傳感器與機(jī)器視覺 第1-6章 習(xí)題參考答案 全套.docx

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1、《傳感器與機(jī)器視覺》 楊利 電子工業(yè)出版社 思考與練習(xí)題1參考答案 1. 想一想手機(jī)中都有哪些傳感器？它們的被測(cè)量和測(cè)量原理分別是什么？ 手機(jī)中有很多創(chuàng)奶器，如：影像傳感器：攝像；亮度傳感器：亮度檢測(cè)； 磁阻傳感器：數(shù)字指南針；聲波傳感器：麥克風(fēng)；加速度傳感器：角加速度傳感器：陀 螺儀；溫度傳感器：過熱保護(hù)等等。 2. 測(cè)量誤差有幾種表示方法？ 測(cè)量誤差可用絕對(duì)誤差、示值相對(duì)誤差、引用相對(duì)誤差及實(shí)際相對(duì)誤差表示 3. 傳感器的選用原則有哪些？ 通常的選擇依據(jù)是根據(jù)測(cè)量條件目的和傳感器使用環(huán)境，判斷傳感器性能是否滿足要求, 在滿足指標(biāo)參數(shù)要求的情況下，選擇成本低廉、工作可靠且容

2、易維修，性價(jià)比高的傳感 器。 4. 傳感器的命名規(guī)則是什么？ 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7666-2005,傳感器的命名由主題詞(傳感器)和四級(jí)修飾語組成， 第一級(jí)修飾語一一被測(cè)量。第二級(jí)修飾語一一轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以“式”字。第三級(jí)修 飾語一一特征描述：傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征等，一般可后續(xù)以“型”字。第四級(jí)修 飾語一一主要技術(shù)指標(biāo)(量程、精確度、靈敏度等)。 5. 傳感器靜態(tài)標(biāo)定的步驟？ ① 將傳感器的測(cè)量范圍分成若干個(gè)等間距的點(diǎn)；根據(jù)傳感器測(cè)量范圍分點(diǎn)情況，由小到大等間距遞增方式輸入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量，并記 錄與各輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值。 ② 將輸入值從大到小?點(diǎn)點(diǎn)地遞減，同時(shí)記錄與各

3、輸入值相對(duì)應(yīng)的輸出值。 ③ 按照(2)和(3)步驟，對(duì)傳感器進(jìn)行正、反行程往復(fù)循環(huán)多次測(cè)試，將得到的輸出/ 輸入測(cè)試數(shù)據(jù)用表格列出或繪制成曲線。 ④ 對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的整理，根據(jù)處理結(jié)果就可以計(jì)算出傳感器的線性度、靈敏度、 滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)了。 6. 通過查閱資料，說說傳感器的發(fā)展趨勢(shì)？ 傳感器隨著智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、微型化等方向發(fā)展。 7. 通過查閱資料，將課本中圖1.12“傳感器特性參數(shù)表實(shí)例”表中未解釋的特性參數(shù)， 逐條解釋說明。 參照微課資源《5如何選擇傳感器》。 8. 有一溫度計(jì)，它的檢測(cè)范圍為0~200'C,精度為0.5級(jí)，求： 2、 如何選

4、擇合適的光源？ 光源有不同原理、結(jié)構(gòu)和顏色，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)對(duì)象的不同選擇合適的光源。 3、 如何選擇合適的鏡頭？ 參照本章微課《3工業(yè)相機(jī)與鏡頭講解》4、 工業(yè)相機(jī)的主要參數(shù)有哪些？如何選擇合適的工業(yè)相機(jī)？ 參照本章微課《3工業(yè)相機(jī)與鏡頭講解》5、 主流的視覺處理軟件有哪些？ Visionpro, halcon、 ormon> matlablabvicw 等。 6、 機(jī)器視覺系統(tǒng)的作用有哪些？分別適應(yīng)于什么應(yīng)用場(chǎng)合？ 機(jī)器視覺系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)中發(fā)揮著引導(dǎo)、識(shí)別、測(cè)量、檢測(cè)等越來越重要的作用。 機(jī)器視覺的引導(dǎo)主要用于將元件在二維或三維空間內(nèi)的位置和方向報(bào)告給機(jī)器人或機(jī)器控 制器

5、，讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠定位元件，以便將元件對(duì)位。機(jī)器視覺的識(shí)別應(yīng)用包括顏色識(shí)別、形 狀識(shí)別、條形碼識(shí)別、二維碼識(shí)別等。機(jī)器視覺的測(cè)量作用主要指尺寸測(cè)量。機(jī)器視覺的檢 測(cè)是機(jī)器視覺工業(yè)領(lǐng)域最主要的應(yīng)用之一，兒乎所有產(chǎn)品都需要檢測(cè)，而人工檢測(cè)存在著較 多的弊端，人工檢測(cè)準(zhǔn)確性低，長(zhǎng)時(shí)間工作的話，準(zhǔn)確性更是無法保證，而旦檢測(cè)速度慢, 容易影響整個(gè)生產(chǎn)過程的效率。因此，機(jī)器視覺在圖像檢測(cè)的應(yīng)用方面也非常的廣泛。 ① 該表可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差； ② 當(dāng)示值分別為20°C、100°C時(shí)的示值相對(duì)誤差。 最大絕對(duì)誤差為：0.5%*200=TC 示值相對(duì)誤差分別為：1/20*100%=5%;1/100*1

6、00%=1%; 9.被測(cè)溫度為400°C,現(xiàn)有量程為0~500°C、精度1.5級(jí)和量程0^1000°C.精度1.0級(jí) 的溫度儀表各一塊，問選用哪一塊儀表測(cè)量更好？請(qǐng)說明原因。 解：1.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量400°C可能出現(xiàn)的最大示值相 對(duì)誤差分別為I = Ym\' = 1.5%x(500-0) = 7.5 °C =i^yxl00%=25 xl00%=1 875% d x 400 1.0級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量400°C時(shí)可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì) 誤差為 心云何? 4泥= 1.0%x(1000 - 0) = 10 C v =l^Mxl00%

7、= —X1OO% = 2.5% x2 x 400 因此第1塊表更好。 10.某超聲波傳感器測(cè)距離實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得如下表所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)先計(jì)算誤差，再分 析數(shù)據(jù)的好壞？ 實(shí)際距離(cm) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 測(cè)量距離(cm) 18.6 20.1 29.9 40.2 50.2 59.8 69.7 80.2 903 95 實(shí)際相對(duì)誤差 86% 0. 5% -0. 3% 0.5% 0. 4% -0. 3% -0. 4% 0. 25% 0. 33% -5% 示值相對(duì)誤差 46. 2% 0

8、. 49% -0. 3% 0. 49% 0. 39% -0. 3% -0. 4% 0. 24% 0. 33% -5.2% 可以看出，第一列數(shù)據(jù)誤差極大，為壞值。 11. 有臺(tái)體重計(jì)偏輕5斤，一個(gè)200斤的胖子稱重時(shí)的測(cè)量誤差和一個(gè)80斤的瘦子稱 重時(shí)的測(cè)量誤差，誰的大？為什么？ 絕對(duì)誤差均為-5, —樣大。 示值相對(duì)誤差胖子比瘦于小。 《傳感器與機(jī)器視覺》(ISBN) 楊利 電子工業(yè)出版社 思考與練習(xí)題2參考答案 【課后習(xí)題2】 1. 熱電偶的測(cè)溫原理是什么？ 熱電效應(yīng)：將兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體或半導(dǎo)體(A和B)首尾相接組成閉合回路，當(dāng)兩個(gè) 接點(diǎn)溫度(THT

9、o)不相同時(shí)，回路中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)，稱為熱電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為 熱電效應(yīng)。 2. 熱電偶的冷端補(bǔ)償方法有哪些？ 常用的冷端補(bǔ)償方法有冰浴法、補(bǔ)償導(dǎo)線法、計(jì)算修正法、補(bǔ)償電橋法、顯示儀表機(jī)械 零位調(diào)整法等。 3. 熱電阻的連接方式有哪幾種？分別用在什么場(chǎng)合？ 熱電阻與測(cè)量電路的連接方式有二線制、三線制和四線制。當(dāng)熱電阻傳感器與測(cè)量回路 不太遠(yuǎn)的情況下，采用二線制連接方式。否則采用三線制或四線制連接方式，其中三線制是 電壓源供電，四線制是電流源供電。 4. 為什么三線制連接方法可以抵消掉導(dǎo)線電阻帶來的測(cè)量誤差？ 三線制連接方式是指從熱電阻傳感器兩端引出三根導(dǎo)線并將其接入測(cè)量I可路中

10、，這三根 導(dǎo)線粗細(xì)相同，長(zhǎng)度相等，阻值都是Rw,連接電路如圖2-16 (a)所示。其中一根連接到電 源上，另外兩根分別連接到直流電橋(惠斯特電橋)的相鄰兩臂中，這樣就把連接導(dǎo)線的電 阻值加在相鄰的兩個(gè)橋臂中，導(dǎo)線電阻對(duì)測(cè)量的影響可以相互抵消。等效電路如圖2-20(b) 所示。 5. 試著從原理、測(cè)溫范圍、輸出信號(hào)、材料等方面來分析熱電偶和金屬熱電阻的區(qū)別。 原理 測(cè)溫范圍 輸出信號(hào) 材料 熱電偶 熱電效應(yīng) -270'1800"C mV 兩種不同合 金，如裸銘- 竦硅 金屬熱電阻 電阻值隨溫 度變化而變 化 -260'85(TC 電阻 金屬，如鋁、 銅 6

11、. 與模擬溫度傳感器相比，數(shù)字式溫度傳感器有哪些特點(diǎn)？ 連線少、價(jià)格便宜、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、易與可編程設(shè)備相連。 7. 用鐐銘-鐐硅熱電偶測(cè)爐溫，當(dāng)冷端溫度為20C (恒定)，測(cè)出熱端溫度為T時(shí)熱電 勢(shì)為18.05mV,求爐子的真實(shí)溫度。 解：設(shè)爐子真實(shí)溫度為T,已知冷端溫度To=2O°C，且熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為 E(T, To)=E(T, 20)= 18.05mV 查附錄一 K型熱電偶分度表：E(20, 0)= 0.798mV 根據(jù)中間溫度定律:E(T, 0)= E (T, 20)+E(20, 0)=18.05+0.798=18.848mV 再查K型熱電偶分度表可知18.848mV

12、所對(duì)應(yīng)的溫度為458°C,因此爐子真實(shí)溫度為 T=458°CO 8. 在一個(gè)實(shí)際的K型熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)中，配用K型熱電偶溫度顯示儀表顯示被測(cè)溫度 的大小。刪溫對(duì)象是爐膛溫度為1000°C的加熱爐，設(shè)熱電偶冷端溫度為50°C,顯示儀表所 在的控制室遠(yuǎn)離加熱爐，室溫為20°C°要求分別用普通銅導(dǎo)線和K型熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線將熱 電偶與顯示儀表進(jìn)行連接，測(cè)量結(jié)果分別是多少？所測(cè)溫度數(shù)據(jù)是否能反映爐膛的真實(shí)溫 度？ 用普通銅導(dǎo)線連接時(shí)，測(cè)量結(jié)果是錯(cuò)誤的，因?yàn)槠錄]有延伸冷端的作用 用補(bǔ)償導(dǎo)線連接時(shí)，測(cè)量結(jié)果是正確的，爐膛真實(shí)溫度為1000°C。 9. DS18B20測(cè)溫范圍-55°C~+125°C,精

13、度為±0.5°C,請(qǐng)問最少需要幾位二進(jìn)制表示溫 度值？ (125-(-55))/0.5=360,因此最少9位，包含512個(gè)值，大于360. 10.參照DS18B20圖2.23電路圖和2.24時(shí)序圖，編寫DS18B20初始化和讀寫代碼。 11. 某控制電路需要過流保護(hù)，其工作電壓為48V、電路正常工作電流為450mA、電路 的環(huán)境溫度為50°C。要求電路中電流為5A時(shí)2秒內(nèi)應(yīng)把電路中的電流降到500mA以下， 請(qǐng)利用互聯(lián)網(wǎng)找到合適的熱敏電阻型號(hào)。 答案不唯一。符合要求的均可以。 12. 分析下圖中電路的工作原理，其中RT為熱電阻溫度傳感器。 圖中運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)差分放大電路，輸出電壓等于

14、 (U+-U-)*Ao因此溫度變化時(shí)，RT阻值不同,U+與U-的差不同，輸出電壓也不同。 《傳感器與機(jī)器視覺》(ISBN) 楊利 電子工業(yè)出版社 思考與練習(xí)題3參考答案 【課后習(xí)題3】 1、 電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？它們各有何特點(diǎn)？ 這是兩種不同材料的應(yīng)變片，工作原理都是應(yīng)變效應(yīng)。不同在于前者受力時(shí)應(yīng)變常數(shù)會(huì)變化, 而后者不會(huì)。因此前者靈敏度遠(yuǎn)大于后者，不過前者存在溫度偏移。 2、 試著畫出電阻應(yīng)變式傳感器的幾種測(cè)量電路？分析各電路的測(cè)量靈敏度。 即書中的單臂橋、雙臂橋和全橋電路，靈敏度即輸出電壓公式。 3、 因環(huán)境溫度改變而引起電阻變化的主要因素有哪些？

15、 環(huán)境溫度改變會(huì)引起應(yīng)變片應(yīng)變常數(shù)的不溫度。 4、 什么是壓電效應(yīng)？ 當(dāng)外力消失后，乂恢復(fù)不帶電原狀；當(dāng)外力變向，電荷極性隨之而變。這種現(xiàn)象稱為正壓電 效應(yīng)，或簡(jiǎn)稱壓電效應(yīng)。如果在這些電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)就在-定方向 產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械應(yīng)力。當(dāng)外電場(chǎng)撒去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失，這種現(xiàn)象稱之為 逆壓電效應(yīng)，或稱之為電致伸縮效應(yīng)。 5、 常用的壓電材料有哪些？ 目前壓電材料可分為三大類：第一類是壓電晶體（單晶），它包括壓電石英晶體和其他壓電單 晶；第二類是壓電陶瓷（多晶半導(dǎo)瓷）；第三類是新型壓電材料，乂可分為壓電半導(dǎo)體和有機(jī) 高分子壓電材料兩種。 6、 常見的電感

16、傳感器有哪些類型？ 根據(jù)轉(zhuǎn)換原理，可將電感式傳感器分為自感式、互感式和電渦流式三種。根據(jù)結(jié)構(gòu)型式，可 將電感式傳感器分氣隙型和螺管型兩種。 7、 什么是零點(diǎn)殘余電壓？主要跟哪些因素相關(guān)？ 零點(diǎn)殘余電壓主要是由傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)與兒何尺寸不對(duì)稱，以及磁性材料的 非線性等問題引起的。零點(diǎn)殘余電壓的波形十分復(fù)雜，主要由基波和高次諧波組成?；óa(chǎn) 生的主要原因是：傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng) 電勢(shì)的幅值不等、相位不同，因此不論怎樣調(diào)整銜鐵位置，兩線圈中感應(yīng)電勢(shì)都不能完全抵 消。高次諧波中起主要作用的是三次諧波，產(chǎn)生的原因是由于磁性材料磁化曲線的非線性

17、（磁 飽和、磁滯）。零點(diǎn)殘余電壓一般在幾十亳伏以下，在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)設(shè)法減小"、，否則將 會(huì)影響傳感器的測(cè)量結(jié)果。 8、 什么是渦電流效應(yīng)？簡(jiǎn)述渦流式傳感器的工作原理。 渦流式傳感器的原理是利用金屬體在交變磁場(chǎng)中的渦電流效應(yīng)。如圖3-37所示，一塊金屬板置于一只線圈的附近。根據(jù)法拉第定律，當(dāng)傳感器線圈通以正弦交變電流L時(shí)，線圈周 ? ? ?圍空間必然產(chǎn)生正弦交變磁場(chǎng)凡，使置于此磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體中感應(yīng)渦電流右，‘2又產(chǎn) ? ? ?生新的交變磁場(chǎng)％。根據(jù)楞次定律，％的作用將反抗原磁場(chǎng)以，導(dǎo)致傳感器線圈的等效阻 抗發(fā)生變化。 9、 某試件受力后，應(yīng)變?yōu)?x10-3,己知應(yīng)變片的靈敏度為2,

18、初始值120。，若不計(jì)溫 度的影響，求電阻的變化量。下圖為一直流應(yīng)變電橋，假設(shè)圖中Uj=4V, R、= R? = R3 = R\ = 120。，求 （l）怡為金屬應(yīng)變片，其余均為外接電阻，當(dāng)卅的增量為宜=1.2。時(shí)，電橋的輸出電壓％ 是多少? Uo= A/?/(4R)*Ui=1.2/4/120*4=0.01V (2) /和％為金屬應(yīng)變片，且批號(hào)相同，感受應(yīng)變的大小相同，極性相反, △R、= = A/? =1.2 0時(shí)，電橋的輸出電壓％是多少？ Uo= AT?/(2R)*Ui=1.2/2/120*4=0.02V 10、下圖為用電渦流式傳感器構(gòu)成的液位監(jiān)控系統(tǒng)。通過浮子1與杠桿帶動(dòng)渦流板

19、2上下位 移，由電渦流式傳感器3發(fā)出信號(hào)控制電動(dòng)泵的開啟而使液位保持?定。請(qǐng)分析該液位監(jiān)控 系統(tǒng)的工作過程。 1-浮子；2-渦流板；3-電渦流式傳感器 當(dāng)液位升高時(shí)，浮子1上升，渦流板2下移，與電渦流式傳感器3更近，傳感器輸出信號(hào)增 大。 《傳感器與機(jī)器視覺》(ISBN) 楊利電子工業(yè)出版社 思考與練習(xí)題4參考答案 1、 什么是光電效應(yīng)？ 光電傳感器的原理是光電效應(yīng)。用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串能吊:為E的光 子的轟擊，組成這種物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。 通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和

20、光生伏 特現(xiàn)象。 2、 常見的光電器件有哪些？工作原理分別是？ 常見的光電器件有光電管、光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。 光電管原理：當(dāng)入射光線穿過光窗照到光電陰極上時(shí)，由于外光電效應(yīng)，光電子就從極層內(nèi) 發(fā)射至真空。在電場(chǎng)的作用下，光電子在極間作加速運(yùn)動(dòng)，最后被高電位的陽極接收，在陽 極電路內(nèi)就可測(cè)出光電流，其大小取決于光照強(qiáng)度和光陰極的靈敏度等因素。 光敏電阻：阻值隨光照變化而變化，光照越強(qiáng)，電阻越小。 光敏二極管：光敏二極管在不受光照射時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)；受光照射時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)。 光敏三級(jí)管：光線通過透明窗口落在基區(qū)及集電結(jié)上，使PN結(jié)產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，在內(nèi) 電場(chǎng)作

21、用下做定向運(yùn)動(dòng)，形成光電流，因此PN結(jié)的反向電流大大增加。 光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。光電池在有光線作用時(shí)實(shí)質(zhì)就是電源，電 路中有了這種器件就不需要外加電源。 3、說說霍爾電勢(shì)產(chǎn)生的過程？霍爾電勢(shì)的大小與哪些因素相關(guān)？ 置于磁場(chǎng)中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場(chǎng)方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流 和破場(chǎng)方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，該電勢(shì)稱霍爾電勢(shì)。 Uh=Kh1BcosO 霍爾電勢(shì)正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度，其靈敏度Kh與霍爾系數(shù)Rh成正比而與霍爾片厚 度d成反比。 4、為什么霍爾元件要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？主要有哪些補(bǔ)償方法？補(bǔ)償?shù)脑硎鞘裁矗?/p>

22、 霍爾元件是采用半導(dǎo)體材料制成的，因此它們的許多參數(shù)都具有較大的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變 化時(shí)，霍爾元件的載流子濃度、遷移率、電阻率.及霍爾系數(shù)都將發(fā)生變化，從而使霍爾元件 產(chǎn)生溫度誤差。 為了減小霍爾元件的溫度誤差，除選用溫度系數(shù)小的元件或采用恒溫措施外。 5、圖1為霍爾式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。調(diào)制盤上有100對(duì)永久磁極，N、S極交替放 置，調(diào)制盤由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在磁極上方固定一個(gè)霍爾元件，每通過一對(duì)磁極霍爾元件產(chǎn)生 一個(gè)方脈沖送到計(jì)數(shù)器。假定t=5min采樣時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)器收到N=15萬個(gè)脈沖，求轉(zhuǎn)速為每 分鐘多少轉(zhuǎn)？ 圖1霍爾式轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置原理圖 n=60f/N=60*1500

23、00/5/100=18000r/min6、目前在我國(guó)越來越多的商品外包裝上都印有條形碼符號(hào)。條形碼是由黑白相間、粗細(xì)不 同的線條組成的，它上面帶有國(guó)家、廠家、商品型號(hào)、規(guī)格等許多信息。對(duì)這些信息的檢測(cè) 是通過光電掃描筆來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀入的。請(qǐng)根據(jù)圖2分析其工作原理。 條形碼 圖(a)條形碼掃描筆筆頭結(jié)構(gòu) 光電掃描筆 …， 掃碼方向 際沖列 圖(b)掃描筆輸出的脈沖列 圖2商品條形光電掃描筆碼掃碼原理 黑色的條碼具有反射光的特點(diǎn)，因此當(dāng)掃描黑色條碼時(shí)，光電傳感器輸出高電平；條碼越寬, 電平脈沖越寬。反之白色空隙不反光，光電傳感器輸出低電平。 7、如圖所示，是某公司型號(hào)為L(zhǎng)C0101

24、的壓電式加速度傳感器，其主要參數(shù)為: 圖3 LC0101壓電式加速度傳感器\|7 \|7 1 2 /<\ \|7 \|7 1 2 /<\ 3) 4 5 /\ \U7 \|/ 6 7 靈敏度：100mV/g :加速度變化lg,輸出變化100mV量程：5Og :測(cè)量范圍 頻率范圍：0.5-8000HZ (±10%):加速度變化頻率分辨率：0.0002g :能分辨的最小加速度 線性：W1% :線性誤差橫向靈敏度：《5%典型值：W3% : 溫度范圍：-40~+120°C :使用溫度范圍用途：模態(tài)試驗(yàn)：用途 試解釋各特性參數(shù)的含義。 《傳感器與機(jī)器視覺》(ISBN)

25、楊利 電子工業(yè)出版社 思考與練習(xí)題5參考答案 1、什么是超聲波，它由什么特性？ 機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播稱為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱為波。人能聽見聲音的頻率為20Hz? 20kHz,即為聲波，超出此頻率范圍的聲音，即20Hz以下的聲音稱為次聲波，20kHz以 上的聲音稱為超聲波，超聲波具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、 能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn). 2、什么叫超聲波傳感器？常用超聲波傳感器的工作原理有哪幾種？ 利用超聲波在超聲場(chǎng)中的物理特性和各種效應(yīng)而研制的裝置可稱為超聲波換能器、探 測(cè)器或傳感器，習(xí)慣上也稱為超聲波探頭。 超聲波傳感器按其作用原理可分為壓電式、磁致伸縮式和電

26、磁式等數(shù)種。 3、 簡(jiǎn)述超聲波測(cè)量厚度的原理。 超聲波傳感器是使用聲波來檢測(cè)物體，測(cè)量的基本原理類似，即： v = s/t 當(dāng)傳播速度V和測(cè)量時(shí)間［固定時(shí)，可以推算出距離S,這是超聲波測(cè)距、測(cè)厚度、測(cè) 位移的原理4、 莫爾條紋是如何產(chǎn)生的，它由什么特性？ 把兩塊光柵距相等的光柵平行安裝，并且使光柵刻痕相對(duì)保持一個(gè)較小的夾角。時(shí)，由 于人眼的視覺干擾效果，透過光柵組可以看到?組明暗相間的條紋，即為莫爾條紋。 莫爾條紋具有放大性、同步性及準(zhǔn)確性的特性。 5、 簡(jiǎn)述光柵傳感器測(cè)量位移的原理。 長(zhǎng)光柵傳感器中有兩塊光柵，主光柵和指示光柵，合起來叫光柵副。測(cè)量時(shí)，主光柵和 指示光柵相對(duì)運(yùn)

27、動(dòng)。光源發(fā)出的光，經(jīng)過透鏡變成平行光后，照射到主光柵和指示光柵組成 的光柵副上，在后面形成莫爾條紋，光電元件感受莫爾條紋的變化，輸出如圖5-20 (b)所 示的電信號(hào)。在a處，兩光柵刻線重疊，透過的光強(qiáng)最大，光電元件輸出的電信號(hào)也最大; c處由于光被遮去一半，光強(qiáng)減??；d處光全被遮去而成全黑，光強(qiáng)為零。隨著光柵的移動(dòng)， 光強(qiáng)的變化由亮-＞半亮半暗-＞全暗-＞半暗半亮-＞全亮，光柵移動(dòng)一個(gè)柵距，莫爾條紋也經(jīng)歷 了一個(gè)周期，移動(dòng)了一個(gè)條紋間距。光強(qiáng)的變化需要通過光電轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為輸出電壓的變 化，輸出電壓的變化曲線近似為正弦曲線。通過后續(xù)的整形轉(zhuǎn)換電路和邏輯電壓轉(zhuǎn)換電路, 就變成了一個(gè)脈沖信號(hào)。被

28、測(cè)物體的位移就等于柵距乘以脈沖數(shù)。 6、 在精密車床上使用刻線為5400條/周的圓光柵作長(zhǎng)度檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)精度為0.01mm, 問該車床絲杠的螺距為多少？ 5400*0.01=54mm《傳感器與機(jī)器視覺》(ISBN) 楊利電子工業(yè)出版社 思考與練習(xí)題6參考答案1、機(jī)器視覺系統(tǒng)主要由哪些部分組成？ 機(jī)器視覺系統(tǒng)的構(gòu)成包括： (1) 圖像攝取裝置：由光源、鏡頭和傳感器等組成。光源用于對(duì)待檢測(cè)的元件進(jìn)行照明，讓 元件的關(guān)鍵特征能夠凸顯出來，確保相機(jī)能夠清楚地看到這些特征;鏡頭用于采集圖像, 并將圖像以光線的形式呈現(xiàn)給傳感器;傳感器一般指工業(yè)相機(jī)，將光線轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像。 (2) 圖像處理系統(tǒng)：指圖像處理軟件，負(fù)責(zé)接收傳感器的數(shù)字圖像信號(hào)進(jìn)行分析，提取出關(guān) 鍵的圖像信息。一般安裝在PC機(jī)或?qū)ｉT的視覺處理器上；處理器：指機(jī)器視覺系統(tǒng)中的主控，如PLC： (3) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：如氣泵、工業(yè)機(jī)器人；顯示系統(tǒng)：如觸摸屏、顯示屏；