2023年傳感器作業(yè)答案

3章應(yīng)變式傳感器R R3-〕U

E( 2 4 )0.00995V0 RRR1 1 2

R R3 4R R R〔2〕U

E( 2 2

4 )00 RRR1 1

R2

R R3 4R R R E R(3)U

E( 2 2 4 ) 10.02V0 RRR1 1

R2

RR 2 R3 4 13-6.解：(1)

R1K1.64103, RR 11

KR1

0.19R〔2〕由于 11，于是R1R

E RU 0 4 R1

1.23103V1R1 R11n R1

0.08%〔3〕假設(shè)要減小非線性誤差，可承受半橋電路或者全橋電路。E R半橋電路：U 0

2 R1R

2.46103V 非線性誤差為零全橋電路：U0

E

14.92103V 非線性誤差為零R13-73-1K=1.9~2.1,K=2.05。0 0R Rt

0

K(0

)]ts[151062.05(1110614.9106)](5010)2.802104R KR 0 tR /K

1.367104t R 0t5章電容式傳感器C1IC1CU++UIiCAUoU--C1IC1CU++UIiCAUoU--i 1傳感器電容，U0

是輸出電壓。抱負(fù)運(yùn)放：U

=U，I

=I-=0于是IC

+I

- +jCUC1

jCU U1 o

CUC i1又液位計(jì)滿足CC

2(1

)h00 lnDdU 2()h所以 Uo

i[C C 01

1 0 ]lnDdUh成線性關(guān)系。o說(shuō)明：不能用雙T形溝通電橋和脈沖寬度調(diào)制電路，由于它們都只適用于差動(dòng)式電容傳感器。Cx1CCx1Cx2解：參考教材圖4-6，可得電路圖如右。1

jC

1U U

U U

x2 U U0 AB

AD BD

1 jCx1

1 2jCx2C 1 C C 1 x1 U U x1 x2 UC Cx1 x2

2 C C 2x1 x2A ACx1

,Cx21 2C C

1 A/ A/

1 1U x1

U 1

U2 1 U0 C Cx1

2 A/1

A/2

2 21 2動(dòng)極板移動(dòng): ,d 1 0 2 0 2 1 U UU 0 20

2 204章電感式傳感器4-5．①產(chǎn)生緣由：差動(dòng)式傳感器不對(duì)稱，此時(shí)的零點(diǎn)剩余電壓對(duì)應(yīng)基波成分。磁飽和、磁滯現(xiàn)象和電源含有高次諧波成分，此時(shí)的零點(diǎn)剩余電壓對(duì)應(yīng)高次諧波成分。(c)電源含有高次諧波成分②補(bǔ)償措施：(a)依據(jù)產(chǎn)生緣由有針對(duì)的實(shí)行措施：盡量使傳感器對(duì)稱,工作電壓不能太高,使用高質(zhì)量電源。(b)線路補(bǔ)償。它只能補(bǔ)償傳感器不對(duì)稱帶來(lái)的零點(diǎn)剩余電壓(基波成分)。6章壓電式傳感器6-2.解：x軸叫做電軸，由于發(fā)生壓電效應(yīng)時(shí)，不管外力沿哪個(gè)方向，電荷總是消滅在與x軸垂直的方向上，故叫電軸。y軸叫做機(jī)械軸，當(dāng)沿yFy

時(shí)，則會(huì)在垂直于x軸的平面上產(chǎn)生電荷qy

d aF12b

，式中的d 為常數(shù)，a、b是石英晶片的長(zhǎng)度和厚度。于是，此時(shí)適中選取a和b的值，可以使得石英晶片的12靈敏度較大。故通常外力加在y軸上，y軸叫做機(jī)械軸。z軸叫做光軸，由于光只有沿該方向，才不會(huì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，故叫光軸。外力沿光軸時(shí)，不發(fā)生壓電效應(yīng)。6-3.解：1.構(gòu)造：壓電陶瓷是人工合成的多晶體壓電材料。它是由很多自發(fā)極化的電疇組成，故電疇內(nèi)部存在電場(chǎng)。沒加外電場(chǎng)時(shí)，電疇雜亂無(wú)章，對(duì)外顯電中性。2〔1〕壓電陶瓷只有加外電場(chǎng)進(jìn)展極化后，才具有壓電效應(yīng)〔2〕英晶體的大得多,故其靈敏度較高〔3〕極化處理后的壓電陶瓷材料的剩余極化強(qiáng)度和特性與溫度有關(guān),也隨時(shí)間變化,故其穩(wěn)定性不如石英晶體。6-5.解：1.電荷放大器要解決的核心問題是：①阻抗變換；②放大作用；③解決電壓放大器存在的輸出電壓與連接電纜電容有關(guān)的缺點(diǎn)。2.輸入輸出關(guān)系推導(dǎo)不要求。7章霍爾傳感器7-8.解：R：外接電阻，RiRo：霍爾傳感器輸入和輸出電阻，R

：負(fù)載電阻。LUs：恒流源，U

：霍爾電壓，UH

：負(fù)載電壓LRoUHRoUHUsRiR,UL LRU L U ,RRRL RR H o o0o L

K I BH H HK KH Ho

Us ，H RRiRRi i0

(1t),RR0

(1t)，指外接電阻R的溫度系數(shù)所以U

R

t) Us BLL R (1t)R Hoo0 LL

R(1t)Ri0

(1t)L溫度沒有變化時(shí),t0U R K Us BLL0 R Ro0 L

Ho R Ri0 0無(wú)溫度誤差則

U UL L0于是有1

(1t) 1

1 1R (1t)Ro0

R(1t)Ri0

(1t) R Ro0

R Ri0 02種狀況：(1)RL

不大，可解出R0

f(R,R ,Ri0 O0

,,,,t)即外接電阻初始值R隨溫度t變化而變化，這是不行能的，故無(wú)法到達(dá)溫度補(bǔ)償。0(2)R很大(R→∞，霍爾端開路)，于是有L L(1t) 1 1R(1t)Ri0

(1t) R Ri0 0解得溫度補(bǔ)償條件： R0

R i07-9.

+ +R RI1 2IUU I1 2U1U 2HBr- -解：U，U：被測(cè)電壓，R，R：外接電阻1 2 1 2U Ui于是2個(gè)回路中的電流為：I i1

1,I R 21

2R R2

R是霍爾元件輸入電阻I所在導(dǎo)線距霍爾傳感器的距離為r，并把I1 B 0 I

看成無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線，則I1

在傳感器處的磁場(chǎng)為2r 1于是霍爾電勢(shì)為

U U k U k IBk

2 0 1 H 0 UU

kUUH H 2 k

R R2

2rR1

2r(R2

R)R 1 2 1 2i 1式中k

2r(RH0 是常數(shù)R)R2 i 1可見測(cè)出霍爾電壓就可測(cè)出電壓的乘積。8章光電式傳感器8-2．解：1．工作原理：光敏電阻：其工作原理是光電導(dǎo)效應(yīng)，即：hν>Eg，則電子從價(jià)帶變到導(dǎo)帶(價(jià)電子變成自由電荷)，電阻減小。光敏二極管：使用時(shí)二極管加反向電壓。無(wú)光照時(shí),二極管反向偏置,I很小，此時(shí)是暗電流。ν>Eg/h時(shí)，電子從價(jià)帶變到導(dǎo)帶，反向電流〔光電流〕I增加。而且光強(qiáng)越大,光電流就越大?！脖举|(zhì)上也屬于光生伏特效應(yīng)〕大。光電池：其工作原理是光生伏特效應(yīng)，即：ν>Eg/h時(shí)，半導(dǎo)體電子從價(jià)帶變到導(dǎo)帶，在節(jié)電場(chǎng)作用下，PN區(qū)積存負(fù)電荷，這樣就產(chǎn)生了光生電勢(shì)。2．特點(diǎn)：光敏電阻：優(yōu)點(diǎn)是光譜特性好、允許的光電流大、靈敏度高、使用壽命長(zhǎng)、體積小等優(yōu)點(diǎn)。場(chǎng)合，常用作開關(guān)式光電器件。光敏二極管和光敏三極管：頻率特性是全部光電器件最好的；其光照特性也很好，可用于線性傳感器。光電池：光電池在使用時(shí)不需要外接電源。硅光電池：價(jià)格廉價(jià)，光電轉(zhuǎn)換效率高，壽命長(zhǎng)，測(cè)量對(duì)象是紅外線，目前應(yīng)用最廣泛。硒光電池：效率低，壽命低，但峰值波長(zhǎng)在0.56μm，可用于制造照度計(jì)。器。8-5．解：CCD具有電荷轉(zhuǎn)移作用，在電荷轉(zhuǎn)移作用下，一行像素所對(duì)應(yīng)的電荷依次輸出。這就像把一行的各個(gè)像點(diǎn)依次進(jìn)展掃描并進(jìn)展光電轉(zhuǎn)換一樣。故電荷耦合器具有“電子自掃描作用”。8-〔透過率特性圖像的說(shuō)明：λλ2圖8-44半導(dǎo)體的光透過率特性λ1在溫度為T~T時(shí)，當(dāng)<λ≈，當(dāng)

，透過率=100%。此時(shí)透過率與溫度無(wú)關(guān)。1 3 1 2λ滿足λ1<λ<λ2