【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 特性的上限頻率應(yīng)遠(yuǎn)高于入射光強(qiáng)度變化的頻率。420 答：將題39圖的電冰箱溫控電路這樣改裝：熱敏電阻改為光敏電阻，并與串聯(lián)電阻互換位置，壓縮機(jī)改為路燈。421答：由公式(4513)可見(jiàn)，增大（或減少）霍爾片控制電流可增大（或減少）霍爾式鉗形電流表的靈敏度；圖457中被測(cè)電流導(dǎo)線如果在硅鋼片圓環(huán)上繞幾圈，電流表靈敏度便會(huì)增大幾倍。用這種辦法可成倍地改變霍爾式鉗形電流表的靈敏度和量程。422 解：輸出的霍爾電勢(shì)為： 由 可得載流子濃度為： 423答：如圖459所示，由于工藝上的原因，很難保證霍爾電極Ｃ、Ｄ裝配在同一等位面上,這時(shí)即使不加外磁場(chǎng)，只通以額定激勵(lì)電流I，在ＣＤ兩電極間也有電壓U0輸出，這就是不等位電壓。U0的數(shù)值是由Ｃ、Ｄ兩截面之間的電阻R0決定的，即U0=IR。此外霍爾元件電阻率不均勻或厚度不均勻也會(huì)產(chǎn)生不等位電壓。不等位電壓是霍爾傳感器的一個(gè)主要的零位誤差，其數(shù)值甚至?xí)^(guò)霍爾電壓，所以必須從工藝上設(shè)法減小，并采用電路補(bǔ)償措施。補(bǔ)償?shù)幕舅枷胧前丫匦位魻栐刃橐粋€(gè)四臂電橋，如圖45１０所示。不等位電壓相當(dāng)于該電橋在不滿足理想條件R1=R2=R3=R4情況下的不平衡輸出電壓。因而一切使橋路平衡的方法均可作為不等位電壓的補(bǔ)償措施。圖45１０所示為三種補(bǔ)償方案，圖(a)是在阻值較大的臂上并聯(lián)電阻，圖(b)(c)是在兩個(gè)臂上同時(shí)并聯(lián)電阻，顯然方案(c)調(diào)整比較方便。424答：不能。因?yàn)闊崦綦娮鑂t具有負(fù)溫度系數(shù)，在圖4513(a)中，當(dāng)溫度升高時(shí)，Rt減小，流過(guò)霍爾元件的控制電流增大，從而使霍爾元件輸出電壓增大，這就可補(bǔ)償負(fù)溫度系數(shù)的隨溫度升高而減小的作用。如果把圖4513(a)中熱敏電阻換成金屬電阻絲，因?yàn)榻饘匐娮杞z具有正溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)，金屬電阻絲電阻增大，流過(guò)霍爾元件的控制電流減小，從而使霍爾元件輸出電壓也減小，這只能補(bǔ)償正溫度系數(shù)的使隨溫度升高而增加的作用，不能補(bǔ)償負(fù)溫度系數(shù)的使隨溫度升高而減小的作用。如果圖4513(b)中金屬電阻絲換成熱敏電阻Rt，當(dāng)溫度升高時(shí)，Rt減小，流過(guò)Rt電流增大，流過(guò)霍爾元件的控制電流減小，從而使霍爾元件輸出電壓減小，這也只能補(bǔ)償正溫度系數(shù)的使隨溫度升高而增加的作用，不能補(bǔ)償負(fù)溫度系數(shù)的使隨溫度升高而減小的作用。第5章51答：相同點(diǎn)：磁敏二極管和磁敏三極管都是PN結(jié)型的磁敏元件，都有本征區(qū)I，本征區(qū)I的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，其一個(gè)側(cè)面磨成光滑面，另一面打毛。粗糙的表面處容易使電子—空穴對(duì)復(fù)合而消失，稱為r(rebination)面(或r區(qū))，不同點(diǎn)：磁敏二極管的結(jié)構(gòu)是在高阻半導(dǎo)體芯片(本征型)I兩端，分別制作P、N兩個(gè)電極，形成PIN結(jié)。當(dāng)磁敏二極管未受到外界磁場(chǎng)作用時(shí)，外加正偏壓，則有大量的空穴從P區(qū)通過(guò)I區(qū)進(jìn)入N區(qū)，同時(shí)也有大量電子注入P區(qū)，形成電流。當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場(chǎng)H+(正向磁場(chǎng))作用時(shí)，電子和空穴受到洛倫茲力的作用而向r區(qū)偏轉(zhuǎn)，由于r區(qū)的電子和空穴復(fù)合消失速度比光滑面I區(qū)快，因此形成的電流因復(fù)合速度快而減小。當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場(chǎng)H(反向磁場(chǎng))作用時(shí)，電子—空穴對(duì)受到洛倫茲力作用向光滑面偏轉(zhuǎn)，電子—空穴的復(fù)合率明顯減小，因而形成的電流變大。磁敏二極管反向偏置時(shí)，僅流過(guò)很微小電流，幾乎與磁場(chǎng)無(wú)關(guān)。磁敏三極管的結(jié)構(gòu)是在弱P型近本征半導(dǎo)體（本征區(qū)I）上，用合金法或擴(kuò)散法形成三個(gè)結(jié)，即發(fā)射結(jié)、基極結(jié)、集電結(jié)。當(dāng)磁敏三極管未受到磁場(chǎng)作用時(shí)，基極電流大于集電極電流，使β=Ic/Ib1。受到正向磁場(chǎng)(H+)作用時(shí)，洛侖茲力使載流子偏向發(fā)射結(jié)的一側(cè)，導(dǎo)致集電極電流顯著下降，當(dāng)反向磁場(chǎng)(H)作用時(shí)，載流子向集電極一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使集電極電流增大。52 題52 圖 簡(jiǎn)易高斯計(jì)電路圖解：圖中左側(cè)虛線框內(nèi)是兩對(duì)互補(bǔ)的磁敏二極管，四只溫度特性一致的磁敏二極管按磁場(chǎng)極性互相相反組成磁敏橋作為探頭，探頭通過(guò)導(dǎo)線與機(jī)身插接。插接開(kāi)關(guān)為量程選擇開(kāi)關(guān)，接入8個(gè)不同的電阻，得到8個(gè)不同的量程。兩只晶體管組成差分放大電路。沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)(H＝0)，磁敏橋平衡無(wú)輸出。加磁H+時(shí)，磁敏橋有輸出電壓加在差分對(duì)管基極上，集電極電位發(fā)生變化，有電流通過(guò)電表。使表針指示所測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度值。當(dāng)加磁場(chǎng)H時(shí)，由于磁場(chǎng)方向與H+加時(shí)相反，表針向“0”位置反方向偏轉(zhuǎn)。53 題53圖 光敏二極管光控開(kāi)關(guān)電路解：題53圖(a)是亮通光控電路。當(dāng)有光照射時(shí)，光敏二極管的阻值變小，VTVT2導(dǎo)通，繼電器K工作，從而帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖(b)是暗通光控電路，當(dāng)有光照射時(shí)，光敏二極管的阻值變小。VTVT2截止，繼電器K不工作；只有當(dāng)無(wú)光照時(shí)，VTVT2才導(dǎo)通，繼電器工作。54 解：采用圖5－116(a)所示溫敏硅二極管電橋和測(cè)量放大器及數(shù)字電壓表組成的數(shù)字溫度計(jì)電路如題54圖所示。 題54圖 采用溫敏硅二極管電橋的數(shù)字溫度計(jì)電路圖中測(cè)量放大器輸出電壓為 據(jù)公式（5－15)可知， 調(diào)節(jié)電位器，使，從而使時(shí)。完成調(diào)零后，測(cè)量放大器輸出電壓為 再調(diào)節(jié)電位器，使時(shí)。這樣就使數(shù)字電壓表DVM讀數(shù)1mV代表1℃溫度，100mV代表100℃。55 題55圖解：圖中求和放大器輸出電壓為因熱電偶正極接地，故,據(jù)公式（）,代入上式得 調(diào)節(jié)電位器R4,使,從而使時(shí)，完成調(diào)零后，輸出電壓為 選取適當(dāng)?shù)?、使，此時(shí)輸出電壓為 調(diào)節(jié)電位器，使，從而使。56 解：該說(shuō)明書(shū)上提供的TMP35用于熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)碾娐啡珙}56圖所示。 題56圖據(jù)公式（5－27）和TMP35說(shuō)明書(shū)，圖中電壓輸出型集成溫度傳感器TMP35的輸出電壓分壓產(chǎn)生的冷端補(bǔ)償電壓為 （1）將，，代入（1）式計(jì)算得 （2）據(jù)TMP35說(shuō)明書(shū)，K型熱電偶的塞貝克(Seebeck)系數(shù)，代入公式（4317）得K型熱電偶的熱電勢(shì)為 （3）因此同相放大器輸入電壓為 （4）據(jù)TMP35說(shuō)明書(shū)，當(dāng)T=250℃時(shí)，K型熱電偶的熱電勢(shì)。為了使T=0℃～250℃時(shí)，同相放大器輸出電壓為0～, 同相放大器的放大倍數(shù)為 調(diào)節(jié)電位器RP,使T=250℃時(shí)。57 解：該說(shuō)明書(shū)上提供的AD592用于熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)碾娐啡珙}57圖所示。 題57圖據(jù)公式（5－25)和AD592，圖中電流輸出型集成溫度傳感器AD592輸出電流在電阻R上形成的補(bǔ)償電壓為 （1）該補(bǔ)償電壓與熱電偶熱電勢(shì)相加成為同相放大器輸入電壓： （2）依據(jù)疊加原理，放大器輸出電壓為 （3）將（1）、（2）式代入（3）式，整理得 （4）AD592的。選擇電阻R,，使 （5）選定熱電偶的類型后，將該型熱電偶的塞貝克(Seebeck)系數(shù) 代人上式可計(jì)算得所需的電阻值。例如K型熱電偶的塞貝克(Seebeck)系數(shù)，代入上式計(jì)算得。調(diào)節(jié)電位器RP，： （6）將（5）式和（6）式代入（4）式得 （7） 根據(jù)所需的輸出電壓靈敏度S.，可依據(jù)（7）式計(jì)算出的放大器放大倍數(shù)和相應(yīng)的增益電阻RGRG2 。 58 解：滿度輸出電壓的典型值為 滿度輸出電壓的最大值為 滿度輸出電壓的最小值為 5 9 答：據(jù)公式(629) H在0～100%RH范圍時(shí)，對(duì)應(yīng)的為　?。?～%RH。代入公式(628)計(jì)算得～=～V510答：線性集成霍爾傳感器的輸出電壓與輸入的磁感應(yīng)強(qiáng)度成線性關(guān)系，因此常用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度或能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的其他非電量。這些非電量是連續(xù)變化的模擬量。開(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器的輸出只有高電平和低電平兩種狀態(tài)，常用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的有或無(wú)，也可用來(lái)測(cè)量能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)的其他開(kāi)關(guān)型非電量。第6章61答：有三條碼道。碼盤(pán)上最外圈碼道上只有一條透光的狹縫，它作為碼盤(pán)的基準(zhǔn)位置，所產(chǎn)生的脈沖將給計(jì)數(shù)系統(tǒng)提供一個(gè)初始的零位(清零)信號(hào)；中間一圈碼道稱為增量碼道，最內(nèi)一圈碼道稱為辨向碼道。這兩圈碼道都等角距地分布著m個(gè)透光與不透光的扇形區(qū)，但彼此錯(cuò)開(kāi)半個(gè)扇形區(qū)即90176。/m。所以增量碼道產(chǎn)生的增量脈沖與辨向碼道產(chǎn)生的辨向脈沖在時(shí)間上相差四分之一個(gè)周期，即相位上相差90176。增量碼道產(chǎn)生的增量脈沖的個(gè)數(shù)用于確定碼盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，辨向脈沖與增量脈沖的相位關(guān)系用于確定碼盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。62答：因?yàn)橹鞴鈻叛貣啪€垂直方向(即x軸方向)移動(dòng)一個(gè)光柵柵距W，莫爾條紋沿y軸正好移動(dòng)一個(gè)條紋間距H（HW），光電元件的輸出電壓變化一個(gè)周期，光柵辯向電路產(chǎn)生一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)，采用電子細(xì)分技術(shù)后，主光柵移動(dòng)一個(gè)光柵柵距W，細(xì)分電路將產(chǎn)生m個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，光柵的分辨率即一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)代表的位移就從W變成W/m?！?，電子細(xì)分?jǐn)?shù)在12～60甚至更多，因此光柵傳感器能測(cè)量很微小的位移。光柵傳感器中有兩個(gè)相距四分之一莫爾條紋間距的光電元件，這兩個(gè)光電元件的輸出信號(hào)u1和u2的相位差正好等于π/2。當(dāng)位移反方向時(shí)，正向位移時(shí)原來(lái)相位超前的那個(gè)光電元件的輸出信號(hào)的相位，就從相對(duì)超前變?yōu)橄鄬?duì)遲后，這就會(huì)使相關(guān)的辨向電路控制計(jì)數(shù)器從脈沖加計(jì)數(shù)變成脈沖減計(jì)數(shù)，因此計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果反映位移正負(fù)兩抵后的凈位移。63答：長(zhǎng)光柵所允許的移動(dòng)速度受光敏二極管響應(yīng)時(shí)間的限制故64 解：六位循環(huán)碼碼盤(pán)測(cè)量角位移的最小分辨率為： 。碼盤(pán)半徑應(yīng)為： 循環(huán)碼101101的二進(jìn)制碼為110110，十進(jìn)制數(shù)為54；循環(huán)碼110100的二進(jìn)制碼為100111，十進(jìn)制數(shù)為39。碼盤(pán)實(shí)際轉(zhuǎn)過(guò)的角度為： 。65 答：莫爾條紋寬度為因?yàn)闃?biāo)尺光柵每移動(dòng)一個(gè)柵距W，莫爾條紋就移動(dòng)一個(gè)條紋寬度H的距離,所以當(dāng)標(biāo)尺光柵移動(dòng)100微米時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)的距離為66答：相鄰正弦繞組與余弦繞組的間距為(n/2+1/4)W。相鄰正弦繞組和正弦繞組，相鄰余弦繞組與余弦繞組的間距都為n倍節(jié)距W。67答：感應(yīng)同步器測(cè)量系統(tǒng)對(duì)位移的分辨率是由節(jié)距W和細(xì)分?jǐn)?shù)m決定的，因此要提高位移分辨率，就要選用節(jié)距W小的感應(yīng)同步器和增大細(xì)分?jǐn)?shù)m。68答：感應(yīng)同步器設(shè)置正弦繞組與余弦繞組是為了能在測(cè)量位移大小的同時(shí)還能判別位移的方向。69試分析環(huán)境溫度變化，對(duì)振弦式傳感器靈敏度的影響。解： 在溫度變化時(shí)，振弦的有效長(zhǎng)度也隨之變化： 式中t和分別為溫度和溫度膨脹系數(shù)，為溫度時(shí)的弦長(zhǎng)。由于振弦的截面積很小，可認(rèn)為當(dāng)溫度變比時(shí)其截面積A不變。振弦的應(yīng)力σ=F/A代人教材上公式（533）得振弦的振蕩頻率可表示為 取振弦式傳感器靈敏度，則由上式可得 由上式可見(jiàn)，溫度增加，振弦靈敏度降低。610答：振弦、振筒兩種頻率式傳感器的共同的特點(diǎn)是都由振動(dòng)體、激振器、拾振器和放大振蕩電路組成一個(gè)反饋振蕩系統(tǒng)，作為振動(dòng)體的振弦、振筒都是用具有導(dǎo)磁性的恒彈性合金制成，當(dāng)激振器使振動(dòng)體振動(dòng)時(shí)，磁路的磁阻交替變化，在拾振器中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的變化頻率等于振動(dòng)體振動(dòng)頻率。它們共同的工作原理是，被測(cè)非電量如力、壓力、密度等使振動(dòng)體振動(dòng)頻率即拾振器感應(yīng)電壓的頻率改變，因此測(cè)量拾振器感應(yīng)電壓的頻率就可測(cè)出被測(cè)非電量。第7章71 答：光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖，由透光的纖芯和包層以及不透光的尼龍外套組成。纖芯內(nèi)傳播的光入射到纖芯和包層的交界面時(shí)，由于纖芯的折射率比包層的折射率大，只要入射角θ1大于臨界角θc，即，光就不會(huì)穿過(guò)兩個(gè)介質(zhì)的分界面，而只會(huì)完全反射回來(lái)，這種只有反射沒(méi)有透射的情況稱為全反射。在光纖的入射端，光線從空氣(折射率為n0=1)中以入射角射入光纖纖芯，當(dāng)入射角時(shí)，就會(huì)使θ1θc即滿足全反射條件，這樣，光線就能在纖芯和包層的界面上不斷地產(chǎn)生全反射，呈鋸齒形路線在纖芯內(nèi)向前傳播，從光纖的一端以光速傳播到另一端，這就是光纖傳光原理。72答：當(dāng)光纖發(fā)生彎曲到一定程度使光線入射角小于臨界角時(shí)，射到纖芯與包層界面上的光有一部分將穿過(guò)界面透射進(jìn)包層造成傳輸損耗——微彎損耗，從而引起光纖出射端輸出的光通量發(fā)生變化。圖717中變形器的位移或所受力越大，變形器使光纖發(fā)生周期性彎曲就越厲害，引起傳輸光的微彎損耗越大，光纖出射端輸出的光強(qiáng)度越小。通過(guò)檢測(cè)光纖輸出的光強(qiáng)變化就能測(cè)出位移或力信號(hào)。73 答：在曝光（光積分）時(shí)間，圖726中各個(gè)光敏元曝光，吸收光生電荷，產(chǎn)