《傳感器原理及應(yīng)用》復(fù)習(xí)題

《傳感器原理及應(yīng)用》復(fù)習(xí)題靜態(tài)特征指標(biāo)此中的線性度的定義是指2．傳感器的差動(dòng)丈量方法的長處是減小了非線性偏差、提升了丈量敏捷度。3.關(guān)于等臂半橋電路為了減小或除去非線性偏差的方法能夠采納提升橋臂比，采納差動(dòng)電橋的方法。4.高頻反射式電渦流傳感器實(shí)質(zhì)是由線圈和被測(cè)體或?qū)w兩個(gè)部分構(gòu)成的系統(tǒng)，二者之間經(jīng)過電磁感覺互相作用，所以，在能夠構(gòu)成電渦流傳感器的應(yīng)用處合中一定存在金屬資料。5.霍爾元件需要進(jìn)行溫度賠償?shù)脑墒且驗(yàn)槠浠魻栂禂?shù)和資料電阻受溫度影響大。使用霍爾傳感器丈量位移時(shí)，需要結(jié)構(gòu)一個(gè)磁場(chǎng)。6.熱電阻最常用的資料是鉑和銅，工業(yè)上被寬泛用來丈量中低溫區(qū)的溫度，在丈量溫度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，銅熱電阻得到了寬泛應(yīng)用?，F(xiàn)有霍爾式、電渦流式和光電式三種傳感器，設(shè)計(jì)傳遞帶上塑料部件的計(jì)數(shù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)選此中的光電傳感器。需要丈量某設(shè)施的外殼溫度，已知其范圍是300~400℃，要?jiǎng)?wù)實(shí)現(xiàn)高精度丈量，應(yīng)當(dāng)在鉑銠-鉑熱電偶、鉑電阻和熱敏電阻中選擇鉑電阻。8.一個(gè)二進(jìn)制光學(xué)碼盤式傳感器，為了達(dá)到1″左右的分辨力，需要采納或位碼盤。一個(gè)刻劃直徑為400mm的20位碼盤，其外圈分別間隔為稍大于μm。非功能型光纖傳感器中的光纖只是起傳輸光信息的作用，功能型光纖傳感器是把光纖作為敏感元件。光纖的NA值大表示集光能力強(qiáng)。光照使半導(dǎo)體電阻率變化的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，鑒于此效應(yīng)的器件除光敏電阻外還有處于反向偏置工作狀態(tài)的光敏二極管。光敏器件的敏捷度可用光照特征表征，它反應(yīng)光電器件的輸入光量與輸出光電流(電壓)之間的關(guān)系。選擇光電傳感器的光源與光敏器件時(shí)主要依照器件的光譜特征。12.傳感器一般由敏感元件_、變換元件___、丈量電路及協(xié)助電源四個(gè)部分構(gòu)成。13．傳感器的敏捷度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值。對(duì)線性傳感器來說，其敏捷度是一常數(shù)。14.已知某銅熱電阻在

0℃時(shí)的阻值為

50Ω，則其分度號(hào)是

Cu50

，關(guān)于鎳鉻鎳硅熱電偶其正極是鎳鉻。15.差動(dòng)變壓器式傳感器常有的有和兩種結(jié)構(gòu)種類，此中最常用的是差動(dòng)變壓器。為提升壓電器件的敏捷度，常采納兩個(gè)或多個(gè)壓電片組合，此中串連連結(jié)方式合用于電壓輸出、丈量高頻信號(hào)的場(chǎng)合；并聯(lián)方式合用于電荷輸出、丈量低頻信號(hào)的場(chǎng)合17.電渦流傳感器從丈量原理來分，能夠分為高頻掃射式和低頻透射式兩大類。1．電容式傳感器的應(yīng)用電路中常采納“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)。圖1為“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)原理表示圖。1）試簡(jiǎn)述采納“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)的原由；2）試聯(lián)合“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)原理圖簡(jiǎn)述“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)工作原理。圖1“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)原理表示圖答：1.）一般電容傳感器電容值很小，假如激勵(lì)頻次較低，則電容傳感器的容抗很大，因此對(duì)傳感器絕緣電阻要求很高；另一方面，變換器電容極板并聯(lián)的寄生電容也會(huì)帶來很大的影響，為戰(zhàn)勝其影響采納驅(qū)動(dòng)電纜法。2.）在電容傳感器與丈量線路前置極間采納雙層障蔽電纜。這類接法使傳輸電纜的芯線與內(nèi)層障蔽等電位，除去了芯線對(duì)內(nèi)層障蔽的容性漏電，進(jìn)而除去了寄生電容的影響。同時(shí)放大器的高輸入阻抗又起到阻抗般配的作用。2．為何壓電式傳感器不可以用于靜態(tài)丈量，只好用于動(dòng)向丈量中？并且是頻次越高越好？或：答：壓電式傳感器的丈量鑒于壓電效應(yīng)，并且在丈量時(shí)一定保證：壓電元件在產(chǎn)生壓電效應(yīng)過程中一定沒有電荷泄漏。在做靜態(tài)丈量時(shí)，要做到外力作用在壓電元件時(shí)所產(chǎn)生的電荷能在無泄漏的狀況下進(jìn)行完整保留，這其實(shí)是不可以能的，所以壓電式傳感器用于靜態(tài)丈量是不適合的。要實(shí)現(xiàn)丈量時(shí)電荷無泄漏的條件，只有使壓電元件在交變力的作用下，才能夠促進(jìn)壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷不停獲得增補(bǔ)，以供應(yīng)丈量回路必定的電流，所以說壓電傳感器只好用于動(dòng)向丈量。并且頻次越高，增補(bǔ)電荷的時(shí)間越短，保證丈量時(shí)的無電荷泄漏成效更好。圖2是應(yīng)用光柵式傳感器進(jìn)行數(shù)控機(jī)床地點(diǎn)控制的原理表示圖，簡(jiǎn)述其控制過程，并說明光柵式傳感器主要由哪幾部分構(gòu)成？其丈量系統(tǒng)的精度主要由一部分的精度決定？圖2數(shù)控機(jī)床地點(diǎn)控制框圖4．有三臺(tái)測(cè)溫儀表，量程均為0~800℃，精度等級(jí)分別為2.5級(jí)、2.0級(jí)和1.5級(jí)，現(xiàn)要丈量500℃的溫度，要求相對(duì)偏差不超出2.5％，選那臺(tái)儀表合理?2.5級(jí)時(shí)的最大絕對(duì)偏差值為20℃，丈量500℃時(shí)的相對(duì)偏差為4％；2.0級(jí)時(shí)的最大絕對(duì)偏差值為16℃，丈量500℃時(shí)的相對(duì)偏差為3.2％；1.5級(jí)時(shí)的最大絕對(duì)偏差值為12℃，丈量500℃時(shí)的相對(duì)偏差為2.4％。所以，應(yīng)當(dāng)采納1.5級(jí)的測(cè)溫儀器。5.變空隙電容傳感器的丈量電路為運(yùn)算放大器電路，0=200pF，傳如圖3所示。C感器的開端電容量Cx0=20pF,定動(dòng)極板距離d0=1.5mm,運(yùn)算放大器為理想放大器(即→∞,Zi→∞),Rf極大,輸入電壓u1=5sinωt。求當(dāng)電容傳感人極板上輸入KV一位移量△x使d0減小時(shí),電路輸出電壓u0為多少?=0.15mmRfＣ0Ｃx+uiＮ-u0圖3下表為某熱電偶的分度表，丈量電路如下圖，數(shù)字電壓表的讀數(shù)為4.10mV，熱電偶與電壓表用賠償導(dǎo)線連結(jié)，請(qǐng)問被測(cè)溫度Tx是多少，給出計(jì)算依照。（8分）溫度203040508090100110120130140/℃熱電勢(shì)0.801.201.602.023.263.384.104.514.905.305.73/mV試說明圖4所示的的微壓力變送器的工作原理。圖4微壓力變送器結(jié)構(gòu)圖(b)丈量電路方框圖1一接頭2一膜盒3一底座4一線路板5一差動(dòng)變壓器6一銜鐵7一罩殼圖5是用光敏二極管控制的溝通電壓供電的明通及暗通直流電磁控制原理圖，說明為何要采納晶體管放大電路并簡(jiǎn)述此電路的工作原理。圖59．在煉鋼廠中，有時(shí)直接將低價(jià)熱電極（易耗品，比如鎳鉻、鎳硅熱偶絲，時(shí)間稍長即融化）插入鋼水中丈量鋼水溫度，如圖6所示。試說明丈量鋼水溫度的基來源理？為何不用將工作端焊在一同？要知足哪些條件才不影響丈量精度？采納上述方法是利用了熱電偶的什么定律？假如被測(cè)物不是鋼水，而是融化的塑料行嗎？為何？圖6用浸入式熱電偶丈量熔融金屬表示圖答：丈量鋼水溫度的基來源理是利用了熱電效應(yīng)；因?yàn)殇撍菍?dǎo)體，又處在同一個(gè)溫度下，把鋼水看作是第三導(dǎo)體接入，利用了熱電偶的導(dǎo)體接入定律；假如被測(cè)物不是鋼水，而是融化的塑料不可以，因?yàn)椋芰喜粚?dǎo)電，不可以形成熱電勢(shì)設(shè)計(jì)一種可用于在有油污、塵?；蛴晁鹊沫h(huán)境下能丈量車輪軸轉(zhuǎn)速的傳感器系統(tǒng)方案。請(qǐng)說明采納何種工作原理的傳感元件，給出系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單表示圖，說明丈量方法及改良丈量精度的舉措。如下圖，在待測(cè)轉(zhuǎn)軸上安裝一調(diào)制盤，齒數(shù)為Z（2分）。采納電渦流傳感器（若采納霍爾傳感器，則需要在霍爾元件前面或后邊安裝一片磁鋼），將電渦流傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過放大、整形后送頻次計(jì)，測(cè)出頻次（f2分），轉(zhuǎn)速為：60f/Z(轉(zhuǎn)分)。一個(gè)簡(jiǎn)單的家居智能系統(tǒng)要求：有響馬從大門進(jìn)入時(shí)可實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)，并能提示響馬可能攜帶有刀、槍等金屬器材；當(dāng)玻璃窗被砸壞時(shí)能實(shí)時(shí)報(bào)警。試：①選擇適合的傳感器進(jìn)行合理的安裝達(dá)成以上功能；②說明各傳感器怎樣達(dá)成相應(yīng)的功能。①選磁敏或許霍爾傳感器安裝于大門一側(cè)，另一側(cè)安裝永遠(yuǎn)磁鐵，當(dāng)鋼鐵或金屬物穿過門時(shí)，傳感器輸出加強(qiáng)，觸發(fā)報(bào)警信號(hào)器（4分）；②在玻璃上貼壓電膜傳感器，或在窗邊安裝振動(dòng)傳感器，玻璃窗被砸時(shí)，觸發(fā)壓電或振動(dòng)傳感器報(bào)警（3分）；在廚房上空地點(diǎn)安裝CO2氣體傳感器或煙霧傳感器，廚房失火時(shí)，因CO2（或煙霧）濃度明顯增添，觸發(fā)CO2氣體（或煙霧）傳感器報(bào)警（3分）11.有四片完整同樣的金屬應(yīng)變片（敏捷系數(shù)為2、泊松比為0.3、電阻120和一個(gè)等截面懸臂梁（長l=15cm、寬b=2cm、厚h=0.5cm，彈性模量E為：

）2×107N/cm2），要構(gòu)成一個(gè)稱重傳感器。問:（1）懸臂梁上怎樣部署應(yīng)變片、怎樣接成電橋，能使得應(yīng)變最大且傳感器的輸出電壓敏捷度最高；畫出相應(yīng)的布片表示圖和接橋電路。（2）剖析說明環(huán)境溫度變化時(shí)，這個(gè)方案的丈量結(jié)果能否變化。（3）電橋供電電壓為5V時(shí)，若電橋輸出電壓為2.25mV，被測(cè)重量為多少?(不計(jì)橫向效應(yīng)影響，應(yīng)變x6lxF，此中l(wèi)x為應(yīng)變片粘貼處到梁的自由端bh2E的距離。應(yīng)變片長度相關(guān)于lx可忽視。）熱電阻丈量時(shí)采納何種丈量電路?為何要采納這類丈量電路?說明這類電路的工作原理。往常采納電橋電路作為丈量電路。為了戰(zhàn)勝環(huán)境溫度的影響常采納下列圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。因?yàn)椴杉{這類電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分派在兩個(gè)相鄰的橋臂中，假如R1t=R2t，則因?yàn)榄h(huán)境溫度變化惹起的引線電阻值變化造成的偏差被互相抵消13.試剖析變面積式電容傳感器和變空隙式電容的敏捷度?為了提升傳感器的敏捷度可采納什么舉措并應(yīng)注意什么問題?試分別說明圖7的二種光電式傳感器的工作原理。圖7：光電元件的應(yīng)用形式之一(c)被測(cè)物是有反射能力的表面(d)被測(cè)物遮蓋光通量1一被測(cè)物2一光電元件3一恒光源將一支敏捷度為0.08mV/°C的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線端處溫度為50°C。電壓表上讀數(shù)為60mV，則熱電偶熱端溫度為多少？光敏電阻有哪些重要特征，在工業(yè)應(yīng)用中是怎樣發(fā)揮這些特征的？答：光敏電阻是采納半導(dǎo)體資料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它的重要特征是在無光照時(shí)阻值特別大，相當(dāng)于斷路，有光照時(shí)阻值變得很小，相當(dāng)于通路。在工業(yè)應(yīng)用中主要就是經(jīng)過光的變化來各樣電路的控制。圖8所示為一個(gè)采納霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。簡(jiǎn)述其工作原理。控制電源開關(guān)型辦理電路霍爾片液體源磁鐵電磁閥最高位儲(chǔ)藏罐最低位圖8霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)表示圖需要用間接丈量方式來丈量一個(gè)大直徑金屬圓柱體的直徑，請(qǐng)選擇適合原理的傳感器件、設(shè)計(jì)組合傳感器丈量系統(tǒng)方案。畫出系統(tǒng)構(gòu)成表示圖、說明系統(tǒng)工作原理。選兩只電渦流傳感器（3分），分別部署在被測(cè)體雙側(cè)，分別丈量兩傳感器距柱體表面的間距（3分），由兩傳感器之間的間距減去兩傳感器與柱面的距離可得被測(cè)體直徑（3分）。圖（1分）略。或許，選兩個(gè)直射式光電傳感器，采納光敏二極管（3分），兩傳感器平行部署在被測(cè)體雙側(cè)，確立兩傳感器直射光中心線之間的距離和各自的光通路寬度，同時(shí)使兩光電傳感器的直射光各有一部分被與圓柱體遮擋（3分）。由光敏二極管輸出的光電信號(hào)強(qiáng)度分別獲得柱體所遮