【正文】 加上60℃。2．壓電式傳感器測(cè)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(cè)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(hào)輸出，其核心是要解決微弱信號(hào)的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強(qiáng)的輸出信號(hào)。解：此加速度計(jì)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(duì)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(hào)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(cè)量電路如下圖所示。5．光電傳感器由哪些部分組成?被測(cè)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(jì)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(cè)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(cè)物表面的性質(zhì)和狀態(tài)，因此可用于測(cè)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(cè)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(cè)物的尺寸或位置。這種傳感器可用于工件尺寸測(cè)量、振動(dòng)測(cè)量等場(chǎng)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(gè)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(shí)，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(duì)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(shí)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(shí)的霍爾電壓；UH0為0時(shí)的霍爾電壓；Rvt為溫度為t時(shí)的輸出電阻；Rv0為０時(shí)的輸出電阻。當(dāng)RL= Rv0時(shí)，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(cè)的物理量。8. 設(shè)計(jì)一個(gè)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(shí)霍爾元件輸出控制信號(hào)，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(shí)開啟閥門，超過控制位置時(shí)則關(guān)閉閥門。光纖傳感器具有靈敏度高，不受電磁波干擾，傳輸頻帶寬，絕緣性能好，耐水抗腐蝕性好，體積小，柔軟等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用前景十分廣闊。 熱敏型是利用紅外輻射的熱效應(yīng)制成的，其核心是熱敏元件。另外，在加熱過程中，不管什么波長(zhǎng)的紅外線，只要功率相同，其加熱效果也是相同的，假如熱敏元件對(duì)各種波長(zhǎng)的紅外線都能全部吸收的話，那么熱敏探測(cè)器對(duì)各種波長(zhǎng)基本上都具有相同的響應(yīng)，所以稱其為“無選擇性紅外傳感器”。 光電型是利用紅外輻射的光電效應(yīng)制成的，其核心是光電元件。此外，要使物體內(nèi)部的電子改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，入射輻射的光子能量必須足夠大，它的頻率必須大于某一值，也就是必須高于截止頻率。這類傳感器主要有紅外二極管、三極管等。4．超聲波發(fā)生器種類及其工作原理是什么?它們各自特點(diǎn)是什么?答：超聲波發(fā)生器有壓電式超聲波發(fā)生器和磁致伸縮超聲波發(fā)生器兩種。常用的壓電材料為石英晶體、壓電陶瓷鋯鈦酸鉛等。磁致伸縮超聲波發(fā)生器把鐵磁材料置于交變磁場(chǎng)中，使它產(chǎn)生機(jī)械尺寸的交替變化，即機(jī)械振動(dòng)，從而產(chǎn)生超聲波。其結(jié)構(gòu)形狀有矩形、窗形等，如下圖所示，它只能用在幾萬Hz的頻率范圍以內(nèi)，但功率可達(dá)十萬W，聲強(qiáng)可達(dá)幾千W／cm2，能耐較高的溫度。振蕩源在介質(zhì)中可產(chǎn)生兩種形式的振蕩，即橫向振蕩和縱向振蕩。超聲波的一種傳播特性是在通過兩種不同的介質(zhì)時(shí)，產(chǎn)生折射和反射現(xiàn)象， 超聲波的另一種傳播特性是在通過同種介質(zhì)時(shí)，隨著傳播距離的增加，其強(qiáng)度因介質(zhì)吸收能量而減弱。7．根據(jù)你已學(xué)過的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波探傷實(shí)用裝置(畫出原理框圖)，并簡(jiǎn)要說明它探傷的工作過程?答：可采用穿透法探傷，原理框圖如下圖。穿透法用兩個(gè)探頭，置于工件相對(duì)面，一個(gè)發(fā)射超聲波，一個(gè)接收超聲波。在探測(cè)中，當(dāng)工件內(nèi)無缺陷時(shí)，接收能量大，儀表指示值大；當(dāng)工件內(nèi)有缺陷時(shí)，因部分能量被反射，接收能量小，儀表指示值小。8．激光器主要用于哪些非電量的檢測(cè)？有何特點(diǎn)？主要的激光測(cè)速儀有哪些？答：激光器可以實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量，可以測(cè)量速度、位置、長(zhǎng)度等物理量的測(cè)量，具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特點(diǎn)，而且速度高、精度高，測(cè)量范圍廣，抗光、電干擾能力強(qiáng)，因此應(yīng)用十分廣泛。 第10章 信號(hào)處理及抗干擾技術(shù)習(xí)題答案1. 對(duì)傳感器輸出的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大時(shí)，為什么要采用測(cè)量放大器？答：因?yàn)闇y(cè)量放大器不但具有很高的放大倍數(shù)，而且具有十分穩(wěn)定的輸出特性，符合傳感器微弱信號(hào)放大的要求。②采用非均勻的指示刻度。3. 說明檢測(cè)系統(tǒng)中非線性校正環(huán)節(jié)(線性化器)的作用。4. 如何得到非線性校正環(huán)節(jié)的曲線？答：一般主要是利用非線性元件或利用某種元件的非線性區(qū)域，例如將二極管或三極管置于運(yùn)算放大器的反饋回路中構(gòu)成的對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器就能對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行對(duì)數(shù)運(yùn)算，構(gòu)成非線性函數(shù)運(yùn)算放大器，它可以用于射線測(cè)厚儀的非線性校正電路中。由于折線可以分段逼近任意曲線，從而就可以得非線性校正環(huán)節(jié)（線性化器）所需要的特性曲線。外部噪聲有自然界噪聲源(如電離層的電磁現(xiàn)象產(chǎn)生的噪聲)和人為噪聲源(如電氣設(shè)備、電臺(tái)干擾等)；內(nèi)部噪聲又名固有噪聲，它是由檢測(cè)裝置的各種元件內(nèi)部產(chǎn)生的，如熱噪聲、散粒噪聲等。6．屏蔽有幾種型式?各起什么作用?答：屏蔽主要有靜電屏蔽、電磁屏蔽、低頻磁屏蔽和驅(qū)動(dòng)屏蔽四種。 7．接地有幾種型式?各起什么作用?答：接地有信號(hào)地、電源地和保護(hù)地三種。 8．脈沖電路中的噪聲抑制有哪幾種方法?請(qǐng)扼要表達(dá)它的抑制原理?答：脈沖電路中的噪聲抑制有積分電路、脈沖干擾隔離門和相關(guān)量法三種。 主編:俞志根22