【正文】 阻產(chǎn)生變化ΔR1=ΔR，根據(jù)（2）可得到輸出電壓為 (3)對于電源對稱電橋，R1=R4=R,R2=R3=R’。U為電橋的直流電源電壓。(2)％，寫出被測電阻的真值和極限值。有界性 在一定測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超過一定的范圍，即絕對值很大的隨機誤差幾乎不出現(xiàn)。隨機誤差則是指在相同條件下，多次測量同一量時，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變化的誤差。解：該儀器的靈敏度為mV/mm，各自的靈敏度如下： 鉑電阻溫度傳感器： ℃ 電橋： 放大器： 100(放大倍數(shù)) 筆式記錄儀： 求：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度； (2)記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值。正式測量開始后，只需增加或減小負(fù)載電阻RL的值，負(fù)載變動所引起的穩(wěn)壓電源輸出電壓U0的微小波動值ΔU，即可由毫伏表指示出來。測量原理如下圖所示：圖中使用了高靈敏度電壓表——毫伏表和電位差計，Rr和E分別表示穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻和電動勢，凡表示穩(wěn)壓電源的負(fù)載，ER1和Rw表示電位差計的參數(shù)。例：應(yīng)變式位移傳感器： C WYYB20；光纖壓力傳感器：C YGQ2。，各部分有何意義?依次為主稱（傳感器） 被測量—轉(zhuǎn)換原理—序號主稱——傳感器，代號C；被測量——用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標(biāo)記。測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。通常傳感器輸出信號是微弱的，就需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。見附錄表2；轉(zhuǎn)換原理——用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標(biāo)記。，應(yīng)當(dāng)采用何種測量方法? 如何進行?答：測定穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載電阻變化的情況時，最好采用微差式測量。在測量前調(diào)整R1使電位差計工作電流I1為標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)U0=U+ΔU，穩(wěn)壓電源輸出電壓在各種負(fù)載下的值都可以準(zhǔn)確地測量出來。 解：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為 cm/℃（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值為℃，量程均為0~800℃，、現(xiàn)要測量500℃的溫度，％，選那臺儀表合理?解：℃，測量500℃時的相對誤差為4％；℃，測量500℃％；℃，測量500℃％。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小，精密度是指測量結(jié)果的分散程度，它反映了隨機誤差的大小。抵償性 在相同條件下，當(dāng)測量次數(shù)n→∞時，全體隨機誤差的代數(shù)和等于零，即。解：(1)求10次測量的算術(shù)平均值，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差σ和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差s。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R時，稱為等臂電橋；當(dāng)R1=R2=R,R3=R4=R’(R≠R’)時，稱為輸出對稱電橋；當(dāng)R1=R4=R，R2=R3 =R’(R≠R’)時，稱為電源對稱電橋。當(dāng)R1臂產(chǎn)生電阻增量ΔR1=ΔR時，由式（2）得 (4)對于等臂電橋R1=R2=R3=R4=R，當(dāng)R1的電阻增量ΔR1=ΔR時，由式（2）可得輸出電壓為 (5)由上面三種結(jié)果可以看出，當(dāng)橋臂應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化時，電橋的輸出電壓也隨著變化。在實際使用中為了進一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作形式，R1=R+ΔR,R2=RΔR,R3=R+ΔR,R4=RΔR，將上述條件代入式(1)得 (6)由式(6)看出，由于充分利用了雙差動作用，它的輸出電壓為單臂工作時的4倍，所以大大提高了測量的靈敏度。答：通常采用電橋電路作為測量電路。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1 000時，試求單臂、雙臂和全橋工作時的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000時，若要使輸出電壓大于10mV，則可采用何種工作方式（設(shè)輸出阻抗為無窮大）？解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為n，故可得：mV得n要小于2，故應(yīng)采用全橋工作方式。題6圖解：此電橋為輸出對稱電橋，故/mV，在工業(yè)應(yīng)用中是如何發(fā)揮這些特性的？答：光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。當(dāng)動極板移動△x后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為C=εb（a△x）/d=C0εb當(dāng)活動極板因被測參數(shù)的改變而引起移動時，兩極板間的距離d發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間的電容量C。為此,一般是在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。試求當(dāng)動極板上輸入一位移量△x=5mm時,電橋輸出電壓u0。解：這是個變面積型電容傳感器，共有4個小電容并聯(lián)組成。如果輸入交流電壓為正半周，則A點電位為正，B點電位為負(fù)，二極管VV4導(dǎo)通，VV3截止。，LL2為傳感器的兩差動電感線圈的電感，其初始值均為L0。答：這是簡單的電壓輸出型，動鐵芯移動時引起上下兩個全波整流電路輸出差動電壓，中間可調(diào)整零位，輸出電壓與鐵芯位移成正比。熱電偶測溫就是利用這種熱電效應(yīng)進行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進儀表，就能測量溫度。所以導(dǎo)體A失去電子帶正電荷，導(dǎo)體B得到電子帶負(fù)電荷，于是，在A、B兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一個由A到B的電場。對于導(dǎo)體A或B，將其兩端分別置于不同的溫度場t、t0中(t t0)。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位差稱為溫差電動勢。二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，則回路中總的熱電動勢不變。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。這種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合，有0℃恒溫器和其他恒溫器兩種；二是補償導(dǎo)線法。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢補償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化，工作原理如下圖所示。RCM是用漆包銅絲繞制成的，它和熱電偶的冷端感受同一溫度。線路設(shè)計使得I1=I2=I/2=。解：由鎳鉻鎳硅熱電偶分度表查出E(40，0)=，根據(jù)式(521)計算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實際溫度為℃6．已知鉑銠10鉑(S)熱電偶的冷端溫度t0＝25℃，現(xiàn)測得熱電動勢E(t，t0)＝，求熱端溫度是多少度?解：由鉑銠10鉑熱電偶分度表查出E(25，0)=，根據(jù)式(521)計算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實際溫度為℃7．已知鎳鉻鎳硅(K)熱電偶的熱端溫度t＝800℃，冷端溫度t0＝25℃，求E(t，to)是多少毫伏?解：由鎳鉻鎳硅熱電偶分度表可查得E(800，0)=，E(25，0)= mV，故可得 E(800，5)==8．現(xiàn)用一支鎳鉻康銅(E)熱電偶測溫。 第6章 壓電傳感器習(xí)題答案1．為什么說壓電式傳感器只適用于動態(tài)測量而不能用于靜態(tài)測量?答：因為壓電式傳感器是將被子測量轉(zhuǎn)換成壓電晶體的電荷量，可等效成一定的電容，如被測量為靜態(tài)時，很難將電荷轉(zhuǎn)換成一定的電壓信號輸出，故只能用于動態(tài)測量?；谕夤怆娦?yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等；基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。4．什么是光電元件的光譜特性?答：光電元件的光譜特性是指入射光照度一定時，光電元件的相對靈敏度隨光波波長的變化而變化，一種光電元件只對一定波長范圍的人射光敏感，這就是光電元件的光譜特性。6．模擬式光電傳感器有哪幾種常見形式?答：模擬式光電傳感器主要有四種?？捎糜跍y量透明度、混濁度；三是恒定光源發(fā)射的光通量投射到被測物上，由被測物表面反射后再投射到光電元件上，如圖c所示。第8章 霍爾傳感器習(xí)題答案1. 什么是霍爾效應(yīng)？答：在置于磁場的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，是由科學(xué)家愛德文3. 為什么霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料？答：因為在N型半導(dǎo)體材料中，電子的遷移率比空穴的大，且μnμp，所以霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料?；魻栐囟妊a償?shù)姆椒ㄖ饕欣幂斎牖芈返拇?lián)電阻進行補償和利用輸出回路的負(fù)載進行補償兩種。根據(jù)溫度特性，元件霍爾系數(shù)和輸入內(nèi)阻與溫度之間的關(guān)系式為RHt=RH0(1+αt) Rit=Ri0(1+βt)式中，RHt為溫度為ｔ時霍爾系數(shù)；RH0為0℃時的霍爾系數(shù)；Rit為溫度為ｔ時的輸入電阻；Ri0為0℃時的輸入電阻；α為霍爾電壓的溫度系數(shù), β為輸入電阻的溫度系數(shù)。 (2) 利用輸出回路的負(fù)載進行補償。負(fù)載RL上的電壓UL為 UL=[UH0(1+αt) ] RL/[Rv0(1+βt)+RL] (3)為使UL不隨溫度變化，可對式(3)求導(dǎo)數(shù)并使其等于零，可得 RL/Rv0≈β/≈β/α (4)最后，將實際使用的霍爾元件的α、β值代入，便可得出溫度補償時的RL值。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點。答：液位控制系統(tǒng)原理如圖所示，霍爾元件固定不動，磁鐵與探測桿固定在一起，連接到裝液體的容器旁邊，通過管道與內(nèi)部連接。1．下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是（ ） A．壓力 B．力矩 C．溫度 D．厚度2．屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（ ） A．重復(fù)性 B．線性度 C．靈敏度 D．固有頻率3．按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（ ） A．光電式傳感器 B．電容式傳感器 C．壓電式傳感器 D．磁電式傳感器4．測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（ ） A．變極板面積型 B．變極距型 C．變介質(zhì)型 D．容柵型5．利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。? ） A．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片 B．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián) C．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片 D．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片6．影響壓電式加速度傳感器低頻響應(yīng)能力的是（ ） A．電纜的安裝與固定方式 B．電纜的長度 C．前置放大器的輸出阻抗 D．前置放大器的輸入阻抗7．固體半導(dǎo)體攝像元件CCD是一種（ ） A．PN結(jié)光電二極管電路 B．PNP型晶體管集成電路 C．MOS型晶體管開關(guān)集成電路 D．NPN型晶體管集成電路8．將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開關(guān)兩端所構(gòu)成的RC吸收電路，其作用是（ ） A．抑制共模噪聲 B．抑制差模噪聲 C．克服串?dāng)_ D．消除電火花干擾9．在采用限定最大偏差法進行數(shù)字濾波時，若限定偏差△Y≤，則本次采樣值Yn應(yīng)選為（ ） A． B． C． D．10．若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進制數(shù)的位數(shù)為10，則該轉(zhuǎn)換器能分辨出的最小輸入電壓信號為（ ） A． B． C． D．11．周期信號的自相關(guān)函數(shù)必為（ ）