傳感器與檢測(cè)技術(shù)(胡向東第2版)習(xí)題解答(存儲(chǔ)版)
【正文】 出現(xiàn)的超調(diào)量大約是最終穩(wěn)態(tài)值的40%。 ② 半橋差動(dòng)電路的電壓輸出靈敏度比單臂電橋提高了一倍。解：圖311是一種等強(qiáng)度梁式力傳感器，(1) 由K= (ΔR/R)/ε得ΔR/R=Kε，(2) 電阻應(yīng)變片阻值為120Ω，靈敏系數(shù)K=2， 的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量，泊松比μ=。（2）當(dāng)△Z=10Ω時(shí)，分別接成單臂和差動(dòng)電橋后的輸出電壓值。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負(fù)位移輸出負(fù)電壓，電壓值的大小表明位移的大小，電壓的正負(fù)表明位移的方向。設(shè)真空的介電常數(shù)為，圖中，極板寬度為W。解：特性曲線是一條斜率為1的直線。y軸：與x、z軸同時(shí)垂直的軸為y軸，稱為機(jī)械軸（該方向只產(chǎn)生機(jī)械變形，不會(huì)出現(xiàn)電荷集聚）。霍爾組件多用N型半導(dǎo)體材料，且比較薄。因此，我們只需測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)值，就可間接獲得被測(cè)溫度。④ 均質(zhì)導(dǎo)體定律如果組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度是否相同，熱電偶回路中的總熱電動(dòng)勢(shì)均為0。解： ℃的熱電偶與電壓表相連接，電壓表接線端是50℃，若電位計(jì)上讀數(shù)是60mV，求熱電偶的熱端溫度。主要適用于引線不長(zhǎng)、測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。根據(jù)外光電效應(yīng)制作的光電器件有光電管和光電倍增管。∴8位光電碼盤的最小分辨率是≈176。由于微波波長(zhǎng)很短、頻率很高（300MHz~300GHz），要求振蕩回路有非常小的電感與電容，故不能采用普通的晶體管構(gòu)成微波振蕩器，而是采用速調(diào)管、磁控管或某些固態(tài)元件構(gòu)成。 在用脈沖回波法測(cè)量厚度時(shí)，利用何種方法測(cè)量時(shí)間間隔有利于自動(dòng)測(cè)量？若已知超聲波在被測(cè)試件中的傳播速度為5480m/s，測(cè)得時(shí)間間隔為25，試求被測(cè)試件的厚度。（3）微波檢測(cè)器微波檢測(cè)器是用于探測(cè)微波信號(hào)的裝置。答：微波傳感器的組成主要包括三個(gè)部分：微波發(fā)生器（或稱微波振蕩器）、微波天線及微波檢測(cè)器。基于光生伏特效應(yīng)的光電器件典型的有光電池；此外，光敏二極管、光敏晶體管也是基于光生伏特效應(yīng)的光電器件。解：具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其阻值與溫度的關(guān)系可表示為,==29kΩ第9章 光電式傳感器 什么是光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、外光電效應(yīng)？這些光電效應(yīng)的典型光電器件各自有哪些？答：光照射到物體上使物體發(fā)射電子，或電導(dǎo)率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)等，這些因光照引起物體電學(xué)特性改變的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。答：熱電阻常用引線方式主要有：兩線制、三線制和四線制。對(duì)應(yīng)于281Ω的阻值，查分度表，對(duì)應(yīng)的溫度約為500℃。③ 標(biāo)準(zhǔn)電極定律如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C（參考電極）組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)已知，則由這兩個(gè)導(dǎo)體A、B組成的熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為實(shí)用價(jià)值：可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。解：① ② 由，得第8章 熱電式傳感器 熱電偶的工作原理是什么?答：熱電偶測(cè)溫基本原理：熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)的基本原理。 將一壓電式力傳感器與一只靈敏度可調(diào)的電荷放大器連接，然后接到靈敏度為=20mm/V的光線示波器上記錄，已知壓電式壓力傳感器的靈敏度為=5pc/Pa，該測(cè)試系統(tǒng)的總靈敏度為S=，試問：(1) 電荷放大器的靈敏度應(yīng)調(diào)為何值(V/pc)？(2) 用該測(cè)試系統(tǒng)測(cè)40Pa的壓力變化時(shí)，光線示波器上光點(diǎn)的移動(dòng)距離是多少？解：(1) (2) 第7章 磁敏式傳感器 什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？答：① 一塊長(zhǎng)為l、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Uh。z軸：是通過錐頂端的軸線，是縱向軸，稱為光軸，沿該方向受力不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。=1，=4。② 電容式傳感器解決此問題的方法參見P80圖56所示的圓筒結(jié)構(gòu)變介質(zhì)型電容式傳感器，總的電容值為在圓筒結(jié)構(gòu)變介質(zhì)式電容傳感器中的液位達(dá)到桶高4m的對(duì)應(yīng)位置時(shí)，電容值達(dá)到一個(gè)特定值，接入測(cè)量電路，就可以在液位達(dá)到4m時(shí)輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，關(guān)閉閥門，停止注水。只能根據(jù)的符號(hào)判斷銜鐵的位置在零位處、零位以上或以下，但不能判斷運(yùn)動(dòng)的方向。做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，靈敏度將提高一倍。當(dāng)試件受力F時(shí)，電阻應(yīng)變片承受平均應(yīng)變值。 試分析差動(dòng)測(cè)量電路在應(yīng)變電阻式傳感器測(cè)量中的好處。 某傳感器為一階系統(tǒng)，當(dāng)受階躍函數(shù)作用時(shí)，在t=0時(shí)，輸出為10mv；在t=5s時(shí)輸出為50mv；在t→∞時(shí)，輸出為100mv。壓力/MPa輸出值/mV第一循環(huán)第二循環(huán)第三循環(huán)正行程反行程正行程反行程正行程反行程解：①求非線性誤差，首先要求實(shí)際特性曲線與擬合直線之間的最大誤差，擬合直線在輸入量變化不大的條件下，可以用切線或割線擬合、過零旋轉(zhuǎn)擬合、端點(diǎn)平移擬合等來近似地代表實(shí)際曲線的一段（多數(shù)情況下是用最小二乘法來求出擬合直線）。② 按傳感器的工作原理進(jìn)行分類根據(jù)傳感器的工作原理（物理定律、物理效應(yīng)、半導(dǎo)體理論、化學(xué)原理等），可以分為電阻式傳感
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