【導(dǎo)讀】相對(duì)誤差有實(shí)際相對(duì)誤差和標(biāo)稱相對(duì)誤差兩種表示方法。是相對(duì)于儀表滿量程的一種誤差。2．什么是測(cè)量誤差？它們通常應(yīng)用在什么場(chǎng)合？在計(jì)算相對(duì)誤差時(shí)也必須知道絕對(duì)誤差的大小才能計(jì)算。隨機(jī)誤差產(chǎn)生的原因是什。不可預(yù)定方式變化著的誤差稱為隨機(jī)誤差。官的生理變化等，對(duì)測(cè)量值的綜合影響所造成的。計(jì)的規(guī)律性，測(cè)量次數(shù)越多，這種規(guī)律性表現(xiàn)得越明顯。條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符號(hào)保持不變，或在條件改變時(shí)，可分為線性系統(tǒng)誤差、周期性系統(tǒng)誤差和復(fù)雜規(guī)律系統(tǒng)誤差等。系統(tǒng)誤差的因素，從而減小和消除系統(tǒng)誤差。粗大誤差又稱疏忽誤差。析和研究，并根據(jù)判別準(zhǔn)則予以確定。不需要經(jīng)過(guò)任何運(yùn)算，直接得到被測(cè)量，這種測(cè)量方法稱為直接測(cè)量。被測(cè)量的數(shù)值，這種測(cè)量方法稱為組合測(cè)量。中單次測(cè)量不可靠性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。則是表征同一被測(cè)量的各個(gè)獨(dú)立測(cè)量列。測(cè)量不確定度意味著對(duì)測(cè)量結(jié)果的可靠性和有效性的

　　

【正文】 002 L0????22?02??10 ?0S0W24??10?7??10?4?30002 L?????22?2???10 ??10?3 K???35H?3 靈敏度： ???10 接成差動(dòng) 結(jié)構(gòu)形式，則 K?2??L?70H ?? 靈敏度提高一倍。 9． 何謂渦流效應(yīng)？怎樣利用渦流效應(yīng)進(jìn)行位移測(cè) 量？ 答：塊狀金屬導(dǎo)體置于變化著的磁物中，或在磁場(chǎng)中 作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，所產(chǎn)生電渦流的現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。 電渦流式傳感器的測(cè)試系統(tǒng)由電渦流式傳感器和被測(cè)金屬兩部分組成。當(dāng)線圈中通以交變電流 I?時(shí)， 1 ?，置于此磁物中的導(dǎo)體將感應(yīng)其周圍產(chǎn)生交變磁物 H1 ?， H?的作用出交變電渦流 I?， I?又產(chǎn)生新的交變磁物 H2222 ?，導(dǎo)致線圈阻抗發(fā)生變化，的變化將反抗原磁物 HZZ1 完全取決于導(dǎo)體中的電渦流效應(yīng)，而電渦流效應(yīng)既與導(dǎo)體的電阻率 ?，磁導(dǎo)率 ?，幾何尺寸有關(guān)，又與線圈的幾何參數(shù)、線圈中的激磁電流頻率 f有關(guān)，還與線圈和導(dǎo)體間的距離 x有關(guān)，因此，可得等效阻抗 Z的函數(shù)差系式為 Z?F（ ?、 ?、 r、 f、 x） 式中 r為線圈與被測(cè)體的尺寸因子。 以上分析可知，若保持 ?， ?， r， f參數(shù)不變，而只改變 x參數(shù)。則 Z就僅僅是關(guān)于 x單值函數(shù)。測(cè)量出等效阻抗 Z，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)位移量 x的測(cè)量。 10． 電渦流的形成范圍包括哪些內(nèi)容？它們的主要 特點(diǎn)是什么？ 答：電渦流的形成范圍包括電渦流的徑向形成范圍、電渦流強(qiáng)度與距離的關(guān)系和電渦流的軸向貫穿深度。 電渦流的徑向形成范圍的特點(diǎn)為：①金屬導(dǎo)體上的電渦流分布在以線圈軸線為同心，以（ ～ ） r 為 as半徑的范圍之內(nèi)（ r為線圈半徑），且分布不均勻。② as 在線圈軸線（即短路環(huán)的圓心處）內(nèi)渦流密度為零。③電渦流密度的最大值在 r?r附近的一個(gè)狹窄區(qū)域 as 內(nèi)。 電渦流強(qiáng)度 與距離 x呈非線性關(guān)系。且隨著 x 的增加，電渦流強(qiáng)度迅速減小。當(dāng)利用電渦流式傳感器測(cè)量位移時(shí)，只有在 x=～ 的范圍內(nèi)才具有較 as 好的線性度和較高的靈敏度。 電渦流的軸向貫穿深度按指數(shù)規(guī)律分布，即電渦流密度在被測(cè)體表面最大，隨著深度的增加，按指數(shù)規(guī)律衰減。 11． 電渦流傳感器常用測(cè)量電路有幾種？其測(cè)量原理 如何？各有什么特點(diǎn)？ 答：電渦流傳感器常用的測(cè)量電路有：調(diào)頻式測(cè)量電路和調(diào)幅式測(cè)量電路二種。 調(diào)頻 式測(cè)量 電路如 題 圖 4— 11 ﹙ａ﹚ 所示，傳感器線圈接入 LC 振蕩回路，當(dāng)傳感器與被測(cè)導(dǎo)體距離 x 改變時(shí)，在渦流影響下，傳感器的電感變化，將導(dǎo)致振蕩頻率變化，該變化的頻率是距離 x的函數(shù)，即 f?1 2?Lx?C，該電路輸出是頻率量，固抗干擾性能較好，但 f的表達(dá)式中有電容 C參數(shù)存在，為避免傳感器引線的分布電容影響。通常將 封裝在傳感器內(nèi)，此時(shí)電纜分布電容并聯(lián)在大電容上，因而對(duì)振蕩頻率 f的影響 大大減小。 調(diào)幅式測(cè) 量電路如題圖 4— 11﹙ｂ﹚所示，石英晶體振蕩器起恒流源作用，給諧振回路提供了一個(gè)激勵(lì)頻率 ?f?穩(wěn)定的 0 激勵(lì)電流 i，由傳感器線圈 L、電容器 C構(gòu)成一個(gè) LC振 0 蕩電路，其輸出電壓 U0?i0?f?z?，當(dāng)金屬導(dǎo)體遠(yuǎn)離電渦流傳感器或去掉時(shí)， LC并聯(lián)諧振回路的諧振頻率即為石英振蕩頻率 f，回路呈現(xiàn)的阻抗最大，諧振回路上的輸 0 出電壓也最大；當(dāng)金屬導(dǎo)體靠近傳感器線圈時(shí)，線圈的等效電感 L 發(fā)生變化，導(dǎo)致回路失諧而偏離了激勵(lì)頻率，從而使輸出電壓降低， L的數(shù)值隨距離 x的變化而變化，因此，輸出電壓也隨 x 而變化。 第五章 ？每種類型各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？ 答：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有三種基本類型，即變極距 (d)型（又稱變間隙型）、變面積 (A)型和變介電常數(shù) (ε )型。變間隙型可測(cè)量位移，變面積型可測(cè)量直線位移、角位移、尺寸，變介電常數(shù)型可測(cè)量液體液位、材料厚度。電容式傳感器具有以下特點(diǎn)：功率小，阻抗高，由于電容式傳感器中帶電極板之間的靜電引力很小，因此，在信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中，只需要施加較小的作用力，就可以獲得較大的電 容變化量及高阻抗 的輸出；動(dòng)態(tài)特性良好，具有較高的固有頻率和良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；本身的發(fā)熱對(duì)傳感器的影響實(shí)際上可以不加考慮；可獲取比較大的相對(duì)變化量；能在比較惡劣的環(huán)境條件下工作；可進(jìn)行非接觸測(cè)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造；輸出阻抗較高，負(fù)載能力較差；寄生電容影響較大；輸出為非線性。 ？ 答：采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，可以使非線性誤差減小一個(gè)數(shù)量級(jí)。 5－ 3 圖 5— 7 為電容式液位計(jì)測(cè)量原理圖。請(qǐng)為該測(cè) U與液位 0h之間呈線性關(guān)系。 C?C0?2?h(?1??)D1nd 圖 57 電容式液位變換器結(jié)構(gòu)原理圖 解：電容式液位計(jì)的電容值為：C?C C0? 2??H1nd ? 2?h(?1??) ，其中 D 1nd 。 可見 C與液面高度 h呈線性關(guān)系。 可以看出，該結(jié)構(gòu)不宜做成差動(dòng)形式，所以不宜采用二極管雙 T 形交流電橋，也不宜采用脈沖寬度調(diào)制電路。另外要求輸出電壓 U與液位 h之間呈線性關(guān)系， 所以不宜采用調(diào)頻電路和運(yùn)算放大器式電路。 聯(lián)， R上的電壓為 U，則有： U0?RI?Rf?E(Cx?Cd) E其中， Cx為電容式液位計(jì)的電容值， f 為方波的頻率，Δ E=E2E1 為方波的幅值， Cd為平衡電容傳感器初始電容的調(diào)零電容。當(dāng) h=0 環(huán)形二極管電容測(cè)量電路原理圖 時(shí)調(diào)節(jié) Cd?C0? 2??HD1nd ，則輸出電 壓 U與液位 h之間呈 線性關(guān)系。 5－ 5 題 5— 5 圖為電容式傳感器的雙 T電橋測(cè)量電路，已知 R 1 ?R2?R?40k?， RL?20k?， e?10V V， f?1MHz， RC0?10pF， C1?10pF， ? C1?1pF 已知參數(shù)的 U值。 L 解： UL?? R1R(R?2RL)?RUf(C?CL10) (R?RL)2 e UL (a) R2 R1 R2 40?(40?2?20) 2 40?20??V? ＋ 20?10?1?10?I1R1 6 L ?1?10?12I2 C2 ＋ ＋ C1 I? RL I? C2 ＋ (b) p (c) 5－ 8 題 5— 8 圖為二極管環(huán)形電橋檢波測(cè)量電路， U 1 2 為恒壓信號(hào)源， C和 C是差動(dòng)式電容傳感器， C是固定 電容，其值 C ??C1， C0??C2，設(shè)二極管 VD1~VD4 正向電阻 為零，反向電阻為無(wú)窮大，信號(hào)輸出經(jīng)低通濾波器取出直流信號(hào)。要求： AB ①分析檢波電路測(cè)量原理； ②求橋路輸出信號(hào) e AB ?f?C1,C2?的表達(dá)式； ③畫出橋路中 U、 U、 e在 C A B AB 1 ?C C1?C C1?C2 三種 p 情況下的波形圖（提示：畫出 U正負(fù)半周的等效電 。 解： 題 5— 8 圖 Up t UpU（ a） Up為正半周時(shí) （ b） Up為負(fù)半周時(shí) 當(dāng) Up為正半周時(shí)， D D3 導(dǎo)通，等效電路如圖（ a）所示。 當(dāng) Up為負(fù)半周時(shí)， D D4 導(dǎo)通，等效電路如圖（ b）所示。 電容 C、 C和 C的阻抗分別為： Z0120?1 j?C0， Z1?1j?C1， Z2?1 j?C2。 則 UA?Z1Z2Up， UB?Up。 Z1?Z0Z2?Z0 Z0?Z2?Z1?C0?C1?C2? ?UpZ1?Z0Z2?Z0C0?C1C0?C2eAB＝ UB?UA?Up ∵ C ∴ e0??C1， C0??C2 ?C1?C21?CUp?Up 2C02C0AB 當(dāng) C1?C2 時(shí)， Z1?Z2， UA＝ UB， eAB＝ 0； ?C2 時(shí)， Z1?Z2， UpA?B0?UA?UBUpA?BUA?UB?0 當(dāng) C1，所以 eAB?0； 當(dāng) C1?C2 時(shí)， Z1?Z2， UpA?BUA?UB?0UpA?B0?UA?UB，所以 eAB?0。 波形如圖所示。 C1?C20 t C1 ? C 2 C1 ? C 2 第六章 壓電式傳感器 ？什么叫縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？ 答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的現(xiàn)象，稱為“順壓電效應(yīng)”。反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場(chǎng)或電壓，它會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。在石英晶體中，通常把沿電軸 x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”， 而把沿機(jī)械軸 y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。 度傳感器的工作原理？ 答：其原理利用壓電晶體的電荷輸出與所受的力成正比，而所受的力在敏感質(zhì)量一定的情況下與加速度值成正比。在一定條件下，壓電晶體受力后產(chǎn)生的電荷量與所感受到的加速度值成正比。 第七章 磁電式傳感器 ？霍爾電勢(shì)與哪些因素有關(guān)？ 答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流通過(guò)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)，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻栯妱?dòng)勢(shì)的大小正比于激勵(lì)電流 I 與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，且當(dāng) I 或 B 的方向改變時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)的方向也隨著改變，但當(dāng) I 和 B 的方向同時(shí)改變時(shí)霍爾電動(dòng)勢(shì)極性不變。