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1、習(xí)題二 一、填空： 1、傳感器的基本用途可歸結(jié)為：（1）生產(chǎn)工程的測量與控制；（2）環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)；（3）交通運(yùn)輸與資源探測；（4）醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器。 2、在過程工業(yè)中，需要經(jīng)常檢測的“四大參數(shù)”為濕度、壓力、流量和液面。此外還包括密度、粘度等參數(shù)。與“四大參數(shù)”相比，這些參數(shù)的檢測和控制更困難。 3、壓力傳感器中按原理主要有如下幾種：電容式、電感式、電阻應(yīng)變片式、壓阻半導(dǎo)體式、壓電式等傳感器。其中電容式壓力傳感器靈敏度高、穩(wěn)定性好，可以測量從聲壓到幾十兆帕的壓力。 4、聲即聲音，通常指人耳能感覺到的空氣振動。廣義而言，聲音是各種彈性介質(zhì)中的機(jī)械波，包括人耳不能感知的振動。介質(zhì)可以

2、是各種氣體、液體和固體。 5、超聲具有方向性好、穿透力強(qiáng)、在液體、固體中衰減很小、能量易于集中等優(yōu)點。因此超聲可用于工業(yè)檢測、探傷、測距、測速、清洗、焊接、醫(yī)學(xué)成像診斷、碎石等。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)藥衛(wèi)生和科學(xué)研究等方面得到廣泛的應(yīng)用。 6、光是由粒子即光子所組成，這種粒子具有一定的質(zhì)量、能量和動量。因此,光既具有波動的本性，又具有粒子性。 7、光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)。 8、光敏三極管有PNP型和NPN型兩種。光敏三極管的結(jié)構(gòu)與一般三極管很相似，只是它的發(fā)射極一邊做得很大，以擴(kuò)大光的照射面積，并且其基極通常不連接引線。 9、工程上把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分：近紅外、

3、中紅外、 遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外。 10、工業(yè)上，常采用冷端自動補(bǔ)償法，也就是電橋補(bǔ)償法。這種補(bǔ)償方法是在熱電偶和測量儀表間接入一個不平衡電橋，也稱為冷端溫度補(bǔ)償器。 二、判斷： 1、人耳能聽到的聲音的頻率范圍一般為20Hz~20kHz，稱為可聽聲。頻率高于20kHz的聲稱為超聲。（√） 2、微波以波的形式向四周輻射，當(dāng)波長遠(yuǎn)小于物體尺寸時，微波具有似光性；當(dāng)波長和物體尺寸有相同數(shù)量級時，微波又有近于聲學(xué)的特性。（√） 3、微波在空間傳播的形式實質(zhì)上是交變電流，它由一定能量的、不連續(xù)的“能量子”所組成。（╳） 4、發(fā)射微波信號時，先由波導(dǎo)管將微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號傳輸?shù)教炀€，再通過天線

4、向外發(fā)射。為了使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性，天線需要具有特殊的結(jié)構(gòu)。如喇叭形天線、拋物面天線、介質(zhì)天線與隙縫天線等。（√） 5、開關(guān)型集成霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種光敏傳感器。（╳）。 6、霍爾式壓力傳感器就是一種將非電量轉(zhuǎn)換成位移量的傳感器。（√） 7、所謂光電效應(yīng)是指在光的照射下一些金屬、金屬氧化物或半導(dǎo)體材料釋放電子的現(xiàn)象。（√）。 8、光的波長越短，即頻率越低，其光子的能量也越大；反之，光的波長越長，其光子的能量也就越大（╳）。 9、紅外傳感器是用來檢測物體紅外輻射的敏感器件。所謂紅外輻射就是紅外光，紅外光是太陽光譜的一部分，其波長范圍為0.76～

5、10000μm。（╳） 10、若把兩個熱電極的一個端點焊接在一起組成熱端，就構(gòu)成了熱電偶。（√） 三、簡答題： 1、簡述傳感器測試電路基本組成？ 答： 2、畫出傳感器在伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用組成圖 答： 3、簡述過程工業(yè)控制用傳感器的要求？ 答：過程工業(yè)控制用傳感器的要求有三點。 (1)智能化。 (2)高可靠性和穩(wěn)定性。 (3)高精度和優(yōu)異的動態(tài)特性。 4、簡述超聲波探傷儀。 答：超聲波探傷儀，采用超聲波原理可對金屬及非金屬材料與缺陷特征值進(jìn)行檢測，例如可檢測鋼板中存在的缺陷，可對焊縫、鍛件、鑄件、復(fù)合材料進(jìn)行探傷。超聲波探傷是無損檢測技術(shù)的重要組成部分。以

6、超聲波原理制成的探傷儀器稱為超聲波探傷儀。 超聲波探傷儀種類繁多，而其中的脈沖波探傷儀是最常用的一種，其基本工作原理為：探傷儀向被測試件發(fā)射脈沖波，由被測試件底部反射回來的聲波與在被測試件中遇到缺陷所反射回來的聲波的幅度是有區(qū)別的，根據(jù)反射回來的聲波來判斷缺陷狀況。 5、微波的特點？ 答：(1)、微波的頻率較高，傳播指向性強(qiáng)； (2)、微波的波長短，因此遇到各種障礙物容易被反射； (3)、微波的穿透力較強(qiáng)，不易受環(huán)境因素影響，例如煙霧、灰塵、強(qiáng)光等； (4)、介質(zhì)對微波的吸收作用與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)，其中水對微波的吸收作用最強(qiáng)。 四、問答題： 1、傳感器選用的基本原則是

7、什么？ 答：傳感器選用的基本原則可以總結(jié)為兩點。 （1）與測量條件有關(guān)的因素。 1) 測量的目的； 2) 測試對象的選擇； 3) 測量范圍； 4) 輸入信號的幅值 5) 頻帶寬度； 6）精度要求； 7）環(huán)境條件(濕度、溫度、振動等) （2）與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。 1）傳感器的類型 2) 靈敏度、 3) 輸入信號的幅值 4) 頻帶寬度 5) 精度； 6）價格 以上是有關(guān)選擇傳感器時主要考慮的因素。此外傳感器的安裝方法也是實際使用中常常需要考慮的問題之一。總之，如何正確合理的選用傳感器，是傳感器應(yīng)用之前必須要認(rèn)真分析和重點關(guān)注的問題之一。 2、工

8、業(yè)應(yīng)用中怎樣實現(xiàn)傳感器信號的遠(yuǎn)距離傳輸？ 答：工業(yè)自動化中，信號常常需要遠(yuǎn)距離傳輸，而直接傳送電壓信號，由于傳輸線越長，電阻越大，因此遠(yuǎn)距離時，傳送的信號容易被衰減。從而導(dǎo)致接收端測得的信號不準(zhǔn)確。此外長距離傳送電壓信號，在傳輸線上必然引入干擾，這種干擾往往使后級電路不能正常工作。因此，信號的遠(yuǎn)距離傳輸是傳感器在工業(yè)自動化應(yīng)用中必需關(guān)注的問題之一。目前的解決途徑有兩種方法。 (1)選用電流輸出型傳感器(適用于功耗較大的敏感元件)；如圖1所示。 (2)采用高精度電流輸出型模塊，將電壓信號轉(zhuǎn)換成4～20mA電流信號輸出(見圖2)。 圖1 標(biāo)準(zhǔn)4~20mA兩線制傳感器的應(yīng)用

9、圖2 信號轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用 兩線制傳感器既可采集電流信號、亦可采集電壓信號。不管傳輸線長短。在負(fù)載電阻(一般取300Ω)上，測得的信號電壓不會隨傳輸線長度的改變而變化。對于已經(jīng)采用電壓輸出信號的傳感器，為了保證信號的遠(yuǎn)距離傳輸不受衰減和干擾，可以選用高精度轉(zhuǎn)換模塊，將電壓輸出改為電流輸出后再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。 五、計算題： 溫度傳感器對某溫度進(jìn)行12次等精度測量，測量數(shù)據(jù)（℃）如下 20.46， 20.52， 20.50， 20.52， 20.48， 20.47， 20.50， 20.49， 20.47， 20.49， 20.51， 20.51 要求對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，并寫出最后結(jié)果。 解：1）記錄填表將測量數(shù)據(jù)xi(i =1、2、3、……12)按測量序號依次列在表格中。 2）計算 ①求出測量數(shù)據(jù)列的算術(shù)平均值。 ②計算各測量值的殘余誤差 。當(dāng)計算無誤時，理論上有 ，但實際上，由于計算過程中四舍五入所引入的誤差，此關(guān)系式往往不能滿足。本題中。 ③計算標(biāo)準(zhǔn)誤差。 由于 ，于是 （3）判別壞值 本題采用拉依達(dá)準(zhǔn)則檢查壞值，因所有測量值的剩余誤差均滿足，顯然數(shù)據(jù)中無壞值。 （4）寫出測量結(jié)果 所以，測量結(jié)果可表示為 （C）。