《傳感器原理及應(yīng)用》復(fù)習(xí)題

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1.靜態(tài)特性指標(biāo)其中的線性度的定義是指

2．傳感器的差動(dòng)測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是減小了非線性誤差、提高了測(cè)量靈敏度。3.對(duì)于等臂半橋電路為了減小或消除非線性誤差的方法可以采用提高橋臂比，采用差動(dòng)電橋的方法。

4.高頻反射式電渦流傳感器實(shí)際是由線圈和被測(cè)體或?qū)w兩個(gè)部分組成的系統(tǒng)，兩者之間通過(guò)電磁感應(yīng)相互作用，因此，在能夠構(gòu)成電渦流傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合中必需存在金屬材料。

5.霍爾元件需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)脑蚴怯捎谄浠魻栂禂?shù)和材料電阻受溫度影響大。使用霍爾傳感器測(cè)量位移時(shí)，需要構(gòu)造一個(gè)磁場(chǎng)。

6.熱電阻最常用的材料是鉑和銅，工業(yè)上被廣泛用來(lái)測(cè)量中低溫區(qū)的溫度，在測(cè)量溫度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。

7.現(xiàn)有霍爾式、電渦流式和光電式三種傳感器，設(shè)計(jì)傳送帶上塑料零件的計(jì)數(shù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)選其中的光電傳感器。需要測(cè)量某設(shè)備的外殼溫度，已知其范圍是300~400℃，要求實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)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″左右的分辯力，需要采用或位碼盤。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。

9.非功能型光纖傳感器中的光纖僅僅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值大說(shuō)明集光能力強(qiáng)。

11.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)，基于此效應(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。光敏器件的靈敏度可用光照特性表征，它反映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)主要依據(jù)器件的光譜特性。12.傳感器一般由敏感元件_、轉(zhuǎn)換元件___、測(cè)量電路及輔助電源四個(gè)部分組成。

13．傳感器的靈敏度是指穩(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(lái)說(shuō)，其靈敏度是一常數(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，對(duì)于鎳鉻鎳硅熱電偶其正極是鎳鉻。

15.差動(dòng)變壓器式傳感器常見的有和兩種結(jié)構(gòu)類型，其中最常用的是差動(dòng)變壓器。

16.為提高壓電器件的靈敏度，常采用兩個(gè)或多個(gè)壓電片組合，其中串聯(lián)連接方式適用于電壓輸出、測(cè)量高頻信號(hào)的場(chǎng)合；并聯(lián)方式適用于電荷輸出、測(cè)量低頻信號(hào)的場(chǎng)合

17.電渦流傳感器從測(cè)量原理來(lái)分，可以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)用電路中常采用“驅(qū)動(dòng)電纜〞技術(shù)。圖1為“驅(qū)動(dòng)電纜〞技術(shù)原理示意圖。

（1）試簡(jiǎn)述采用“驅(qū)動(dòng)電纜〞技術(shù)的原因；

（2）試結(jié)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)原理示意圖

答：1.）一般電容傳感器電容值很小，假使鼓舞頻率較低，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(lái)很大的影響，為戰(zhàn)勝其影響采用驅(qū)動(dòng)電纜法。

2.）在電容傳感器與測(cè)量線路前置極間采用雙層屏蔽電纜。這種接法使傳輸電纜的芯線與內(nèi)層屏蔽等電位，消除了芯線對(duì)內(nèi)層屏蔽的容性漏電，從而消除了寄生電容的影響。同時(shí)放大器的高輸入阻抗又起到阻抗匹配的作用。

2．為什么壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，只能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量中？而且是頻率越高越好？

或：答：壓電式傳感器的測(cè)量基于壓電效應(yīng)，而且在測(cè)量時(shí)必需保證：壓電元件在產(chǎn)生壓電效應(yīng)過(guò)程中必需沒(méi)有電荷泄露。在做靜態(tài)測(cè)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(wú)泄漏的狀況下進(jìn)行完全保存，這實(shí)際上是不可能的，因此壓電式傳感器用于靜態(tài)測(cè)量是不適合的。要實(shí)現(xiàn)測(cè)量時(shí)電荷無(wú)泄漏的條件，只有使壓電元件在交變力的作用下，才能夠促使壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷不斷得到補(bǔ)充，以供給測(cè)量回路一定的電流，因此說(shuō)壓電傳感器只能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。而且頻率越高，補(bǔ)充電荷的時(shí)間越短，保證測(cè)量時(shí)的無(wú)電荷泄露效果更好。

3.圖2是應(yīng)用光柵式傳感器進(jìn)行數(shù)控機(jī)床位置控制的原理示意圖，簡(jiǎn)述其控制過(guò)程，并說(shuō)明光柵式傳感器主要由哪幾部分組成？其測(cè)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)床位置控制框圖

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)要測(cè)量500℃的溫度，要求相對(duì)誤差不超過(guò)2.5％，選那臺(tái)儀表合理?

2.5級(jí)時(shí)的最大絕對(duì)誤差值為20℃，測(cè)量500℃時(shí)的相對(duì)誤差為4％；2.0級(jí)時(shí)的最大絕對(duì)誤差值為16℃，測(cè)量500℃時(shí)的相對(duì)誤差為3.2％；1.5級(jí)時(shí)的最大絕對(duì)誤差值為12℃，測(cè)量500℃時(shí)的相對(duì)誤差為2.4％。因此，應(yīng)選中用1.5級(jí)的測(cè)溫儀器。

5.變間隙電容傳感器的測(cè)量電路為運(yùn)算放大器電路，如圖3所示。C0=200pF，傳感器的起始電容量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K→∞,Zi→∞),Rf極大,輸入電壓u1=5sinωtV。求當(dāng)電容傳感動(dòng)極板上輸入一位移量△x=0.15mm使d0減小時(shí),電路輸出電壓u0為多少?

RfＣ0uiＣx+-Ｎu0圖3

6.下表為某熱電偶的分度表，測(cè)量電路如下圖，數(shù)字電壓表的讀數(shù)為

4.10mV，熱電偶與電壓表用補(bǔ)償導(dǎo)線連接，請(qǐng)問(wèn)被測(cè)溫度Tx是多少，給出計(jì)算依據(jù)。（8分）溫度/℃熱電勢(shì)/mV2030405080901001101201301400.801.201.602.023.263.384.104.514.905.305.73

7.試說(shuō)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(a)結(jié)構(gòu)圖(b)測(cè)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

8.圖5是用光敏二極管控制的交流電壓供電的明通及暗通直流電磁控制原理圖，說(shuō)明為什么要采用晶體管放大電路并簡(jiǎn)述此電路的工作原理。

圖5

18.需要用間接測(cè)量方式來(lái)測(cè)量一個(gè)大直徑金屬圓柱體的直徑，請(qǐng)選擇適當(dāng)原理的傳感器件、設(shè)計(jì)組合傳感器測(cè)量系統(tǒng)方案。畫出系統(tǒng)組成示意圖、說(shuō)明系統(tǒng)工作原理。

選兩只電渦流傳感器（3分），分別布置在被測(cè)體兩側(cè)，分別測(cè)量?jī)蓚鞲衅骶嘀w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。

或者，選兩個(gè)直射式光電傳感器，選用光敏二極管（3分），兩傳感器平行布置在被測(cè)體兩側(cè)，確定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)度分別得到柱體所遮擋的陰影深度，計(jì)算由兩傳感器之間的中心間距減去兩傳感器光通路寬度的一半，再加上由兩傳感器輸出光電信號(hào)得到的陰影深度，即得到被測(cè)體直徑（3分）。圖（1分）略