【正文】 解：單臂時，所以應(yīng)變?yōu)?時/V，應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為/V；雙臂時，所以應(yīng)變?yōu)?時/V，應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為/V；全橋時，所以應(yīng)變?yōu)?時/V，應(yīng)變?yōu)?000時應(yīng)為/V。=120Ω靈敏度系數(shù)K==120Ω的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。，供電電源電動勢E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2為同型號的電阻應(yīng)變片，其電阻均為50Ω，靈敏度系數(shù)K=。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)? 000，試求此時電橋輸出端電壓U0。它的重要特性是在無光照時阻值非常大，相當(dāng)于斷路，有光照時阻值變得很小，相當(dāng)于通路。第3章 電容式傳感器思考題答案?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?答：如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。△x/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。圖中1為固定極板，2為與被測對象相連的活動極板。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(rèn)為是最近似線形關(guān)系。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。在實(shí)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)。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u1=3sinωtV，且u=u0。題3圖解：根據(jù)測量電路可得/mV，如圖所示。求當(dāng)電容傳感動極板上輸入一位移量△x=,電路輸出電壓u0為多少? 解：由測量電路可得 /V,極板長度a=4cm,極板間距離δ=,。 /pF (x的單位為米) /pF第四章 電感式傳感器思考題答案？答：影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是：傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對稱性、磁性材料的殘余應(yīng)力、測量電路零點(diǎn)殘余電動勢等。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量范圍大、抗干憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。答：如圖所示，設(shè)差動電感傳感器的線圈阻抗分別為Z1和Z2。當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大，Z1=Z+△Z，則下部線圈阻抗減少，Z2=Z△Z。在AECB支路中，C點(diǎn)電位由于Z1增大而比平衡時的C點(diǎn)電位降低；而在AFDB支中中，D點(diǎn)電位由于Z2的降低而比平衡時D點(diǎn)的電位增高，所以D點(diǎn)電位高于C點(diǎn)電位，直流電壓表正向偏轉(zhuǎn)。同樣可以得出結(jié)果：當(dāng)銜鐵下移時，電壓表總是反向偏轉(zhuǎn)，輸出為負(fù)。RR2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，u為電源電壓。解：輸出與輸入的關(guān)系是若電感增量無窮小，且兩個電阻均為R，則： 題4圖 題5圖，試分析電路的工作原理。這種電路由二極管的非線性影響以及二極管正向飽和壓降和反向漏電流的不利影響較大。答：熱電效應(yīng)就是兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，回路中就會產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。2．試分析金屬導(dǎo)體產(chǎn)生接觸電動勢和溫差電動勢的原因。現(xiàn)假設(shè)導(dǎo)體A的自由電子密度大于導(dǎo)體B的自由電子密度，則導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的電子數(shù)要比導(dǎo)體B擴(kuò)散到導(dǎo)體A的電子數(shù)大。該電場的方向與擴(kuò)散進(jìn)行的方向相反，它將引起反方向的電子轉(zhuǎn)移，阻礙擴(kuò)散作用的繼續(xù)進(jìn)行。在這種狀態(tài)下，A與B兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差，稱為接觸電動勢。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負(fù)電荷。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后也達(dá)到了動態(tài)平衡狀態(tài)。3．簡述熱電偶的幾個重要定律，并分別說明它們的實(shí)用價值。根據(jù)這個定律，可以檢驗(yàn)兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。答：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤ā犭娕嫉睦涠搜由斓綔囟群愣ǖ膱鏊?如儀表室)，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長。修正公式為：；四是電橋補(bǔ)償法。圖中，e為熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢，U為回路的輸出電壓。R1~R5及RCM均為橋臂電阻。R1~R5均用錳銅絲繞成，阻值穩(wěn)定。這樣，即使電橋中其他電阻的阻值發(fā)生變化，左右兩橋臂中的電流卻差不多保持不變，從而認(rèn)為其具有恒流特性?；芈份敵鲭妷篣為熱電偶的熱電動勢e、橋臂電阻RCM的壓降URCM及另一橋臂電阻R5的壓降UR5三者的代數(shù)和：當(dāng)熱電偶的熱端溫度一定，冷端溫度升高時，熱電動勢將會減小。自動補(bǔ)償?shù)臈l件應(yīng)為 5．用鎳鉻鎳硅(K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40℃，求被測點(diǎn)的溫度。其冷端溫度為30℃，動圈顯示儀表(機(jī)械零位在0℃)指示值為400℃，則認(rèn)為熱端實(shí)際溫度為430℃，對不對?為什么?正確值是多少?解：不對，因?yàn)閮x表的機(jī)械零位在0℃，正確值為400℃。10．用鎳鉻鎳硅(K)，已知：冷端溫度固定在0℃，t0＝30℃，儀表指示溫度為210℃，后來發(fā)現(xiàn)由于工作上的疏忽把補(bǔ)償導(dǎo)線，相互接錯了，問：爐溫的實(shí)際溫度t為多少度?解：實(shí)際溫度應(yīng)為270℃，因?yàn)榻臃春蟛坏珱]有補(bǔ)償?shù)剑€抵消了30℃，故應(yīng)該加上60℃。2．壓電式傳感器測量電路的作用是什么?其核心是解決什么問題?答：壓電式傳感器測量電路的作用是將壓電晶體產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，其核心是要解決微弱信號的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強(qiáng)的輸出信號。解：此加速度計的靈敏度為 mV/g標(biāo)定系統(tǒng)框圖如下：第7章 光電式傳感器1．光電效應(yīng)有哪幾種?與之對應(yīng)的光電元件各有哪些?答：光電效應(yīng)有外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種。2．常用的半導(dǎo)體光電元件有哪些?它們的電路符號如何?答：常用的半導(dǎo)體光電元件有光敏二極管、光敏三極管和光電池三種。答：光敏二極管、三極管及光電池的測量電路如下圖所示。5．光電傳感器由哪些部分組成?被測量可以影響光電傳感器的哪些部分?答：光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖所示。光電傳感器設(shè)計靈活，形式多樣，在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。一是光源本身是被測物，它發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)，如圖a所示。如圖b所示。反射光的強(qiáng)弱取決于被測物表面的性質(zhì)和狀態(tài)，因此可用于測量工件表面粗糙度、紙張的白度等；四是從恒定光源發(fā)射出的光通量在到達(dá)光電元件的途中受到被測物的遮擋，使投射到光電元件上的光通量減弱，光電元件的輸出反映了被測物的尺寸或位置。這種傳感器可用于工件尺寸測量、振動測量等場合?；魻栐?879年發(fā)現(xiàn)的。2. 為什么導(dǎo)體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？答：因?yàn)閷?dǎo)體材料的μ雖然很大，但ρ很小，故不宜做成元件，而絕緣材料的ρ雖然很大，但μ很小，故也不宜做成元件。4. 霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系？答：霍爾靈敏度與霍爾元件厚度成反比。與一般半導(dǎo)體一樣，由于電阻率、遷移率以及載流子濃度隨溫度變化，所以霍爾元件的內(nèi)阻、輸出電壓等參數(shù)也將隨溫度而變化。1）利用輸入回路的串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。兩個輸入端串聯(lián)補(bǔ)償電阻R并接恒電源，輸出端開路。當(dāng)溫度變化Δt時，其增量為: ΔRH=RH0αΔt ΔRi=Ri0βΔt根據(jù)及I=E/(R+Ri)，可得出霍爾電壓隨溫度變化的關(guān)系式為對上式求溫度的導(dǎo)數(shù)，可得增量表達(dá)式 (1)要使溫度變化時霍爾電壓不變，必須使 即 (2)式(1)中的第一項(xiàng)表示因溫度升高霍爾系數(shù)引起霍爾電壓的增量，第二項(xiàng)表示輸入電阻因溫度升高引起霍爾電壓減小的量。將元件的α、β值代入式(2)，根據(jù)Ri0的值就可確定串聯(lián)電阻R的值。上圖為補(bǔ)償原理電路圖，霍爾元件的輸入采用恒流源，使控制電流Ｉ穩(wěn)定不變。輸出回路的輸出電阻及霍爾電壓與溫度之間的關(guān)系為UHt=UH0(1+αt) Rvt=Rv0(1+βt)式中，UHt為溫度為t時的霍爾電壓；UH0為0時的霍爾電壓；Rvt為溫度為t時的輸出電阻；Rv0為０時的輸出電阻。當(dāng)RL= Rv0時，補(bǔ)償最好。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。7. 寫出你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來檢測的物理量。8. 設(shè)計一個采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。當(dāng)液位達(dá)到控制位置時霍爾元件輸出控制信號，通過處理電路和電磁閥來控制液壓閥門的開啟和關(guān)閉，如液位低于控制位置時開啟閥門，超過控制位置時則關(guān)閉閥門。錯選、多選和未選均無分。錯填或不填均無分。14．傳感器的過載能力是指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標(biāo)永久改變的條件下，允許超過 的能力。16．已知某傳感器的靈敏度為K0，且靈敏度變化量為△K0，則該傳感器的靈敏度誤差計算公式為rs= 。18．在用帶孔圓盤所做的光電扭矩測量儀中，利用孔的透光面積表示扭矩大小，透光面積減小，則表明扭矩 。20．一個半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為180，105Mpa,其中壓阻系數(shù)πL為 Pa1。22．熱敏電阻常數(shù)B大于零的是 溫度系數(shù)的熱敏電阻。24．交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分別為若電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為 。26．回答與直線式感應(yīng)同步器有關(guān)的下列問題：（1） 它由哪兩個繞組組成？（2） 鑒相式測量電路的作用是什么？ 27．簡述壓磁式扭矩儀的工作原理。29．簡述激光視覺傳感器將條形碼的信息傳輸?shù)男盘柼幚硌b置的工作過程。1個數(shù)字，其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少？32．一熱敏電阻在0℃和100℃時，電阻值分別為200kΩ和10kΩ。33．求正弦信號x(t)=x0sinωt的自相關(guān)函數(shù)。 （1） 寫出電流i與電壓VREF的關(guān)系式。全國2001年10月自考傳感器與檢測技術(shù)試卷答案課程代碼：02202一、 單項(xiàng)選擇題（本大題共12小題，每小題2分，共24分） 二、 填空題（本大題共12小題，每小題1分，共12分）(或校準(zhǔn)或測試) 16.(△K0/K0)100% (或間隙) 10－9 (或接地端) 24. 三、 問答題（本大題共6小題，每小題4分，共24分）25．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。26．（1）由固定繞組和滑動繞組組成。27．壓磁式扭矩儀的軸是強(qiáng)導(dǎo)磁材料。28．主要特點(diǎn)是：熱容量?。ɑ驘釕T性?。瑫r間常數(shù)小，反應(yīng)速度快。 （2）條形碼反射的光束經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及放大元件接收并放大后再傳輸給信號處理裝置。四、 計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24分）31．（1） （2）頻率計的計數(shù)裝置讀數(shù)誤差為177。轉(zhuǎn)=177。（轉(zhuǎn)/分）32．熱敏電阻的一般表達(dá)式為： 式中：RT為溫度T=t+(K)時的熱敏電阻的電阻值；R0為溫度T0=t0+(K) 時的熱敏電阻的電阻值； 設(shè)t0=20℃,T0=t0+=(K)。 根據(jù)題中所給條件，有 （1