《傳感器》第四版唐文彥習(xí)題答案要點(diǎn)

1、第一章思考題與習(xí)題1、什么是傳感器的靜態(tài)特性？它有哪些性能指標(biāo)？答：輸入量為常量或變化很慢情況下，輸出與輸入兩者之間的關(guān)系稱為傳感器的 靜態(tài)特性。它的性能指標(biāo)有：線性度、遲滯、重復(fù)性、靈敏度與靈敏度誤差、分 辨率與閾值、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、抗干擾穩(wěn)定性和靜態(tài)誤差（靜態(tài)測量不確定 性或精度）。2、傳感器動特性取決于什么因素？答：傳感器動特性取決于傳感器的組成環(huán)節(jié)和輸入量，對于不同的組成環(huán)節(jié)（接觸環(huán)節(jié)、模擬環(huán)節(jié)、數(shù)字環(huán)節(jié)等）和不同形式的輸入量（正弦、階躍、脈沖等） 其動特性和性能指標(biāo)不同。3、某傳感器給定相對誤差為2%FS,滿度值輸出為50mV,求可能出現(xiàn)的最大誤 差6 （以mV計(jì)）。當(dāng)傳感器使用

2、在滿刻度的1/2和1/8時(shí)計(jì)算可能產(chǎn)生的百分誤 差。并由此說明使用傳感器選擇適當(dāng)量程的重要性。已知：=2%FS, yFS =50mV ;求：6m=?解：=m 10%；y FS、m= Tfs 100% -1mV11若：yFS1= yFs 貝上 = m M10Q%= 父100%=4%2yFS125411若：yFS2= yFs 貝心 =父100%=父100%=16%8yFS26.25由此說明，在測量時(shí)一般被測量接近量程（一般為量程的2/3以上），測得的值誤差 小一些。4、有一個(gè)傳感器，其微分方程為30dy/dt +3y = 0.15x ,其中y為輸出電壓（mV）, x為輸入溫度（C）,試求該傳感器的

3、時(shí)間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度k。已知：30dy/dt +3y =0.15x ；求：r=? , k=?解：將 30dy/dt +3y =0.15x 化為標(biāo)準(zhǔn)方程式為:10dy/dt +y = 0.05x與一階傳感器的標(biāo)準(zhǔn)方程：e dy+y = kx比較有：dt飛=10（s）=3=0.05（mV/0C）5、已知某二階系統(tǒng)傳感器的自振頻率 f0=20kHz,阻尼比己=0.1,若要求傳感器的 輸出幅值誤差小于3%,試確定該傳感器的工作頻率范圍。已知：f0=20kHz, ”0.1。求：了 3%時(shí)的工作頻率范圍。解：二階傳感器頻率特性(p14-130式)kk()二.(1- 2.2)2(2. )2k = k =1

4、_1 3%k,(1_6d)2(2海 )2飛 0 =2nf0 =125.6kHz1式中：.=一 =84 0.=0.1則有：11 ，0.943(1 -W2T2)2 +(2癡)2 0.943=1-1.960 212 +U 0.903 =J0.98-co 212)2 0.95(1)0.98 0氣2 0.95=一一 2 2、0.98-仍 丁 -0.95飛 1 173.7kHz由(2)式:0.98-2!2 -1.011M 0年 176.3kHz173.7kFiz 176.3kHz21.7kHz即:0 21.7kHzJ73.7kHz 176.3kHz3%1737kHz 176.3kHz21.7kHz取:0

5、二 u = 21.7kHz則有:0 f e = -Ndt根據(jù)這個(gè)原理，可將磁電感應(yīng)式傳感器分為恒定磁通式和變磁通式兩類。2、某些磁電式速度傳感器中線圈骨架為什么采用鋁骨架？答：某些磁電式速度傳感器中線圈采用鋁骨架是因?yàn)榫€圈在磁路系統(tǒng)氣隙中運(yùn)動時(shí)，鋁骨架中感應(yīng)產(chǎn)生渦流，形成系統(tǒng)的電磁阻尼力，此阻尼起到衰減固有振動 和擴(kuò)展頻率響應(yīng)范圍的作用。3、何謂磁電式速度傳感器的線圈磁場效應(yīng)，如何補(bǔ)償？答：線圈磁場效應(yīng)是指磁電式速度傳感器的線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場對恒定磁場作用，而使其變化。如公式e=BlNv知，由于B的變化而產(chǎn)生測量誤差。補(bǔ) 償方法通常是采用補(bǔ)償線圈與工作線圈用接， 來抵消線圈中感應(yīng)電流磁場

6、對恒定 磁場的影響。4、為什么磁電感應(yīng)式傳感器在工作頻率較高時(shí)的靈敏度， 會隨頻率增加而下降？ 答：由理論推到可得傳感器靈敏度與頻率關(guān)系是：NBl（；0）2e= v2 2. 2（1 一 2）2（2 匚一 ）20 、Q 0,二 0取=1當(dāng)振動頻率低于傳感器固有頻率時(shí)，這種傳感器的靈敏度是隨振動頻率變 化；當(dāng)振動頻率遠(yuǎn)大于固有頻率時(shí)，傳感器的靈敏度基本上不隨振動頻率而變化， 而近似為常數(shù)；當(dāng)振動頻率更高時(shí)，線圈阻抗增大，傳感器靈敏度隨振動頻率增 加而下降。5、變磁通式傳感器有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：變磁通式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是對環(huán)境條件要求不高，能在-150+900C的溫度條件下工作，而不影響測量精度，也能在油

7、、水霧、灰塵等條件下工作。缺點(diǎn)主 要是它的工作頻率下限較高，約為 50Hz,上限可達(dá)100kHz,所以它只適用于動 態(tài)量測量，不能測靜態(tài)量。6、什么是霍爾效應(yīng)？霍爾式傳感器有哪些特點(diǎn)？答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時(shí)。在垂直于電流和磁場的方 向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻杺鞲衅鞯奶攸c(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、 體積小、堅(jiān)固、頻率響應(yīng)寬（從直流到微波）、動態(tài)范圍（輸出電動勢的變化范 圍）大、無觸點(diǎn)、使用壽命長、可靠性高、易于微型化和集成化。但它的轉(zhuǎn)換率 較低，溫度影響大，在要求轉(zhuǎn)換精度較高時(shí)必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。7、某霍爾元件1、b、d尺寸分別為1.0cmX 0.35cmX 0.1

8、cm,沿l方向通以電流 I=1.0mA,在垂直于lb面方向加有均勻磁場 B=0.3T,傳感器的靈敏度系數(shù)為 22V/A T,試求其輸出霍爾電動勢及載流子濃度。已知：lxbxd=1.0cmx0.35cmx0.1cm； I=1.0mA; B=0.3T; kH=22V/A T;求：Uh=？； n=?解：如圖IBIB, icU H = -二 RhkH IBneddUH =kHIB=22 1.0 10，0.3=6.6 10，V而：kH = ned1143n=n = =193=2.84 10 1/mkHed 22 1.6 100.1 108、試分析霍爾元件輸出接有負(fù)載 Rl時(shí)，利用恒壓源和輸入回路串聯(lián)電阻

9、 R進(jìn) 行溫度補(bǔ)償?shù)臈l件。如圖，設(shè)：t0時(shí)，靈敏系數(shù)kH0；輸入電阻Ri0；輸出電阻RO0O t時(shí)，靈敏系數(shù)kHt;輸入電阻Ri0；輸出電阻Rot。 兩者關(guān)系為：kHt - kH0(1 - ； Lt)，Rit =Ro(1 +P&)% =。(1 + %)因?yàn)椋篣H=kHIB；而：I =V/(R + R)所以：UhVBkHR Ri;則：VlUh Rl _VBkH RlRo Rl 一(Ro Rl)(R R)Vl不隨溫度t變化的條件是：VL0 =VLt而：wVBRkHo(19)Vlt,Rl +Ro0(1+P&)R+Ri0(1 + PAt)、/VBRl 0Vl0 -(RlRo0)(R Ri0)即有：VB

10、RLkH0(1+uN) VBRkH。RlRo0(1；：t)R Ri0(1- t) (RlRo0)(R R0)二(Rl Roo)(R Rio)-LOi=(R Rio)Roo(RlRoo)Rio-RooRo若忽略Ro的影響，即Roo=0,則有：P -CLR 二Rioa9、試說明霍爾式位移傳感器的輸出 Uh與位移x成正比關(guān)系。答：因?yàn)榛魻栯妷簽椋篣h =心舊，若I 一定，而使霍爾元件在一個(gè)沿空間均勻 梯度的磁場中運(yùn)動即：B=k1x。則有：U h =kHIk1x=kx,所以霍爾式位移傳感器的輸出Uh與位移x成正比關(guān)系。1O、霍爾式速度傳感器和磁電感應(yīng)式速度傳感器相比，各有哪些特點(diǎn)。答：霍爾式速度傳感器

11、能測量慢速運(yùn)動物體的速度。 另外它的信號處理電路通常 也集成在一起封裝的，無需外加信號處理電路，提高了抗干擾能力，并且，大多 數(shù)霍爾式速度傳感器輸出的是數(shù)字信號，所以它與數(shù)字邏輯、微機(jī)及 PLC兼容。 而磁電感應(yīng)式速度傳感器不適合于測量低速運(yùn)動的物體。具輸出為模擬信號，若要輸出數(shù)字信號需要附加處理電路，另外，磁電感應(yīng)式速度傳感器可以應(yīng)用于較 高溫度的環(huán)境，工作溫度超過 3OO度，而前者工作溫度范圍較小。第六章思考題與習(xí)題1、什么是壓電效應(yīng)？答：沿著一定方向?qū)δ承╇娊橘|(zhì)加力而使其變形時(shí)， 在一定表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng) 外力取消，又重新回到不帶電狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)在某些電介質(zhì) 的極化方向

12、上施加電場，這些電介質(zhì)在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力， 當(dāng) 外加電場散去，這些變形和應(yīng)力也隨之消失，此即稱為逆壓電效應(yīng)。2、為什么壓電傳感器不能測量靜態(tài)物理量？答：壓電元件送入放大器的輸入電壓Uimd33Fm R12R2(Ca Cc Ci)2由上式可知，用當(dāng)作用在壓電元件上的力是靜壓力（=O）時(shí)，前置放大器輸 入電壓等于零。因?yàn)殡姾删蜁ㄟ^放大器的輸入電阻和傳感器本身的泄漏電阻漏 掉。所以壓電傳感器不能測量靜態(tài)物理量。3、壓電式傳感器中采用電荷放大器有何優(yōu)點(diǎn)？為什么電壓靈敏度與電纜長度有關(guān)？而電荷靈敏度與電纜長度無關(guān)？答：p115補(bǔ)充題：1、有一壓電晶體，具面積為20mm2,厚度為10mm

13、,當(dāng)受到壓力p=10MPa作用 時(shí)，求產(chǎn)生的電荷及輸出電壓：零度X切的縱向石英晶體；利用縱向效應(yīng)之 BaTiO3 （壓電陶瓷）。已知：S=20 mm2, 6=10mm, P=10MPa,求：Q=? , V= ?解：Q=di1F=diiPS而：d11 =2.31x10,2(c/N)Q=d11Ps =4.62 100cS Qc. 一一 12 又= U =Q/Ca =Q/(-0-)= 而：片=4.5、0=8.85x10 (F/m)；0；rSQ、U =Q/Ca =-Q =5797.8(V)；0 ；r S解Q=d33F=d33Ps 而：d33 =90m102(c/N)Q =d33Ps =3.8 10,c

14、同上：又= U =Q/Ca =Q/(*0*rS) = QI 而：t=120R 8 =8.85M10-12(F/m):；0；rS, Q,-、U =Q/Ca = =1788.3(V)；0 ；rS2、某壓電晶體的電容為1000pF;Kq=2.5C/cm,Cc=3000pF示波器的輸入阻抗為1M Q和并聯(lián)電容為50pF求；壓電晶體的電壓靈敏度；測量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)如系統(tǒng)允許的測量幅值誤差 為5%,可測最低頻率時(shí)多少？如頻率為10Hz,允許誤差為5%,用并聯(lián)方式，電容值是多少？已知：Ca =1000pF; kq=2.5c/N； Cc=3000pF; Ri = 1MQ; Ci=50pF求： kV = ?高頻

15、響應(yīng)，kV =UimQ)/Fm L E5% 時(shí)，fLC =? f =10HzJL M5%,并聯(lián)電容 Ci =?解kV = kq / Ca kV =2.5 109(V/N)解依據(jù)教材p113(6-14)式;而：kq =Q/F =d33F/F =d33Cid33kV =Uim(二)/Fm=3Ca CckV =q =6.17 108(V/N)Ca Cc G解依據(jù)教材p113(6-15)式因：k(廠R(Ca C 622212R2(Ca Cc Ci)2高頻響應(yīng)時(shí)：k* =k(二)=1*而：l k 9工5%kmR(Ca C Ci)則：k( )ac _95%1-2R2(Ca Cc Ci)2其中：R = Ra

16、R 定 Ri =106GCa +Cc +Ci =4050 pF ;f L = 2 71fL解得：fL =C = 119.5Hz2 二解*因： l k ，).5%k則：k(八R(Ca 匕)_95%12R2(Ca Cc Ci)2其中：A 一一R = Ra Ri 定 Ri =106。=J =10Hz, 0 =2陰解得：C =Ca Cc C =48447pF3、用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測量機(jī)器的振動，已知：加速度計(jì)靈敏度 為5pC/g,電荷放大器靈敏度為50mV/pC,當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出 電壓幅值為2V,試求該機(jī)器的振動加速度。已知：ka=5pC/g, kq=50mV/pC ,

17、Vomax=2V求：amax= ?解： 因?yàn)椋簁a =Q/a； kq =V0/Q則有：Vo =kakqa所以：黑=8g4、石英晶體壓電式傳感器，面積為1cm2,厚度為1mm,固定在兩金屬板之間， 用來測量通過晶體兩面力的變化。材料的彈性模量是9X 1010Pa,電荷靈敏度為2pC/N,相對介電常數(shù)是5.1,材料相對兩面間電阻是1014Q。一個(gè)20pF的電 容和一個(gè)100MQ的電阻與極板相連。若所加力 F=0.01sin(103t)N,求；兩極板 間電壓峰一峰值；晶體厚度的最大變化。已知：S=1cm2, 6 =1mm, E=9X 1010Pa, kq=2pC/N , r=5.1, Ra=1014

18、Q , Ci=20pF, _ _ _ _一 3_ 一一一 3Ri=100MQ, F=0.01sin(103t) N, Fmax=0.01 N,=103求： Vop-p=? A 6 max= ?解由圖知Uo所以：UoQ.(Ga Gi)22(Ca Ci)2則：UomQm.(Ga Gi)2-2(Ca Ci)2(Ga Gi) j .(Ca Ci)又因：Qm =kqFm =2 0.01 =0.02 pC則有：Vop-p=2Uom=1.5mV解因?yàn)?則有:二 F/SE =；：./：.f:ES即有：ES第七章思考題與習(xí)題所以:2F：max =2,=苕二=2.2 10 m1、光電式傳感器常用光源有哪幾種，哪些

19、光源可用作紅外光源？答：光電式傳感器常用光源有自然光源和人造光源，人造光源包括熱輻射光源、氣體放電光源、電致發(fā)光光源和激光光源?？勺鳛榧t外光源的有白熾燈、Nd:YAG固體激光器、氫式激光器、半導(dǎo)體激光器和染料激光器等。2、光電式傳感器常用接收器件有哪幾種，各基于什么原理各有什么特點(diǎn)？ 答：光電式傳感器常用接收器件按原理可分為熱探測器和光子探測器兩類。熱 探測器是基于光輻射與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)。 它其特點(diǎn)是：對波長沒有選擇性 （具有寬廣和平坦的光譜響應(yīng)），只與接收到的總能量有關(guān)，適應(yīng)于紅外探測。而光子探測器是基于一些物質(zhì)的光電效應(yīng)，即利用光子本身能量激發(fā)載流子。其 特點(diǎn)是：具有一定的截止波長，

20、只能探測短于這一波長的光線， 但它們的響應(yīng)速 度快，靈敏度高，使用廣泛。3、電荷藕合器件有哪幾種，各有那幾部分組成？答:電荷藕合器件有線陣電荷耦合器件和面陣電荷耦合器件。它由 MOS光敏單 元和讀出移位寄存器組成。4、電荷藕合器件中的信號電荷是如何傳輸?shù)?？答：以典型的三相CCD為例說明CCD電荷轉(zhuǎn)移的基本原理。三相 CCD是由每 三個(gè)柵為一組的間隔緊密的 MOS結(jié)構(gòu)組成的陣列。每相隔兩個(gè)柵的柵電極連接 到同一驅(qū)動信號上，亦稱時(shí)鐘脈沖。三相時(shí)鐘脈沖的波形如下圖所示。在 t1時(shí) 刻，口高電位，小2小3低電位。此時(shí) 小1電極下的表面勢最大，勢阱最深。假 設(shè)此時(shí)已有信號電荷（電子）注入，則電荷就被存儲

21、在小1電極下的勢阱中。t2時(shí)亥ij,小!小2為高電位，小3為低電位，則小1、小2下的兩個(gè)勢阱的空阱深度相 同，但因 下面存儲有電荷，則 小1 勢阱的實(shí)際深度比 恒電極下面的勢阱淺， 下面的電荷將向 小2下轉(zhuǎn)移，直到兩個(gè)勢阱中具有同樣多的電荷。t3時(shí)刻，小2 仍為高電位，小3仍為低電位，而小1由高到低轉(zhuǎn)變。此時(shí) 口下的勢阱逐漸變淺， 使小1下的剩余電荷繼續(xù)向 小2下的勢阱中轉(zhuǎn)移。t4時(shí)刻，小2為高電位，小!小3 為低電位，小2下面的勢阱最深，信號電荷都被轉(zhuǎn)移到 小2下面的勢阱中，這與t1 時(shí)刻的情況相似，但電荷包向右移動了一個(gè)電極的位置。 當(dāng)經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘周期T 后，電荷包將向右轉(zhuǎn)移三個(gè)電極位置，

22、即一個(gè)柵周期（也稱一位）。因此，時(shí)鐘的周期變化，就可使CCD中的電荷包在電極下被轉(zhuǎn)移到輸出端，其工作過程從 效果上看類似于數(shù)字電路中的移位寄存器。5、簡述利用CCD進(jìn)行工件尺寸測量的原理及測量系統(tǒng)的組成。答：利用CCD進(jìn)行工件尺寸測量的原理是根據(jù)工件成像輪廓覆蓋的光敏單元的 數(shù)量來計(jì)算工件尺寸數(shù)據(jù)。如果在光學(xué)系統(tǒng)放大率為 1/M的裝置中，有：L = （Nd -2d）M式中：L工件尺寸；N覆蓋的光敏單元數(shù)；d相鄰光敏單元中心距離（土 2d 為圖像末端兩個(gè)光敏單元之間可能的最大誤差）。CCD測量系統(tǒng)由光學(xué)系統(tǒng)、圖像傳感器和微處理機(jī)等組成。6、試述用一維PSD進(jìn)行距離測量的原理。答：一維PSD結(jié)構(gòu)圖

23、如下：由于橫向光電效應(yīng)，當(dāng)PSD工作在反向偏壓狀態(tài)時(shí)（公用極 3正電壓），流 經(jīng)電極1、2的電流I1和I2與入射光的強(qiáng)度和入射光點(diǎn)的位置有關(guān)。如下式：12(1 一12Ii (1 Xa)Io2L由上兩式得:Xa3L 2 I2 I1式中：XA為入射光點(diǎn)位置；L為PSD的長度。顯然，通過I1與I2可確定入射光點(diǎn)位置Xa07、利用由斯乃爾定律推導(dǎo)出的臨界角 8 c表達(dá)式，計(jì)算水（n=1.33）與空氣（n =1）分界面的9 c的值。已知：n0=1 ； n1=1.33求：0 c=?解： : n1s in=n0sin而：8/=90, 0 = 0 c.=arcsin(n0 / n1) = arcsin(1/1

24、.33) =48.758、求n1=1.46,n 2=1.45的光纖的NA值;若外部的n0=1,求最大入射角0 c =? 已知：m=1.46; n2=1.45; n0=1求：NA=？； 8m=?解：NA = n0 sin % =(nj_n2)1/2_ 1/2_二 (2.13-2.10)=0.173解：= NA = n0 sin Cc1m - % = arcsin NA = 9.960 cn09、光纖傳感器有哪幾種調(diào)制方式？答：光纖傳感器有3種調(diào)制方法，即：光強(qiáng)度調(diào)制型、光相位調(diào)制型和光偏振態(tài) 調(diào)制型。10、利用光纖傳感器進(jìn)行位移測量的方法有哪些？簡述其工作原理。答：利用光纖傳感器進(jìn)行位移測量主要

25、有反射方式和瞬逝波方式兩種方法。反射式光纖傳感器工作原理是從發(fā)射光纖出射的光經(jīng)被測物表面直接或問 接反射后，由接收光纖傳到光電器件上，光量隨反射面相對光纖端面的位移而變 化而實(shí)現(xiàn)測量位移的目的。瞬逝波光纖傳感器工作原理是兩光纖端面斜切，端面對光纖軸線有相同角 度，斜面拋光，以便光線再接收光纖頭內(nèi)形成全反射。當(dāng)兩光纖距離較遠(yuǎn)時(shí)，沒 有光通過斜切面耦合到接收光纖。 但是，當(dāng)兩斜切面非常接近時(shí)，由于光是一種 電磁波，全內(nèi)反射時(shí)雖然沒有光能進(jìn)入相鄰介質(zhì)， 但電磁波卻能進(jìn)入相鄰介質(zhì)一 定的深度，此電磁波就稱為瞬逝波。所以，當(dāng)兩切面距離小于光波波長時(shí)，將有 部分光透過間隙耦合到接收光纖，距離越近，耦合能量

26、越大，根據(jù)此原理，可制 成光纖位移傳感器。11、試述光柵式傳感器的基本工作原理。答：光柵式傳感器是利用光柵的莫爾條紋進(jìn)行測量測。光柵式傳感器一般由光源、 標(biāo)尺光柵、指示光柵和光電器件組成。測量時(shí)取兩塊光柵常數(shù)相同的光柵， 其中 一塊用作標(biāo)尺光柵，它可以移動（或固定不動），另一塊用作指示光柵，它固定 不動（或可以移動），兩者刻線面相對，中間留有很小的間隙相疊合，組成光柵 副。將其置于光源和透鏡形成的平行光束的光路中，若兩光柵柵線之間有很小的 夾角，則在近似垂直于柵線方向上顯現(xiàn)出比柵距寬很多的明暗相間的莫爾條紋， 當(dāng)標(biāo)尺光柵沿垂直于柵線方向每移過一個(gè)柵距時(shí)，莫爾條紋近似沿柵線方向移過 一個(gè)條紋間距

27、。用光電器件接收莫爾條紋信號，經(jīng)電路處理后用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，可 得到標(biāo)尺光柵移過的距離，實(shí)現(xiàn)測量位移的目的。12、莫爾條紋是如何形成的？它有哪些特性？答：把兩光柵刻線面相對，中間留有很小的間隙相疊合，將其置于光源和透鏡形 成的平行光束的光路中，若兩光柵柵線之間有很小的夾角，則由于兩光柵的柵線 相互擋光作用的結(jié)果，在近似垂直于柵線方向上顯現(xiàn)出比柵距寬很多的明暗相間 的莫爾條紋。莫爾條紋具有運(yùn)動有嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系、位移放大作用和誤差平均效應(yīng)等特點(diǎn)。13、試分析為什么光柵式傳感器有較高的測量精度？14、長、圓光柵各有哪些種莫爾條紋？那些事常用的？15、用四只光敏二極管接受長光柵的莫爾條紋信號，如果光敏二極管

28、的響應(yīng)時(shí)間為10-6s，光柵的柵線密度為50線1mm,試計(jì)算長光柵所允許的運(yùn)動速度。16、與單頻激光干涉儀相比較，說明雙頻激光干涉儀有哪些特點(diǎn)？17、激光測微側(cè)頭為什么采用激光二極管作光源？18、簡述激光掃描測長的基本原理。19、簡述激光多普勒測速的基本原理。第七章補(bǔ)充題：若要使光纖的最大入射角6n =10,纖芯的折射率n1=1.46,外部空氣折射率no=1,試確定包層采用何種折射率n2的材料122 -NA = n0slmc = n1 - n2 21=n： -（no s i nc 2=1.45補(bǔ)充題：1、一自感式變氣隙型傳感器，圓形截面鐵芯平均長度為12cm,截面積為1.5cm2,氣隙總長為0

29、.5mm,平均相對磁導(dǎo)率以二2000 ,供電電源頻率f=500Hz ,均勻繞線500匝，繞線直徑為0.1mm.求：該線圈電感量L0。（二4冗X 10- 7H/m）該線圈的品質(zhì)因數(shù)Q（忽略鐵損）已知：l=12 cm=0.12m； S=1.5cm2=1.5 x 10-4n2; 6 =0.5mm=0.5X 10-3;以二2000;f=500Hz; N=50Q d=0.1mm 仙。二4 九 x 10 7H/m；求：L0二？Q二？解2因?yàn)椋篖0=N /Rm 而 Rm=（1/ 仙 0 以S） + 6 / 仙 0 S所以：,N25002L :二AO7（l/0S） 、/0s （0.12/4二 102000 1

30、.5 10 一）0.5 10 /4二 101.5 10一= 0.084 H =84 mH解因?yàn)椋篞=w L0/R而：二2九仁2兀 X 500=3141.59 rad/s ; R= p 1/A ; p =4tt X10 8Qml=Ntt （4S/ 兀）1/2=500兀（4X1.5 X 10-4/ 兀）1/2=21.71 mA二九 d2/4=兀 0.1 2X 10-6/4=7.854 X 10-9 m2所以:Q = L0/R=2 二 fL0/（：l/A）2 二 500 0.084 7.854 1094 二 1021.71= 0.762、利用某渦流傳感器(靈敏度為 S/=4V/mrm測量簡諧振動速度

31、和加速度，已知 振動頻率為20HZ,測得傳感器輸出電壓 Vo p-p=0.4V,求：振動的最大速度和最 大加速度。已知：S=4V/mm f=20Hz; V, p-p=0.4V。求：V二? am二？解：設(shè)簡諧振動為：x = Xmsin(ot而=2兀f=2兀X20=40幾因?yàn)椋篠=U0/X則：u0 = Svx = SvXm sin t = U 0m sin t而:U 0m _ V0p 卡Sv - 2Sv0.4=0.05 mm2 4所以:dxv =Xm , COS t =Vm COS t dt有：Vm =Xm =0.05 40二=2二=6.28mm/ssin t = -am sin tdv2Xm dt有：am =Xm 2 =0.05 (40n)2 =80二