傳感器原理及工程應用作業(yè)

1、目錄第三章53-1.什么是應變效應？什么是壓阻效應？利用應變效應和壓阻效應解釋金屬電阻應變片和半導體應變片的工作原理。53-2.試述應變片溫度誤差的概念，產生原因和補償方法。5.試用應變片傳感器實現一種應用。6第四章64-1.說明差動變隙式電感傳感器的主要組成、工作原理和基本特征。63 -3.差動變壓器式傳感器有哪幾種結構形式？各有什么特點？64-10.何為渦流效應？怎用利用渦流效應進行位移測量？74-11.電渦流的形成范圍包括哪些內容？他們的主要特點是什么？75.用電感式傳感器設計應用8第五章85-1.根據工作原理可以將電容式傳感器分為哪幾類？每種類型各有什么特點？各適用于什么場合？85-9

2、.簡述差動式電容測厚傳感器系統的工作原理。8第六章96-1.什么叫正壓電效應和逆壓電效應？什么叫縱向壓電效應和橫向壓電效應？96-3.簡述壓電陶瓷的結構及其特性。93.利用壓電式傳感器設計一個應用系統10第七章107-4.什么是霍爾效應？霍爾電勢與哪些因素有關?10第八章118-1.光電效應有哪幾種？相對應的光電器件有哪些？118-2.試述光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管和光電池的工作原理，在實際應用時各有什么特點？118-6.光在光纖中是怎樣傳輸的？對光纖及入射光的入射角有什么要求？128-7.試用光電開關設計一個應用系統。13第九章139-1.簡述氣敏元件的工作原理139-2.為什么多數氣

3、敏元件都附有加熱器139-3.什么叫濕敏電阻？濕敏電阻有哪些類型？各有什么特點？14第十章1410-1.超聲波在介質中傳播具有哪些特性？1410-2.圖10-3中，超聲波探頭的吸收塊作用是什么？1510-3.超聲波物位測量有幾種方式？各有什么特點？1510-5.已知超聲波探頭垂直安裝在被測介質底部，超聲波在被猜測介質中的傳播速度為1460m/s,測得時間間隔為28s,試求物位高度？15第十一章1511-1.簡述微波傳感器的測量機理。1511-2微波傳感器有哪些特點？微波傳感器如何分類？1611-4微波無損檢測是如何進行測量的16第十二章1712-2:什么是放射性同位素？輻射強度與什么因素有關？

4、17第十三章1813-1.數字式傳感器有什么特點？可分為哪幾種類型？1813-2.光柵傳感器的組成及工作原理是什么？1813-5.碼盤式轉角-數字傳感器的工作原理是什么？其基本組成部分有哪些？19第十四章2014-1.什么是智能傳感器？它包含哪幾種主要形式？應從哪些方面研究開發(fā)智能傳感器？2014-2.智能傳感器一般由哪些部分構成？它有哪些顯著特點？2114-3.傳感器的智能化與集成智能傳感器有何區(qū)別？22MEMS傳感器221 .什么是MEMS傳感器？22222 .MEMS傳感器由幾部分組成？各部分的作用是什么?第三章3-1.什么是應變效應？什么是壓阻效應？利用應變效應和壓阻效應解釋金屬電阻應

5、變片和半導體應變片的工作原理。應變效應：導體在外界作用下產生機械變形（拉伸或壓縮）時，其電阻值相應發(fā)生變化，這種現象稱為電阻應變效應。壓阻效應：半導體材料的電阻率p隨作用應力的變化而發(fā)生變化的現象稱為壓阻效應。金屬電阻應變片的工作原理基于電阻應變效應。當電阻絲受到拉力F作用時，將伸長Al,橫截面積相應減少AA,電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而變化Ap,從而引起電阻變化AR。半導體應變片的工作原理基于半導體材料的壓阻效應。用應變片測量應變或應力時，根據上述特點，在外力作用下，被測對象產生應變（或應力）時，應變片隨之發(fā)生相同的變化，同時應變片電阻值也發(fā)生相應變化。當測得的應變片電阻值變化量為A

6、R是，便可測到被測對象的應變值，根據應力與應變的關系，得到應力值（T為b=E*e,由此可知，應力值（T正比于應變e,而試件應變e正比于電阻值的變化。所以應力b正比于電阻值的變化，這就是利用應變片測量應變的基本原理。3-2.試述應變片溫度誤差的概念，產生原因和補償方法。由于測量環(huán)境現場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差，稱為應變片的溫度誤差。產生應變片溫度誤差的主要因素有下述兩個方面：（1）電阻溫度系數的影響（2）試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數的影響電阻應變片的溫度誤差補償方法:(1)線路補償法3 (2)應變片的自補償法.試用應變片傳感器實現一種應用。自動門當遠處有人接觸到傳感器，傳感器檢測

7、到應力變化，從而產生電阻值變化。這樣可以實現自動開門。這可以應用到一般酒店或寫字樓、商務大廈等地方，以方便人群。第四章4-1.說明差動變隙式電感傳感器的主要組成、工作原理和基本特征。差動變隙式電感傳感器是利用線圈自感量的變化來實現測量的，它由線圈、鐵芯和銜鐵三部分組成。鐵芯和銜鐵由導磁材料如硅鋼片或坡莫合金制成，在鐵芯和銜鐵之間有氣隙，傳感器的運動部分與銜鐵相連。當被測量變化時，使銜鐵產生位移，引起磁路中磁阻變化，從而導致電感線圈的電感量變化，因此只要能測出這種電感量的變化，就能確定銜鐵位移量的大小和方向。差動變隙式電感傳感器基本特征：(1)靈敏度是單邊式的兩倍。(2)線性度得到明顯改善。變面

8、積式和螺線管式等，在非電量測量中，應用最多的-3.差動變壓器式傳感器有哪幾種結構形式？各有什么特點？差動變壓器結構形式有變隙式、是螺線管式差動變壓器。特點:(1)變氣隙式：靈敏度較高，但隨氣隙的增大而減小，非線性誤差大，為了減小非線性誤差，量程必須限制在較小的范圍內工作，一般為氣隙的1/5一下，用于測量幾幾百科m的位移。這種傳感器制作困難。(2)變面積式：靈敏度小于變氣隙式，但為常數，所以線性好、量程大，使用較廣泛。(3)螺線管式：靈敏度低，但量程大它可以測量1100mm機械位移，并具有測量精度高、結構簡單、性能可靠、便于制作等優(yōu)點，使用廣泛。4-10.何為渦流效應？怎用利用渦流效應進行位移測

9、量？根據法拉第電磁感應定律，塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內將產生呈旋渦狀的感應電流，此電流叫電渦流，以上現象稱為電渦流效應。利用渦流效應測量位移時，可使被測物體的電阻率p、磁導率科、線圈與被測物的尺寸因子r、線圈中激磁電流的頻率f保持不變，只改變線圈與導體間的距離，這樣測出的傳感器線圈的阻抗變化，可以反應被測物位移的變化。4-11.電渦流的形成范圍包括哪些內容？他們的主要特點是什么？線圈-導體系統產生的電渦流密度既是線圈與導體間距離x的函數，又是沿線圈半徑方向r的參數。當x一定時，電渦流密度J與半徑r的關系如下：(1)電渦流徑向形成范圍大約在傳感器線圈外半徑的

10、1.82.5倍范圍內，且分布不均勻。(2)電渦流密度在r=0處為零。(3)電渦流密度最大值在r=傳感器線圈外半徑附近的一個狹窄區(qū)域內。5.用電感式傳感器設計應用電渦流探傷在非破壞性探測領域內，電渦流傳感器已被用作有效的探傷技術。例如，用來測試金屬材料的表面裂紋、熱處理裂痕，砂眼、氣泡以及焊接部分的探傷等。探傷時，傳感器與被測物體間距要保持不變，當有裂紋出現時，傳感器阻抗發(fā)生變化，導致測量電路的輸出電壓改變，達到探傷的目的。電渦流傳感器還可以探測地下或墻里埋沒的管道或金屬體，包括帶金屬零件的地雷。第五章5-1.根據工作原理可以將電容式傳感器分為哪幾類？每種類型各有什么特點？各適用于什么場合？電容

11、式傳感器可分為三種：變極距型、變面積型和變介電常數型。變極距型電容式傳感器：輸出特性不是線性關系，在微位移測量中應用最廣。變面積型電容式傳感器：電容量與水平位移是線性關系，適合測量線位移和角位移。變介電常數型電容式傳感器：利用不同介質的介電常數不同，通過改變介質的介電常數實現對被測量的檢測，并通過電容式傳感器的電容量變化反映，適合介質的介電常數發(fā)生改變的場合。5-9.簡述差動式電容測厚傳感器系統的工作原理。在被測帶材的上下兩側各置一塊面積相等，與帶材距離相等的極板，這樣極板和帶材就構成了兩個電容器C1、C2。把兩塊極板用導線連接起來成為一個極，而帶材就是電容的另一個極，其總電容為C1+C2,如

12、果帶材厚度發(fā)生變化，將引起電容量的變化，用交流電橋將電容的變化測出來，經過放大即可由電表指示測量結果。第六章6-1.什么叫正壓電效應和逆壓電效應？什么叫縱向壓電效應和橫向壓電效應？某些電介質，當一定方向對其施力而使它變形時，內部就產生極化現象，同時在它的兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電的狀態(tài)。這種現象稱為壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。又是人們把這種機械能轉換為電能的現象，稱為“正壓電效應”。相反，當在電介質極化方向施加電場時，這些電介質也會產生幾何變形，這種現象稱為“逆壓電效應”。通常把沿電軸x方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為“縱向壓電

13、效應”，而把沿機械軸y方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為“橫向壓電效應”。6-3.簡述壓電陶瓷的結構及其特性。壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料。材料內部的晶粒有許多自發(fā)極化的電疇，它有一定的極化方向，從而存在磁場。在無外電場作用時，電疇在晶體中雜亂分布，它們各自的極化效應被相互抵消，壓電陶瓷內極化強度為零。因此原始的壓電陶瓷呈電中性，不具有壓電性質。在陶瓷上施加外電場時，電疇的極化方向發(fā)生轉動，趨向于按外電場方向的排列，從而使材料得到極化。外電場愈強，就有更多的電疇更完全的轉向外電場方向。讓外電場強度大到使材料的極化達到飽和的程度，即所有的電疇極化方向都整齊地與外電場方向一致時,外電場去掉

14、后，電疇的極化方向基本不變化，即剩余極化強度很大，這時的材料才具有壓電特性。3.利用壓電式傳感器設計一個應用系統超載報警系統經常有大型車輛超載造成路面或者橋面損壞，可利用壓電式測力傳感器設計一種超載報警系統，可檢測出車輛的實際載重量，當超過額定限度，即發(fā)出警報。第七章7-4.什么是霍爾效應？霍爾電勢與哪些因素有關？霍爾效應：置于磁場中的靜止載流導體，當其電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上垂直于電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢，這種現象稱霍爾效應?；魻柶骷ぷ鳟a生的霍爾電勢為Uh=Rh舊/d=KH舊。由表達式可知，霍爾電勢Uh正比于激勵電流I及磁感應強度B,其靈敏度Kh與霍爾系數Rh成

15、正比，而與霍爾片厚度d成反比。7-5.影響霍爾元件輸出零點的因素有哪些？怎樣補償？影響霍爾元件輸出零點的因素包括：不等位電勢、寄生直流電勢等，其中不等位電勢是最主要的零位誤差。補償措施：制造工藝上采取措施，減少誤差；選材更精細；采用補償電路。7-6.溫度變化對霍爾元件輸出電勢有什么影響？怎樣補償？霍爾元件的靈敏系數Kh是溫度的函數，關系式為：Kh=Kh0（1+“N）,大多數霍爾元件的溫度系數a是正值，因此，它們的霍爾電勢也將隨溫度升高而增加aAT倍。補償溫度變化對霍爾電勢的影響，通常采用一種恒流源補償電路?；舅枷胧牵涸跍囟仍黾拥耐瑫r，讓激勵電流I0相應地減小，并能保持Kh*|0乘積不變，也就

16、可以相對抵消溫度對靈敏系數Kh增加的影響，從而抵消對霍爾電勢的影響。第八章8-1.光電效應有哪幾種？相對應的光電器件有哪些？光電效應分為外光電效應和內光電效應兩大類。內光電效應又可分為光電導效應和光生伏特效應。光電器件：(1)基于外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管、光電攝像管等。(2)基于光電導效應的光電器件有光敏電阻。(3)基于光生伏特效應的光電器件有光電池、光敏二極管、三極管。8-2.試述光敏電阻、光敏二極管、光敏晶體管和光電池的工作原理，在實際應用時各有什么特點？光敏電阻的工作原理：基于光電導效應，其阻值隨光照增強而減小。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，

17、也可以加交流電壓。無光照時，光敏電阻值(暗電阻)很大，電路中電流(暗電流)很小。當光敏電阻受到一定波長范圍的光照時，它的阻值(亮電阻)急劇減小，電路中電流迅速增大。一般希望暗電阻越大越好，亮電阻越小越好，此時光敏電阻的靈敏度高。實際光敏電阻的暗電阻值一般在兆歐量級，亮電阻值在幾千歐以下。光敏二極管的工作原理：在無光照時，處于反偏的光敏二極管工作在截止狀態(tài)，其反向電阻很大，反向電流很小，這種反向電流稱為暗電流。當有光照射到光敏二極管的PN結時，PN結附近受光子轟擊，吸收其能量而產生電子-空穴對，它們在反向電壓和內電場的作用下，漂移越過PN結，形成比無光照時大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流，

18、此時，光敏二極管的反向電阻下降。若入射光的強度增強，產生的電子-空穴對數量也隨之增加，光電流也響應增大，即光電流與光照度成正比。如果外電路接上負載，便可獲得隨光照強弱變化的信號。光敏二極管的光電流I與照度之間呈線性關系。光敏二極管的光照特性是線性的，所以適合檢測等方面的應用。光敏晶體管的工作原理：大多數光敏晶體管的基極無引出線，當集電極加上相對于發(fā)射極為正的電壓而不接基極時，集電結就是反向偏壓。當光照射在集電結時，就會在結附近產生電子一空穴對，光生電子被拉到集電極，基區(qū)留下空穴，使基極與發(fā)射極間的電壓升高，這樣便會有大量的電子流向集電極，形成輸出電流，且集電極電流為光電流的3倍，所以光敏晶體管

19、有放大作用。光電池的工作原理：硅光電池是在一塊N型硅片上用擴散的辦法摻入一些P型雜質（如硼）形成PN結。當光照到PN結區(qū)時，如果光子能量足夠大，將在結區(qū)附近激發(fā)出電子-空穴對，在N區(qū)聚積負電荷，P區(qū)聚積正電荷，這樣N區(qū)和P區(qū)之間出現電位差。若將PN結兩端用導線連起來，電路中有電流流過，電流的方向由P區(qū)流經外電路至N區(qū)。若將外電路斷開，就可測出光生電動勢。8-6.光在光纖中是怎樣傳輸的？對光纖及入射光的入射角有什么要求？光在同一種介質中是直線傳播的，當光線以不同的角度入射到光纖端面時，在端面發(fā)生折射進入光纖后，又入射到折射率較大的光密介質（纖芯）與折射率較小的光疏介質（包層）的交界面，光線在該處

20、有一部分投射到光疏介質，一部分反射回光密介質。對光纖的要求是包層和纖芯的折射率不同，且纖芯的折射率大于包層的折射率。對入射角的要求是入射角小于臨界角。8-7,試用光電開關設計一個應用系統。利用光電開關可以制作感應門。將發(fā)射器裝在門的上方，接收器裝在門前方的地上，當有人經過門前時，人會遮擋光束，此時接收器便可感知有物體經過，再利用別的裝置打開門，達到自動感應門的效果。第九章9-1,簡述氣敏元件的工作原理半導體氣敏傳感器的敏感部分是金屬氧化物半導體微結晶粒子燒結體，當它的表面吸附被測氣體時，半導體微結晶粒子接觸表面的導電電子比例就會發(fā)生變化，從而使氣敏元件的電阻值隨被測氣體的濃度而改變。這種反應是

21、可逆的，因而可重復使用。當氧化型氣體吸附到N型半導體上，還原型氣體吸附到P型半導體上時，將使半導體載流子減少，而使半導體電阻值增大。當還原型氣體吸附到N型半導體上，氧化型氣體吸附到P型半導體上時，則半導體載流子增多，使半導體電阻值下降。9-2,為什么多數氣敏元件都附有加熱器加熱器的作用是將附著在敏感元件表面上的塵埃、油霧燒掉，同時加速氣體的吸附。這樣可以提高器件的靈敏度和響應速度。9-3.什么叫濕敏電阻？濕敏電阻有哪些類型？各有什么特點?濕敏電阻：利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的電阻叫濕敏電阻。類型：半導體陶瓷濕敏元件；氯化鋰濕敏電阻；有機高分子膜濕敏電阻。

22、特點：(1)半導體陶瓷濕敏元件：電導率隨濕度呈明顯變化。如四氧化三鐵、氧化鈦、氧化鉀-氧化鐵、銘酸鎂-氧化鈦及氧化鋅-氧化鋰-氧化鋰等系統的陶瓷濕敏元件。它們的電導率對水特別敏感，適宜用作濕度的測量和控制。(2)氯化鋰濕敏電阻：氯化鋰濕度傳感器具有穩(wěn)定性、耐溫性和使用壽命長多項重要的優(yōu)點。其主要特性：1)可在120度高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作；2)線性測濕量程較窄大約在20%RH左右，在該測量范圍內，其線性誤差小2%RH。(3)有機高分子膜濕敏電阻：當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。第十章10-1.超聲波在介質中傳播具有哪些特性？(1

23、)超聲波的波形：由于聲源在介質中施力方向與波在介質中傳播方向不同，聲波的波形有縱波、橫波和表面波。振蕩源在介質中可產生兩種形式的振蕩，即橫向振蕩和縱向振蕩。橫向振蕩只能在固體中產生，而縱向振蕩可在固體、液體和氣體中產生。(2)超聲波的折射與反射：在通過兩種不同的介質時，產生折射和反射現象。(3)超聲波的衰減：在通過同種介質時，隨著傳播距離的增加，其強度因介質吸收能量而減弱。10-2.圖10-3中，超聲波探頭的吸收塊作用是什么？降低晶片的機械品質，吸收聲能量。如果沒有吸收塊，當激勵的電脈沖信號停止時，晶片將會繼續(xù)振蕩，加長超聲波的脈沖寬度，使分辨率變差。10-3.超聲波物位測量有幾種方式？各有什

24、么特點？(1)超聲波發(fā)射和接收探頭設置在液體介質中：超聲波在液體介質中傳播，由于超聲波在液體中衰減比較小，所以即使發(fā)射的超聲波脈沖幅度較小也可以傳播。(2)超聲波發(fā)射和接收探頭安裝在液面的上方：超聲波在空氣中傳播，這種方式便于安裝和維修，但超聲波在空氣中的衰減比較厲害。10-5.已知超聲波探頭垂直安裝在被測介質底部，超聲波在被猜測介質中的傳播速度為1460m/s,測得時間間隔為28肉，試求物位高度？H=C*AT/2=1460m/s*28ps/2=2.044*10A-5m物位高度為20.44mm第十一章11-1.簡述微波傳感器的測量機理。由發(fā)射天線發(fā)出微波。當遇到被測物體時微波將被吸收或反射，這

25、時波功率發(fā)生變化。若利用接收天線，接收到通過被測物體或由被測物體反射回來的微波，并將它轉換為電信號，再經過信號調理電路，即可以顯示出被測量，實現了微波檢測11-2微波傳感器有哪些特點？微波傳感器如何分類?特點：(1)有極寬的頻譜(波長=1.0mm1.0m);(2)在煙霧、粉塵、水汽、化學氣氛以及高、低溫環(huán)境中對檢測信號的傳播影響極小，因此可以在惡劣環(huán)境下工作；(3)介質對微波的吸收與介質的介電常數成比例，水對微波的吸收作最強；(4)時間常數小，反應速度快，可以進行動態(tài)檢測與實時處理，便于自動控制；(5)測量信號本身就是電信號，無須進行非電量的轉換，從而簡化了傳感器與微處理器間的接口，便于實現遙

26、測和遙控；(6)微波無顯著輻射公害。分類：根據微波傳感器的原理可以分為(1)反射式反射式微波傳感器是通過檢測被測物體反射回來的微波功率進過的時間間隔來測量被測量的。通常它可以測量物體的位置、位移、厚度等參數。(2)遮斷式遮斷式微波傳感器是通過檢測接收天線收到的微波功率大小來判斷發(fā)射天線與接收天線之間有無被測物體或被測物體的厚度，含水量等參數的。11-4微波無損檢測是如何進行測量的微波無損檢測是綜合利用微波與物質的相互作用。一方面微波在不連續(xù)的界面會產生反射，散射，透射；另一方面微波還能與被檢材料產生相互作用，此時的微波場會受到材料中的電磁參數和幾何參數的影響。通過測量微波信號基本參數的改變即可

27、達到檢測材料內部缺陷的目的。第十二章12-1:紅外探測器類型及工作原理類型：(1)器件的某些性能參數隨入射的輻射通量作用引起的溫度變化的熱探測器。(2)利用各種光子效應的光子探測器。工作原理：(1)熱探測器的工作原理：熱探測器吸收紅外輻射后，溫度升高，可以使探測材料產生溫差電動勢、電阻率變化，自發(fā)極化強度變化，或者氣體體積與壓強變化等，測量這些物理性能的變化就可以測定被吸收的紅外輻射能量或功率。(2)光子探測器的工作原理：光子探測器是利用光輻射與物質相互作用的光子效應制成的器件。光子探測器利用入射光輻射的光子流與探測器材料中的電子的相互作用，改變電子的能量狀態(tài)，從而引起各種電學現象。12-2:

28、什么是放射性同位素？輻射強度與什么因素有關？如果兩個原子質子數目相同，但中子數目不同，則他們仍有相同的原子序，在周期表是同一位置的元素，所以兩者就叫同位素。有放射性的同位素稱為“放射性同位素”，沒有放射性并且半衰期大于1050年的則稱為“穩(wěn)定同位素”輻射強度：(1)跟輻射源的發(fā)射強度有關。(2)跟輻射源與被輻射點的距離有關。(3)跟輻射源與被輻射點之間的阻隔物種類有關。第十三章13-1.數字式傳感器有什么特點？可分為哪幾種類型？特點：數字式傳感器(DigitalSensor)能夠直接將非電量轉換為數字量，這樣就不需要A/D轉換，直接用數字顯示。數字式傳感器與模擬式傳感器相比有以下優(yōu)點：測量精度

29、和分辨率高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，便于與微機接口，適宜遠距離傳輸等。類型：碼盤式傳感器、光柵式傳感器、磁柵式傳感器、感應同步式傳感器、頻率輸出式傳感器。13-2.光柵傳感器的組成及工作原理是什么？光柵傳感器由光源，透鏡，光柵副和光電接收元件等組成工作原理：光柵傳感器是根據光柵的莫爾條紋原理進行工作的一種傳感器，莫爾條紋原理是指將兩塊光柵疊合在一起，并且使它們的刻線成角度九由于光柵的刻線相交處形成亮帶，而在一塊光柵的刻線與另一塊光柵的縫隙相交處形成暗帶，在與光柵刻線垂直的方向，將出現明暗相間的條紋，這些條紋就成為莫爾條紋。莫爾條紋的寬度由光柵常數與光柵的夾角決定對于給定的光柵常數的兩光柵，夾角

30、愈小，條紋寬度愈大，即條紋愈稀所以通過調整夾角，可使條紋寬度為任何所需要的值。當兩疊合的光柵沿垂直于柵線方向相對運動時，莫爾條紋就沿夾角口平分線的方向移動。兩光柵相對移過一個光柵常數，莫爾條紋移過一個條紋間距，通過測量條紋間距移動的距離可得到光柵移動的位移。13-5.碼盤式轉角-數字傳感器的工作原理是什么？其基本組成部分有哪些？1）接觸式編碼器由碼盤和電刷組成。接觸式碼盤工作原理：以一個四位8421碼制的編碼器的碼盤為例。用四個同心圓碼道和四個電刷構成；每個碼道分成若干個導電和不導電的區(qū)域，將所有導電區(qū)連接到高電位（1）;絕緣區(qū)連到低電平（0）。四個電刷沿某一徑向安裝，四位二進制碼盤上有四圈碼

31、道，每個碼道有一個電刷，電刷經電阻接地。當碼盤轉動到某一角度后，電刷就輸出一個數碼；碼盤轉動一周，電刷就輸出16種不同的四位二進制數碼。后續(xù)電路通過判別輸出數據就可以知道轉到什么角度了。2）光電式編碼器主要由安裝在旋轉軸上的編碼圓盤（碼盤）、窄縫以及安裝在圓盤兩邊的光源和光敏元件等組成。碼盤由光學玻璃制成，其上刻有許多同心碼道，每位碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分，即亮區(qū)和暗區(qū)。光電式編碼器工作原理：當光源將光投射在碼盤上時，轉動碼盤，通過亮區(qū)的光線經窄縫后，由光敏元件接收。光敏元件的排列與碼道一一對應，對應于亮區(qū)和暗區(qū)的光敏元件輸出的信號，前者為“1”，后者為0"。當碼盤

32、旋至不同位置時，光敏元件輸出信號的組合，反映出按一定規(guī)律編碼的數字量，代表了碼盤軸的角位移大小。3）電磁式編碼器主要由磁鼓與磁阻探頭組成。電磁式編碼器工作原理：電磁式編碼器的碼盤上按照一定的編碼圖形，做成磁化區(qū)（導磁率高）和非磁化區(qū)（導磁率低），采用小型磁環(huán)或微型馬蹄形磁芯作磁頭，磁環(huán)或磁頭緊靠碼盤，但又不與碼盤表面接觸。每個磁頭上繞兩組繞組，原邊繞組用恒幅恒頻的正弦信號激勵，副邊繞組用作輸出信號，副邊繞組感應碼盤上的磁化信號轉化為電信號，其感應電勢與兩繞組匝數比和整個磁路的磁導率有關。當磁頭對準磁化區(qū)時，磁路飽和，輸出電壓很低，如磁頭對準非磁化區(qū)，它就類似于變壓器，輸出電壓會很高，因此可以區(qū)分狀態(tài)1和0。幾個磁頭同時輸出，就形成了數碼。第十四章14-1.什么是智能傳感器？它包含哪幾種主要形式？應從哪些方面研究開發(fā)智能傳感器？智能式傳感器：一種帶有微處理器的，兼有信息檢測、信號處理、信息記憶、邏輯思維與判斷功能的傳感器。智能傳感器主要形式：一是采用微處理機或微型計算機系統以強化和提