【正文】 同的接入相對橋臂上。 ：①提高橋臂比；②采用差動電橋 {公式 P29 非線性誤差 } ：在試件上安裝兩個工作應變片，一個受拉應變，一個受壓應變， 接入電橋相鄰橋臂。 7. 當 E 值確定后， n=1 時才能使 KU 最高。 ：欲使電橋平衡， 其相鄰兩臂電阻的比值應相等， 或相對兩臂電阻的乘積應相等。 5. 注意補償條件： ① 在應變片工作過程中， 保證 R3=R4 ② R1 和 R2 兩個應變片應具有相同的電阻溫度系數(shù)α、線膨脹系數(shù)β、應變靈敏度系數(shù) K 和初始電阻值 R0。 1) 電阻溫度系數(shù)的影響 2) 試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響 3. 電阻應變片的溫度補償方法通常有 線路補償 和應變片 自補償 兩大類。 7% 傳感器 1. 因環(huán)境溫度變化而引起的附加電阻的相對變化量，除了與 環(huán)境溫度 有關外，還與應變片 自身的性能參數(shù) （ K0, α 0, βs）以及被測試件線膨脹系數(shù) β g 有關。試證明： Ucd=(E/2)(Δ R/R)。 二、 如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中 R2=R3=R 是固定電阻， R1 與 R4 是電阻應變片，工作時 R1 受拉， R4 受壓 ， Δ R 表示應變片發(fā)生應變后，電阻值的變化量。 3)第一只絕對誤差為 % ?? 相對誤差為 %87 %10 040 ?? 第二只絕對誤差為 V5% ?? 相對誤差為 %%1004005 ?? 所以應用第二只表。 另一只 , 測量范圍 0～ 1000V,問選用那只表測量較好 ?為什么 ? 答： 1）絕對誤差為： % ?? ℃ 20℃時相對誤差為： %% ???? 100℃時相對誤差為：%% ???? 2）絕對誤差為： % ?? ?? 即選用精度為 級的250V電壓表。 2）欲測量 250 V電壓，要求測量示值相對誤差不大于 177。 九、下圖為變極距型平板電容電容傳感器的一種測量電路，其中 CX 為傳感器電容， C 為固定 電容，假設運放增益 A=∞ ，輸入阻抗 Z=∞； 試推導輸出電壓 U0 與極板間 距的關系，并分析其工作特點。 3） VIBkU HH ??? ????? edUIBppe dIBUHH? 八、 1）試證明熱電偶的中間導體定律。因為其靈敏度高，輸出霍爾電勢大。 答： ?x ?? ~ ??? ?xx 七、 1）制作霍爾元件應采用什么材料，為什么？ 2）為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一般為 2 ： 1？ 3）某霍爾元件 l b d 為 cm3, 當方向通以電流 I= mA, 在垂直 lb方向加有均勻磁場 B=, 傳感器的靈敏系數(shù)為 22 V/A T, 試求其霍爾電勢及載流子濃度。 )()( 2122212221 ????? nnNA ,sin0 NA ?? , i n ????? Cc NA ?? 176。若考慮引線電容 CC 影響，當 A0=104 時，要求輸出信號衰減小于 1%，求使用 90 PF/m 的電纜，其最大允許長度為多少？ 答： %1)1( 0 ???? ?? FCa Car CACC CC? 解得 ???CC F mL 1210 ??????? 三、光纖傳感器的主要優(yōu)點是什 么？求 n1=， n2= 的階躍型光纖的數(shù)值孔徑值；如果外部介質為空氣 n0=1，求光纖的最大入射角。 將一只靈敏度為 ℃ 的熱電偶與毫伏表相連 ,已知接線端溫度為 50℃ ,毫伏表的輸出為 60 mv, 求熱電偶熱端的溫度為多少 ?答： 20 ???? T ℃ 1) 用石英晶體加速度計測量機器的振動，已知加速度計的靈敏度為 5 PC/g（ g 為重力加速度），電荷放大器的靈敏度為 50 mv/PC，當機器振動達到最大加速度時，相應的輸出幅值為 2V，求機器的振動加速度。 解： 105 )(1 1 ??????? ??ni ixnx xxvi ?? 1 分別為 0 R 2 R 1 R 3 R4 E a b d c U cd 1 2 ???? ??ni ivn ],[]3,3[ ??????? xx 設 7 次測量某物體的長度，其測量的結果分別為： 15 厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在 %的置信概率下，對被測物體長度的最小估計區(qū)間。 將幾組 x 分別帶入以上五式，與 y 值相差最小的就是所求，很明顯（ 5）為所求。（ 10 分） 設 5 次測量某物體的長度，其測量的結果分別為： 厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在 ％的置信概率下，對被測物體的最小估計區(qū)間。（ 10 分） mRIW?? ， mRWIWIL 2????? 解：又 ???? ?????ni iiixnixiiim SlSlSlSlSlR1 0000021 001 ????? 空氣隙的長度 x1 和 x2 各自變，而其和不變，另其他變量都不變故 L 不變 分析如圖 2 所示變介質平板電容傳感器，電容（ C）變化對液位 變化（ x）的靈敏度。（ 10分） 證明： RRR ???1 RRR ???4 ERR RRERRR RERRR RUUU dbcbcd 224 2 ??????????????? 略去 R? 的二次項 ,即可得 RREUcd ???? 2 三、分析、計算題：（ 35 分） 分析如圖 1 所示自感傳感器當動鐵心左右移動（ x1,x2 發(fā)生變化時自感 L 變化情況。7% 二、如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中 R2=R3=R 是固定電阻， R1 與 R4 是電阻應變片，工作時 R1 受拉， R4 受壓， Δ R=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當應變片受力發(fā)生應變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓 Ucd表示應變片變后電阻值的變化量。三線連接法的缺點之一是可調電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導致電橋的零點不穩(wěn)。 圖中 G 為指示電表， R R R3 為固定電阻， Ra 為零位調節(jié)電阻。 計算題 四、下面是熱電阻測量電路，試說明電路工作原理并計算（ 5 分） 1. 已知 Rt 是 Pt100 鉑電阻，且其測量溫度為 T=50℃，試計算出 Rt的值和 Ra的值（ 10分） ]50)([100)BtAt1(RRt27320??????????????2. 電路中已知 R R R3和 E，試計算電橋的輸出電壓 VAB。智能傳感器具有一定的人工智能，可使用電路代替一部分腦力勞動。 15 智能傳感器只是將被測信號數(shù)字化，意義不大，你同意此觀點否？分析說明你的理由。 14 溫度對光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需要進行溫度補償，此觀點正確否，為什么？答：不正確。 答：不正確。如果磁場與薄片法線有 ?夾角，那么 UH=kHIBcos?,霍爾元件越?。?d 越小）， kH就越大，所以一般霍爾元件都很薄。 用鎳鉻 鎳硅熱電偶測量爐溫，其儀表示值為 600℃，而冷端溫度 t0 為 65℃，則實際溫度為 665℃，對不對？為什么？應如何計算？ 答：對。 Pt100 和 Cu50 各代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測量電橋之 三線、四線連接法的主要作用。 ②方法：自補償法 線路補償法 系統(tǒng)的系統(tǒng)響應帶寬與傳感器的響應帶寬無關，請問這種說法正確嗎？試述理由。 固態(tài)圖象傳感器的分辨率由什么因素決定？某海關欲采用固態(tài)圖象傳感器為核心的圖象識別系統(tǒng)，但是安裝適用后發(fā)現(xiàn)顯示的圖象清晰度和準確度不能令人滿意，請從固態(tài)圖象傳感器的原理進行分析，從哪幾方面 考慮重新選型？ 為什么要對應變片式電阻傳感器進行溫度補償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補償方法。 答不正確。因此，應變片的靈敏系數(shù)比金屬絲靈敏系數(shù)低。第一，零件的變形是通過剪力傳到金屬絲上的。 答： 應變片一般做成絲柵狀，測量應變時，將應變片貼在試件表面上，試件的變形很容易傳到應變片上。 電荷放大器是一種具有深度電容負反饋的高增益運算放大器，其雖然允許使用很長的電纜，并且電容 Ce變化不影響靈敏度，但它比電壓放大器價格高，電路較復雜，調整也比較困難。 1 壓電式傳感器的前置放大器的作用是什么？電壓式與電荷式前置放大器各有何特點？ 答：作用是將輸出電壓放大，并與輸入電壓或輸入電流成正比。靜態(tài)標定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和重復性等。 傳感型（功能型）光纖傳感器應該選用單模光纖，傳輸型光纖傳感器應選用多模光纖。 光導纖維導光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類型？傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器按照其特點應該選用哪種光纖？ 答 ：光導纖維工作的基礎是光的全內反射，當射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時，就會在光纖的接口上產(chǎn)生全內反射，并在光纖內部以后的角度反復逐次反射，直至傳遞到另一端面。 c) 光生伏特效應：利用光勢壘效應，光勢壘效應指在光的照射下，物體內部產(chǎn)生一定方向的電勢。 b) 內光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。 試列出你所學過的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測量，哪些用于接觸式測量，測量何種物理量？（各≥ 3 種） 答：非接觸式測量： a) 熱電式傳感器：測量溫度 被測量 敏感元件 信號調節(jié)轉換電路 輔助電源 傳感元件 傳感器 對象 給定 + e 反饋裝置 擾動 ﹣ b) 光纖傳感器：測量光信號 c) 核輻射傳感器：測量核輻射粒子 接觸式測量： a) 電位器式壓力傳感器：測量壓力 b) 應變片式電阻傳感器：測量電阻值 c) 應變式扭矩傳感器：測量扭矩 光電效應可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎的光電 傳感器。傳感器是感知、獲取與檢測信息的窗口，一切科學研究與自動化生產(chǎn)過程要獲取的信息都要通過傳感器獲取并通過它轉換成容易傳輸與處理的電信號，其作用與地位特別重要。 答：傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。多模?？煞譃檎穹{制型、相位調制型及偏振態(tài)調制型。 按照傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器的特點應該選用哪種光纖（單模 /多模），為什么？ 答： 功能型 (或稱物性型、傳感型 )光纖不僅作為光傳播的波導而且具有測量的功能。它有較大面積的 P 一 N 結，當光照射在 P 一 N 結上時則在結的兩端出現(xiàn)電動勢。 光電池的工作原理，指出它應工作在電流源還是電壓源狀態(tài)。 以自感式傳感器為例說明差動式傳感器可以提高靈敏度的原理。交流電橋在這些方面都有改進。直流電橋優(yōu)點：高穩(wěn)定度直流電源容易獲得，電橋平衡電路簡單，傳感器至測量儀表的連接導線分布參數(shù)影響小?？紤]動態(tài)特性，所選的傳感器應能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應時間或者應具有很寬的頻率響應特性。 一、 簡答題（ 30 分， 6 分 /題） 從傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性考慮，詳述如何選用傳感器。 CCD可以把光信號轉換成電脈沖信號。 b 電橋補償法 五、論述 CCD的工作原理，如何 用設計一臺攝像機。 霍爾組件的不等位電勢是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場時，兩輸出電極之間的空載電勢，可用輸出的電壓表示。 ⑥ 誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響 措施： a C00 恒溫法 b 計算修正 法（