傳感器原理與應(yīng)用復(fù)習(xí)題及答案-資料下載頁(yè)
2025-06-18 06:03本頁(yè)面
【正文】 R、等效電感L、等效阻抗Z及等效品質(zhì)因數(shù)Q來(lái)測(cè)量。這便是電渦流式傳感器的工作原理。電渦流式傳感器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，主要是一個(gè)繞制在框架上的繞組，目前使用比較普遍的是矩形截面的扁平繞組。12．答：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。電容式傳感器可用于直線位移、角位移、尺寸、液體液位、材料厚度的測(cè)量。13． 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。14．答：應(yīng)用于壓電式傳感器中的壓電材料通常有三類：一類是壓電晶體，它是單晶體，如石英晶體、酒石酸鉀鈉等；另一類是經(jīng)過(guò)極化處理的壓電陶瓷，它是人工合成的多晶體，如鈦酸鋇等；第三類是有機(jī)壓電材料，是新型的壓電材料，如聚偏二氟乙烯等。15．答：霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小正比于激勵(lì)電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度，且當(dāng)或的方向改變時(shí)，霍爾電動(dòng)勢(shì)的方向也隨著改變，但當(dāng)和的方向同時(shí)改變時(shí)霍爾電動(dòng)勢(shì)極性不變。16．答：兩種不同材料構(gòu)成的熱電變換元件稱為熱電偶，導(dǎo)體稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個(gè)端點(diǎn)固定焊接，用于對(duì)被測(cè)介質(zhì)進(jìn)行溫度測(cè)量，這一接點(diǎn)稱為測(cè)量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點(diǎn)處通常保持為某一恒定溫度或室溫，稱冷端。熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢(shì)由溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)兩種電勢(shì)組成。熱電偶接觸電勢(shì)是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，在熱電極接點(diǎn)接觸面處產(chǎn)生自由電子的擴(kuò)散現(xiàn)象；擴(kuò)散的結(jié)果，接觸面上逐漸形成靜電場(chǎng)。該靜電場(chǎng)具有阻礙原擴(kuò)散繼續(xù)進(jìn)行的作用，當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，在熱電極接點(diǎn)處便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電勢(shì)差，稱為接觸電勢(shì)。其數(shù)值取決于熱電偶兩熱電極的材料和接觸點(diǎn)的溫度，接點(diǎn)溫度越高，接觸電勢(shì)越大。17．答：光電效應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生結(jié)果的不同，通?？煞譃橥夤怆娦?yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種類型。光電管和光電流倍增管是屬于外光電效應(yīng)的典型光電元件。光電倍增管的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，比光電管高出幾萬(wàn)倍以上，輸出線性度好，頻率特性好；缺點(diǎn)是體積大、易破碎，工作電壓高達(dá)上千伏，使用不方便。因此它一般用于微光測(cè)量和要求反應(yīng)速度很快的場(chǎng)合?；趦?nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管。光敏電阻具有很高的靈敏度，光譜響應(yīng)的范圍可以從紫外線區(qū)域到紅外線區(qū)域，而且體積小，性能穩(wěn)定，價(jià)格較低，所以被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。在使用光敏電阻時(shí)，光電流并不是隨光強(qiáng)改變而立刻做出相應(yīng)的變化，而是具有一定的滯后，這也是光敏電阻的缺點(diǎn)之一。光敏三極管的靈敏度比二極管高，但頻率特性較差，暗電流較大。光敏晶閘管輸出功率比它們都大，主要用于光控開(kāi)關(guān)電路及光耦合器中?；诠馍匦?yīng)的光電元件主要是光電池。應(yīng)用最廣泛的是硅光電池，它具有性能穩(wěn)定，光譜范圍寬，頻率特性好，傳遞效率高、能耐高溫輻射等優(yōu)點(diǎn)。18．答：莫爾條紋具有以下特性：(1) 放大作用，莫爾條紋的間距是放大了的光柵柵距，光柵柵距很小，肉眼看不清楚，而莫爾條紋卻清晰可見(jiàn)。(2) 對(duì)應(yīng)關(guān)系，兩塊光柵沿柵線垂直方向作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋通過(guò)光柵外狹縫板S到固定點(diǎn)（光電元件安裝點(diǎn)）的數(shù)量正好和光柵所移動(dòng)的柵線數(shù)量相等。光柵作反向移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋移動(dòng)方向也隨之改變。(3) 平均效應(yīng)，通過(guò)莫爾條紋所獲得的精度可以比光柵本身刻線的刻劃精度還要高。19．答：第一，消除或抑制干擾源。消除干擾源是積極主動(dòng)的措施，繼電器、接觸器和斷路器等的電觸點(diǎn)，在通斷電時(shí)的電火花是較強(qiáng)的干擾源，可以采取觸點(diǎn)消弧電容等。接插件接觸不良，電路接頭松脫、虛焊等也是造成干擾的原因，對(duì)于這類可以消除的干擾源要盡可能消除。對(duì)難于消除或不能消除的干擾源，例如，某些自然現(xiàn)象的干擾、鄰近工廠的用電設(shè)備的干擾等，就必須采取防護(hù)措施來(lái)抑制干擾源。第二，破壞干擾途徑。(1) 對(duì)于以“路”的形式侵入的干擾，可以采取提高絕緣性能的辦法來(lái)抑制漏電流干擾；采用隔離變壓器、光電耦合器等切斷地環(huán)路干擾途徑，引用濾波器、扼流圈等技術(shù)，將干擾信號(hào)除去；改變接地形式以消除共阻抗耦合干擾等；對(duì)于數(shù)字信號(hào)可采用整形、限幅等信號(hào)處理方法切斷干擾途徑。(2) 對(duì)于以“場(chǎng)”的形式侵入的干擾，一般采取各種屏蔽措施。第三，削弱接收電路對(duì)干擾信號(hào)的敏感性。從前面分析知，高輸入阻抗電路比低輸入阻抗電路易受干擾；布局松散的電子裝置比結(jié)構(gòu)緊湊的電子裝置更易受外來(lái)干擾；模擬電路比數(shù)字電路的抗干擾能力差。由此可見(jiàn)，電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等都與干擾的形成有著密切關(guān)系。因此，系統(tǒng)布局應(yīng)合理，且設(shè)計(jì)電路時(shí)應(yīng)采用對(duì)干擾信號(hào)敏感性差的電路。
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