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自动检测技术及应用作业专业：自动化姓名：姜旺林学号：2013118118作业一、分析电感传感器在轴承滚柱直径分选中的应用电感式传感器由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。在实际应用中，这三种传感器多制成差动式，以便提高线性度和减小电磁吸力所造成的附加误差。技术指标滚柱的标称直径为10.000mm,允许公差范围±3um,超出公差范围均剔除，在公差范围内，滚柱的直径从9.997-10.003mm,分为A-G共7个等级，分别落入对应的7个料箱中。滚绝对误差小于0.5um.设计方案（1）测微器的选择它的钨钢测头紧压在滚柱的最高点。由于被测滚柱的公差变化只有6um,传感器所需要的行程较短，所以可以选择绕组骨较短、直径较小的型号。（2）滚柱的推动与定位在电磁作用下，自动排成队列，从给料管中下落到气缸的推杆右端。气缸的活塞在高压气体的推动下，将滚柱快速推至电感测微器的测标下方的限制挡板位置。（3）气缸的控制气缸有后进/出气口B和前进/出气口A。当A向大气敞开、高压气体从B口进入时，活塞向右推动，气缸前室的气体从A口排出。反之，活塞后退，气缸后室的气体从B口排出。气缸A口与B口的开启由电磁阀门控制。（4）落料箱翻板的控制按设计要求，共有9个落料箱，分别是-3um,-2um,-1um,0um,1um,2um,3um,以及“偏大”，“偏小”废品箱。系统调试1、传感器的安装高度调试将标准直径（10.000）的滚柱置于测微仪的钨钢测头的正下方，松开测微仪的固定螺母，上下调节测微仪的安装高度，使计算机显示屏上的读数尽量接近“0.0”um，并重新固定。然后将“人机界面”上的光标移到“清零控键”位置，按“确认”键，完成软件置零。2、灵敏度调试分别将预先用精密仪器标定的+3um和-3um的滚柱置于钨钢测头下方，在屏幕上改变程序中的灵敏度系数，从而微调测量系统的灵敏度，使显示结果分别为+3um和-3um。3、活塞行程控制调节气缸的前后位置和气源处理三联件上的气压开关，使输出的气压约为0.4MPa。活塞的推杆到达最右端位置时，恰好能将待测滚柱推到钨钢测头下方，并将前一粒滚子挤到45度的滑道上面。4、电磁铁翻板的调试分别将不同直径误差的滚柱推到钨钢测头下方，启动测试软件后，对应的电磁铁翻板应立即打开。误差分析该测试系统的误差主要由以下几个部分组成：机械误差、测微器、激励源、放大器、A/D转换器，总的误差由以上几项合成。通常情况下，激励源频率和幅度的飘移可达1%以上，信号放大器的误差小于5%，12位A/D转换器的误差小于0.1%，机械系统的重复性和飘移约1%。改进要提高系统的测量准确度，还需要对机械结构进行精心设计和牢固安装，应尽量提高激励源的频率、幅度的稳定性。如果测量对象是圆锥滚子，其直径的标称位置应为圆锥子的轴向中心点。如果钨钢测头稍有微差，将因斜度变化带来很大的误差。总结：通过本工程项目设计实例的学习，我们初步了解测量系统的调零、传感器的安装等过程。调试过程可能更复杂。必须更多地查阅图书资料，扩大知识面为下次做好准备。作业二、分析利用电容压力传感器测量地面沉降1、项目来源和技术指标地面沉降是一个全球性的问题。自20世纪末以来,随着世界范围内人类对深层地下水开采量日益增加,许多地区陆续出现了地面沉降现象。人们使用多种方法来测量并进而达到控制地面沉降的目的。测量方法包括地面水准桩标沉降测量全球卫星定位系统(Gps)测量、合成孔径干涉雷达(InsAR)测量以及水井水位测量等。根据某一地区的长期观测,可以得到地下水位与地面沉降的关系。例如,在某一地区的观测结果是:地下水埋深(即地下水面与地面的距离)变化较小时地面沉降很微弱;地砌供深变化到一定程度后,地面沉降速度开始增大;地下水埋深变化超过一定限度后,沉降速率明显加大。因此可以通过测量地下水埋深的变化来监视地面沉降。获得地下水埋深数据的简单方法是水井水位测量。受某沿海城市委托,本课题组承接该地区深水井水位测量项目具体技术指标如下：水井最大深度：70m最小地下水深度:10m最大地下水深度：50m最大水位变率：不大于0.1m/min水位测量允许误差：0.2m/2、水井水位测量方案：水井水位是指水井底部到水面的直线距离。水井底部距地面的距离l减去水井水位h就等于地下水埋深x三者之间的关系如图所示。目前国内测量水井水位的方法主要有绳子标尺法、浮球磁致伸缩法和压力法等。绳子标尺法是在绳子一端系重物而坠入井中，重物到达井底后再提起，由绳子被水浸湿的长度测出水位。这种方法不准确,也不利于自动测量,更无法测量“动水位”;超声法的价格较高,误差较大,且要求井壁垂直没有障碍物;浮球磁致伸缩法是较先进水位测量方法但是其测量范围一般不超过10m,且要注意不要使浮球卡在不锈钢的磁致伸缩杆上。3、水位深埋自动测报系统遥测站1变送器1变送器2变送器3遥控终端防雷设备遥测站2遥测站n防雷装置检测电路计算机显示终端电源（1）投入式液位变送器的布局为了消除地层的不均匀性，以每一个测试点为中心，在一个边长为100m的等边三角形的三个顶点,均匀打三个50m左右(视当地的水位而定)的深井将投人式压力变送器沉人井底,取三个变送器测量值的算术平均值为水位测量结果。(2)安装支架由于水井的淤泥沉淀较多、所以还应设置一个不锈钢安装支架(高度约1m)。将带有导气电缆(起背压管作用)的变送器央紧在不锈钢安装支架上,一起缓缓投人水井中导气电缆的长度应大于水井的深度,井固定在井架上。导气电缆端部的防水接线盒通过屏蔽电缆与遥测中心站的计算机接口相连。(3)电源投人式陶瓷电容投人式液位变送器的电源电压允许范围为9-30v。考虑到有的遥测站与中心站的距离很远,线路压降较为可观,所以选取24v，标准电压电源的功率视变送器的个数而定3本项目的测点共20个每个测点设置3个变送器垂每个变送器的最大电流为20mA,考虑到余量,要求电源必须能提供l.5A以上的电流。(4)遥测站和中心站的组成遥测站主要由变送器4遥测终端、防雷设备等组成;中心站由实时监控服务器、数据服务器预报分析站通信设备电源系统防1阶是施软件系统等组成。计算及校验1、负载电阻两线制、4-20MA仪表的输出必须依靠负载电阻,将输出的电流信号转换成电压信号。负载电阻越大，得到的输出电压就越高。但负载电阻的上限受电源电压的限制。当电源电压变送器的最低工作电压为10v线路电阻为100Ω时，可以通过厂方给出的经验公式求得最大负载电阻RL为600Ω。2、水位埋深的计算陶瓷膜片处的压力为p，p=pgh(式中的p为液体密度,g为重力加速度)，则被测液位h=p1/(pg),水位埋深x=l一h,式中的l为水井的深度。3投入式水位变送器的校验传感器性能校验的目的是为计算机误差补偿提供数据主要有以下几点:(1)零点温度漂移校验在高压密封水位试验台中，保持水压为0.2mH20不变。缓慢地将水温从0℃上升到40℃再降低到0℃。每隔l0±l℃并保持为15分钟后，读取投人式水位变送器的测量值。在测试过程中读数的最大变化值除以40，即为零点温度漂移。例如,某一满度值为50mH20的水位变送器,在0℃时的输出为4.030mA，在40℃时变送器的输出上升为4.040mA,可得零点温度漂移2.5×10‐4℃(2)输出时漂和再现性误差校验在约1mH20的固定压力下,使投人式水位变送器连续工作24h,水位显示的变化量即为输出时漂。在24h后,48h之内,将水压上升到40mH20,再下降到初值。关断电源,再隔24h重复上述步骤3次。记录lmH20的水位显示变化量即为再现性误差。(3)绝缘电阻校验将变送器放人水中24h后。在20℃条件下用直流l00v的绝缘电阻表(俗称兆欧表)分别测量变送器的负电源端与机箱外壳之间的绝缘电阻,其值应大于50MΩ。(4)防水密封性校验将投人式水位变送器置于l.5倍的额定压力下保持1h后,测量绝缘电阻不应小于10MΩ。综上所述，陶瓷电容投入式液位变送器可以长期测量地下静水位，也可以测量动水位和水位下降速度，为地面沉降的检测和控制提供科学依据。通过学习本项目的设计过程，可以获得许多经验。列如，在实施项目时，首先要了解项目的要求、指标,然后收集国内外相关资料做出多个设计方案,比较不同方案的优劣,确定其中一种最佳方案。然后上网查阅适合本项目的各种仪表和设备商的产品技术指标,并考虑厂商的信誉和资质,比较不同从而确定仪表、设备的具体型号。作业三、分析超声波传感器在铁路钢轨探伤中的应用工业上常用的无损检测方:法有五种:超声检测、射线探伤、渗透探查、磁粉检测和涡流检测。其中超声检测是利用超声波的透射和反射进行检测的。超声波可以穿透无线电波、光波无法穿过的物体,同时又能在两种特性阻抗不同的物质交界面上反射，当物体内部存在不均匀性时，会使超声波衰减改变,从而可区分物体内部的缺陷。因此,在超超声波检测中，发射器发射超声波的目的是超声波在物体遇到缺陷时,部分声波会产生反射,发射和接收器可对反射波进行分析,精确地测出缺陷来,并显示H内部缺陷的位置和大小等。超声检测作为种重要的无损检测技术不仅具有穿透能力强、设备简单、使用条件和安全性好、检测范围广等根本性的优点外,面且其输出信号是以波形的方式体现，使得当前飞速发展的计算机信号处理、模式识别和人工智能等高新技术能被方便地应用于检测过程,从而提高检测的精确度和可靠性。在高速钢轨检测中的应用我国铁路运营线路近7万公里.而且铁路正在向高速、重载的方向发A(超期服役的钢轨数量很大,线路上的钢轨在承担繁重的运输任务过程中不免要产生各种不见的损伤如侧磨、轨头压溃、剥离掉块、锈蚀、核伤、水平裂纹、垂直裂纹、周边裂纹等。如图3所示,当被检钢轨内部有个裂纹缺陷（或其他缺陷)将超声波探头放在被检钢轨的某一表面部位(该面称作探伤面、检测面)探头向被检钢轨发射超声波信号,超声波穿过界面进入被检钢轨内部,在遇到缺陷和两介质的界面时都会有反射,反射信号被探头接收后,通过探伤仪内部的电路转换,就可以把缺陷信号和底波信号形象地显示出来,如图4所示动根据超声波的声程推算,就可以轻易地将缺陷信号和底波信号区分)B然后通过超声波试块进行定标.就可以实现对钢轨缺陷的定位和定量。如图3所示,当被检钢轨内部有+个裂纹缺陷〈或其他缺陷)将超声波探头放在被检钢轨的某表面部位(该面称作探伤面、检测面)4探头向被检钢轨发射超声波信引超声波穿过界面进入被检钢轨内部,在遇到缺陷和两介质的界面时都会有反射,反射信号被探头接收后,通过探伤仪内部的电路转换,就可以把缺陷信号和底波信号形象地显示出来,如图4所示动根据超声波的声程推算,就可以轻易地将缺陷信号和底波信号区分形然后通过超声波试块进行定标.就可以实现对钢轨缺陷的定位和定量。现代意义的无损检测技术是随石各种科学技术的发展面发展起来的超声波检测作为无损检测的种重要方法和热点研究,主要集中在研制适应性强、灵敏度高的探头:为判断缺陷性质面对各种缺陷数学模型的建立:缺陷的检出和信号分析技术:无损可介的量化研究，以及拓展超声检测在其他领域的应用。它的优点是对平面型缺陷十分敏感,经探伤便知结果，易于携。多数超声探伤仪不必外接电源，穿透力强局限性是藕合传感器要求被检表面光滑，难于探出细小裂缝，要有参考标准。为解释信号要求检验人员素质高。超声检测技术未来将会向着以下几个方面发展:(1)向高精度、高分辨率方向发展a(2)高温条件下的测量明显增多,在线检测、动态检测增多。(3)在若干领域向超声波无损可分发展,使得超声检测内容有了新的内涵。如超声波检测技术与断裂力学相结合,对重要构件进行剩余寿命可的超声检测技术与材料科学相结合。(4)在无损检测方面向定量化、图像化方向发展,超声检测系统将进步数字化、图像化、自动化、智能化。(5)现代信息处理技