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1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)復(fù)習(xí)
填空題
1、 線性度是傳感器輸出量與輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線 偏離直線的 程度,又稱非線性誤差。
2、 若用t表示攝氏溫度(°C), T表示熱力學(xué)溫度(K),當(dāng)t= 20°C 時(shí),T= 293 K
3、 光柵位移傳感器由主光柵、指示光柵、光源和光電器件等組成。
4、 熱敏電阻的溫度系數(shù)值遠(yuǎn) 大于 金屬熱電阻,所以靈敏度很高。
5、 在置于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體或半導(dǎo)體內(nèi)通入電流,若電流與磁場(chǎng)垂直,
則在與磁場(chǎng)和電流都垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差, 這種現(xiàn)象稱為
霍耳效應(yīng)。
6、 某些晶體受一定方向外力作用而發(fā)牛機(jī)械變形時(shí),相應(yīng)地在一 定的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷,外
2、力去掉后,電荷消失;力的方向改 變時(shí),電荷的 符號(hào) 也隨之改變。 這種現(xiàn)象稱為 壓電。
7、 在傳感器控制電路中,在繼電器電感線圈的二端一般均并聯(lián) 二極 管用來(lái)起續(xù)流作用。
8光柵位移傳感器測(cè)量位移時(shí),光柵的刻痕密度為每毫米 100線, 則所測(cè)的最小單位為mm,若主光柵和指示光柵間夾角為10分, 則莫爾條紋的放大倍數(shù)K為344 。
9、 若用t表示攝氏溫度(°C), T表示熱力學(xué)溫度(K),當(dāng)T=30 K時(shí),
t= -243 °C.
10、 熱電偶基本定律包括 —中間導(dǎo)體 定律 定
律禾廿 參考電極 定律。
11、 當(dāng)一些晶體受熱時(shí),在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符 — 電荷,這
3、種由于熱變化產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象,稱為熱釋電效應(yīng)。
12、假若發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的距離發(fā)生變化, 則發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的 頻率與接收機(jī)收到信號(hào)的頻率就不同。此現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。
13、 光纖傳感器按照光纖的使用方式可分為功能型傳感器和非功能型 傳感器。稱為傳感型光纖傳感器和傳光型光纖傳感器。
14、 物體材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效 應(yīng)。光電效應(yīng)可分為三種效應(yīng),外光電效應(yīng),內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏打 效應(yīng)。
15、 光敏二極管應(yīng)該工作在 反偏 狀態(tài),因?yàn)橹挥?少數(shù) 載流子 具有光敏特性。
名次解釋
1、 PTC:正溫度系數(shù)的熱敏電阻
2、 Cu50 :銅熱電阻,其0度
4、時(shí)的阻值為50歐姆
3、 應(yīng)變片:把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻應(yīng)變
4、 彈性敏感元件:把力或壓力轉(zhuǎn)換成了應(yīng)變或位移
5、 外光電效應(yīng):物體受到光照產(chǎn)生光電子的現(xiàn)象
6、 NTC :負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻
7、 CMOS :互補(bǔ)型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管
8、 CCD:電荷耦合器件
9、 AD590 :集成電路溫度傳感器
10、 光生伏打效應(yīng):在光線作用下,物體產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn) 象稱為光生伏打效應(yīng)
問(wèn)答題
1、引起零點(diǎn)殘余電壓的原因是什么?如何消除零點(diǎn)殘余電壓?
零點(diǎn)殘余電壓的產(chǎn)生原因:(1)傳感器的兩個(gè)二次繞組的電氣參數(shù)與 幾何尺寸不對(duì)稱,導(dǎo)致它們產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值不
5、等、相位不同, 構(gòu)成了零點(diǎn)殘余電壓的基波; ( 2)由于磁性材料磁化曲線的非線性, 產(chǎn)生了零點(diǎn)殘余電壓的高次諧波; ( 3)勵(lì)磁電壓本身含高次諧波。 零點(diǎn)殘余電壓的消除方法: (1)盡可能保證傳感器的幾何尺寸、繞組 線圈電氣參數(shù)和磁路的對(duì)稱; (2)采用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路,如相敏整流 電路。
2、什么是壓電效應(yīng)?什么是逆壓電效應(yīng)? 所謂壓電效應(yīng),就是對(duì)某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其變形時(shí), 其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其表面出現(xiàn)電荷集聚的現(xiàn)象, 也稱為正壓 電效應(yīng)。
當(dāng)在片狀壓電材料的兩個(gè)電極面上加交流電壓, 那么壓電片將產(chǎn)生機(jī) 械振動(dòng), 即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形, 壓電材料的這種現(xiàn)象
6、稱為電致伸縮效應(yīng),也稱為逆壓電效應(yīng)。
3、什么是熱電效應(yīng)?
所謂熱電效應(yīng), 是指兩種不同的導(dǎo)體兩端相互緊密地連接在一起, 組 成一個(gè)閉合回路, 當(dāng)兩接點(diǎn)溫度不等時(shí), 回路中就會(huì)產(chǎn)生大小和方向 與導(dǎo)體材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)的電動(dòng)勢(shì), 從而形成電流, 這種現(xiàn)象 稱為熱電效應(yīng),該電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。
解答題
1、試推導(dǎo)如圖所示變介質(zhì)型電容式位移傳感器的特性方程 C f x 。 設(shè)真空的介電常數(shù)為 0,圖中 2 1,極板寬度為 W 。其他參數(shù)如圖 所示
Co
C1
C3
2、
l
1
1 oxW
C2
0丨xW
d
Co
1 i oXW
丄丄丄
C1 C2 C3
7、1 2 0 l X
id 2 d
試設(shè)計(jì)測(cè)溫電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)某一點(diǎn)的溫度、某兩點(diǎn)的溫度差、某三
點(diǎn)的平均溫度進(jìn)行測(cè)量,請(qǐng)畫(huà)出測(cè)量電路圖并簡(jiǎn)要說(shuō)明。
(1)測(cè)量單點(diǎn)溫度,傳感器經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線直接與儀表連接;
(2)測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間溫度差,接線應(yīng)使兩熱電偶反相串聯(lián);
Et Eab t1 ,to EaB t2,to EaB t1,t2
(3)測(cè)量三點(diǎn)平均溫度,可采用同極性并聯(lián)或串聯(lián)的方法。
Et
E1 E2 E3
3
EAB t1> to
EAB t2 > to
EAB t3 > tO
Eab t1
t2 13,3t O
匚 h t? 七3 t
EAB 3 ,to
3、如圖
8、導(dǎo)電式水位檢測(cè)器電路原理圖:
(1) 簡(jiǎn)述IC1、IC2的作用。
(2) 計(jì)算圖中所標(biāo)5點(diǎn)的電位V5的數(shù)值。
(3) 6點(diǎn)的電位V6為多少數(shù)值時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警
(4)分析此電路產(chǎn)生報(bào)警時(shí)的水位情況。(缺水或滿水。)
(1) IC1運(yùn)算放大器及外圍元件組成方波發(fā)生器,通過(guò)電容器 C1與
檢知電極相接。IC2運(yùn)算放大器與外圍元件組成比較器,以識(shí)別儀表 水位的電信號(hào)狀態(tài)
(2) V5=2VO
(3) V6<2V發(fā)光二極管發(fā)光報(bào)警
(4) 滿水報(bào)警。
4、試分析差動(dòng)式電容傳感器提高靈敏度的原理
x\\
如圖所示,1為動(dòng)片、2為定片,中間電極不受外力作用時(shí),由于
9、 d1=d2=d0,所以 6= C2,則兩電容差值 C1-C2=0 ;
中間電極若受力向上位移△ d,則C1容量增加,C2容量減小,
2 d
do
兩電容差值為:C C1-C2 Co詈-c°譬即
得到:
5、利用分度號(hào)Cu100銅電阻測(cè)溫,當(dāng)被測(cè)溫度為50 °C時(shí),問(wèn)此時(shí)
銅電阻Rt值為多大? ( i 4.28 10-3oC-1 )
銅電阻Ro的分度號(hào)Cu100=100 Q;a 1是常數(shù), a 仁4.28*10- 3 C-1,
銅電阻與溫度的關(guān)系為 Rt?R0(1+ a1*t)
即 Rt ?100(1+4.28*10 -3*50)=121.4 Q
此時(shí)銅電阻Rt值為121
10、.4 Q
6、如圖電路為光電式數(shù)字轉(zhuǎn)速表工作原理圖 (12分)
(1) 圖中所標(biāo)元件1, 2, 3, 4各為什么元件?
(2) 設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速為每分鐘900轉(zhuǎn),貝卩元件2每秒鐘接受到的光電脈
沖的個(gè)數(shù)為多少個(gè)?
(3) 若元件4輸出的數(shù)據(jù)為300Hz則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為多少?
陽(yáng)豳?zèng)_
(1) 1為發(fā)光二極管,2為光敏二極管3為放大整形電路4為數(shù)字頻 率計(jì)。
(2) f=900*4/60=60HZ
(3) n二f*60/N=300*60/4=4500 (RPM)
7、圖所示電路為電阻應(yīng)變片測(cè)量電路
(1) 指出電路屬于什么類型的電橋測(cè)量電路,
(2) 設(shè)R仁R2=R3=R4
11、=10JK則當(dāng)沒(méi)有外力作用不產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),Uo二?
(3) 當(dāng)有外力作用產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),兩個(gè)應(yīng)變片的變化情況應(yīng)該滿足什 么要求才能產(chǎn)生差動(dòng)的效果而不是互相抵消?
(4) 當(dāng)有外力作用產(chǎn)生應(yīng)變時(shí),設(shè)由于應(yīng)變而產(chǎn)生的
△ R1=A R2=A R3=A R4=5Q ;則電橋輸出電壓 Uo二?
測(cè)量
r
測(cè)量
(1) 屬于全橋式(四臂工作)電橋。
(2) UO=OV。
(3) 每相鄰兩片應(yīng)一片受拉另一片受壓。相隔兩片應(yīng)同時(shí)受拉或
同時(shí)受壓.
(4) UO ( R/R)*Vj 5*6/(10*103) 3*10 3V 3mV
8 —個(gè)8位光電碼盤(pán)的最小分辨率是多少?如果要求每個(gè)最小分辨
率對(duì)應(yīng)的碼盤(pán)圓弧長(zhǎng)度至少為 0.01m,則碼盤(pán)半徑應(yīng)有多大? 最小分辨率為3660 1.406°
28
碼盤(pán)周長(zhǎng)為28 0.01 2.56m
碼盤(pán)半徑應(yīng)為蘭6m 0.408m