【正文】 路，否則在傳感器過載時，會產(chǎn)生過高的輸出電壓。 2．常用的半導(dǎo)體光電元件有哪些 ?它們的電路符號如何 ? 答：常用的半導(dǎo)體光電元件有光敏二極管、光敏三極管和光電池三種。 一是 光源本身是被測物，它發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)，如圖 a 所示。能將紅外輻射量的變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置稱為紅外探測器或紅外傳感器。 5. 什么是霍爾元件的溫度特性？如何進行補償？ 答： 霍爾元件的溫度特性是指 元件的內(nèi)阻及輸出與溫度之間的關(guān)系。很明顯，只有當?shù)谝豁棔r，才能用串聯(lián)電阻的方法減小第二項，實現(xiàn)自補償。 6. 集成霍爾傳感器有什么特點？ 答：集成霍爾傳感器的特點主要是 取消了傳感器和測量電路之間的界限，實現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。 儲 存 罐最 高 位最 低 位磁 鐵開 關(guān) 型霍 爾 片處 理 電 路控 制 電 源電 磁 閥液 體 源 第 9 章 新型傳感器 習(xí)題答案 1．光纖傳感器的性能有何特殊之處？主要有哪些應(yīng)用？ 答： 光導(dǎo)纖維傳感器 (簡稱光纖傳感器 )是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新型傳感器。這類傳感器主要有熱釋電紅外傳感器和紅外線溫度傳感器兩大類。振蕩源在介質(zhì)中可產(chǎn)生兩種形式的振蕩，即橫向振蕩和縱向振蕩。 。 3．紅外線光電開關(guān)有哪些優(yōu)越的開關(guān)特性？ 答：紅外線光電開關(guān) 具有 表面反射率 低、 環(huán)境特性 優(yōu)越、 回差距 35 離 遠、 響應(yīng)頻率 高、 輸出狀態(tài) 靈活、 檢測方式 多樣、 輸出形式 多等許多優(yōu)越的開 關(guān)特性。由于熱敏元件的響應(yīng)時間長，一般在毫秒數(shù)量級以上。 33 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。負載 RL上的電壓 UL為 UL=[UH0(1+α t) ] RL/[Rv0(1+β t)+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 /α .1≈ 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。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+α t) Rit=Ri0(1+β t) 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)。 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 μnμ p，所以霍爾元件一般采用 N型半導(dǎo)體材料。這種傳感器可用于工件尺寸測量、振動測量等場合。光電傳感器設(shè)計靈活，形式多樣，在越來越多的 領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。 26 第 7 章 光電式傳感器 1．光電效應(yīng)有哪幾種 ?與之對應(yīng)的光電元件各有哪些 ? 答：光電效應(yīng)有外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種。不過由于固態(tài)電子器件和集成電路的迅速發(fā)展， 電荷放大器的 優(yōu)點： 輸出電壓 Uo 與電纜電容 Cc 無關(guān) ， 且與 Q 成正比 ， 這是電荷放大器的最大特點。熱敏電阻具有以下優(yōu)點： ①電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高；②結(jié)構(gòu)簡單；③電阻率高，熱慣性?。坏柚蹬c溫度變化呈非線性，且穩(wěn)定性和互換性較差。 9．如圖 所示之測溫回路，熱電偶 的分度號為 K， 毫伏 表的示值應(yīng)為多少度 ? 答：毫伏表的示值應(yīng)為 (t1t260)℃ 。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 21 兩種 ；二是 補償導(dǎo)線法 。 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。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)。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。 ？它的主要優(yōu)點是什么？ 答：電渦流式傳感器的靈敏度主要受 導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離等因素影響。問： （ 1）如果極板間距離變化量 )(1 m?? ??? ，電容的變化量 C? 是多少？ （ 2）如果測量電路的靈敏度 )(1001 pFmVk ? ，讀數(shù)儀表的靈敏度 52?k （格／ mV）在)(1 m?? ??? 時，讀數(shù)儀表的變化量為多少？ 解：（ 1）根據(jù)公式 S S S dC d d d d d d? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ，其中 S= 2r? （ 2）根據(jù)公式 112kk ????? ，可得到 112k k ?? ???? = 3100 1 10 ??? ? 7. 簡述電容式傳感器的優(yōu)缺點。 流電橋，結(jié)構(gòu)組成如圖所示。 bdaxΔ x 12 直線位移型電容式傳感器 ?采取什么措施可改善其非線性特征 ? 答：下 圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。 2）應(yīng)變片的自 補償法是利用自身具有溫度補償作用的應(yīng)變片 。設(shè)等強度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?5 000，試求此時電橋輸 9 出端電壓 U0。 R1 R 2R 3R 4R tR 1ˊˊR 2 熱電阻的測量電路 120Ω 靈敏度系數(shù) K=為 120Ω 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為 4V，并假定負載電阻無窮大。 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 ?????? ???????? ?????? ?? RRURRUU 440 (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。當四臂電阻 R1=R2=R3=R4=R 時，稱為等臂電橋；當 R1=R2=R,R3=R4=R’(R≠ R’)時，稱為輸出對稱電橋 ；當 R1=R4=R， R2=R3 =R’(R≠R’)時，稱為電源對稱電橋。 解： （ 1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為 ?????S cm/℃ （ 2）記錄儀筆尖位移 4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值為 4 ??t ℃ ，量程均為 0~800℃ ，精度 等級分別為 級、 級和 級，現(xiàn)要測量 500℃ 的溫度，要求相對誤差不超過 4 ％ ，選那臺儀表合理 ? 解： 級時的最大絕對誤差值為 20℃ ，測量 500℃時的相對誤差為 4％； 級時的最大絕對誤差值為 16℃ ，測量 500℃時的相對誤差為 ％； 級時的最大絕對誤差值為 12℃ ，測量500℃時的相對誤差為 ％。系統(tǒng)功能最大程度地用軟件實現(xiàn)。 2 顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的過程。 1 第 1 章 傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)思考題答案 ? 說明各部分的作用。根據(jù)需要測量電路還能進行阻抗匹配、微分、積分、線性化補償?shù)刃盘柼幚砉ぷ?。它?的特點是傳感器與微型計算機有機結(jié)合，構(gòu)成智能傳感器。 解：該儀器的靈敏度為 ?????S 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。 U為電橋的直流電源電壓。因此在使用中多采用等臂電橋或輸出對稱電橋。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果 tt RR 21 ? ，則由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強度梁同一截面的正反兩面。電橋補償 法簡單易行，而且能在較大的溫度范圍內(nèi)補償，但上面的四個條件不一滿足，尤其是兩個應(yīng)變片很難處于同一溫度場。△ x/d （ 1） 電容因位移而產(chǎn)生的變化量為 axCxdbCCC ????????? 00 ? 其靈敏度為 dbxCK ?????? 可見增加 b 或減小 d 均可提高傳感器的靈敏度。在實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度