傳感器與檢測(cè)技術(shù)(陳杰)課后習(xí)題答案.ppt

1、第0章,0.1 答：傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的接口位置，即檢測(cè)與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過程要獲取的信息都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換成容易傳輸與處理的電信號(hào)，其作用與地位特別重要。,下頁,返回,圖庫,第0章,0.2 答：敏感元件：指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分。 傳感器：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī) 律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 信號(hào)調(diào)理器：對(duì)于輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的 裝置。 變送器：能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器。,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.1 解： 1.2 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1

2、.3 解： 帶入數(shù)據(jù)得：,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.3 擬合直線靈敏度 0.68,線性度 7%,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.4 解：設(shè)溫差為R,測(cè)此溫度傳感器受幅度為R的階躍響應(yīng)為(動(dòng)態(tài)方程不考慮初態(tài)),下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.5 解：此題與爐溫實(shí)驗(yàn)的測(cè)飛升曲線類似: 1.6 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.7 解： 所求幅值誤差為1.109,相位滯后,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.8 答：靜特性是當(dāng)輸入量為常數(shù)或變化極慢時(shí)，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。 1.9 答：傳感器的

3、靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實(shí)際測(cè)繪中獲得。 1.10 答：人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇合適的傳感器。,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.11 解： 理論線性度： 端點(diǎn)線性度： 由兩端點(diǎn)做擬和直線 中間四點(diǎn)與擬合直線誤差：0.17 0.16 0.11 0.08 所以，,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.11 最小二乘線性度： 所以，,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.11,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.12 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第1章,1.13 解：質(zhì)量塊(質(zhì)量m),彈簧(剛度c),阻尼器(阻尼系數(shù)b) 根據(jù)達(dá)朗貝爾原理：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.

4、1 解： 2.2 證： 略去 的第二項(xiàng)，即可得,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.3 答：金屬電阻應(yīng)變片由四部分組成：敏感柵、基底、蓋層、粘結(jié)劑、引線。分為金屬絲式和箔式。 其主要特性參數(shù)：靈敏系數(shù)、橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后、零漂及蠕變、溫度效應(yīng)、應(yīng)變極限、疲勞壽命、絕緣電阻、最大工作電流、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。 2.4 答：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.5 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.5,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.5 滿量程時(shí)：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.6 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.6 2.7 略,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.8 解：,

5、下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.9 答：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.10 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第2章,2.11 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.1 答：種類：自感式、渦流式、差動(dòng)式、變壓式、壓磁式、感應(yīng)同步器 原理：自感、互感、渦流、壓磁 3.2 答： 差動(dòng)式靈敏度：,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.2 單極式傳感器靈敏度： 比較后可見靈敏度提高一倍，非線性大大減少。 3.3 答：相敏檢測(cè)電路原理是通過鑒別相位來辨別位移的方向，即差分變壓器輸出的調(diào)幅波經(jīng)相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測(cè)量信號(hào)。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負(fù)位移

6、輸出負(fù)電壓，電壓值的大小表明位移的大小，電壓的正負(fù)表明位移的方向。,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.4 答：原因是改變了空氣隙長(zhǎng)度 改善方法是讓初始空氣隙距離盡量小，同時(shí)靈敏度的非線性也將增加，這樣的話最好使用差動(dòng)式傳感器， 其靈敏度增加非線性減少。,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.5 解：,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.5,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.6 解：設(shè) 重寫表格如下: 最小二乘法做直線擬和：,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.6 工作特性方程：,下頁,上頁,返回,圖庫,第3章,3.7 答：應(yīng)用場(chǎng)合有低頻透射渦流測(cè)厚儀，探傷，描述轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)軌跡軌跡儀。 3.8

7、答：壓磁效應(yīng)：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而引起磁導(dǎo)率的改變的現(xiàn)象。只有在一定條件下壓磁效應(yīng)才有單位特性，但不是線性關(guān)系。 應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。在電阻絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比。,下頁,上頁,返回,圖庫,第4章,4.1 解：差動(dòng)式電容傳感器的靈敏度: 單極式電容傳感器： 可見差動(dòng)式電容傳感器的靈敏度比單極式提高一倍，而且非線性也大為減小。,下頁,上頁,返回,圖庫,第4章,4.2 答：原理：由物理學(xué)知，兩個(gè)平行金屬極板組成的電容器。如果不考慮其邊緣效應(yīng)，其電容為C=S/D 式中為兩個(gè)極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為兩個(gè)極板

8、對(duì)有效面積，D為兩個(gè)極板間的距離。由此式知，改變電容C的方法有三： 其一為改變介質(zhì)的介電常數(shù)；其二為改變形成電容的有效面積；其三為改變各極板間的距離，而得到的電參數(shù)的輸出為電容值的增量 這就組成了電容式傳感器。,下頁,上頁,返回,圖庫,第4章,4.2 類型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器、變介電常數(shù)型電容傳感器。 電容傳感器可用來測(cè)量直線位移、角位移、振動(dòng)振幅。尤其適合測(cè)溫、高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量。還可用來測(cè)量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測(cè)量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等,下頁,上頁,返回,圖庫,第4章,4.3 答：可選用

9、差分式電容壓力傳感器，通過測(cè)量筒內(nèi)水的重力，來控制注水?dāng)?shù)量?；蛘哌x用應(yīng)變片式液徑傳感器。 4.4 答：優(yōu)點(diǎn)：a溫度穩(wěn)定性好 b結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng) c動(dòng)響應(yīng)好 缺點(diǎn)：a可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，具有平均效應(yīng) b輸出阻抗高、負(fù)載能力差 c寄生電容影響大,下頁,上頁,返回,圖庫,第4章,4.4 輸出特性非線性： 電容傳感器作為頻響寬、應(yīng)用廣、非接觸測(cè)量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、流量及成分分析的測(cè)量等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 使用時(shí)要注意保護(hù)絕緣材料的的絕緣性能；消除和減小邊緣效應(yīng)；消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。 4.5 解：,下頁,上頁,下頁,上頁,返回,圖

10、庫,第4章,4.6 略 4.7 答：工作原理：假設(shè)傳感器處于初始狀態(tài)，即 且A點(diǎn)為高電平，即Ua=U; 而B點(diǎn)為低電平，即Ub=0 差分脈沖調(diào)寬型電路的特點(diǎn)就在于它的線性變換特性。,下頁,上頁,返回,圖庫,第5章,5.1 答：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的一種傳感器。 電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測(cè)量的一種裝置。 磁電式傳感器具有頻響寬、動(dòng)態(tài)范圍大的特點(diǎn)。而電感式傳感器存在交流零位信號(hào)，不宜于高頻動(dòng)態(tài)信號(hào)檢測(cè)；其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。 磁電式傳感器測(cè)量的物理參數(shù)有：磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速。,下頁,上頁,返回,圖庫,第5章,5.2 答：霍爾

11、組件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等。 霍爾組件的不等位電勢(shì)是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電勢(shì)，可用輸出的電壓表示。 溫度補(bǔ)償方法： a分流電阻法： 適用于恒流源供給控制電流的情況。 b電橋補(bǔ)償法,下頁,上頁,返回,圖庫,第5章,5.3 答：一塊長(zhǎng)為l、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Uh。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻柦M件多用N型半導(dǎo)體材料，且比較薄。 霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、堅(jiān)固、頻率響應(yīng)寬、動(dòng)態(tài)范圍（輸出電勢(shì)變化）大、無

12、觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)、可靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制、電磁測(cè)量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。,下頁,上頁,返回,圖庫,第6章,6.1 答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。 壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶瓷、有機(jī)高分子聚合材料,下頁,上頁,返

13、回,圖庫,第6章,6.1 結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)： 在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構(gòu)成一個(gè)壓電組件。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。 使用時(shí)，兩片壓電芯片上必須有一定的預(yù)緊力，以保證壓電組件在工作中始終受到壓力作用，同時(shí)可消除兩片壓電芯片因接觸不良而引起的非線性誤差，保證輸出信號(hào)與輸入作用力間的線性關(guān)系,下頁,上頁,返回,圖庫,第6章,6.1 因此需要測(cè)量電路具有無限大的輸入阻抗。但實(shí)際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態(tài)測(cè)量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷得到補(bǔ)充，并給測(cè)量電路一定

14、的電流。故壓電傳感器只能作動(dòng)態(tài)測(cè)量。 6.2 答：如作用在壓電組件上的力是靜態(tài)力，則電荷會(huì)泄露，無法進(jìn)行測(cè)量。所以壓電傳感器通常都用來測(cè)量動(dòng)態(tài)或瞬態(tài)參量。,下頁,上頁,返回,圖庫,第6章,6.3 答：石英晶體整個(gè)晶體是中性的，受外力作用而變形時(shí)，沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(yīng)。壓電陶瓷是一種多晶鐵電體。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。所謂極化，就是以強(qiáng)電場(chǎng)使“電疇”規(guī)則排列，而電疇在極化電場(chǎng)除去后基本保持不變，留下了很強(qiáng)的剩余極化。 當(dāng)極化后的鐵電體受到外力作用時(shí)，其剩余極化強(qiáng)度將隨之發(fā)生變化，從而使一定表面分

15、別產(chǎn)生正負(fù)電荷。,下頁,上頁,返回,圖庫,第6章,6.3 在極化方向上壓電效應(yīng)最明顯。鐵電體的參數(shù)也會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化老化，鐵電體老化將使壓電效應(yīng)減弱。 6.4 答：基本考慮點(diǎn)是如何更好的改變傳感器的頻率特性，以使傳感器能用于更廣泛的領(lǐng)域。 6.5 略,下頁,上頁,返回,圖庫,第7章,7.1 答：當(dāng)用光照射物體時(shí)，物體受到一連串具有能量的光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)（如電阻率變化、發(fā)射電子或產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)等）。這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。 7.2 答：吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖的材料的中子受激和分子共振有關(guān)，當(dāng)光的頻率與分子的振動(dòng)頻率接近或相等時(shí)，會(huì)發(fā)生共振，并大量吸

16、收光能量，引起能量損耗。 散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、成,下頁,上頁,返回,圖庫,第7章,7.2 分起伏，以及在制造過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的不均勻性或缺陷引起。一部分光就會(huì)散射到各個(gè)方向去，不能傳輸?shù)浇K點(diǎn)，從而造成散射性損耗。 輻射性損耗：當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生輻射磁粒。 a彎曲半徑比光纖直徑大很多的彎曲 b微彎曲：當(dāng)把光纖組合成光纜時(shí)，可能使光纖的軸線產(chǎn)生隨機(jī)性的微曲。,下頁,上頁,返回,圖庫,第7章,7.3 答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至

17、傳遞到另一端面。 優(yōu)點(diǎn)： a具有優(yōu)良的傳旋光性能，傳導(dǎo)損耗小 b頻帶寬，可進(jìn)行超高速測(cè)量，靈敏度和線性度好 c能在惡劣的環(huán)境下工作，能進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)的傳送,下頁,上頁,返回,圖庫,第7章,7.3 功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)，而且具有測(cè)量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)或波長(zhǎng)，從而對(duì)外界因素進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸。,下頁,上頁,返回,圖庫,第7章,7.4 答：CCD是一種半導(dǎo)體器件，在N型或P型硅襯底上生長(zhǎng)一層很薄的SiO2，再在SiO2薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片 CCD可以把光信

18、號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。每一個(gè)脈沖只反映一個(gè)光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.1 答：熱電阻傳感器分為以下幾種類型： 鉑電阻傳感器：特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計(jì)使用，也常被用在工業(yè)測(cè)量中。此外，還被廣泛地應(yīng)用于溫度的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，是目前測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。 銅電阻傳感器：價(jià)錢較鉑金屬便宜。在測(cè)溫范圍比較小的情況下，有很好的穩(wěn)定性。溫度系數(shù)比較大，電阻值與溫度之間接近線性關(guān)系。材料容易提純，價(jià)格便宜。不足之處是測(cè)量精度較鉑電阻稍低、電阻率小。,下

19、頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.1 鐵電阻和鎳電阻：鐵和鎳兩種金屬的電阻溫度系數(shù)較高、電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度高的電阻溫度計(jì)，其缺點(diǎn)是容易氧化，化學(xué)穩(wěn)定性差，不易提純，復(fù)制性差，而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差。目前應(yīng)用不多,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.2 答：熱電動(dòng)勢(shì)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B串接成一個(gè)閉合回路，并使兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下，那么回路中就會(huì)存在熱電勢(shì)。有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢(shì)稱為溫差電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)，通稱熱電勢(shì)。 接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀

20、和尺寸無關(guān)。 溫差電動(dòng)勢(shì)：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電勢(shì)。,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.2 熱電偶測(cè)溫原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的熱電效應(yīng)。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。 兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。 熱電偶三定律： a 中間導(dǎo)體定律： 熱電偶測(cè)溫時(shí)，若在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，則對(duì)熱電偶回路總的熱電勢(shì)不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線及顯示一起等均可看成中間導(dǎo)體。,下頁,上頁,返回,圖庫,

21、第8章,8.2 b 中間溫度定律： 任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T，冷端為T 時(shí)的熱電勢(shì)等于該熱電偶熱端為T冷端為Tn時(shí)的熱電勢(shì)與同一熱電偶熱端為Tn，冷端為T0 時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和。 應(yīng)用：對(duì)熱電偶冷端不為0度時(shí)，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長(zhǎng)度不夠時(shí)，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線路。 c參考電極定律： 如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.2 （參考電極）組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為（T，T0 ）時(shí)分別為 和 ，那么受相同溫度下，又A、B兩熱電極配對(duì)后的熱電勢(shì)為 實(shí)用價(jià)值：可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。在實(shí)際工作中，只要獲得有關(guān)熱電

22、極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極配對(duì)的熱電勢(shì)，那么由這兩種熱電極配對(duì)組成熱電偶的熱電勢(shì)便可由上式求得，而不需逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。 誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.2 減小誤差的措施有： a 0oC恒溫法 b 計(jì)算修正法（冷端溫度修正法） c 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法 d 熱電偶補(bǔ)償法 e 電橋補(bǔ)償法 f 冷端延長(zhǎng)線法 8.3 見8.2,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.4 答：電阻溫度計(jì)利用電阻隨溫度變化的特性來測(cè)量溫度。熱電偶溫度計(jì)是根據(jù)熱電效應(yīng)原理設(shè)計(jì)而成的。前者將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值的大小，后者將溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)大小。 相同點(diǎn)：都是測(cè)溫傳感器，精度及性能都與傳感器材料特性有關(guān)。,

23、下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.5 答：在不平衡電橋中，檢流計(jì)改稱為電流計(jì)，其作用而不是檢查有無電流而是測(cè)量電流的大小?？梢?，不平衡電橋和平衡電橋的測(cè)量原理有原則上的 區(qū)別。利用電橋除可精確測(cè)量電阻外，還可測(cè)量一些非電學(xué)量。例如，為了測(cè)量溫度變化，只需用一種熱敏組件把它轉(zhuǎn)化為電阻的變化，然后用電橋測(cè)量。不平衡電橋往往用于測(cè)量非電學(xué)量，此外還可用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.6 答：伏安特性表征熱敏電阻在恒溫介質(zhì)下流過的電流I與其上電壓降U之間的關(guān)系。當(dāng)電流很小時(shí)不足以引起自身發(fā)熱，阻值保持恒定，電壓降與電流間符合歐姆定律。當(dāng)電流IIs時(shí)，隨著電流增加，

24、功耗增 大，產(chǎn)生自熱，阻值隨電流增加而減小，電壓降增加速度逐漸減慢，因而出現(xiàn)非線性的正阻區(qū)ab。電流增大到Is時(shí)，電壓降達(dá)到最大值Um。此后，電流繼續(xù)增大時(shí)，自熱更為強(qiáng)烈，由于熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)大，阻值隨電流增加而減小的速度大于電壓降增加的速度，于是就出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)bc段。,下頁,上頁,返回,圖庫,第8章,8.6 研究伏安特性，有助于正確選擇熱敏電阻的工作狀態(tài)。對(duì)于測(cè)溫、控溫和溫度補(bǔ)償，應(yīng)工作于伏安特性的線性區(qū)，這樣就可以忽略自熱的影響，使電阻值僅取決于被測(cè)溫度。對(duì)于利用熱敏電阻的耗散 原理工作的場(chǎng)合，例如測(cè)量風(fēng)速、流量、真空等，則應(yīng)工作于伏安特性的負(fù)阻區(qū)。 8.7 略 8.8 略,下頁,上頁

25、,返回,圖庫,第9章,9.1 答：核輻射傳感器是基于射線通過物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的電離作用，或利用射線能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光，再配以光電組件，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器。 9.2 答：核輻射傳感器可以實(shí)現(xiàn)氣體成分、材料厚度、物質(zhì)密度、物位、材料內(nèi)傷等的測(cè)量。但是要注意放射性輻射的防護(hù)。 9.3 答：可用來檢測(cè)厚度、液位、物位、轉(zhuǎn)速、材料密度、重量、氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)。,下頁,上頁,返回,圖庫,第9章,9.4 答：盡量減小輻射強(qiáng)度，也要考慮輻射類型和性質(zhì)。在實(shí)際工作中要采取多種方式來減少射線的照射強(qiáng)度和照射時(shí)間，如采用屏蔽層，利用輔助工具，或是增加與輻射源的距離等各種措施。,下頁,上頁,返回

26、,圖庫,第10章,10.1 答：智能傳感器集信息采集，信息的記憶、辨別、存儲(chǔ)、處理于一體，是一種將普通傳感器與微處理器一體化，兼有檢測(cè)和信息處理功能的新型傳感器，具有一定的自適應(yīng)能力。 10.2 答：功能分為： a 自補(bǔ)償功能：如非線性、溫度誤差響應(yīng)時(shí)間等的補(bǔ)償 b 自診斷功能：如在接通電源時(shí)自檢,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.2 c 微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信功能，構(gòu)成一死循環(huán)工作系統(tǒng) d 信息存儲(chǔ)和記憶功能 e 數(shù)字量輸出和顯示 優(yōu)點(diǎn)有： a 精度高，可通過軟件來修正非線性，補(bǔ)償溫度等系統(tǒng)誤差，還可補(bǔ)償隨機(jī)誤差，從而使精度大為提高。 b 有一定的可編程自動(dòng)化能力。包括指

27、令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)調(diào)零、自檢等。,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.2 c 功能廣。智能傳感器可以有多種形式輸出，通過串口、并口、面板數(shù)字控制數(shù)或CRT顯示，并配打印機(jī)保存資料。 d 功能價(jià)格比大。在相同精度條件下，多功能智能傳感器比單功能普通傳感器性能價(jià)格比大。 10.3 答：三條途徑：非集成化實(shí)現(xiàn)、集成化實(shí)現(xiàn)和混合實(shí)現(xiàn)。,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.4 答：包括以下內(nèi)容： 資料收集：匯集所需要的信息 資料轉(zhuǎn)換：把信息轉(zhuǎn)換成適用于微處理器使用的方式 資料分組：按有關(guān)信息進(jìn)行有效的分組 資料組織：整理資料或用其它方法安排資料，以便進(jìn)行處理和誤差修正 資料計(jì)算：進(jìn)行各種算術(shù)和邏

28、輯運(yùn)算，以便得到進(jìn)一步的信息,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.4 資料存儲(chǔ)：保存原始資料和計(jì)算結(jié)果，供以后使用 資料搜索：按要求提供有用格式的信息，然后將結(jié)果按用戶要求輸出。,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.5 答：線性參數(shù)的標(biāo)度變換，其變換公式為： 非線性參數(shù)的標(biāo)度變換，公式為： 多項(xiàng)式變換法,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.6 答：線性溫度特性補(bǔ)償方法： 溫度特性曲線擬合法 溫度特性查表法 非線性溫度特性補(bǔ)償方法：一般采用分段線性插值法（列表法）,下頁,上頁,返回,圖庫,第10章,10.7 答：硬件設(shè)計(jì)： 正確選擇微處理器：常用單片機(jī)作為智能傳感器的中央處理器。 除

29、了中央處理器CPU外，還必須引入輸入輸出的各種功能要求。故它又可看成一個(gè)微處理器小系統(tǒng)，廣泛采用鍵盤、LED顯示器、打印、串并口輸出等，一起構(gòu)成了人機(jī)對(duì)話的工具。,下頁,上頁,返回,圖庫,第11章,11.1 答：條件：沒有加速度、振動(dòng)、沖擊（除非這些參數(shù)本身就是被測(cè)物理量）及環(huán)境溫度一般為室溫(205)相對(duì)濕度 不大于85%，大氣壓力為7Kpa的情況。 11.2 答：對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是根據(jù)試驗(yàn)資料確定傳感器的各項(xiàng)性能指針，實(shí)際上也是確定傳感器的測(cè)量精度，所以在標(biāo)定傳感器時(shí)，所用的測(cè)量?jī)x器的精度至少要比被標(biāo)定傳感器的精度高一個(gè)等級(jí)。,下頁,上頁,返回,圖庫,第11章,11.3 答：標(biāo)定方法：首

30、先是創(chuàng)造一個(gè)靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件，其次是選擇與被標(biāo)定傳感器的精度要求相適應(yīng)的一定等級(jí)的標(biāo)定用儀器設(shè)備。然后開始對(duì)傳感器進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定。 11.4 答：傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階傳感器為時(shí)間常數(shù) 二階傳感器為固有頻率 和阻尼比 兩個(gè)參數(shù)。,下頁,上頁,返回,圖庫,第11章,11.5 答：絕對(duì)標(biāo)定法：振動(dòng)計(jì)量基準(zhǔn)是采用激光光波長(zhǎng)度作為振幅量值的絕對(duì)基準(zhǔn)。 比較標(biāo)定法：將被標(biāo)的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)傳感器相比較。是一種最常用的方法。,下頁,上頁,返回,圖庫,第12章,12.1 答：傳感器的可靠性是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定條件、規(guī)定時(shí)間，完成規(guī)定功能的能力。 12.2 答：失效分析

31、的方法： 失效模式、效應(yīng)及危害度分析 工藝過程FMMEA及質(zhì)量反饋分析 失效樹分析方法,下頁,上頁,返回,圖庫,第12章,12.3 答：可靠性設(shè)計(jì)程序： 建立系統(tǒng)可靠性模型 可靠性分配 可靠性分析 可靠性預(yù)測(cè) 可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審 試制品的可靠性試驗(yàn) 最終的改進(jìn)設(shè)計(jì),下頁,上頁,返回,圖庫,第12章,12.3 可靠性設(shè)計(jì)原則： 盡量簡(jiǎn)單、組件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 工藝簡(jiǎn)單 使用簡(jiǎn)單 維修簡(jiǎn)單 技術(shù)上成熟 選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和組件 采用保守的設(shè)計(jì)方案,下頁,上頁,返回,圖庫,第12章,12.4 答：產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力所有狀態(tài)及事件的總和叫失效。 失效的分類： 按失效發(fā)生場(chǎng)合分：試驗(yàn)失效、現(xiàn)場(chǎng)失效 按失

32、效的程度分：完全失效、局部失效 按失效前功能或參數(shù)變化的性質(zhì)分：突然失效、退化失效 按失效排除的性質(zhì)分：穩(wěn)定性失效、間歇失效 按失效的外部表現(xiàn)分：明顯失效、隱蔽失效,下頁,上頁,返回,圖庫,第12章,12.4 按失效發(fā)生的原因分：設(shè)計(jì)上的失效、工藝上的失效、使用上的失效 按失效的起源分：自然失效、人為失效 按與其它失效的關(guān)系分：獨(dú)立失效、從屬失效 按失效浴盆曲線上不同階段分：早期失效、偶然失效、耗損失效等,下頁,上頁,返回,圖庫,第13章,13.1 答：測(cè)量原理是指用什么樣的原理去測(cè)量被測(cè)量。 測(cè)量方法： 按測(cè)量手段分類：直接測(cè)量、間接測(cè)量和聯(lián)立測(cè)量 按測(cè)量方式分類：偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量和微

33、差式測(cè)量。,下頁,上頁,返回,圖庫,第13章,13.2 答：當(dāng)我們對(duì)同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。 系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有： 工具誤差：指由于測(cè)量?jī)x表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差。 方法誤差：指由于對(duì)測(cè)量方法研究不夠而引起的誤差。 定義誤差：是由于對(duì)被測(cè)量的定義不夠明確而形成的誤差。 理論誤差：是由于測(cè)量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測(cè)量所引起的誤差。,下頁,上頁,返回,圖庫,第13章,13.2 環(huán)境誤差：是由于測(cè)量?jī)x表工作的環(huán)境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗(yàn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是隨時(shí)間在變化，從而引起的誤差。 安裝誤差：是由于測(cè)

34、量?jī)x表的安裝或放置不正確所引起的誤差。 個(gè)人誤差：是指由于測(cè)量者本人不良習(xí)慣或操作不熟練所引起的誤差。 減小系統(tǒng)誤差的方法： 引入更正值法：若通過對(duì)測(cè)量?jī)x表的校準(zhǔn)，知道了儀表的更正值，則將測(cè)量結(jié)果的指示值加上更,下頁,上頁,返回,圖庫,第13章,13.2 正值，就可得到被測(cè)量的實(shí)際值。 替換法：是用可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)量具代替被測(cè)量接入測(cè)量?jī)x表，然后調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量具，使測(cè)量?jī)x表的指針與被測(cè)量接入時(shí)相同，則此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)量具的數(shù)值即等于被測(cè)量。 差值法：是將標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量相減，然后測(cè)量二者的差值。 正負(fù)誤差相消法：是當(dāng)測(cè)量?jī)x表內(nèi)部存在著固定方向的誤差因素時(shí)，可以改變被測(cè)量的極性，作兩次測(cè)量，然后取二者的平均值以消除固定方向的,下頁,上頁,返回,圖庫,第13章,13.2 誤差因素。 選擇最佳測(cè)量方案：是指總誤差為最小的測(cè)量方案，而多數(shù)情況下是指選擇合適