【文章內(nèi)容簡介】 解： 測試磁性材料的示波器法既清晰又簡單。它可在很寬的頻帶內(nèi)給出動態(tài)曲線，并可用照相機拍攝此曲線。此外，它還能夠觀察各種因素 (例如直流磁化作用 )及磁化工作狀態(tài)的變化對動態(tài)回線形狀和大小的影響。此法的缺點是準確度低。題 2— 23 圖中示出了利用電子示波器測試動態(tài)特性的線路。 題 2— 23 圖 在示波器 SB 的 x 軸和 y 軸上，分別接入正比磁場強度 H 及材料中磁感應強度 B 的兩個電壓。為了得到正比于磁場強度 H 的電壓，在磁化電流電路內(nèi)串入標準電阻器 1R ，取它的壓降 RU ，輸入到示波器的 x 軸。 ? ?N tHDRiR 11R ?? ?? 式中， N 為磁化繞組匝數(shù)； ??tH 為磁化磁場強度瞬時值； D 為樣品平均直徑。 這樣，電阻器 1R 上的電壓正比于磁化磁場強度的瞬時值。為了得到正比于磁感應強度 ??Bt的電壓，在測量線圈 BN 的輸出端，必須接一個積分電路。這是因為 BN 兩端的電勢為： dtdNe B ??? 在線路中可用 2RC? 電路作為積分電路。在滿足條件 ? ?2 1Rc???的情況下電容器 C 上的電壓瞬時值為： ? ?CR tSBNdtReC BC221 ?? ?? 即電容電壓與樣品材料內(nèi)的磁感應強度瞬時值成正比。 為了 ??Bt及 ??tH 值，必須對示波器進行分度。其中一種是將示波器按電壓單位分度。為此可在示波器輸入端送人己知電壓并計算比例系數(shù)： BBBHHH n Umn Um 22。22 ?? 式中， HU 、 BU 為加在示波器 x 軸和 y 軸上電壓的有效值； Hn 、 Bn 為x 和 y 軸上光帶的長度，它們分別同施加的兩個電壓 HU 和 BU 相對應。 磁場強度及磁感應強度可按下式計算： ? ? ? ? BBHH MtBMtH ?? ?? 。 式中， H? 、 B? 為電子束在示波器 x 軸， y 軸方向的偏移量；? ?1HHM m N R D?? 、 ? ?2B B BM m R C N S? 為示波器 x 軸， y 抽的比例系數(shù)。 第三章 傳感器的特性 3— 1．電量傳感器能否組成 D 型結構的傳感器 ?為什么 ？ 解： 不能。將兩個傳感器構造成一個測量正增益變化（ +△ X），一個測量負增益變化（ △ X），它們的輸出（ +△ y 和 △ y）經(jīng)差動電路處理后再輸出 ,這就是 D 型結構的傳感器，也稱為差動型傳感器。電量型傳感器無法構造負增益變化，所以不能 。 3— 2．溫度 x 對黃銅延伸 y 有一定影響。試驗結果為： 要求依此為據(jù)求最小二乘法線性度的擬合直線方程。 解： 設，所得的直線方程為： kxby ?? 則根據(jù)最小二乘法： ? ? ? ?2 20i i i iy k x b xk? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?2 2 1 0i i iy k x bb? ? ? ? ? ? ?? ?? 得出： ? ?22i i i iiin x y x yk n x x?? ?? ? ??? ? ?2 22i i i i iiix y x x yb n x x?? ?? ? ? ??? 求得： ???k ?b 則線性方程為： xy 4108 8 5 4 6 ???? 第四章 電能量傳感器 4— 1．試用熱電偶基本原理證明熱電偶回路的幾點結論。 解 ： 結論（ 1） ： 證明：由式 ? ?00, lnT AABT BNkE T T dteN? ?可得 ? ?00, lnT AABT BNkE T T dteN? ? 當組成熱電偶回路導體相 同時， NA 和 NB 相等，即自由電子密度相同。此時 0ln ?BANN。則 ? ?00, l nT AABT BNkE T T dteN? ?=0，即熱電偶回路內(nèi)的總的熱電動勢為 0。 結論（ 2）： 證明： 由式 ? ?00, lnT AABT BNkE T T dteN? ?得 ? ?00, lnT AABT BNkE T T dteN? ? 當 0TT? 時， 0ln0?? dtNNTT BA ，則 ? ?00, lnT AABT BNkE T T dteN? ?=0，即熱電偶回路內(nèi)的總的熱電動勢為 0。 結論（ 3）： 證明：由式 ? ?00, l nT AABT BNkE T T dteN? ?得 ? ?00, lnT AABT BNkE T T dteN? ?可以看出，熱電偶總電動勢與電子密度 NA和 NB及兩接觸點的溫度 T 和0T 有關，即熱電偶 AB 的熱電勢與 A、 B 材料的中間溫度無關，只與接觸點溫度有關。 結論（ 4）： 證明： 題 4— 1 圖（ 1） ? ? ? ? ? ?323121 , ttEttEttE ABABAB ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?32213221 , tEtEtEtEttEttE ABABABABABAB ?????? ? ? ? ? ?3131 , ttEtEtE ABABAB ??? 結論（ 5）： 證明：假設第三導線結于 A，電子密度為 cN ，兩端溫度為 1T ，如題 4— 1 圖（ 2） 題 4— 1 圖（ 2） ? ? ? ? ? ? ? ?22121 , tEtEtEttE CABCABAB ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?22221 tEtEtEtEtE ACCBAB ????? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?21221 tEtEtEtEtE ABABBAAB ????? 結論（ 6）： 證 明 ： ? ? ? ? ? ?212121 , TTETTETTE CBACAB ?? ? ? ? ? ? ?212121 , TTETTETTE BCACAB ?? 4— 2．試繪出題 4— 2 圖所示的 NIA 型振動傳感器的結構圖，并分析其結構類型。 題 4— 2 圖 解 ： 永久磁鐵 2 用鋁架 4 固定在圓筒形的完體 6 里面，借助于殼體的導磁性形成一個磁路，在磁路中有兩個環(huán)形氣隙，在右邊氣隙里放置著一個支承在彈簧片 1 和 8 上的工作線圈 7，而在左邊一個氣隙里，放置著一個作阻尼用的電磁阻尼器 3。工作線圈 7 和阻尼器 3用一 心 桿 5 連在一起。使用時，把振動傳感器與被測振動體緊固在一起，當振動體振動時殼體也隨之振動。此時 ， 線圈、阻尼器和 心桿的整體由于慣性并不隨它振動，因此它與殼體就產(chǎn)生相對運動，即使工作線圈 7 在環(huán)形氣隙中運動，從而切割磁力線產(chǎn)生了感應電動勢，電動勢通過接頭 9 接到測量電路。這個傳感器測量的基本參數(shù)是振動速度，其靈敏度為 604mV／ (cm s1)；但在測量電路中接入積分電路和微分電路后，也可以測量振動體的振幅和加速度。它可測振幅范圍為 m，可測加速 度最大為 5g。 4— 3．能否用壓電傳感器測量變化緩慢的應力信號？試說明其理由 解 ：不能。 原因： 壓電式傳感器的輸出信號非常微弱，必須將電信號放大才能檢測出來 。 常用的放大器有兩種：電壓放大器，又稱阻抗變換器，主要作用是把壓電器件的高輸出阻抗變換為傳感器的低輸出阻抗，并保持輸出電壓與輸入電壓成正比。這種放大器的放大倍數(shù)隨頻率下降而下降，所以不能測量靜態(tài)物理量。另一種為電荷放大器，實際上是一個具有深度電容負反饋的運算放大器，下限截止頻率低于 ，可對準靜態(tài)的物理量進行有效測量。如果壓力變化比較慢，可選用帶電荷放大器的壓電式傳感器 。 4— 4．試擬出帶有自動溫度補償?shù)墓韫怆姵貍鞲衅鞯脑韴D，并加以說明。 解： 硅光電池的溫度特性曲線如 題 4— 4 圖 , 開路電壓和短路電流隨溫度變化的曲線均為線性 , 開路電壓隨溫度增加下降 , 短路電流帶有自動溫度補償?shù)墓韫怆姵貍鞲衅鞯脑韴D 題 4— 4 圖 原理：熱敏電阻法采用熱敏電阻作為電流 電壓轉(zhuǎn)換器的反饋電阻的一部分 ,當環(huán)境溫度升高時 , 硅光電池輸出電流增加 , 反饋電阻采用具有負溫度系數(shù)的 MF 系列熱敏電阻 ,因而反饋電阻下降 , 使輸出電壓維持恒定。輸出電壓 與輸入電流的關系為 v0= ( Rf+ RT)IL 式中 Rf 為反饋電阻 。 RT 為熱敏電阻 。 IL 為硅光電池短路電流 。 v0 為輸出電壓。 熱敏電阻采用 NTC MF15~ 16 或 MF13~ 14。具體阻值可用下列方法選定 : 由硅光電池生產(chǎn)廠家提供或?qū)嶒灉y 得 短路 電 流 溫漂 系 數(shù) , 2CR 系 列 一般 為 0. 18% e , RT+ Rf 為 1M8 左右 , 如選 RT= 20Rf, 則熱敏電阻溫度系數(shù)在 4. 77% / e , MF15~ 16 的溫度系數(shù)為 ( 3. 96% ~ 5. 83%) / e 。如選 MF13~ 14, 因溫度系數(shù)較小 , 則可選 RT= 25Rf。由于 RT 分散性較大 ,最好 Rf 由可變電阻代替 , 以便于調(diào)節(jié)。 第 五 章 電參數(shù)傳感器 5— 1 試用典型環(huán)節(jié)分析 題 5— 1a 圖所示的加速度傳感器的結構。 題 5— 1a 圖 解： KCMF 5— 1b 簡化后的模型如題 5— 1b 圖所示：質(zhì)量塊的質(zhì)量 —— m， 阻尼系數(shù) —— C， 彈性體的剛度 —— K，被測體絕對位移 —— 0x ，質(zhì)量塊絕對位移 —— mx ， 質(zhì)量塊相對位移 —— tx 。 彈簧的彈性力 KtF Kx? 阻尼器阻尼力 .CFCtx? 質(zhì)量塊的慣性力 22mm dxF ma m d