【正文】 盤由轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)，在磁極上方固定一個霍爾元件，每通過一對磁極霍爾元件產(chǎn)生一個方脈沖送到計數(shù)器。，能否便用霍爾元件，為什么?解：不能，因為霍爾元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)的原理制作的，而霍爾效應(yīng)：在置于磁場的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，所以必須要有磁場的存在。B方向同時改變時霍爾電動勢UH極性不變。Ic和的方向改變時，霍爾電動勢UH的方向也隨著改變，但當(dāng)IcIc與磁感應(yīng)強度 ？霍爾電勢的大小與方向和哪些因素有關(guān)？影響霍爾電勢的因素有哪些？解：當(dāng)把一塊金屬或半導(dǎo)體薄片垂直放在磁感應(yīng)強度為B的磁場中，沿著垂直于磁場方向通過電流，就會在薄片的另一對側(cè)面間產(chǎn)生電動勢UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電動勢稱為霍爾電動勢。霍爾元件多用N型半導(dǎo)體材料構(gòu)成，且比較薄。解：一塊長為l、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強度為B的磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH。 溫度補償方法：a分流電阻法：適用于恒流源供給控制電流的情況。？霍爾元件的不等位電勢的概念是什么？溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？解：霍爾元件可測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等。磁電感應(yīng)式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運動產(chǎn)生電動式的，它不需要輔助電源就能把被測對象的機械量轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，是有源傳感器。？磁電式傳感器主要用于測量哪些物理參數(shù)？解：磁敏式傳感器是通過磁電作用將被測量（如振動、位移、轉(zhuǎn)速等）轉(zhuǎn)換成電信號的一種傳感器。，它如何通過測量電路獲得相對應(yīng)的位移和加速度信號？解：磁電式傳感器的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律，它的輸出電動勢信號和切割磁力線的速度成正比，常做成測量速度的傳感器，所以也稱速度傳感器。？可以檢測哪些非電量？解：變磁阻式傳感器的三種基本類型，電感式傳感器、變壓器式傳感器和電渦流式傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器也稱為電動式傳感器或感應(yīng)式傳感器。輸出總電容為單片電容的一半，輸出電荷與單片電荷相等，輸出電壓是單片的兩倍；適合測量變化較快且以電壓輸出的場合；若按不同極性粘貼，相當(dāng)兩個壓電片（電容）并聯(lián)，輸出電容為單電容的兩倍，極板上電荷量是單片的兩倍，但輸出電壓與單片相等，適合測量變化較慢且以電荷輸出的場合。其中最常用的是兩片結(jié)構(gòu)；根據(jù)兩片壓電片的連接關(guān)系，可分為串聯(lián)和并聯(lián)連接。解：（取等號）解出 或（舍去）則 則 ，試述在不同接法下輸出電壓、輸出電荷、輸出電容的關(guān)系，以及每種接法適用于何種場合。解：壓電式傳感器的實際輸入電壓幅值和理想輸入電壓幅值分別為：，時間常數(shù)：，相對誤差為：=%，要求在1Hz時靈敏度下降不超過5%，若測量回路的總電容為500pF，求所用電壓前置放大器的輸入電阻應(yīng)為多大。其核心是要解決微弱信號的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強的輸出信號。?其核心是解決什么問題? 解：壓電式傳感器的產(chǎn)生的電量非常小，內(nèi)阻很高。所以壓電傳感器通常都用來測量動態(tài)或瞬態(tài)參量。，已知，加速度計靈敏度為5pC/g；電荷放大器靈敏度為50mV/pC，最大加速度時輸出幅值2V，試求機器振動加速度。，各自要解決什么問題？解：傳感器與電壓放大器連接的電路其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比，但容易受電纜電容的影響。在極化方向上壓電效應(yīng)最明顯。所謂極化，就是以強電場使“電疇”規(guī)則排列，而電疇在極化電場除去后基本保持不變，留下了很強的剩余極化。壓電陶瓷是一種多晶體。所以，沿光軸方向施加力，石英晶體不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)。同樣，在垂直于Y軸和Z軸的晶體表面上不出現(xiàn)電荷。當(dāng)晶體受到沿X方向的拉力作用時，則在X軸的正向出現(xiàn)負電荷，在Y、Z方向則不出現(xiàn)電荷。當(dāng)晶體受到沿X方向的壓力作用時，晶體沿X方向?qū)a(chǎn)生收縮，正、負離子相對位置隨之發(fā)生變化。、Y、Z軸的名稱是什么？有哪些特征？解：電軸：X軸穿過六棱柱的棱線，在垂直于此軸的面上壓電效應(yīng)最強； 機械軸：Y軸垂直六棱柱面。但實際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態(tài)測量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷得到補充，并給測量電路一定的電流。其中最常用的是兩片結(jié)構(gòu)；根據(jù)兩片壓電芯片的連接關(guān)系，可分為串聯(lián)和并聯(lián)連接，常用的是并聯(lián)連接，可以增大輸出電荷，提高靈敏度。壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶瓷、有機高分子聚合材料。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。解：提示采用書中的圓筒式變介質(zhì)式電容傳感器可實現(xiàn)。解：詳細敘述見本章脈沖調(diào)寬調(diào)制電路。因此，在實際應(yīng)用時必須與標(biāo)定時的條件相同，否則將會引入測量誤差。缺點：（1）輸出阻抗高，負載能力差（2）寄生電容影響大。，主要應(yīng)用場合以及使用中應(yīng)注意的問題。根據(jù)傳感器的工作原理可把電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型三種類型。多數(shù)場合下，它是由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為，當(dāng)被測參數(shù)變化使得式中的A、d或ε發(fā)生變化時，電容量C也隨之變化。解：以變極距式為例，在差動式平板電容器中，當(dāng)動極板向上位移Δd時，電容器C1的間隙d1變?yōu)閐0Δd，電容器C2的間隙d2變?yōu)閐0+Δd，此時電容器C1和C2的電容量分別為，因，略去高次項，則則差動電容式傳感器的靈敏度K0為與單極式電容傳感器相比，其靈敏度提高一倍。C0=200pF，傳感器的起始電容量Cx0=20pF,定動極板距離d0=,運算放大器為理想放大器（即K→∞,Zi→∞）,Rf極大,輸入電壓ui=5sinωtV。電容傳感器起始時b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm，極距d=2mm，極間介質(zhì)為空氣，測量電路ui=3sinωtV，且u=ui。在實際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。但當(dāng)d過小時，又容易引起擊穿，同時加工精度要求也高了。設(shè)極板面積為A，其靜態(tài)電容量為，當(dāng)活動極板移動x后，其電容量為 (1)當(dāng)xd時 則 (2)由式（1）可以看出電容量C與x不是線性關(guān)系，只有當(dāng) xd時，才可認為是最近似線形關(guān)系。圖中1為固定極板，2為與被測對象相連的活動極板?！鱴/d （1）電容因位移而產(chǎn)生的變化量為其靈敏度為 可見增加b或減小d均可提高傳感器的靈敏度。?為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)注意什么問題?解：以變面積式電容傳感器為例進行說明，如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。解：電容轉(zhuǎn)換電路有調(diào)頻電路、運算放大器式電路、二極管雙T型交流電橋、脈沖寬度調(diào)制電路等。，差動結(jié)構(gòu)形式的特點是什么？解：因為差動形式的靈敏度比單圈式的靈敏度提高一倍，同時也可以減小非線性誤差。電容式傳感器的類型不同，其輸出特性也不同。多數(shù)場合下，它是由絕緣介質(zhì)分開的兩個平行金屬板組成，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為，當(dāng)被測參數(shù)變化使得c中的A、d或ε發(fā)生變化時，電容量C也隨之變化。，輸出特性。當(dāng)銜鐵位于零位時，I1=I2，Uac=Ubc，故Iab=0，Uab=0；當(dāng)銜鐵位于零位以上時，I1I2，UacUbc，故Iab0，Uab0；當(dāng)銜鐵位于零位以下時，I1I2，UacUbc，故Iab0，Uab0。 解: )所示的全橋整流電路的工作原理。RR2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，u為電源電壓。解：，文中給出了詳細的分析過程。電渦流式傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可進行位移、厚度、轉(zhuǎn)速、振動、溫度等多參數(shù)的測量。解：計算時以中間位置的長度作為磁路長度的基準(zhǔn)，當(dāng)氣隙長度為零時當(dāng)氣隙長度為2mm時。磁路取為中心磁路，不記漏磁，設(shè)鐵心及銜鐵的相對磁導(dǎo)率為104，空氣的相對磁導(dǎo)率為1，真空的磁導(dǎo)率為4π107H﹒m1,試計算氣隙長度為零及為2mm時的電感量。主要是因為被測量的變化引起傳感器的參數(shù)發(fā)生變化，此變化參數(shù)在電感表達式的分母上。將非電量轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)變化，當(dāng)銜鐵隨被測量變化而移動時，鐵心與銜鐵之間的氣隙磁阻隨之變化，從