傳感與檢測技術習題及解答(編輯修改稿)
2025-04-20 06:56 本頁面
【文章內容簡介】 。5. 什么是霍爾效應？霍爾電勢與哪些因素有關？答：金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應?；魻栯妱莸挠嬎闶綖椋? ，顯然，霍爾電勢的大小正比于控制電流I和磁感應強度B，還與霍爾元件的靈敏度KH有關，此外還取決于霍爾元件與磁場方向的相對位置θ有關。6. 影響霍爾元件輸出零點的因素有哪些？怎么補償？答：影響霍爾元件輸出零點的因素包括：不等位電勢、寄生直流電勢等，其中不等位電勢是最主要的零位誤差。補償措施：制造工藝上采取措施，減少誤差；選材更精細；采用補償電路。7. 試分析霍爾元件輸出接有負載RL時，利用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻R進行溫度補償的條件。解：右圖為補償電路圖。設霍爾元件的輸入電阻Rit、靈敏度系數kHt隨溫度變化規(guī)律分別為：Rit= Ri0[1+α(t－t0)]； kHt=kH0[1+β(t－t0)]要實現溫度變化時霍爾元件的輸出電勢不變，即要求： UH=kH0I 0B=kHt I tB=常數 ，即：kH0I0 = kHt I t 因為： I 0=U／(Ri0+RP)； I t=U／(Ri t+RP) 故： kH0 U/(Ri0+RP) = kH0[1+β(t－t0)] U/{Ri0[1+α(t－t0)] +RP} [1+β(t－t0)] (Ri0+RP)= Ri0[1+α(t－t0)] +RP所以： RP=即利用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻Rp=時，霍爾輸出不受溫度影響。8. 試說明霍爾式位移傳感器的輸出UH與位移x成正比關系。答：在磁場方向平行霍爾元件法線方向的情況下，霍爾電勢輸出：在霍爾位移傳感器中，磁場一般設計呈沿x方向變化的線性磁場，即B=kx，這時霍爾電勢輸出為，顯然在控制電流一定的情況下，霍爾電勢與位移x呈正比關系。9. 某霍爾元件a、b、沿a方向通以電流I=，在垂直ab面方向加有均勻磁場B=，傳感器的靈敏度系數為22V/，試求其輸出霍爾電動勢及載流子濃度。解：根據霍爾電勢的計算式，容易計算出霍爾電勢的大?。? 又因為霍爾元件的霍爾系數與霍爾靈敏系數以及電子濃度有關系：， 所以：，即：1020（1/m3）10. 要進行兩個電壓UU2乘法運算，若采用霍爾元件作為運算器，請?zhí)岢鲈O計方案，并畫出測量系統(tǒng)的原理圖。11. 簡述霍爾元件中不等位電勢產生的原因、影響和解決的辦法。解：不等位電動勢產生的原因包括：（a）焊接時，輸出兩電極點不在同一等位面上；（b）材料不均勻，造成等位面歪斜。不等位電勢影響霍爾元件的零位輸出不為零，引起測量誤差。解決辦法：制造工藝上采取措施，減少誤差；選材更精細；采用補償電路。12. 為什么要對霍爾元件進行溫度補償？如何補償可較好的消除溫度誤差？13. 壓電元件在使用時常采用多片串聯(lián)或并聯(lián)的結構形式，試述在不同接法下輸出電壓、輸出電荷、輸出電容的關系，以及某種接法適用于哪種場合。14. 分析壓電式加速度傳感器的頻率響應特性。又若測量電路的C∑=1000pF，R∑=500MΩ，傳感器固有頻率f0=30kHz，相對阻尼系數ξ=，求幅值誤差2%以內的使用頻率范圍。15. 壓電式傳感器中采用電荷放大器有什么優(yōu)點？為什么電壓靈敏度與電纜長度有關？而電荷靈敏度與之無關？16. 壓電式傳感器的測量電路中為什么要接入前置放大器？壓電式傳感器為什么不適宜對靜態(tài)力的測量？答：壓電式傳感器的內阻很高，輸出電信號很微弱，通常把傳感器信號先輸入到高輸入阻抗的前置放大器中，經過阻抗變換后，方可輸入到后續(xù)顯示儀表中。因此前置放大器有兩個作用：
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