【正文】 感器與工件的間隙變化量 ＝ 1 m時(shí)，電容變化量是多少？ 2）如果測(cè)量電路的靈敏度S1=100mV/pF，讀數(shù)儀表的靈敏度 S2=5格 /mV，在 ＝ 1 m時(shí)，讀數(shù)儀表的指示值變化多少格？ 解： 1） 0 0 0 020 0 0 0 012 3 2 63215 3() 10 1 ( 4 10 ) ( 1 10 )( 10 ) 10 F 10 pFA A A AC ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ? ??????? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? 2） B=S1S2 C=100 5 ( 103) 答： 38 把一個(gè)變阻器式傳感器按圖 385接線。它的輸人量是什么？輸出量是什么？在什么樣條件下它的輸出量與輸人量之間有較好的線性關(guān)系？ 解答：輸入量是電刷相對(duì)電阻元件的位移 x，輸出量為電刷到端點(diǎn)電阻 Rx。如果接入分壓式測(cè)量電路，則輸出量可以認(rèn)為是電壓 uo。 x p lpxR R k x xx? ? ?，輸出電阻與輸入位移成線性關(guān)系。 eeo( 1 ) 1 ( 1 )pp p pL p L p px uxuux R Rx x xx R x R x x??? ? ? ?，輸出電壓與輸入位移成非線性關(guān)系。 由上式可見，只有當(dāng) Rp/RL 0 時(shí)，才有oepxu u xx??。所以要求后續(xù)測(cè)量?jī)x表的輸入阻抗 RL要遠(yuǎn)大于變阻器式傳感器的電阻 Rp，只有這樣才能使輸出電壓和輸入位移有較好的線性關(guān)系。 39 試按接觸式與非接觸式區(qū)分傳感器，列出它們的名稱、變換原理，用在何處？ 解答：接觸式：變阻器式、電阻應(yīng)變式、電感式（渦流式除外）、電容式、磁電式、壓電式、熱電式、廣線式、熱敏電阻、氣敏、濕敏等傳感器。 非接觸式：渦電流式、光電式、熱釋電式、霍爾式、固態(tài)圖像傳感器等。 可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的是：電 容式、光纖式等傳感器。 310 欲測(cè)量液體壓力，擬采用電容式、電感式、電阻應(yīng)變式和壓電式傳感器，請(qǐng)繪出可行方案原理圖，并作比較。 311 一壓電式壓力傳感器的靈敏度 S=90pC/MPa，把它和一臺(tái)靈敏度調(diào)到 ，放大器的輸出又接到一靈敏度已調(diào)到 20mm/V的光線示波器上記錄，試?yán)L出這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算其總的靈敏度。 解：框圖如下 各裝置串聯(lián)，如果忽略負(fù)載效應(yīng)，則總靈敏度 S等于各裝置靈敏度相乘，即 S= x/ P=90 20=9mm/MPa。 312 光電傳感器包含哪兒種類型？各有何特點(diǎn)？用光電式傳感器可以測(cè)量哪些物理量？ 解答：包括利用外光電效應(yīng)工作的光電傳感器、利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電傳感器、利用光生伏特效應(yīng)工作的光電傳感器三種。 外光電效應(yīng)（亦稱光電子發(fā)射效應(yīng)） — 光線照射物體，使物體的電子逸出表面的現(xiàn)象，包括光電管和光電倍增管。 內(nèi)光電效應(yīng)（亦稱光導(dǎo)效應(yīng)） — 物體受到光線照射時(shí)，物體的電子吸收光能是其導(dǎo)電性增加，電阻率圖 385 題 38圖 x xp RL ue uo Rx Rp 壓力傳感器 電荷放大器 光線示波器 壓力 P 下降的現(xiàn)象，有光敏電阻 和由其制成的 光導(dǎo)管。 光生伏特效應(yīng) — 光線使物體產(chǎn) 生一定方向的電動(dòng)勢(shì)。 如遙控器，自動(dòng)門（熱釋電紅外探測(cè)器），光電鼠標(biāo)器，照相機(jī)自動(dòng)測(cè)光計(jì)，光度計(jì)，光電耦合器，光電開關(guān)（計(jì)數(shù)、位置、行程開關(guān)等），濁度檢測(cè)，火災(zāi)報(bào)警，光電閱讀器（如紙帶閱讀機(jī)、條形碼讀出器、考卷自動(dòng)評(píng)閱機(jī)等），光纖通信，光纖傳感， CCD，色差，顏色標(biāo)記，防盜報(bào)警，電視機(jī)中亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，路燈、航標(biāo)燈控制，光控?zé)糇?，音樂石英鐘控制（晚上不奏樂），紅外遙感、干手器、沖水機(jī)等。 在 CCD 圖象傳感器、紅外成像儀、光纖傳感器、激光傳感器等中都得到了廣泛應(yīng)用。 313 何謂霍爾效應(yīng)？其物理本質(zhì)是什么 ？用霍爾元件可測(cè)哪些物理量？請(qǐng)舉出三個(gè)例子說明。 解答： 霍爾（ Hall）效應(yīng) ： 金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流流過薄片時(shí)，則在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的兩側(cè)面上將產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象稱為 霍爾效應(yīng) ，產(chǎn)生的電位差稱為 霍爾電勢(shì) 。 霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理 （物理本質(zhì)） ：在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的電荷受到磁場(chǎng)力 FL（稱為洛侖茲力）作用，而向垂直于磁場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)方向的方向移動(dòng)，在兩側(cè)面產(chǎn)生正、負(fù)電荷積累。 應(yīng)用舉例： 電流的測(cè)量 ， 位移測(cè)量 ， 磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量 ， 力測(cè)量 ； 計(jì)數(shù)裝置 ， 轉(zhuǎn)速測(cè)量（如計(jì)程表等） ，流量測(cè)量 ， 位置檢測(cè)與控制 ， 電子點(diǎn)火器 ， 制做 霍爾電機(jī) — 無刷電機(jī) 等。 314 試說明壓電式加速度計(jì)、超聲換能器、聲發(fā)射傳感器之間的異同點(diǎn)。 解答：相同點(diǎn)：都是利用材料的壓電效應(yīng)（正壓電效應(yīng)或逆壓電效應(yīng)）。 不同點(diǎn)：壓電式加速度計(jì)利用正壓電效應(yīng)，通過慣性質(zhì)量快將振動(dòng)加速度轉(zhuǎn)換成力作用于壓電元件，產(chǎn)生電荷。 超聲波換能器用于電能和機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。利用正、逆壓電效應(yīng)。利用逆壓電效應(yīng)可用于清洗、焊接等。 聲發(fā)射傳感器是基于晶體組件的壓電效應(yīng)，將聲發(fā)射波所引起的被檢件表面振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的換能設(shè)備，所有又常被人們稱為聲發(fā)射換能器或者聲發(fā)射探頭。 材料結(jié)構(gòu)受外力或內(nèi)力作用產(chǎn)生位錯(cuò) 滑移 微裂紋形成 裂紋擴(kuò)展 斷裂，以彈性波的形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。 聲發(fā)射傳感器不同于加速度傳感器，它受應(yīng)力波作用時(shí)靠壓電晶片自身的諧振變形把被檢試件表面振動(dòng)物理量轉(zhuǎn)化為電量輸出。 315 有一批渦輪機(jī)葉片，需要檢測(cè)是否有裂紋，請(qǐng)舉出兩種以上方法，并闡明所用傳感器的工作原理。 渦電流傳感器，紅外輻射溫度測(cè)量，聲發(fā)射傳感器（壓電式）等。 316 說明用光纖傳感器測(cè)量壓力和位移的工作原理，指出其不同點(diǎn)。 解答： 微彎測(cè)壓力原理：力 微彎板 光纖變形 光纖傳遞 的光強(qiáng)變化。 微彎測(cè)位移原理：位移 微彎板 光纖變形 光纖傳遞的光強(qiáng)變化。 不同點(diǎn)：壓力需要彈性敏感元件轉(zhuǎn)換成位移。 317 說明紅外遙感器的檢測(cè)原理。為什么在空間技術(shù)中有廣泛應(yīng)用？舉出實(shí)例說明。 解答：紅外遙感就是遠(yuǎn)距離檢測(cè)被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量。 空間 技術(shù)中利用飛船、航天飛機(jī)、衛(wèi)星等攜帶的紅外遙感儀器可以實(shí)現(xiàn)很多對(duì)地、對(duì)空觀測(cè)任務(wù) 。如觀測(cè)星系， 利用衛(wèi)星遙測(cè)技術(shù)研究 地殼 斷層分布 、 探討地震前兆 ， 衛(wèi)星海洋觀測(cè) 等。 318 試說明固態(tài)圖像傳感器（ CCD器件）的成像原理，怎樣實(shí)現(xiàn)光信息的轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和傳輸過程 ，在工程測(cè)試中有何應(yīng)用？ CCD固態(tài)圖像傳感器的成像原理： MOS光敏元件或光敏二極管等將光信息轉(zhuǎn)換成電荷存儲(chǔ)在 CCD 的MOS電容中，然后再控制信號(hào)的控制下將 MOS電容中的光生電荷轉(zhuǎn)移出來。 應(yīng)用： 如冶金部門中各種管、線、帶材軋制過程中的尺寸測(cè)量，光纖及纖維制造中的絲徑測(cè)量，產(chǎn)品分類，產(chǎn)品表面質(zhì)量評(píng)定，文字與圖象識(shí)別，傳真，空間遙感，光譜測(cè)量等 。 319 在軋鋼過程中，需監(jiān)測(cè)薄板的厚度，宜采用那種傳感器？說明其原理。 解答：差動(dòng)變壓器、渦電流式、光電式，射線式傳感器等。 320 試說明激光測(cè)長(zhǎng)、激光測(cè) 振的測(cè)量原理。 解答：利用激光干涉測(cè)量技術(shù)。 321 選用傳感器的基本原則是什么？試舉一例說明。 解答：靈敏度、響應(yīng)特性、線性范圍、可靠性、精確度、測(cè)量方法、體積、重量、價(jià)格等各方面綜合考慮。 第四章 信號(hào)的調(diào)理與記錄 41 以阻值 R=120 、靈敏度 Sg=2的電阻絲應(yīng)變片與阻值為 120 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為 3V，并假定負(fù)載電阻為無窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?2 和 2022 時(shí)，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓，并比較