自动检测技术及应用.docx
- 文档编号:5002068
- 上传时间:2022-12-12
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:332.32KB
自动检测技术及应用.docx
《自动检测技术及应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动检测技术及应用.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
自动检测技术及应用
设计题:
P5812题:
2-12.酒后驾车易岀事故,但判定驾驶员是否喝酒过屋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。
总体思路是:
让被怀疑酒后驾车的驾驶员对准探头(内部装有多种传感器)呼三口气,用一排发光二级管指示呼气最的大小(呼气最越大,点亮的LED越多)。
当呼气量达到允许值之后,“呼气确认”LED亮,酒精蒸气含量数码管指示出三次呼气的酒精蒸气含量的平均百分比。
如果呼气量不够,则提示重新呼气,当酒精含量超标时,LED闪亮,蜂鸣器发出“滴……滴……”声。
根据以上设计思路,请按以下要求操作。
1)上网査阅有关酒右蕉汽测试仪以及燃料电池型呼气酒精测试传感器的资料;
2)说明燃料电池型呼气酒精传感器与MQN型气敏电阻的区別:
3)画出你构思中的便携式酒后驾车测试仪的外形图、包括一根带电缆的探头以及主机盒。
在主机盒的面板上必须画出画出电源开关、呼气指示LED若干个、呼气次数指示LED(3个)、酒精蒸气含量数字显示器、报警LED、报警蜂鸣器发声孔等;
4)画'出测量呼气流量的传感器简图:
5)画出测星酒精蒸气倉星的传感器简图:
6)画出测试仪的电路原理框图;
7)简要说明儿个环节之间的信号流程:
8)写出该酒后驾车测试仪的使用说明书。
答:
1、酒精测试仪Alcoholtester:
酒糟浓度测试仪,又称酒精检测仪,是可供执法交警作为检测驾驶人员呼气酒精含量的具有法律效力的酒精测试仪,也可以用在需要控制人体酒精呼入量以确保安全的任何场合。
可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型,即:
燃料电池型(电化学)、半导体型、红外经型、气体色谱分析型、比色型。
燃料电池是当前全世界都在广泛研究的坏保型能源,它可以直接把可燃气体转变成电能,而不产生污染,酒精传感器只是燃料电池的一个分支。
燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极,在燃烧室内充满特种催化剂,使进入燃烧室内的酒精充分燃饶转变为电能,也就是在两个电极上产生电压,电能消耗在外接负载上,此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比。
2、相比于半导体型酒精传感器,燃料电池型酒精传感器有如下优点:
1、选择性好;人的口气中一般只有少量气体对燃料电池有作用,也就是说能“燃烧”,尤其是口臭、烟汕子、饭菜味,水蒸气基本上对传感器没有影响。
这是半导体比不了的。
2、响应快:
新生产的半导体传感器的响应速度最快5秒左右,用一段时间后,这个响应时间将达到30秒:
而燃料电池型酒精传感器,一般响应速度0.5秒左右,不太好的传感器3秒左右,且响应速度不随着器件的老化而变化;这也是半导体比不了的。
3、计量准确性好;由于燃料电池酒精传感器的选择性好,其响应与酒精直接相关,而半导体酒精传感器的信号,其实,只有参考作用!
当然,半导体型酒精传感器也不是一无是处,它也有优点:
1、环境耐受力强,对气温变化不敏感。
由于它是需要加热才能工作的,因此,即使在-7(rc的环境下,也可以用简单的办法让酒精传感器正常工作。
而燃料电池传感器,此时必须附加加热装置,否则传感器会罢工!
同时,对丁•高温情况,即使100°C以上的环境,也不影响半导体气体传感器工作;但是,燃料电池型传感器则会因为失水而失效,其至毁坏。
2、价格超级便宜。
是燃料电池型的1/40!
3、
4、5、略
6、如图所示,
7、呼出气体经管道传至呼气流量传感器及酒精传感器,呼气流量传感器检测呼
出气体是否达到标准,若未达到,重新呼气:
酒精传感器输出直接反映酒精的浓度,从而达到测量目的。
8、说明书:
让被怀疑酒后驾车•的驾驶员对准探头(内部装有多种传感器)呼三口气,用一排发光二级管指示呼气最的大小(呼气最越大,点亮的LED越多)。
当呼气量达到允许值之后,“呼气确认”LED亮,酒精蒸气含量数码管指示出三次呼气的酒精蒸气含量的平均白分比。
如果呼气量不够,则提示重新呼气,当酒精含量超标时,LED闪亮,蜂鸣器发出“滴……滴……”声。
P788题:
3-8.请上网查阅有关差动变压器的资料,并参考图3-27的原理,构思一个测帚向日葵FI生长最(高度)的测最仪器。
请你画出向FI葵、3只导向滑轮、1只动滑轮、细线及固定点、差动变压器、衔铁(代替图3-27中的祛码)、测量转换电路、指针式毫伏表等元器件,应使读者能看清他们之间的安装关系,并简要说明其工作原理。
(注:
可利用滑轮将向「I葵的向上生长量转换为衔铁的向下位移量,图中不应出现“电动机”之类的电动元器件)。
答:
1、由丁•植物生长是缓慢的,因此采用能测星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、由于向口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H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II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
冋日癸生故量(咼发)旳测量演乔
P969题
4-9.某一火力发电厂发现,运输到该电厂的煤炭中混杂有未爆炸的雷管和其他金属。
现打算在磨煤机传送带的适当位置安装若干个传感器,当检测到雷管和其他金属时报警,并快速将该段传送带上的煤块1‘1动推下传送带。
请按以上要求,设计一台雷管检测装置。
具体要求是:
1)画出该装置的简图;2)画出系统框图;3)简要说明检测原理。
P1187题:
5-7.粮食部门在收购、存储谷物等时,需测定这些粮仗、种子的干燥程度,以防禄变。
请根据己学过的知识,设计一台粮食含水最测试仪,要求:
1)能显示在标准质量(100g)条件下粮食的含水量(一般为10%〜20%);
2)能进行粮食品种的选择(能输入不同的纠正系数);
3)粮食易于倒入及倒出(内极柱应为圆锥顶,将图5-6b的内圆筒倒置):
4)外壳对操作者有静电屏蔽作用(可减少手的影响),引线从下方中心接出,并考虑与周边接地外壳绝缘;
5)画出传感器结构简图、信号调理框图,并说明其工作原理及优、缺点。
(可参考图5-6b的原理,但结构必须按题意,在工艺和尺寸等方面作适当
的修改)
答:
传感器结构简图如下:
粮食含水量测试仪外形
粮食的水分不同,其导电率也不同,本测量仪的传感器是由两根金属探头组成的,将探头插入粮食内,测最两探头间粮食的电阻。
由于粮食是高阻物质,因此,两探头不能相距太远,以相距2mm左右为宜。
要保证相距2mm,乂不能相碰,耍用绝缘材料相隔离。
因此,探头耍安装住一起,用截而2x2mm的不锈钢即可。
长度在300~500mm为宜。
探头要安装绝缘手柄,插入粮食的深度在200~400mm左右。
由于电容量C为放入介质介电常数的函数,而介电常数乂随介质的水分含暈而变化,因此只要能测出传感器输出电容的变化,也就可以得到介质的水分合量。
为保证水分测量的精度,在将被测介质放入传感器内时应注意装料的一致性,为此,介质要从专门的整流器内以自由落体的方式,有规律的流入传感器内
P1418题:
6-8某计算机生产厂商欲测量电脑硬盘的振动数据,以提高产品质量。
请你上网査阅知名公司的硬盘数据,选择合适的测量传感器型号,写出测量方案。
一道类似的题目:
6-8.某机床生产厂商欲测量金属切削机床的振动数据,以提髙产品质量。
请你上网査阅典型机床的数据,说明振动对金属切削准确度的危害性。
选择合适的测量传感器型号,写出测量方案。
答:
切削过程中,刀具与工件之间经常会产生由振动、强迫振动或〔1激振动(颤振)等类型的机械振动。
自由振动是由机床零部件受到某些突然冲击所引起,它会逐渐衰减。
强迫振动是由机床内部或外部持续的交变干扰力(如不平衡的机床运动件、断续切削等)所引起,它对切削产生的影响収决于干扰力的大小及其频率。
自激振动是由丁•刀具与工件之间受到突然干扰力(如切削中遇到硬点)而引起初始振动,使刀具前角、后角和切削速度等发生变化,以及产生振型耦合等,并从稳态作用的能源中获得周期性作用的能源,促进并维持振动。
通常,根据切削条件可能产生各种原生型自激振动,从而在加工表面上留下的振纹,乂会产生更为常见的再生型口激振动。
上述各种振动通常都会影响加刀表面质量,降低机床和刀具的寿命,降低生产率,并引起噪声,极为有害,必须设法消除或减轻。
计算分析题
1、不平衡电桥输出电压计算
当每个桥臂电阻变化值且电桥的输出端的负载电阻为无穷大、全等臂形式工作(初始值R1=R2=R3=R4),电桥输出电压可近似表示为:
电桥平衡U0二0
P944题:
4-4.用某电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动如图4-25a所示。
己知传感器的灵敏度为K=25mV/nun0最大线性范Ifl(优于1%)为5mm。
现将传感器安装在主轴的右侧,使用计算机记录下的振动波形如图4-25b所示。
问:
1)轴向振动Apsinwt(单位为mm)的振幅Ap为多少?
2)主轴振动的基频f是多少?
3)振动波形不是正弦波的原因有哪些?
4)为了得到较好的线性度与最大的测量范围,传感器与被测金属的安装距离1为多少毫米为佳?
5)上网查阅电涡流测振仪的资料,写岀其中一种的技术指标和使用方法。
图4・25电涡流式测振仪测量示意图
a)电涡流传感器的测振安装b)测振波形答:
1.、1.6mm
2、T=20ms,f=50Hz
3、多次谐波的合成
4、2.5mm
为了得到较好的线性度与最大的测莹范国,测振探头与被测金属的安装距离Z为线性范朗的1/2。
最程mmO.5~60测量距离mm0飞0测屋频率Hz5000
分辨率um0.1
被测体:
导电、非导磁(可测导磁体,但有效分辨率较低),被测体表面积不可太小,被测体表面连续
使用方法:
对于自动启动和停机的高速汽轮机、离心式圧缩机机组,异常振动将会促使机械材料疲劳、强度择低、零件过早地损坏或造成动、静件的摩擦,使机组运行条件恶化。
除可采用电涡流式轴向位移仪的探头以外,还可采用在机组上安装测振仪传感器。
测振仪的种类有机械式、电动式和电子式。
其中非接触型的电涡流式测振仪已得到广泛应用。
其原理、结构与电涡流式轴向位移仪基本相同,所不同的是探头测定位置紧靠近轴承的部位,而且在测振时要求该处的轴径与轴颈的同心度在o.013mmn以内,且探头端面垂直于轴线,也就是说通过测定轴承体的振动值来反映转子的振动。
由于产生振动的原因是多方面的,有来白转子本身的动不平衡,也有对中不良、驱动机振动的干扰。
配管系统中气体共振的干扰等复杂因素的影响。
而通过测振仪所测定的全振幅是综合性的振动值,若具体分析产生振动故障的原因与影响大小,可在原有的接收和指示仪上增设带变频滤波器酌示波仪或振动频谱分析装置,以测定和记录不同频率的振动值。
活塞式压缩机、离心机在运行中,由于种种原因也可能会发生异常振动,当振幅超过允许极限值时,设置相应的异常振动保护装置,便可发出警报或口动停机。
P1162题:
5-
2・光柱显示编码式液位计原理示意图如图5-22所示。
玻璃连通器3的外圆壁上等间隔地套着n个不锈钢圆环,显示器采用101线LED光柱(第一线常亮,作为电源指示)。
图5・22光柱显示编码式液位计原理示意图
1一储液处2—液面3—玻璃连通器4—钢质直角接头5—不锈钢圆环
6—101段LED光柱7—进水口8—出水口
1)
该方法采用了电容传感器中变极距、变面枳、变介电常数三种原理中的
哪一种
2)被测液体应该是导电液体还是绝缘体?
3)设n=32,分别写出该液位计的分辨率(%)及分辨力(h2/n,几分之一米),并说明如何提高此类液位计的分辨率。
4)设当液体上升到第N个不锈钢圆环的高度时,101线LED光柱全亮。
则当液体上升到第8个不锈钢圆环的高度时,共有多少线LED被点亮?
答:
1、变介电常数
2、导电液体
3、l/N*100%分辨力8m/N,增加不锈钢圆环可以提高此类液位计的分辨力
4、100*8/32+1=25+1=26
P1402题:
6-2・用压电式加速度计及电荷放大器测最振动加速度,若传感器的灵敏度为70pC/g(g为重力加速度),电荷放大器灵敏度为1OmV/pC,试确定输入3g(平均值)加速度时,电荷放大器的输出电压U0(平均值,不考虑正负号),并计算此时该电荷放大器的反馈电容Cfo
答:
U0=70*l0*3=2lOOmvCuQ/UO二3*70/2.1二lOOpF
Pl405题:
6-5.PVDF圧电电缆测速原理图如图6-31所示。
两根高分子斥电电缆(外形见图6-7b)相81«,L=2m,平行埋设于柏油公路的路面下约50mn。
它们可以用來测L车速及汽车的超重,并根据存储在计算机内部的档案数据,判定汽车的车型。
现有一辆超重车辆以较快的午速用过测速传感器,两根PVDF斥电电缆的输出信号如图6-3lb所示,
求:
1)估算车速为多少km/h;
2)估算汽车前后轮间的轴距d(可根据此判断车型);判断轴距的主要因素有哪些?
3)说明载重量m以及车速v与A、B圧电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之间的关系。
a)b)
图6-31PVDF压电电缆测速原理图
a)PVDF压电电缆埋设示意图b)A、B压电电缆的输岀侑号波形
1一柏油公路2-PVDF压电电缆3—车轮
答:
1、v=L/t=2m/0.07s=28.57m/s=28.57*3600/1000=102.86km/h
2、汽车的前后轮以此速度冲过同一根电缆所花时间为4.2格,BP:
4.2*25ms/格二0.105s,则轮距d=v*t=28.57m/s*0.105s=3mo
3、载重量m以及车速v越大,A、B床电电缆输出信号波形的幅度就越高。
车速v越大,A、B压电电缆输出信号的时间间隔就越小。
P1612题:
7-2.在图7-16的超声波流最测最中,流体密度p=900kg/m3,管道直径ZMm,a=45°,测得二10Hz,求:
1)管道横截面积A;2)流体流速v;3)体积流量/;4)质量流最亠:
5)1小时的累积流量q总。
答:
1、A=n*^-=3.14*1/4=0.785m2
2、v=Af*D/sin2a=10*l/sin2*45°=10m/s
3、qv=A*v=0.785*10=7.85m3/s
4、qm=p*qv=900*7.85=7065kg/s
5、Q总二qm*3600=7065*3600=254341
P1773题:
8-3.在图8-7中,当UGN3O2O感受的磁感应强度从零增大到多少特斯拉时输出翻转?
此时第3引脚为何电平?
回差为多少特斯拉?
相当于多少高斯(Gs)?
这种特性在工业中有何实用价值?
答:
约0.023T:
此时引脚3为低电平:
回差约为0.07T,相当于70Gs;这种特性在工业上的价值:
1•波形变换2.脉冲波的整形3.脉冲鉴幅4.构成多谐振荡器。
P2317题:
10-6.在一片0.5mm厚的不锈钢圆片边缘,用线切割机加工出等间隔的透光缝,缝的总数Ni=60,如图10-46所示。
将该薄圆片置于光电断续器(见图10-31a)的槽内,并随旋转物转动。
用计数器对光电断续器的输出脉冲进行计数,在10s内测得计数脉冲数N如图所示(计数时间从清零以后开始计算,10s后白动停止)。
试问:
1)流过光电断续器左侧的发光二极管电流Id为多少毫安?
(注:
红外发光二极管的正向压降Uled=1.2V)
2)光电断续器的输出脉冲频率f约为多少?
3)旋转物平均每秒约转多少圈?
转速n为多少r/min?
4)数码显示器的示值与转速n之间是什么关系?
如果在门右倒数第二位数码管的右下方,点亮小数点Dp2,数码显示器的示值与转速n之间乂是什么关系?
5「矗转物在10s内共转过了多少圈又多少度?
6)如果为加工方便,将不锈钢圆片缝的总数减少,使Ni=6,则转速与数码显示器的示值之间是几倍的关系?
图10・46利用光电断续器测量转速和圈数】一光电断续器2—不锈钢薄圆片3—透比缝4-旋转物转轴
答:
1、Id=(5-1.2)/0.51=7.5mA
2、f=3001/10s=300Hz
3、n=(f*ls)/Nl=300.1/50^6圈n二60X300.l/60=300r/min
4、数码显示器的示值等于转速n
5、N=3001/60=50.0167圈=50圈,乂6度6、10倍
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动检测 技术 应用
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)