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傳感器期末考試試卷答案(參考版)

2025-01-18 00:57本頁面
  

【正文】 解 由霍爾電動勢的計算公式知, (3分)將已知數(shù)據(jù)代入上式得, (V) (3分)。解 :由線性線繞電位器傳感器電阻靈敏度和電壓靈敏度的定義知,(1分),(1分) (1分)將已知數(shù)據(jù)代入上式得, (Ω/m) (2分) (V/m) (1分)=3A,磁場的磁感應強度B=5103T,導體薄片的厚度d=2mm,霍爾常數(shù)RH=,試求薄片導體產(chǎn)生的霍爾電勢UH的大小。求: (1)均勻繞線500匝時的電感;(2)匝數(shù)增加1倍時的電感。橋路電壓U0只與敏感元件RR3有關(guān),故把R1和R3放在橋壁上,可獲得較高的電壓靈敏度。此時被測壓力變化時, RR3隨筒壁感受正應變量e 10, e 3 0。故在此種情況下,要求有補償環(huán)境溫度變化的功能,同時橋路輸出電壓還要足夠大,應采取參比測量方式即兩片RR3貼在有應變的圓筒壁上做敏感元件,而另兩貼片RR4在不感受應變的圓筒外壁上作為補溫元件,如圖(a)所示。解:按題意要求圓周方向貼四片相同應變片如果組成等臂全橋電路。要求滿足如下條件:(1)該壓力傳感器有溫度補償作用;(2)橋路輸出電壓靈敏度最高。(2) e1=e 3=s/E =F/(SE)=1000(2122107)=10-4=156 m e e2= e4=- m F/SE=-10-4 =-10-4=-47 m e△R1/R1=△R3/R3=k1 e =210-4=10-4△R2/R2=△R4/R4=-k2 e=210-4=10-437采用四個性能完全相同的電阻應變片(靈敏度系數(shù)為K),將其貼在薄壁圓筒式壓力傳感元件外表圓周方向,彈性元件周圍方向應變,計算題376題圖式中,p為待測壓力, m泊松比,E楊式模量,d為筒內(nèi)徑,D為筒外徑。四個應變電阻接入橋路位置入圖(b)所示。求(1)畫出應變片在圓柱上貼粘位置及相應測量橋路原理圖;(2)各應變片的應變e =?電阻相對變化量△R/R=?解:(1)按題意采用四個相同應變片測力彈性元件,貼的位置如圖374(a)所示。如圖(a)所示,力F=1000kg。36~100Pa壓力傳感器,問這臺壓力傳感器是否合格?解:根據(jù)精度定義表達式:A=ΔA/AyFS*100%,由題意可知:A=%,YFS=100所以 ΔA=A YFS=因為 <所以 合格。解:YFS=200-0=200由A=ΔA/YFS*100%有A=4/200*100%=2%。36已知某溫度計測量范圍0~200℃。)36量程范圍600~1200℃的溫度傳感器,它最大允許絕對誤差是多少?檢驗時某點最大絕對誤差是4℃,問此表是否合格?解:根據(jù)精度定義表達式A=△A/ 100%,并由題意已知:A=%,=(1200—600)℃,得最大允許絕對誤差△ A==%(1200—600)=3℃此溫度傳感器最大允許絕對誤差為3℃。中間溫度定律:熱電偶AB的熱電勢僅取決于熱電偶的材料和兩個結(jié)點的溫度,而與溫度沿熱電極的分布以及熱電極的參數(shù)和形狀無關(guān)。條形碼掃描的方法涉及到光電傳感器,試分析條形碼掃描筆的工作原理。一塊半導體薄片置于磁場中(磁場方向垂直于薄片),當有電流流過時,電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(3分)在裂紋處也可以說有位移的變化。(1分) 不同點是:(1)工作原理不同 熱電偶依據(jù)的是熱電效應,熱敏電阻利用的是半導體電阻隨溫度變化的特性,集成溫度傳感器是利用感溫PN的電壓電流特性與溫度的關(guān)系。答:常用的溫度傳感器有熱電偶、熱敏電阻和集成溫度傳感器等。(2分) 敏感元件是能夠完成預變換作用的器件;(1分) 轉(zhuǎn)換元件是能將感覺到的被測非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量的器件;(1分) 轉(zhuǎn)換元件是傳感器的核心部分。 名詞解釋:熱電效應是兩種不同的導體組成閉合回路時(1分),若兩接點溫度不同1分)在該電路中產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象.(1分)當置于磁場中的半導體薄片的電流方向與磁場方向不一致時(1分),在半導體薄片上平行于電流和磁場方向(1分)的兩個面之間產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象.(1分)用光照射某一物體(1分),組成該物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應的電效應的物理現(xiàn)象.(2分)傳感器達到穩(wěn)定工作狀態(tài)時(1分)輸出變化量與引起此變化的輸入變化量之比.(2分)光照射于某一物體上,(1分)使其導電能力發(fā)生變化的現(xiàn)象.(2分)。利用光電器件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號(電壓、電流、電阻等)的裝置。內(nèi) 光電效應器件主要有光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏晶體管。 內(nèi)光電效應器件的工作基礎(chǔ)是基于內(nèi)光電效應。所謂外光電效應,是指在光線作用下,電子逸出物體表面的現(xiàn)象。 3試解釋外光電效應器件和內(nèi)光電效應器件各自的工作基礎(chǔ)并舉例。根據(jù)光電效應原理工作的光電轉(zhuǎn)換器件稱為光電器件。缺點:過程較復雜,時效性低,在計算中,易引入誤差,精度不高。 在串聯(lián)方式中,伏特表得到的電動勢為環(huán)路中2個熱電偶的總熱電動勢,還要經(jīng)過算術(shù)運算求平均值,再查表得到兩點的平均溫度。該方法的優(yōu)點:快速、高效、自動,誤差小,精度高。不足之處是測量精度較鉛電阻稍低、電阻率小。溫度系數(shù)比較大,電阻值與溫度之間接近線性關(guān)系。 (2)銅電阻傳感器:價錢較鉛金屬便宜。主要作為標準電阻?溫度計使用,也常被用在工業(yè)測量中。但必須注意,只有在對稱電橋(R1=R2的電橋) ,且只有在平衡狀態(tài)下才如此。第333題圖33試說明如圖所示的熱電偶三線制測溫時,是如何消除連接導線電阻r帶來的測溫誤差的。33熱電偶測溫時,為什么要進行冷端溫度補償?常用的補償方法有哪些?答(1)因為熱電偶的熱電勢只有當冷端的溫度恒定時才是溫度的單值函數(shù),而熱電偶的標定時是在冷端溫度特定的溫度下進行的,為了使熱電勢能反映所測量的真實溫度,所以要進行冷端補償。 33簡述熱電偶的幾個重要定律,并分別說明其實用價值。 沿石英晶體的x軸(電軸)方向受力產(chǎn)生的壓電效應稱為縱向壓電效應。 32什么是正壓電效應?什么是逆壓電效應?什么是縱向壓電效應?什么是橫向壓電效應? ?答:正壓電效應就是對某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其變形時,其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其出現(xiàn)電荷集聚的現(xiàn)象。 答: (1)不同點:1 )自感式傳感器把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)的變化; 2)差動變壓器式傳感器把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。 利用電渦流效應測量位移時,可使被測物的電阻率、磁導率、線圈與被測物的尺寸因子、線圈中激磁電流的頻率保持不變,而只改變線圈與導體間的距離,這樣測出的傳感器線圈的阻抗變化,可以反應被測物位移的變化。適合于介質(zhì)的介 電常數(shù)發(fā)生改變的場合。 變極板覆蓋面積型電容傳感器的特點是電容量與面積改變量成正比,適合測量線位移和角位移。 ?31根據(jù)電容式傳感器工作原理,可將其分為幾種類型?每種類型各有什么特點?各適用于什么場合? ?答:根據(jù)電容式傳感器的工作原理,可將其分為3種:變極板間距的變極距型、變極板覆蓋面積的變面積型和變介質(zhì)介電常數(shù)的變介質(zhì)型。 30在傳感器測量電路中,直流電橋與交流電橋有什么不同,如何考慮應用場合?用電阻應變片組成的半橋、全橋電路與單橋相比有哪些改善? 答:直流電橋適合供電電源是直流電的場合,交流電橋適合供電電源是交流的場合。 應變式傳感器的基本工作原理:當被測物理量作用在彈性元件上,彈性元件在力、力矩或壓力等作用下發(fā)生形變,變換成相應的應變或位移,然后傳遞給與之相連的應變片,將引起應變敏感元件的電阻值發(fā)生變化,通過轉(zhuǎn)換電路變成電量輸出。 30什么叫應變效應?利用應變效應解釋金屬電阻應變片的工作原理。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時間變量。 答:傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對動態(tài)激勵(輸入)的響應(輸出)特性,即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性。 ?答:①傳感器的定義:能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置;②傳感器的共性:利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學或生物特性,將非電量(如位移、速度、加速度、力等)轉(zhuǎn)換為電量(電壓、電流、電容、電阻等);③傳感器的組成:傳感器主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 (√  )改正:。,可以用于無損探傷。 ( √ )改正:。 24. 霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應制成的傳感器。 (√  )改正:23. 磁敏二極管是根據(jù)光生伏打效應制成的。 ( )改正: 智能傳感比普通傳感器性能優(yōu)越,它輸出的信號可以為數(shù)字信號。25. 熱電偶不屬于溫度傳感器。 ( √ )改正:、力矩、壓力等進行測量。(√ )改正:。 (  )改正: 光電耦合器件是發(fā)光元件和光敏元件的組合。,紫光攜帶的能量最大。 (√ )改正:。 (√ )改正:。
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