【正文】 成脈沖，并以數(shù)字形式顯示出來(lái)。 作業(yè)題： 導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線，導(dǎo)體兩端會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E，閉合導(dǎo)體回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e=Ndtd? ；當(dāng)線圈垂直于磁場(chǎng)方向切割磁力線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e=NBlv；若線圈以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，、則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e=NBSω 。在薄片兩側(cè)之間建立的電場(chǎng) EH ，稱(chēng)為 霍爾電場(chǎng) ，相應(yīng)的電勢(shì)UH 稱(chēng)為 霍爾電勢(shì) 。 當(dāng)霍爾元件的控制電流采用交流時(shí)，由于 建立霍爾電勢(shì)所需時(shí)間很短 ，因此交流電頻率可高達(dá)幾千兆赫，且 信噪比 較大。 磁柵 是檢測(cè)位置的基準(zhǔn)尺，尺身的磁性薄膜上預(yù)先錄有相同間距的柵狀磁信號(hào)， 磁頭 讀取磁信號(hào)。 1．電容式傳感器的工作原理和主要性能是什么？ 答：電容式傳感器工作原 理 ： 電容式傳感器也常常被人們稱(chēng)為電容式物位計(jì)，電容式物位計(jì)的電容檢測(cè)元件是根據(jù)圓筒形電容器原理進(jìn)行工作的，電容器由兩個(gè)絕緣的同軸圓柱極板內(nèi)電極和外電極組成，在兩筒之間充以介電常數(shù)為 e 的電解質(zhì)時(shí)，兩圓筒間的電容量為 C=2∏eL/lnD/d ，式中 L 為兩筒相互重合部分的長(zhǎng)度； D為外筒電極的直徑； d為內(nèi)筒電極的直徑； e 為中間介質(zhì)的電介常數(shù)。它的工作原理是建立在磁彈性效應(yīng)基礎(chǔ)之上，即利用這種傳感器將作用力（如彈性應(yīng)力、殘余應(yīng)力等）的變化轉(zhuǎn)化成傳感器導(dǎo)磁體的導(dǎo)磁率變化并輸出電信號(hào)。當(dāng)鐵磁材料上同時(shí)繞有激磁繞組和測(cè)量繞組時(shí)，導(dǎo)磁 率的變化將導(dǎo)致繞組間耦合系數(shù)的變化，從而使輸出電勢(shì)發(fā)生變化。恒壓驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，但是性能較差。 1. 能否用壓電傳感器測(cè)量變化比較緩慢的力信號(hào)？試說(shuō)明其理由。 2. 比較各種壓電材料的優(yōu)缺點(diǎn)。 三元系陶瓷 如：鈮鎂酸鉛壓電陶瓷 PMN，成分比例不同，可以配出不同性能的壓電陶瓷。因此，在兩數(shù)變換過(guò)程中，因光電管安裝不準(zhǔn)等產(chǎn)生的閱讀數(shù)誤差，最多不超過(guò) “1”，只可能讀成相鄰兩個(gè)數(shù)中的一個(gè)數(shù)。 ※ 特別強(qiáng)調(diào)： 干涉條紋是等光程差點(diǎn)的軌跡，因此，要分析某種干涉產(chǎn)生的圖樣，必求出相干光的光程差位置分布的函數(shù)。 ．畫(huà)出測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖，并說(shuō)明各組成部分的作用。3．傳感器的動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些？ 答： 1）時(shí)間常數(shù) 2）上升時(shí)間 3）穩(wěn)定時(shí)間（或響應(yīng)時(shí)間） 4）超調(diào)量4．提高傳感器性能的方法有哪些？ 答： 1）非線性校正 2）溫度補(bǔ)償 3）零位法、微差法 4）閉環(huán)技術(shù) 5）平均技術(shù) 6）差動(dòng)技術(shù) 7）集成化與智能化 8）采用屏蔽、隔離與抑制干擾措施 5．簡(jiǎn)述應(yīng)變式電阻傳感器的工作原理。恒流源供電時(shí)，一個(gè) 傳感器最好配備一個(gè)恒流源，這在使用中有時(shí)是不方便的。s cooperation with Central Asian countries, a senior official said. Shaanxi Governor Lou Qinjian said the province is fresh, rich and unique, as it was when it anchored one end of the ancient S ilk Road. It is the best option for acmodating industrial transfers from East China or the world at large, he said on Wednesday in Xi39。s business development. Rudy Buttignol, president of the public broadcasting pany in British Columbia, Canada, said his work requires frequent travel to Chengdu and the policy makes the trips easier. Data from the city39。 2）恒流源供電 電阻的輸出為： U0=IΔR 電橋的輸出與電阻的變化量成正比，即與被測(cè)量成正比，當(dāng)然也與電源電流成正比，即輸出與恒流源供給的電流大小、精度有關(guān)。 5）動(dòng)態(tài)性能好。因此 , 通過(guò)對(duì)光電檢測(cè)器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理就可獲得傳感器與被測(cè)物體表面之間的距離信息。在近代物理和近代計(jì)量技術(shù)中，如在光譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究和用光波標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)米尺等實(shí)驗(yàn)中都有著重要的應(yīng)用。光纖實(shí)際是指由透明材料做成的纖芯和在它周?chē)捎帽壤w芯的折射率稍低的材料 做成的包層 ,并將射入纖芯的光信號(hào) ,經(jīng)包層界面反射 ,使光信號(hào)在纖芯中傳播前進(jìn)的 媒體 .一般是由纖芯 ,包層和涂敷層構(gòu)成的多層介質(zhì)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)圓柱體 。2）壓電陶瓷（多晶半導(dǎo)瓷） 二元系陶瓷 如：鈦酸鋇壓電系數(shù)和相對(duì)介電常數(shù)較高，但居里點(diǎn)較低，為 120℃，機(jī)械強(qiáng)度差，價(jià)格便宜。因此盡管壓電式加速度傳感器具有較大的測(cè)量量程范圍，但對(duì)用于測(cè)量高低兩端頻率的振動(dòng)信號(hào)，選擇加速度傳感器靈敏度時(shí)應(yīng)對(duì)信號(hào)有充分的估計(jì)。 2）可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)元件（線位移）。 答：報(bào)告老師：圖片不能上傳。所謂壓磁效應(yīng)就是在外力作用下，鐵磁材料內(nèi)部發(fā)生應(yīng)變，產(chǎn)生應(yīng)力，使各磁疇之間的界限發(fā)生移動(dòng)，從而使磁疇磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動(dòng)，因而鐵磁材料的磁化強(qiáng)度也發(fā)生相應(yīng)的變化，這種由于應(yīng)力使鐵磁材料磁化強(qiáng)度變化的現(xiàn)象，稱(chēng)為壓磁效應(yīng)。 3．電感式傳感器的測(cè)量電路主要形式是什么？ ：自感式傳感器 1）脈沖調(diào)寬式測(cè)量電路 2）交流電橋測(cè)量電路差動(dòng)變壓器式傳感器測(cè)量電路 1）精密二極管檢波測(cè)量電路 2）差動(dòng)變壓器相敏檢波測(cè)量電路渦流式傳感器測(cè)量電路 1）電橋測(cè)量電路 2）諧振測(cè)量電路 4．簡(jiǎn)述壓磁式傳感器的工作原理。 1 磁柵傳感器的誤差包括零位誤差和細(xì)分誤差。進(jìn)行測(cè)量時(shí)， 采用高導(dǎo)磁的磁性材料（如坡莫合金）集中 磁通來(lái)增強(qiáng)磁場(chǎng)的集束器 可降低器件噪聲、提高信噪比。靈敏度 系數(shù)的大小，取決于 元件的材料 和幾何尺寸 ，材料的 ? 和 ? 越大，霍爾系數(shù) RH 越大，輸出的 UH 越大，為了提高霍爾靈敏度，要求材料的 RH 盡可能的大。流經(jīng)測(cè)量管流體的瞬時(shí)流量 Q 與流速 v 的關(guān)系為 Q=а v = 42D?v 。磁柵式傳感器目前有以下兩個(gè)方面的應(yīng)用：可以作為高精度測(cè)量長(zhǎng)度和角度的測(cè)量?jī)x器。 10 磁柵式傳感器由哪幾部分組成？簡(jiǎn)述工作原理？ 答：磁柵式傳感器由磁柵、磁頭和檢測(cè)電路組成。 什么是霍爾元件的不等位電勢(shì)？如何補(bǔ)償？ 答： 不等位電勢(shì) ：在額定控制電流作用下，無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，由于材料電阻率的不均勻，兩個(gè)電極不在同一等位面上，霍爾元件的厚度不均勻等原因，在兩霍爾電極之間的空載電勢(shì)。 答： 金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流 ，在與薄片方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的薄片的另兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) ， 的大小正比于控制電流 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 ，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)，利用霍爾效應(yīng)制成的傳感元件稱(chēng)霍爾傳感器。這種類(lèi)型的傳感器在結(jié)構(gòu)上有開(kāi)磁路和閉磁路兩種，一般都用來(lái)測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度，產(chǎn)生 感應(yīng)電勢(shì)的頻率作為輸出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率等于磁通變化的頻率 ②恒定磁通式磁電傳感器 ： 在圖 64 中，線圈和殼體固定，永久磁鐵用彈簧支承，當(dāng)殼體隨被測(cè)物體一起振動(dòng)時(shí)，由于彈性元件較軟而運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量相對(duì)較大，因而有較大慣性，來(lái)不及跟隨振動(dòng)體一起振動(dòng)，振動(dòng)能量幾乎全部被彈性元件吸收，永久磁鐵與線圈之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。通常，測(cè)薄導(dǎo)體時(shí)，激勵(lì)頻率 較高 ，測(cè)厚導(dǎo)體時(shí)激勵(lì)頻率應(yīng) 較 低 。 3 差動(dòng)電感傳感器的結(jié)構(gòu)要求是：兩個(gè)磁導(dǎo)體的幾何尺寸 完全相同 ，材料性能 完全相同 ，兩個(gè)線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸 也完全相同 。測(cè)ρ較小的材料（如銅材）時(shí)，應(yīng)選較 低的頻率（ 500Hz），而測(cè)ρ較大的材料（如黃銅、鋁）時(shí)，則選用較高的頻率（ 2kHz），從而保證在測(cè)不同材料時(shí)，得到較好的線性和靈敏度。變氣隙 型傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，一般用于測(cè)量幾微米至幾百微米的機(jī)械位移。把兩個(gè)次級(jí)電壓分別整流后，以它們的差為輸出端，這樣，次級(jí)電壓的相位和殘余電壓都不必考慮。螺管型的靈敏度比變面積型的還低，但量程大，線性較好，制造裝配方便，與變面積型相比，批量生產(chǎn)的互換性強(qiáng)，應(yīng)用越來(lái)越多。 ③ 渦流5 傳感器的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，有一個(gè)扁平線圈固定在框架上構(gòu)成。線圈電感 L 的變化與空氣隙δ的變化相對(duì)應(yīng)，這樣只要測(cè)出線圈的電感就能判定空氣隙的大小，也就是銜鐵的位移。 電容式傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：① 溫度穩(wěn)定性好 ；②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 適應(yīng)性強(qiáng)；③ 動(dòng)態(tài)響應(yīng)好 ；④可以實(shí)現(xiàn) 非接觸 測(cè)量，具有平均效應(yīng)。 3 電容式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成 電容量 變化的一種傳感器。 簡(jiǎn)述容柵式傳感器的工作原理。（ 3）消除和減小寄生電容的影響。 誤差平均效應(yīng) 和 數(shù)據(jù)平均處理 。7. 靜態(tài)標(biāo)定是指在靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，對(duì)傳感器的 靜態(tài)特性 、 靜態(tài)靈敏度 、 非線性 、 滯后 、 重復(fù)性 、等指標(biāo)的確定。 。對(duì)于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，沖激響應(yīng)一般用 函數(shù) h(t)來(lái)表示 。 11 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性又稱(chēng)長(zhǎng)期穩(wěn)定性，即傳感器在相 當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持其原性能的能力。 2）量程：檢測(cè)上限和檢測(cè)下限的代數(shù)差為量程。結(jié)構(gòu)型傳感器依靠傳感器的 結(jié)構(gòu)參數(shù) 變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。 、運(yùn)動(dòng)和特征等方面的 信息 。 畫(huà)出測(cè)試系統(tǒng)（不含信號(hào)處理功能）的組成框圖，并說(shuō)明各組成部分的作用。信息一般理解為消息、情報(bào)或知識(shí)。傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的另一種量的測(cè)量裝置。按照傳感器的能量轉(zhuǎn)化情況，可分為能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器。 ，但是信號(hào)中既含有我們所需的信息，也常常含有大量我們不感興趣的其他信息，后者統(tǒng)稱(chēng)為 干擾 。 ，例如用來(lái)測(cè)力的稱(chēng) 力 傳感器，測(cè)量位移的稱(chēng) 位移 傳感器。 重復(fù)性： 重復(fù)性是用本方法在正常和正確操作情況下，由同一操作人員，在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，使用同一 儀器 ，并在短期內(nèi)，對(duì)相同試樣所作多個(gè)單次測(cè)試結(jié)果，在 95％概率水平兩個(gè)獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的最大差值 。 3．不失真檢測(cè)的條件是什么？ 傳感器無(wú)失真檢測(cè)條件是：幅頻特性應(yīng)當(dāng)是常數(shù)（即水平直線）（如同 a）；相頻特性應(yīng)該是線性關(guān)系（如圖 b） 4．傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)、脈沖響應(yīng)函數(shù)是如何定義的？ 傳遞函數(shù)： 零初始 條件下線性系統(tǒng)響應(yīng) (即輸出 )量的拉普拉斯變換 (或 z 變換 )與激勵(lì) (即輸入 )量的拉普拉斯變換之比 。傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，對(duì)一價(jià)傳感器只有一個(gè)時(shí)間常數(shù)τ；對(duì)二價(jià)傳感器則有固有頻率 ω n 和阻尼比ξ兩個(gè)參數(shù)。 理論輸出值 的偏離程度。 器產(chǎn)生已知的非電量（如校準(zhǔn)、壓力、位移等），作為 輸入量 ，輸入到待標(biāo)定的傳感器中，然后將傳感器的 輸出量 與 輸入的標(biāo)準(zhǔn)量 作比較，獲得一系列校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或曲線。實(shí)際上，它本身就是一個(gè)可變電容器。 答：電容式傳感器的主要性能有靜態(tài)靈敏度，非線性和動(dòng)態(tài)特性。將固定容柵和可動(dòng)容柵的柵極面相對(duì)放置，中間留有間隙δ，形成一對(duì)對(duì)電容，這些電容并聯(lián)連接。這種類(lèi)型的傳感器一般用來(lái)測(cè)量 微小變化 的量。 思考題： 說(shuō)明變氣隙型電感傳感器、差動(dòng)變壓器式傳感器和渦流傳感器的主要組成、工作原理和基本特性。上下兩個(gè)鐵心及初級(jí)、次級(jí)線圈是對(duì)稱(chēng)的。這種現(xiàn)象就稱(chēng)為渦流效應(yīng)。當(dāng)不接負(fù)載（或負(fù)載阻抗為無(wú)窮大）時(shí)，其輸出稱(chēng)為開(kāi)路輸出電壓，表達(dá)式為： 當(dāng)電橋平衡時(shí)，即 Z1Z3=Z2Z4，電橋的輸出 ，當(dāng)橋臂阻抗發(fā)生變化時(shí)，引起電橋不平衡， 將不再為