意图
产生的微分电流之和，显然要使中频电流达到最大，这些微分中
于是本振光波可表示为：
则检测器上x点的响应电流为
，并认为折射率n=1。
16
则整个光敏面总响应电流为
6.3.1 光外差检测旳空间条件（空间调准 ）
从式中可知，当
时，即
即可得外差检测旳空间相位条件为：
时，中频电流i最大。
即：
这个角度也被称为失配角。
显然：波长愈短或口径愈大，规定相位差角θ愈小，愈难满足外差 检测旳规定。阐明红外光比可见光更易实现光外差检测。
光路中，采用角锥棱镜替代了平面反射镜作为反射器，首先防止了反射光
束反馈回激光器对激光器带来不利影响；另首先由于角锥棱镜具有“出射光
束与入射光束旳平行不受棱镜绕轴转动旳影响”旳特点。
24
干涉测长旳光路布局和光学倍数
• 一种角锥棱镜构造 • 双程干涉仪 • 立方分光棱镜 • 光学倍频布局
25
干涉信号旳方向鉴别与计数原理
• 空间条件： • θ:两束光旳夹角，l=d：
检测器光敏面线度．
• 波长越短或口径越大，
规定相位差角θ越小，越难 满足规定．
• 频率条件： • 规定信号光和本振光具
有高度旳单色性和频率稳 定性。
信号光与本振光并非平行 而成一夹角θ
4
光外差检测系统
光外差检测与直接检测系统相比，具有如下长处： 测量精度高7-8个数量级； 敏捷度到达量子噪声极限，其NEP值可达10-20W。 可用于光子计数。
信号光和本振光旳波前在光检测器光 敏面上保持相似旳相位关系，才得式：
实质上，由于光的波长比光检测器面积
小很多，混频作用是在一个个小面积元上产 生的，即总的中频电流是每个小微分面元所
光外差检测原理示意图
产生的微分电流之和，显然要使中频电流达到最大，这些微分中
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§ 6.2 三,旋转变压器
位移和速度检测装置
旋转变压器结构示意图 转子轴, 外壳, 分解器定子 分解器定子, 分解器定子绕组, 1—转子轴, 2—外壳,3—分解器定子, 4—分解器定子绕组, 转子轴 分解器定子绕组 变压器一次线圈, 变压器转子, 分解器转子绕组, 5—变压器一次线圈, 6—变压器转子,7—分解器转子绕组, 变压器一次线圈 变压器转子 分解器转子绕组 分解器转子, 变压器二次线圈, 8—分解器转子,9—变压器二次线圈, 10—定子线轴 分解器转子 变压器二次线圈 定子线轴
U = kU s sin θ 机 + kU c cos θ 机 = kU m cos(θ 电 θ 机) ωt sin
不断修改激磁调幅电压幅值的电气角θ 使之跟踪θ 的变化, 不断修改激磁调幅电压幅值的电气角 电,使之跟踪 机的变化,并测量 感应电压幅值即可求得机械角位移θ 感应电压幅值即可求得机械角位移 机 .
按 输 出 信 号 性 质 分
§ 6.1
传感器的功能及分类 按工作原理不同分
检测技术概述
物理型传感器:利用一些材料物理特性变化(如集成传感器),有潜力 结构型传感器:利用弹性片,金属片,电容电感等结构元件(如一 般的电阻,电容,电感传感器) 传感器的选用 传感器千差万别,测量同一种测定量,可以采用不同工作原理的传感器, 注意以下几个方面: 测量条件 测量的目的;测定量的选定;测量的范围;输入信号的带宽;要求的精 度;测量所需时间等 传感器的性能
U = kU s sin θ 机 + kU c cos θ 机 = kU m cos(ωt θ 机)
因此,只要检测出转子输出电压的相位角,就知道了转子的转角 因此,只要检测出转子输出电压的相位角,就知道了转子的转角θ机 .
鉴幅方式
给定子的两个绕组分别通上频率, 给定子的两个绕组分别通上频率,相位相同但幅值不同的激磁电 压 U s = U m sin θ电 sin ωt , U c = U m cosθ电 sin ωt 则在转子绕组上得到感应电压为
U 即: ′ = kU s sin θ 机 或
U ′ = kU c cos θ 机
其中, 为定子正弦,余弦绕组上的激磁电压, 为变压比. 其中,Us ,Uc 为定子正弦,余弦绕组上的激磁电压,k为变压比.
§ 6.2
位移和速度检测装置
旋转变压器的应用 鉴相方式
在旋转变压器定子的两相正交绕组上分别加上幅值相等, 在旋转变压器定子的两相正交绕组上分别加上幅值相等,频率相同的 正弦, 正弦,余弦激磁电压 U s = U m sin ωt, U c = U m cos ωt 转子旋转后, 转子旋转后,两个激磁电压在转子绕组中产生的感应电压线性叠加得 总感应电压为: 总感应电压为:
检测系统组成原理如下图:
§ 6.1
检测技术概述
显示器
非电量
传感器
电量
信号处 U0(I0 ,f) 理电路
数据处 理装置 执行 机构
传感器的作用:用于检测各种物理量(如位移,速度,角度,力,力矩 传感器的作用:用于检测各种物理量(如位移,速度,角度,力,力矩 压力,温度等),并转化为电量信号(如电压,电流,电容,电感)输 出; 信号处理电路的作用:将传感器输出的电量变成具有一定功率的电压, 信号处理电路的作用:将传感器输出的电量变成具有一定功率的电压, 电流或频率信号,以推动后级的显示电路,数据处理电路等; 数据处理装置:用来对测量结果处理,计算,分析,数据处理信号通常 数据处理装置:用来对测量结果处理,计算,分析,数据处理信号通常 送到执行机构或显示器中去,以控制被控对象及显示处理的各种数据.
§ 6.1
传感器的功能及分类
检测技术概述
二,检测系统的传感器
传感器(sensor sensor)也叫变换器(transducer transducer),换能器,探测器,其输出 sensor transducer 的信号有不同的形式:电压,电流,频率,脉冲 电压,电流,频率,脉冲等,以满足信息的传输 ,处理,记录,显示,控制等要求. 敏感作用(被测对象 信号拾取) 两个功能: 变换作用(被测非电量 电量输出) 分类
§ 6.1
检测技术概述
精度;响应速度;稳定性;模拟还是数字信号;输出量及电平;被测对 象特征的影响;校准周期;过载输入保护等 传感器的使用条件 放置的场所;环境(温度,湿度,振动);测量的时间(寿命周期); 传输距离;与设备连接方式;供电电源;价格
三,模拟式和数字式传感器检测系统
模拟式检测系统 电阻,电容,电感,压电,磁电,热电式等传感器输出模拟信号,其检 测系统如图示:
三,模拟式和数字式检测系统比较
§ 6.1
检测技术概述
模拟式系统:精度低,易受干扰影响,不便于长距离传输,有A/D转换, 成本高 数字式系统:分辨率高,抗干扰强,易于长距离传输,易于计算机控制, 应用广泛)
§ 6.2
位移和速度检测装置
在机电一体化系统中位移和速度检测装置使用非常广泛,下面主要 介绍这两类检测传感器
§ 6.2 1.激光的特点
位移和速度检测装置
四,激光测量系统
激光的谱线宽度很窄,比普通光源提高了几万倍, 高单色性 激光的谱线宽度很窄,比普通光源提高了几万倍, 是最好的单色光 是最好的单色光源. 激光是向特定方向发射的,它的发散角很小, 高平行度 激光是向特定方向发射的,它的发散角很小,已达 到几分,甚至可小到1 到几分,甚至可小到1秒. 高亮度 激光的光能高度集中,亮度特别高,一台红宝石激 激光的光能高度集中,亮度特别高, 光束的亮度比太阳表面亮度亮 200 亿倍 . 高相干性 相干性是相干光波在叠加区产生稳定的干涉条纹 所表现的性质,可用时间相干性和空间相干性来描述. 相干性来描述 所表现的性质,可用时间相干性和空间相干性来描述.时间相 干性是指光源在不同时刻发出的光束的相干性, 干性是指光源在不同时刻发出的光束的相干性,激光的相干长 度可达几十公里, 比普通光源提高了几十万倍.空间相干性是 度可达几十公里, 比普通光源提高了几十万倍 指同一时间内由光源不同部位发出的光波的相干性, 指同一时间内由光源不同部位发出的光波的相干性,激光在任何 传播方向上都具有良好的空间相干性. 传播方向上都具有良好的空间相干性.
第六章 检测系统技术 § 6.1 检测技术概述
一,作用及其组成
是机电一体化系统的一个重要组成部分,将机电一体化系统自身的,作 业对象的,作业环境的工作状态参数进行检测,并将检测到的状态参数 从物理变化量变为电信号,提供给信息处理及控制系统,以有效的控制 机电一体化系统执行机构的动作.
机电一体化一体化系统检测系统实质: 非电量 电量 显示
输出信号的作用及其处理 A,B 两相的作用: 两相的作用: 细分处理,角位移,转速,转向
Z 相的作用
周向定位基准,圈数
, ,Z 的作用
利用 A , 等差分输入消除远 距离传输的共模干扰
常用的脉冲编码器每转输出的脉 冲数有: 冲数有: p/r, p/r, p/r, 2000 p/r,2500 p/r,3000 p/r, 高分辨率的脉冲编码器 20000 p/r, p/r, p/r. p/r,25000 p/r,30000 p/r.
§ 6.2
位移和速度检测装置
2.激光干涉仪原理 2.激光干涉仪原理
(1)迈克尔逊干涉仪结构
v
M1
迈克尔逊干涉仪 由四个光学元件(两块平板玻璃P 和两块平面反射镜M 由四个光学元件(两块平板玻璃P1 P2和两块平面反射镜M1 M2)和一个 精密的移动机构组成. 精密的移动机构组成.
§ 6.2
位移和速度检测装置
§ 6.2 二,光栅
位移和速度检测装置
光栅检测装置基本结构示意图 1—光源, 2—透镜, 3—指示光栅, 4—光电元件, 5—驱动电路,6—标 尺光栅 光栅检测装置的结构
§ 6.2 光栅分类
位移和速度检测装置
长光栅 玻璃光栅 按制造光栅材料 金属光栅
按检测位移性质
圆光栅 透射光栅 反射光栅
按光源照射方法
一,光电编码器
工作原理 光电码盘随被测轴一 起转动,在光号转换成 电信号a,b,z,通 过信号处理装置的整 形,放大等处理后输 出如图所示的6项A, B,Z 和取反信号. 光电脉冲编码器的结构
§ 6.2
位移和速度检测装置
透射光栅
优点:1)光源垂直入射,信号幅值比较大,信噪比好,光电转换器(光栅读数头)
的结构简单;2)光栅每毫米的线纹数多,减轻了电子线路的负担 .
缺点:玻璃易破裂,热胀系数与机床金属部件不一致,影响测量精度.
透射光栅尺的长度一般都在1～2m,常见的线纹密度为每毫米4,10,25,50,100, 200,250线. 反射光栅
§ 6.2 旋转变压器原理
位移和速度检测装置
θ
分解器绕组的结构保证了定子与转子之间的气隙磁通呈正, 分解器绕组的结构保证了定子与转子之间的气隙磁通呈正,余弦规 律分布.防止气隙磁通畸变加上相互垂直的绕组,因此, 律分布.防止气隙磁通畸变加上相互垂直的绕组,因此,当转子旋 转时, 呈正弦规律变化. 转时,转子绕组内产生感应电势随转子偏转角θ机呈正弦规律变化.
§ 6.2
位移和速度检测装置
莫尔条纹的特点: 莫尔条纹的特点: 放大作用; 放大作用; 使栅距的节距误差平均化; 使栅距的节距误差平均化; 根据莫尔条纹的移动方向可以辨别光栅的移动方向
细莫尔条纹干涉原理
是由光线通过线纹衍射后产生的 干涉结果 ,平面的光波照射到 板上,通过衍射分成1, , 扫描 板上,通过衍射分成 ,0, -1光波,它们在相位栅标尺上被 光波, 光波 衍射,光强的大部分反射在1, 衍射,光强的大部分反射在 , 衍射级次中. 和-1衍射级次中.这些光波在扫 衍射级次中 描掩膜光栅上再次相遇, 描掩膜光栅上再次相遇,重新衍 射和干涉,此时,主要生成2个 射和干涉,此时,主要生成 个 序列波, 序列波,它们以不同的角度离开 扫描掩膜. 扫描掩膜.光电元件将这些光强 转变成电信号. 转变成电信号.