傳感器考試試題及答案(供參考)

1、文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持.傳感器原理及其應(yīng)用習(xí)題第1章傳感器的一般特性一、選擇、填空題1、衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是_靈敏度線性度、遲滯_>重復(fù)性等。2、通常傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成，是能把外界非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件和裝置。3、傳感器的標(biāo)定是通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立傳感器起輸入量與輸出量之間的關(guān)系，并確定不同使用條件下的誤差關(guān)系。4、測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差，按性質(zhì)可被分為_(kāi)粗大、系統(tǒng)和隨機(jī)誤差三類(lèi)，其中隨機(jī)誤差可以通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求平均的方法來(lái)減小它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。5、一階傳感器的時(shí)間常數(shù)T越,其響應(yīng)速度越慢；二階傳感器的固有頻率30

2、越,其工作頻帶越寬。6按所依據(jù)的基準(zhǔn)直線的不同，傳感器的線性度可分為、。7、非線性電位器包括和兩種。8、9、通常意義上的傳感器包含了敏感元件和（C）兩個(gè)組成部分A.放大電路B.數(shù)據(jù)采集電路C.轉(zhuǎn)換元件若將計(jì)算機(jī)比喻成人的大腦，那么傳感器則可以比喻為A.眼睛B.感覺(jué)器官C.)(BD.10、屬于傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)的是（DA.固有頻率B.臨界頻率11、衡量傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)不包括（A.線性度B.靈敏度C.頻域響應(yīng)D.重復(fù)性12、下列對(duì)傳感器動(dòng)態(tài)特性的描述正確的是A一階傳感器的時(shí)間常數(shù)t越大，其響應(yīng)速度越快B二階傳感器的固有頻率30越小，其工作頻帶越寬C一階傳感器的時(shí)間常數(shù)T越小，其響應(yīng)速度越快。D

3、二階傳感器的固有頻率30越小，其響應(yīng)速度越快。二、計(jì)算分析題C.阻尼比OD.濾波元件）°皮膚D.重復(fù)性1、什么是傳感器？由幾部分組成？試畫(huà)出傳感器組成方塊圖。2、傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)有哪一些，試解釋各性能指標(biāo)的含義。作業(yè)3、傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有哪一些，試解釋各性能指標(biāo)的含義第2章電阻應(yīng)變式傳感器一、填空題1、金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)應(yīng)變應(yīng)；半導(dǎo)體或固體受到作用力后_電阻率發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)壓阻應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長(zhǎng)度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度下降了，這種現(xiàn)象稱(chēng)為橫向效應(yīng)。2、產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有電阻溫度系數(shù)的影響、試

4、驗(yàn)材料和電阻絲材料的線性膨脹系數(shù)的影響_。3、應(yīng)變片溫度補(bǔ)償?shù)拇胧┯须姌蜓a(bǔ)償法_、應(yīng)變片的自補(bǔ)償法、。4、在電橋測(cè)量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，全橋接法可以得到最大靈敏度輸出。5、半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于壓阻效應(yīng)，它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)大十倍文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持.6電阻應(yīng)變片的配用測(cè)量電路采用差動(dòng)電橋時(shí)，不僅可以消除線性誤差同時(shí)還能起到溫度補(bǔ)償_的作用。7、若應(yīng)變計(jì)基長(zhǎng)L=40mm,應(yīng)變波速v=5000m/s,則上升時(shí)間tk=，可測(cè)頻率f=。8壓阻式傳感器測(cè)量電橋的電源可采用電。9、應(yīng)變式傳感器主要用于測(cè)量等物理量；光電式傳

5、感器主要用于測(cè)量等物理量；壓電式傳感器主要用于測(cè)量等物理量。10、應(yīng)變式傳感器是基于效應(yīng)工作的。對(duì)金屬應(yīng)變片，其電阻的變化主要是由于R-中的變化引起的濕敏傳感器是指能將轉(zhuǎn)換為與其成一定比例關(guān)S系的電量輸出的裝置選擇：）0D.6倍非線性誤差?。–）1、全橋差動(dòng)電路的電壓靈敏度是單臂工作時(shí)的（CA. 不變B.2倍C.4倍利用相鄰雙臂橋檢測(cè)的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、A兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片B兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)工作應(yīng)變片串聯(lián)C兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片D兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片AB)AB)3、產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要原因有（A、電阻絲有溫度系數(shù)

6、B、試件與電阻絲的線膨脹系數(shù)相同C、電阻絲承受應(yīng)力方向不同利用電橋進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償片的選擇是A與應(yīng)變片相鄰，且同質(zhì)的工作片B.與應(yīng)變片相鄰，且異質(zhì)的工作片C.與應(yīng)變片相對(duì)，且同質(zhì)的工作片D.與應(yīng)變片相對(duì)，且異質(zhì)的工作片5.5.通常用應(yīng)變式傳感器測(cè)量（C）.密度電阻A. 溫度BC.加速度影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù)A.導(dǎo)電材料電阻率的變化C.導(dǎo)電材料物理性質(zhì)的變化電阻應(yīng)變片的線路溫度補(bǔ)償方法有A.差動(dòng)電橋補(bǔ)償法BC補(bǔ)償線圈補(bǔ)償法D金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，電阻的相對(duì)變化主要由（）來(lái)決定的A、貼片位置的溫度變化B、電阻絲幾何尺寸的變化C、電阻絲材料的電阻率變化D外接導(dǎo)線的變化二、計(jì)算分析題

7、1說(shuō)明電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。（1）這類(lèi)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，性能穩(wěn)定、可靠；（2）易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化和多點(diǎn)同步測(cè)量、遠(yuǎn)距測(cè)量和遙測(cè)；（3）靈敏度高，測(cè)量速度快，適合靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量；（4）可以測(cè)量各種物理量。影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù)A.導(dǎo)電材料電阻率的變化C.導(dǎo)電材料物理性質(zhì)的變化電阻應(yīng)變片的線路溫度補(bǔ)償方法有A.差動(dòng)電橋補(bǔ)償法BC補(bǔ)償線圈補(bǔ)償法D金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，電阻的相對(duì)變化主要由（）來(lái)決定的A、貼片位置的溫度變化B、電阻絲幾何尺寸的變化C、電阻絲材料的電阻率變化D外接導(dǎo)線的變化二、計(jì)算分析題1說(shuō)明電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。（1）這類(lèi)傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，

8、使用方便，性能穩(wěn)定、可靠；（2）易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化和多點(diǎn)同步測(cè)量、遠(yuǎn)距測(cè)量和遙測(cè)；（3）靈敏度高，測(cè)量速度快，適合靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量；（4）可以測(cè)量各種物理量。6.7.8、B)。K的主要因素是（導(dǎo)電材料幾何尺寸的變化導(dǎo)電材料化學(xué)性質(zhì)的變化AB）o補(bǔ)償塊粘貼補(bǔ)償應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法恒流源溫度補(bǔ)償電路（2、一臺(tái)采用等強(qiáng)度梁的電子秤，在梁的上下兩面各貼有兩片靈敏系數(shù)均為k=2的金屬箔式應(yīng)變片做成秤重傳感器。已知梁的L=100mm,b=11mm,h=3mm，梁的彈性模量E=2.1X104N/mm2。將應(yīng)變片接入直流四臂電路，供橋電壓Usr=12V。試求：秤重傳感器的靈敏度(V/kg)?;當(dāng)傳感器的輸出為6

9、8mv時(shí)，問(wèn)物體的荷重為多少？提示：等強(qiáng)度梁的應(yīng)變計(jì)算式為&=6FL/bEE3一個(gè)量程為10kN的應(yīng)變式測(cè)力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑20mm，內(nèi)徑18mm在其表面粘貼八個(gè)應(yīng)變片，4個(gè)沿軸向粘貼，4個(gè)沿周向粘貼，應(yīng)變片的電阻值均為120歐，靈敏度為2,泊松系數(shù)0.3,材料彈性模量E=2.1x1011Pa。要求；(1) 給出彈性元件貼片位置及全橋電路；(2) 計(jì)算傳感器在滿量程時(shí)，各應(yīng)變片電阻變化；(3) 當(dāng)橋路的供電電壓為I0V時(shí)，計(jì)算傳感器的輸出電壓解：(1).全橋電路如下圖所示(2).圓桶截面積應(yīng)變片1、2、3、4感受縱向應(yīng)變；應(yīng)變片5、&7、8感受縱向應(yīng)變

10、；滿量程時(shí)：(3)4、以阻值R=120Q，靈敏系數(shù)K=2.0的電阻應(yīng)變片與阻值120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?卩和2000卩時(shí)，分別求出單臂、雙臂差動(dòng)電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。解：依題意單臂：差動(dòng)：靈敏度：可見(jiàn)，差動(dòng)工作時(shí)，傳感器及其測(cè)量的靈敏度加倍。5、一臺(tái)采用等強(qiáng)度梁的電子稱(chēng)，在梁的上下兩面各貼有兩片電阻應(yīng)變片，做成稱(chēng)重傳感器，如圖2-12(見(jiàn)教材，附下)所示。已知l=10mm，b0=11mm，h=3mm，E=2.1X104N/mm2，K=2，接入直流四臂差動(dòng)電橋，供橋電壓6V，求其電壓靈敏度(Ku=U°/F)

11、。當(dāng)稱(chēng)重0.5kg時(shí)，電橋的輸出電壓U0為多大？圖2-12懸臂梁式力傳感器解：等強(qiáng)度梁受力F時(shí)的應(yīng)變?yōu)楫?dāng)上下各貼兩片應(yīng)變片，并接入四臂差動(dòng)電橋中時(shí)，其輸出電壓：則其電壓靈敏度為=3.463X0-3(V/N)=3.463(mV/N)當(dāng)稱(chēng)重F=0.5kg=0.5X.8N=4.9N時(shí)，輸出電壓為U0=KuF=3.463X9=16.97(mV)第3章電感式傳感器一、選擇、填空題1. 變間隙式自感傳感器的測(cè)量范圍和靈敏度及線性度是相互矛盾的，因此在實(shí)際測(cè)量中廣泛采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)的變隙電感傳感器。2. 電感式傳感器是利用被測(cè)量改變磁路的磁阻導(dǎo)致線圈電感量變化的。磁電式傳感器是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的。而

12、霍爾式傳感器是利用半導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的霍爾效應(yīng)而輸出電勢(shì)的。3. 電感式傳感器種類(lèi)很多。雖然結(jié)構(gòu)形式多種多樣，可分為變氣隙式_、變面積式_、螺線管式三種結(jié)構(gòu)。4. 電渦流傳感器根據(jù)激勵(lì)電流頻率的高低，可以分為高頻反射式_、低頻透射式兩種。5. 把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感變化的互感式傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，其次級(jí)繞組都用反向串聯(lián)形式連接，所以又叫差動(dòng)變壓器式傳感器。文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持6變隙式差動(dòng)變壓器傳感器的主要問(wèn)題是靈敏度與測(cè)量范圍的矛盾。這點(diǎn)限制了它的使用，僅適用于微小位移的測(cè)量。7、變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈

13、電感量_增加_(增加，減少)o8、電感式傳感器是以電和磁為媒介，利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如壓力、位移、流量等非電量轉(zhuǎn)換成線圈或的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出的裝置。9、二、計(jì)算分析題1、說(shuō)明電感式傳感器有哪些特點(diǎn)。2、分析比較變磁阻式自感傳感器、差動(dòng)變壓器式互感傳感器的工作原理和靈敏度。3、試分析差動(dòng)變壓器相敏檢測(cè)電路的工作原理。4、分析電感傳感器出現(xiàn)非線性的原因，并說(shuō)明如何改善？5、某差動(dòng)螺管式電感傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)為單個(gè)線圈匝數(shù)W=800匝，l=10mm，lc=6mm，r=5mm，rc=1mm，設(shè)實(shí)際應(yīng)用中鐵芯的相對(duì)磁導(dǎo)率抄=3000，試求：(1) 在平衡狀態(tài)下單個(gè)線圈

14、的電感量L0=?S其電感靈敏度足Kl=?(2) 若將其接人變壓器電橋，電源頻率為1000Hz，電壓E=1.8V，設(shè)電感線圈有效電阻可忽略，求該傳感器靈敏度Ko(3)若要控制理論線性度在1%以?xún)?nèi)，最大量程為多少？圖3-15差動(dòng)螺管式電感傳感器解：(1)根椐螺管式電感傳感器電感量計(jì)算公式，得差動(dòng)工作靈敏度：(2)當(dāng)f=1000Hz時(shí)，單線圈的感抗為XL=3L0=2nL0=2nX1000>0.46=2890(Q)顯然Xl>線圈電阻R0,則輸出電壓為測(cè)量電路的電壓靈敏度為而線圈差動(dòng)時(shí)的電感靈敏度為Kl=151.6mH/mm,則該螺管式電感傳感器及其測(cè)量電路的總靈敏度為=297.1mV/mm

15、6、有一只差動(dòng)電感位移傳感器，已知電源電Usr=4V，f=400Hz，傳感器線圈銅電阻與電感量分別3-16所示，試求:3-16所示，試求:為R=40Q，L=30mH，用兩只匹配電阻設(shè)計(jì)成四臂等阻抗電橋，如習(xí)題圖(1) 匹配電阻R3和R4的值；(2) 當(dāng)厶Z=10時(shí)，分別接成單臂和差動(dòng)電橋后的輸出電壓值；(3)用相量圖表明輸出電壓Usc與輸入電壓Usr之間的相位差解：(1)線圈感抗Xl=L=2fL=240030103=75.4()線圈的阻抗故其電橋的匹配電阻(見(jiàn)習(xí)題圖3-16)R3=R4=Z=85.4()(2)當(dāng)Z=10時(shí)，電橋的輸出電壓分別為(3)用相量圖表明輸出電壓Usc與輸入電壓Usr之間

16、的相位差解：(1)線圈感抗Xl=L=2fL=240030103=75.4()線圈的阻抗故其電橋的匹配電阻(見(jiàn)習(xí)題圖3-16)R3=R4=Z=85.4()(2)當(dāng)Z=10時(shí)，電橋的輸出電壓分別為習(xí)IE圖3-16單臂工作:雙臂差動(dòng)工作:UsrZ4104Z485.4UsrZ4102Z285.40.117V0.234VtanUscUsc1_RLtan1竺27.975.4(3)7、如圖3-17(見(jiàn)教材，附下)所示氣隙型電感傳感器，銜鐵截面積S=4>4mm2,氣隙總長(zhǎng)度S=0.8mm0傳感器(變隙式)(2)銜鐵位移文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持.銜鐵最大位移S=±

17、;0.08mm激勵(lì)線圈匝數(shù)W=2500匝，導(dǎo)線直徑d=0.06mm,電阻率p=1.7X10-6Q.cm,當(dāng)激勵(lì)電源頻率f=4000Hz時(shí)，忽略漏磁及鐵損，求：(1) 線圈電感值；(2) 電感的最大變化量；線圈的直流電阻值；線圈的品質(zhì)因數(shù)；(5)當(dāng)線圈存在200pF分布電容與之并聯(lián)后其等效電感值。解：(1)線圈電感值圖3-17氣隙型電感式S=+0.08m時(shí)，其電感值=1.31X10-1(H)=131mH銜鐵位移$=0.08mm時(shí)，其電感值=1.96X0-1(H)=196(mH)故位移=±).08mm時(shí)，電感的最大變化量為L(zhǎng)=L-L=196-131=65(mH)(3) 線圈的直流電阻lc

18、p44竺6mm設(shè)2為每匝線圈的平均長(zhǎng)度，則=249.6線圈的品質(zhì)因數(shù)(5)當(dāng)存在分布電容200PF時(shí)，其等效電感值8、試用差動(dòng)變壓器式傳感器設(shè)計(jì)液罐內(nèi)液體液位測(cè)量系統(tǒng)，作出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并分析工作原理。第4章電容式傳感器一、填空題1、電容式傳感器是利用電容器的原理，將非電量轉(zhuǎn)化為電容量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非電量到電量的敏感器件,在應(yīng)用中電容式傳感器可分為、三種基本類(lèi)型2、將機(jī)械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘孔兓瘯r(shí)，電容式位移傳感器的基本結(jié)構(gòu)可分為，型和型三大類(lèi)。選擇：1、極距變化型電容傳感器的靈敏度與(B)A、極距成正比E、極距成反比C、極距的平方成正比D、極距的平方成反比二、計(jì)算分析題1、簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理。

19、2、簡(jiǎn)述電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)。3、試計(jì)算習(xí)題42圖所示各電容傳感兀件的總電容表達(dá)式。習(xí)題圖4-2解：由習(xí)題圖4-2可見(jiàn)(1)三個(gè)電容串聯(lián)C山C1d1C22Sd2C33Sd31C串d11C1丄C2d21d11S丄C33d312d2電2S3S文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持故(2)兩個(gè)電容器并聯(lián)(3)柱形電容器4、在壓力比指示系統(tǒng)中采用差動(dòng)式變間隙電容傳感器和電橋測(cè)量電路，如習(xí)題圖4-3所示。已知:8o=0.25mm；D=38.2mm；R=5.1k吐Usr=60V(交流),頻率f=400Hz。試求：該電容傳感器的電壓靈敏度Ku(V/m)；當(dāng)電容傳感器的動(dòng)極板位移厶S=10卩

20、時(shí)，輸出電壓Use值。習(xí)題圖4-3解：由傳感器結(jié)構(gòu)及其測(cè)量電路可知(1)初始電容111Xe12由于C02fC°240040.610則KuU0Ui60120V/mm0.12V/m從而得d2020.25(2)U0=Kud=0.12V/mX10m=1.2V5、有一臺(tái)變間隙非接觸式電容測(cè)微儀，其傳感器的極板半徑r=4mm,假設(shè)與被測(cè)工件的初始間隙d°=0.3mm。試求：(1) 如果傳感器與工件的間隙變化量d=±0g，電容變化量為多少？(2) 如果測(cè)量電路的靈敏度足Ku=100mV/pF，則在d=±阿戶時(shí)的輸出電壓為多少？解：由題意可求(1)初始電容：Cd由Cod

21、o，則當(dāng)d=±10um寸如果考慮di=0.3mm+10m與d2=0.3mm-10m之間的電容變化量C，則應(yīng)為C=2|C|=049=0.098pF(2)當(dāng)d=±1卩時(shí)由Ku=100mV/pF=U0/C則U0=KuAC=100mV/p兩±.0049pF)=±49mV6、有一變間隙式差動(dòng)電容傳感器，其結(jié)構(gòu)如習(xí)題圖4-5所示。選用變壓器交流電橋作測(cè)量電路。差動(dòng)電容器參數(shù)：r=12mm；d1=d2=d°=0.6mm；空氣介質(zhì)，即£=0=8.85X0"12F/m。測(cè)量電路參數(shù)：?usr=u=Usr=3sin3t(V)試求當(dāng)動(dòng)極板上輸入位

22、移(向上位移)x=0.05mm時(shí)，電橋輸出端電壓Use?習(xí)題圖4-5解：由習(xí)題圖4-5可求初始電容C1=C2=C0=S/d=0r/d0變壓器輸出電壓其中Z1,Z2分別為差動(dòng)電容傳感器C1,C2的阻抗在Xvvd)時(shí)，C1=C0+C,C2=C0C，且C/C0=d/d0，由此可得?C?x?0.05UseUUsr3sint0.25sintC0d°0.6(V)7、如習(xí)題圖4-6所示的一種變面積式差動(dòng)電容傳感器，選用二極管雙廠網(wǎng)絡(luò)測(cè)量電路。差動(dòng)電容器參數(shù)為：a=40mm，b=20mm，di=d2=d0=1mm；起始時(shí)動(dòng)極板處于中間位置，Ci=C2=C0，介質(zhì)為空氣，£=0=8.85X1

23、0-12F/m。測(cè)量電路參數(shù)：D1、D2為理想二極管；及R1=R2=R=10KQ；Rf=1MQ，激勵(lì)電壓Ui=36V，變化頻率f=1MHz。試求當(dāng)動(dòng)極板向右位移x=10mm時(shí)，電橋輸出端電壓Use?習(xí)題圖4-6解：由習(xí)題圖4-6可求傳感器初始電容=3.54>1012(F)=3.54pF當(dāng)動(dòng)極板向右移x=10mm時(shí)，單個(gè)電容變化量為obxdoobxdo128.851032010101012或，1.7710(F)1.77pF則C1=C0+AC,C2=C0?C,由雙T二極管網(wǎng)絡(luò)知其輸出電壓Usc=2kUifAC&一只電容位移傳感器如習(xí)題4-7圖所示，由四塊置于空氣中的平行平板組成。板A

24、、C和D是固定極板；板B是活動(dòng)極板，其厚度為t,它與固定極板的間距為doB、C和D極板的長(zhǎng)度均為a,A板的長(zhǎng)度為2a，各板寬度為bo忽略板C和D的間隙及各板的邊緣效應(yīng)，試推導(dǎo)活動(dòng)極板刀從中間位置移動(dòng)x=±a/2時(shí)電容Cac和Cad的表達(dá)式(x=0時(shí)為對(duì)稱(chēng)位置)。習(xí)題圖4-7解：參見(jiàn)習(xí)題圖4-7知Cac是Cab與Cbc串聯(lián)，Cad是Cab與Cbd串聯(lián)。當(dāng)動(dòng)極板向左位移a/2時(shí)，完全與C極板相對(duì)，此時(shí)Cab=Cbc=0)ab/d,則Cac=Cab/2=Cbc/2=©ab/2d;Cad=；0ab/(2d+t)o當(dāng)動(dòng)極板向右移a/2時(shí)，與上相仿，有Cac=©ab/(2d+

25、t);Cad=©ab/2d9、已知平板電容傳感器極板間介質(zhì)為空氣，極板面積S=a冶=(2x2)cm2，間隙cb=0.1mm。求：傳感器的初始電容值；若由于裝配關(guān)系，使傳感器極板一側(cè)間隙d。，而另一側(cè)間隙為d0+b(b=0.01mm)，此時(shí)傳感器的電容值。解：初始電容=35.4>0-12(F)=35.4pF當(dāng)裝配不平衡時(shí)可取其平均間隙=0.1+0.01/2=0.105(mm)則其電容為=33.7>0-12(F)=33.7pF第5章壓電式傳感器一、選擇、填空題1、壓電元件的基本原理是。目前常用的壓電材料有，等。2、為消除壓電傳感器電纜分布電容變化對(duì)輸出靈敏度的影響，可采用()

26、。A電壓放大器；B電荷放大器；C前置放大器；D電流放大器3、對(duì)壓電效應(yīng)的描述正確的是()A當(dāng)晶體沿一定方向伸長(zhǎng)或壓縮時(shí)在其表面會(huì)產(chǎn)生電荷B當(dāng)陶瓷沿一定方向伸長(zhǎng)或壓縮時(shí)在其表面會(huì)產(chǎn)生電荷C當(dāng)某些晶體或陶瓷在外電場(chǎng)的作用下發(fā)生形變，這種現(xiàn)象叫壓電效應(yīng)D晶體的壓電效應(yīng)是一種機(jī)電耦合效應(yīng)，是由力學(xué)量(應(yīng)力、應(yīng)變)與電學(xué)量(電場(chǎng)強(qiáng)度、電位移失量)之間相互耦合產(chǎn)生的。二、計(jì)算分析題1、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？2、什么是壓電效應(yīng)？試比較石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)3、設(shè)計(jì)壓電式傳感器檢測(cè)電路的基本考慮點(diǎn)是什么，為什么？文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版

27、本可編輯歡迎下載支持.4、有一壓電晶體，其面積為20mm2，厚度為10mm,當(dāng)受到壓力P=10MPa作用時(shí)，求產(chǎn)生的電荷量及輸出電壓：(1)零度X切的縱向石英晶體；利用縱向效應(yīng)的BaTiO3。解：由題意知，壓電晶體受力為F=PS=10X106>20X0-6=200(N)(1)0°X切割石英晶體，$=4.5,d11=2.31>012C/N等效電容=7.97X1014(F)受力F產(chǎn)生電荷Q=diiF=2.31X1012>200=462X102(C)=462pC輸出電壓(2)利用縱向效應(yīng)的BaTiO3,$=1900,d33=191X012C/N等效電容=33.6X0-12

28、(F)=33.6(pF)受力F產(chǎn)生電荷Q=d33F=191X1012>200=38200X012(C)=3.82X08C輸出電壓5、某壓電晶體的電容為1000pF,kq=2.5C/cm,電纜電容Cc=3000pF,示波器的輸入阻抗為1MQ和并聯(lián)電容為50pF,求：(1) 壓電晶體的電壓靈敏度足Ku;(2) 測(cè)量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)；(3) 如系統(tǒng)允許的測(cè)量幅值誤差為(4) 如頻率為10Hz，允許誤差為2.5C/cm5%,可測(cè)最低頻率是多少？5%,KuKq/Ca解:(1)(2)(3)咼頻(3X)時(shí),系統(tǒng)的諧振頻率K皿Uam1000pF其響應(yīng)2.5用并聯(lián)連接方式，電容值是多大？109V/cm解出1

29、/n2242/n21邙(取等號(hào)計(jì)算)222則解出所以1/1.021+(3/n菠-2(3/n)2+4為.52(3/勝=0.96(3/n)f-(3/n)2+0.04=0(3/n)2=0.042或(3/帛=0.96(舍去)/e=0.205或0.205(舍去)=0.205nfH=0.205f0=0.20530=6.15(kHz)壓電式加速度傳感器下限截止頻率取決于前置放大器特性，對(duì)電壓放大器，其幅頻特性12%由題意得2(取等號(hào)計(jì)算)()2=0.9604+0.9604()2()2=24.25=4.9243=4.924/tfL=3/2n=4.924/=4.924/(2RC)=4.924/(2>5X1

30、08X109)=1.57(Hz)其誤差在2%以?xún)?nèi)的頻率范圍為：1.57Hz6.15kHz7、石英晶體壓電式傳感器，面積為100mm2，厚度為1mm,固定在兩金屬板之間，用來(lái)測(cè)量通過(guò)晶體兩面力的變化。材料的彈性模量為9X010Pa,電荷靈敏度為2pC/N，相對(duì)介電常數(shù)是5.1,材料相對(duì)兩面間電阻是1014Q。一個(gè)20pF的電容和一個(gè)100MQ的電阻與極板并聯(lián)。若所加力F=0.01sin(1000t)N,求:(1) 兩極板間電壓峰一峰值；(2) 晶體厚度的最大變化。解：(1)石英壓電晶片的電容=4.514X0-12(F)4.5pF由于Ra=1014Q，并聯(lián)電容R并=100MD=108Q則總電阻R=

31、Ra/R并=1014/10810q總電容C=Ca/C并=4.5+20=24.5(pF)又因F=0.01sin(1000t)N=Fmsint)Nkq=2pC/N則電荷Q=d11F=kqFQm=duFm=kqFm=2pC/NX.01N=0.02pC所以=0.756103(V)=0.756mV峰一峰值：Uim-im=2Uim=2>0.756=1.512mV(2)應(yīng)變en=Fm/SE=0.01心0010X9>1010)=1.11109=Adm/d99Adm=dm=1>1.11109(mm)=1.1110mm厚度最大變化量(即厚度變化的峰一峰值)Ad=2Adm=2為.11109=2.2

32、2為09(mm)=2.22為012m&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？用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，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(dòng)加速度。(g為重力加速度)解：由題意知，振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)(壓電式加速度計(jì)加上電荷放大器)的總靈敏度K=Kq?Ku=5pC/g50mV/pC=250mV/g=Uo/a式中，Uo為輸出電壓；a為振動(dòng)系統(tǒng)的加速度。則當(dāng)輸出電壓Uo=2V時(shí)，振動(dòng)加速度為a=Uo/K=2xi03/250=8(g)5-8用壓電式傳感器測(cè)量最低頻率為1

33、Hz的振動(dòng)，要求在1Hz時(shí)靈敏度下降不超過(guò)5%。若測(cè)量回路的總電容為500pF,求所用電壓前置放大器的輸入電阻應(yīng)為多大？解：由題意知，對(duì)于電荷放大器，動(dòng)態(tài)響應(yīng)幅值誤差為./n15%1/n2,(取等號(hào)計(jì)算)(3/n殞=0.9025+0.9025(曲33/rnc=3.04t=1/n3=3.04/3=3.04/(21)=0.484(s)=RC所以R=t/C=0.484/(5001012)=9.681%8=968M9、已知壓電式加速度傳感器的阻尼比Z=0,其無(wú)阻尼固有頻率fo=32kHz，若要求傳感器的輸出幅值誤差在5%以?xún)?nèi)，試確定傳感器的最高響應(yīng)頻率。由加速度傳感器的頻率特性知，動(dòng)態(tài)響應(yīng)幅值誤差為1

34、2.n2n440.12；n'0.907解：.1/n2242/n21/1.05(取等號(hào))(3/3-1.96(3耐3+0.093=0解出則則10、(3/n)2=0.0485或(3/3=1.912(舍去)3/00.223H=0.22CDfH=0.22f0=0.2232=7.04(kHz)某壓電式壓力傳感器的靈敏度為80pC/Pa,如果它的電容量為1nF,試確定傳感器在輸入壓力為1.4Pa時(shí)的輸出電壓。解：當(dāng)傳感器受壓力1.4Pa時(shí)，所產(chǎn)生的電荷Q=80pC/PaX4Pa=112pCUa=Q/Ca=1121012/(1109)=0.112(V)11、一只測(cè)力環(huán)在全量程范圍內(nèi)具有靈敏度3.9pC

35、/N,它與一臺(tái)靈敏度為10mV/pC的電荷放大器(3)75V。試確定三次試驗(yàn)中的被測(cè)力輸出電壓為連接，在三次試驗(yàn)中測(cè)得以下電壓值：(1)100mV;(2)10V;的大小及性質(zhì)。解：測(cè)力環(huán)總靈敏度K=3.9pC/N10mV/pC=39mV/N=U0/F式中，U0為輸出電壓，F(xiàn)為被測(cè)力，所以(壓力)(拉力)(壓力)h=0.2mm,圓片半徑r=1cm,尸4.5,X(壓力)(拉力)(壓力)h=0.2mm,圓片半徑r=1cm,尸4.5,XF1=U01/K=-100mV/39mV/N=-2.56NF2=U02/K=10103mV/39mV/N=256NF3=U03/K=-75>103mV/39mV/

36、N=-1923N12、某壓電式壓力傳感器為兩片石英晶片并聯(lián)，每片厚度Ua的值。解:Ua的值。解:切型dn=2.31X10-12C/N。當(dāng)0.1MPa壓力垂直作用于Px平面時(shí)，求傳感器輸出電荷Q和電極間電壓當(dāng)兩片石英晶片并聯(lián)時(shí)，所產(chǎn)生電荷Q并=2Q=2?d1F=2?d1?n2r=2X2.31沐012X).1X06>tX(1>102)2=145X1012(C)=145pC總電容C并=2C=20rS/h=20rr2/h解:f0=20Hz,k=3200N/m時(shí)，f0”=10H時(shí)，由k2'mfo'222則k2,mf°'22.2.3200/202.210280

37、0/m文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯歡迎下載支持=2X8.85X012>4.5XX(1X02)2/0.2103=125.11012(F)=125.1pF電極間電壓為U并=Q并/C并=145/125.1=1.16V第&10章磁電式傳感器(磁敏傳感器)一、選擇、填空題1、用磁電式傳感器進(jìn)行齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量。已知齒數(shù)Z=48,測(cè)得頻率F=120Hz,則該齒輪的轉(zhuǎn)速為150r/min。2、二、計(jì)算分析題1、簡(jiǎn)述變磁通式和恒磁通式磁電傳感器的工作原理。2、磁電式傳感器的誤差及其補(bǔ)償方法是什么？3、簡(jiǎn)述霍爾效應(yīng)及霍爾傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合4、霍爾元件能夠測(cè)量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等

38、位電勢(shì)的概念是什么，溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N5、某動(dòng)圈式速度傳感器彈簧系統(tǒng)的剛度k=3200N/m,測(cè)得其固有頻率為20Hz，今欲將其固有頻率減小為10Hz,問(wèn)彈簧剛度應(yīng)為多大？2f。6、已知恒磁通磁電式速度傳感器的固有頻率為單匝線圈長(zhǎng)度為4mm,線圈總匝數(shù)1500匝，試求彈簧剛度k值和電壓靈敏度Ku值(mV/(m/s)。解：由'k/m，貝U10Hz，質(zhì)量塊重2.08N,氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T,、k/mk=32m=(2f)2m=(2>10)2>2.08/9.8=8.38X02(N/m)Ku=e/v=NB0bv/v=NB0l0=1500>1>4X103=6V/(m/s

39、)=6000mv/(m/s)7、某磁電式傳感器要求在最大允許幅值誤差2%以下工作，若其相對(duì)阻尼系數(shù)E=0.6試求/応的范圍。解：由磁電勢(shì)傳感器的幅頻特性1.02211.022140.62得其幅值動(dòng)態(tài)誤差為取其等號(hào)計(jì)算解得(3/n)2=12.354，或(3/n減=2.0673/3=3.515,或3/3=1.438(舍去)最大幅值誤差小于2%時(shí)，其頻率范圍3/n>3.515&某霍爾元件IXXi=10X3.5Xmm3,沿l方向通以電流l=1.0mA，在垂直于lb面方向加有均勻磁場(chǎng)B=0.3T，傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/A-T，試求其輸出霍爾電勢(shì)及載流子濃度。解：由Kh=1/ned，得

40、(1) n=1/(Khed)=1/(221X1019X1X10-3)=2.841X20/m3(2) 輸出霍爾電壓Uh=Kh=6.6X03V=6.6mV9、若一個(gè)霍爾器件的KH=4mV/mAkGs,控制電流l=3mA，將它置于1Gs5kGs變化的磁場(chǎng)中（設(shè)磁場(chǎng)與霍爾器件平面垂直），它的輸出霍爾電勢(shì)范圍多大？并設(shè)計(jì)一個(gè)20倍的比例放大器放大該霍爾電勢(shì)。解：Uh1=KhIB1=4mV/Ma?kGsX3mA<1Gs=12pVUh2=KhIB2=4mV/Ma?kGsX3mA<5kGs=60mV設(shè)計(jì)放大倍數(shù)A=20的比例放大器，略10、有一霍爾元件，其靈敏度KH=1.2mV/mAkGs,把它放

41、在一個(gè)梯度為5kGs/mm的磁場(chǎng)中，如果額定控制電流是20mA，設(shè)霍爾元件在平衡點(diǎn)附近作±）.1mm的擺動(dòng)，問(wèn)輸出電壓范圍為多少？解：對(duì)于梯度為5kGs/mm的磁場(chǎng)，當(dāng)霍爾元件在平衡點(diǎn)附近作±0.1mm的擺動(dòng)時(shí)，其磁場(chǎng)的變化B=±5kGs/mrW.1mm=±0.5kGs則霍爾元件輸出電壓的變化范圍為UH=KHI?B=1.2mV/mA?kGs20mA<（±.5kGs）=±mV11、試用霍爾傳感器設(shè)計(jì)磁平衡式測(cè)量電流的電路，給出電路圖，試分析其工作原理，給出被測(cè)電流Ii的表達(dá)式。12、什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因？霍爾電動(dòng)勢(shì)

42、的大小、方向與哪些因素有關(guān)？第7章熱電式傳感器一、填空題1、熱電偶在實(shí)際中測(cè)量溫度時(shí)，需要幾個(gè)定律來(lái)提供理論上的依據(jù)，這些定律分別是：質(zhì)導(dǎo)體定律_，_中間導(dǎo)體定律_，接導(dǎo)體定律_。2、熱電偶傳感器的工作基礎(chǔ)是閉合回路，產(chǎn)生的熱電勢(shì)包括接觸電勢(shì)和溫差_電勢(shì)兩部分。熱電偶的連接導(dǎo)體律是工業(yè)上運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線法進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)睦碚摶A(chǔ)；根據(jù)_中間導(dǎo)體定律，可允許采用任意的焊接方式來(lái)焊接熱電偶。3、熱敏電阻按溫度系數(shù)分為，三種。4、熱電偶的工作原理是，熱電勢(shì)包括和兩種。5、300K時(shí)硅對(duì)0.7卩m光的吸收系數(shù)a為2000cm-1,則平均透入深度為;若對(duì)0.8卩m光，平均透入深度為10卩m，則a=&熱

43、輻射溫度計(jì)中調(diào)制盤(pán)的作用。選擇：1、熱電偶的冷端處理方法有：（AB）A、補(bǔ)償導(dǎo)線法B、冷端溫度恒溫法C、相敏檢波D、串聯(lián)二極管2、熱電偶中產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是（BC）A.兩熱電極材料相同B.兩熱電極材料不同C兩熱電極的兩端溫度不同D.兩熱電極的兩端溫度相同3、為了減小熱電偶測(cè)溫時(shí)的測(cè)量誤差，需要進(jìn)行的溫度補(bǔ)償方法不包括（D）0A.補(bǔ)償導(dǎo)線法B.電橋補(bǔ)償法C.冷端恒溫法D.差動(dòng)放大法4、對(duì)于熱電偶冷端溫度不等于（B），但能保持恒定不變的情況，可采用修正法。A.20CB.0°CC.10CD5C5、熱電偶中產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件有（B）oA.兩熱電極材料相同B.兩熱電板材料不同C.兩熱電極的幾何尺

44、寸不同D.兩熱電極的兩端點(diǎn)溫度相同&對(duì)集成溫度傳感器，下列敘述不正確的是（）A輸出線性好B測(cè)量精度高C測(cè)量溫度高D滿量程非線性偏離小二、計(jì)算分析題1、熱電偶結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成?2、用熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？3、熱電阻溫度計(jì)有哪些主要優(yōu)點(diǎn)？4、已知銅熱電阻一CulOO的百度電阻比W(100)=1.42，當(dāng)用此熱電阻測(cè)量50C溫度時(shí)，其電阻值為多少？若測(cè)溫時(shí)的電阻值為92Q,則被測(cè)溫度是多少？解：由W(100)=Rioo/Ro=1.42,則其靈敏度為則溫度為50C時(shí)，其電阻值為R50=R0+K>50=100+0.4230=121()當(dāng)Rt=

45、92時(shí)，由Rt=R0+Kt，得t=(Rt-R0)/K=(92-100)/0.42=-19(°C)5、將一靈敏度為0.08mV/C的熱電偶與電位計(jì)相連接測(cè)量其熱電勢(shì)，電位計(jì)接線端是30C，若電位計(jì)上讀數(shù)是60mV，熱電偶的熱端溫度是多少？t60mV30C780C解：0.08mV/C6、參考電極定律有何實(shí)際意義？已知在某特定條件下材料A與鉑配對(duì)的熱電勢(shì)為13.967mV,材料B與鉑配對(duì)的熱電勢(shì)是8.345mV，求出在此特定條件下，材料A與材料B配對(duì)后的熱電勢(shì)。解：由標(biāo)準(zhǔn)電極定律E(T,T0)=Ea鉑(T,T0)-Eb鉑(T,T0)=13.967-8.345=5.622(mV)7、鎳鉻一鎳

46、硅熱電偶靈敏度為0.04mV/C，把它放在溫度為1200C處，若以指示儀表作為冷端，此處溫度為50C，試求熱電勢(shì)大小。解：E(1200,50)=(120050)>0.04=46(mV)月題圖7加8、熱電偶溫度傳感器的輸入電路如習(xí)題圖7-20所示，已知鉑銠一鉑熱電偶在溫度0100C之間變化時(shí)，其平均熱電勢(shì)波動(dòng)為6pV/C，橋路中供橋電壓為4V，三個(gè)錳銅電阻(Rl、R2、R3)的阻值均為1Q,銅電阻的電阻溫度系數(shù)為a=0.004C，已知當(dāng)溫度為0C時(shí)電橋平衡，為了使熱電偶的冷端溫度在050C范圍其熱電勢(shì)得到完全補(bǔ)償，試求可調(diào)電阻的阻值只R5解：熱電偶冷端補(bǔ)償電勢(shì)E(t,0)=kt，式中，k為

47、熱電偶靈敏度(k=6V/C)，而補(bǔ)償電橋輸出電壓(見(jiàn)習(xí)題圖7-20)冷端補(bǔ)償時(shí)有ktU-tUi土衛(wèi)6000V40.004=6mV根據(jù)電橋電路，其等效電路為R1、Rcu和R2、R3分別串聯(lián)后再并聯(lián)，然后與電源、R串聯(lián)，橋臂電阻串并聯(lián)后為1Q,由此可得1XJi=1E/(R+1)所以R=E/Ui-仁4000/6-1=665.7(Q)9、在某一瞬間，電阻溫度計(jì)上指示溫度他=50C，而實(shí)際溫度©=100C，設(shè)電阻溫度計(jì)的動(dòng)態(tài)關(guān)系為其中，k=0.2/s。試確定溫度計(jì)達(dá)到穩(wěn)定讀數(shù)(0.9951)所需時(shí)間。解：(2從50C上升到0.9951=0.995>0=99.5C10、某熱敏電阻，其B值為

48、2900K,若冰點(diǎn)電阻為500KQ，求熱敏電阻在100C時(shí)的阻值。解：T0=0C=273K,R0=500k;T=100C=373K則R373=R273e2900(1/3731/273)=28.98(k)11、簡(jiǎn)述集成溫度傳感器AD590勺測(cè)溫原理，試用該傳感器設(shè)計(jì)攝氏溫度檢測(cè)電路。第7章壓電聲傳感器、選擇、填空題1、用于制作壓電傳感器的常用壓電材料是英晶體和壓電陶瓷，其中，為了使其具有壓電效應(yīng)，壓電陶瓷使用前需要做極化處理。2、壓電陶瓷需要有極化_和_外力的共同作用才會(huì)具有壓電效應(yīng)。3、壓電式傳感器的輸出須先經(jīng)過(guò)前置放大器處理，此放大電路有_電壓放大器和電荷放大器兩種形式。壓電式傳感器在使用電

49、壓放大器時(shí)，連接電纜長(zhǎng)度會(huì)影響系統(tǒng)測(cè)量精度_；而使用電荷放大器時(shí)，其輸出電壓與傳感器的_輸入電荷成正比。選擇：1、某些物質(zhì)在沿著一定方向受到力作用而發(fā)生改變時(shí)，其表面會(huì)電荷，若去掉外力就恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為（A）效應(yīng)。A壓電效應(yīng)B磁致伸縮C霍爾效應(yīng)D壓磁效應(yīng)2、對(duì)石英晶體，下列說(shuō)法正確的是（A）。A. 沿光軸方向施加作用力，不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也沒(méi)有電荷產(chǎn)生。B. 沿光軸方向施加作用力，不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，但會(huì)有電荷產(chǎn)生。C. 沿光軸方向施加作用力，會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，但沒(méi)有電荷產(chǎn)生。D. 沿光軸方向施加作用力，會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也會(huì)有電荷產(chǎn)生。3、壓電式傳感器目前多用于測(cè)量（B）。A靜態(tài)的

50、力或壓力B動(dòng)態(tài)的力或壓力C.位移D.溫度二、計(jì)算分析題1、圖示為利用超聲波測(cè)量流體流量的原理圖，試分析其工作原理。解：設(shè)順?biāo)鞣较騻鬏敃r(shí)間為t1，逆水流方向傳輸時(shí)間超聲波傳感則：2（10）2、圖示為利用超聲波測(cè)量流體流量的原理圖，設(shè)超聲波在靜止流體的流速為（1）簡(jiǎn)要分析其工作原理（2）求流體的流速v（3）求流體的流量QD感器2超聲波第感器章1光電式c，試完成下列各題:一、選擇、填空題'1、在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱(chēng)t1的現(xiàn)象稱(chēng)光電導(dǎo)_v效伏特應(yīng)2、電荷耦合器件的基本功能_實(shí)現(xiàn)信號(hào)電荷的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)移信息電荷選擇：1光電管屬于（A），光電池屬于（A.外光電效應(yīng)超聲波傳感器1彳

51、外光電_效應(yīng)：入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率卡；半導(dǎo)體材料吸收光能后在DN結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱(chēng)光生t2管道B.內(nèi)光電效應(yīng)C.光生伏特效應(yīng)2、某6碼道的循環(huán)碼光電碼盤(pán)，光線照射時(shí)得到的編碼是001100,則轉(zhuǎn)角為（C）A.900b.75°C.45°D.30°3、基于物質(zhì)的內(nèi)光電效應(yīng)的器件有（BCD）A、光電管B、光電池C、光敏電阻D、光敏晶體管4、光敏電阻的特性是（D）A.有光照時(shí)亮電阻很大C.無(wú)光照時(shí)暗電流很大DB.無(wú)光照時(shí)暗電阻很小.受一定波長(zhǎng)范圍的光照時(shí)亮電流很大5、數(shù)值孔徑NA是光纖的一個(gè)重要參數(shù)，以下說(shuō)法不正確的是（B）A.數(shù)值孔徑反映了光纖的集光能力B. 光纖

52、的數(shù)值孔徑與其幾何尺寸有關(guān)C. 數(shù)值孔徑越大，光纖與光源的耦合越容易數(shù)值孔徑越大，光信號(hào)的畸變也越大6按傳輸模式光纖可分為（）A普通光纖與通信光纖B單模光纖與多模光纖C階躍光纖與漸變光纖D玻璃光纖與塑料光纖7、光敏電阻適于作為（）。A光的測(cè)量元件B光電導(dǎo)開(kāi)關(guān)元件C加熱元件D發(fā)光元件二、計(jì)算分析題1什么是光電效應(yīng)？什么是內(nèi)、外光電效應(yīng)？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(chēng)為光電效應(yīng)。2試比較光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管的性能差異.給出什么情況下應(yīng)選用哪種器件最為合適

53、的評(píng)述。3假如打算設(shè)計(jì)一種光電傳感器，用于控制路燈的自動(dòng)亮滅（天黑自動(dòng)點(diǎn)亮，天明白動(dòng)熄滅）。試問(wèn)可以選擇哪種光電器件？試設(shè)計(jì)電路。4光電轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量原理是將被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速變換成相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，然后，測(cè)出脈沖頻率即可測(cè)得轉(zhuǎn)速的數(shù)值。試根據(jù)這一思路畫(huà)出光電轉(zhuǎn)速傳感器的檢測(cè)變換部分的工作原理示意圖，圖中的光電轉(zhuǎn)換元件選用哪種光電器件比較合適？為什么？5利用光敏器件制成的產(chǎn)品計(jì)數(shù)器，具有非接觸、安全可靠的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的產(chǎn)品計(jì)數(shù)，如機(jī)械零件加工、輸送線產(chǎn)品、汽水、瓶裝酒類(lèi)等。還可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)出入口入員的流動(dòng)情況。試?yán)霉怆妭鞲衅髟O(shè)計(jì)一產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)，簡(jiǎn)述系統(tǒng)工作原理。產(chǎn)品計(jì)數(shù)器的

54、工作原理，如圖所示。產(chǎn)品在傳送帶上運(yùn)行時(shí)，不斷地遮擋光源到光敏器件間的光路，使光電脈沖電路隨著產(chǎn)品的有無(wú)產(chǎn)生一個(gè)個(gè)電脈沖信號(hào)。產(chǎn)品每遮光一次，光電脈沖電路便產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，因此，輸出的脈沖數(shù)即代表產(chǎn)品的數(shù)目。該脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)并由顯示電路顯示出來(lái)第9章光纖傳感器一、選擇、填空題1、從光纖傳感器原理，光纖傳感器可分為型和型兩種3、光纖是由折射率n1高的纖芯口折射率n2低的包層構(gòu)成的雙層同心圓結(jié)構(gòu)。4、某光纖n1=1.64，n2=1.45,其數(shù)值孔徑NA為_(kāi)根號(hào)下（n1A2-n2T）,。光纖傳感器有、等突出的優(yōu)點(diǎn)，因此特別適合于等場(chǎng)合的測(cè)量。二、計(jì)算分析題概念:氣體傳感器、氣敏元件的選擇性，陰

55、離子吸附、陽(yáng)離子吸附、物理吸附、化學(xué)吸附，1. 簡(jiǎn)述半導(dǎo)體氣敏傳感器的概念和分類(lèi)半導(dǎo)體氣體傳感器的敏感機(jī)理有哪些？青簡(jiǎn)要說(shuō)明之2. 無(wú)機(jī)半導(dǎo)體氣體傳感器的加熱電阻絲有什么作用？3. 簡(jiǎn)述改善氣敏元件的氣體選擇性的常用方法試說(shuō)明醫(yī)用二氧化碳?xì)怏w分析儀的工作原理4. 光纖損耗是如何產(chǎn)生的？它對(duì)光纖傳感器有哪些影響？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、成分起伏，以及在制造過(guò)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)散射文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.

56、word版本可編輯歡迎下載支持到各個(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。8、光導(dǎo)纖維為什么能夠?qū)Ч?？光?dǎo)纖維有哪些優(yōu)點(diǎn)？光纖式傳感器中光纖的主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？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)，