传感技术补充作业答案.pdf

1 1 铂热电阻 铜热电阻 2 金属 半导体 3 变间隙式 变面积式 4 光谱或波长 不同 5 90 四细分 6 变化着 切割磁力线 7 两接触点温差 接触电动势 8 热端 或工作端 测量端 冷端 或参考端 自由端 9 冷端 0 0C冰水混合物 10 正 逆压电 正压电 11 大得多 灵敏度 12 静态特性 动态特性 13 线性度 灵敏度 14 输出变化量 输入变化量 15 稳定 输入 输出 16 电阻值 幅度大 17 基片 引线 18 金属丝式 金属箔式 金属薄膜式 19 解 该仪器的灵敏度为 2 5 40 5 5 35 2 S mV mm 20 解 2 5级时的最大绝对误差值为20 测量500 时的相对误差为4 2 0级时的最大绝对误差值为16 测量500 时的相对误差为3 2 1 5级时的最大绝对误差值为12 测量500 时的相对误差为2 4 因此 应该选用1 5级的测温仪器 21 解 由镍铬 镍硅热电偶分度表查出E 40 0 1 638mV 根据式 5 2 1 计算出 30 826mV1 638 mV 29 188E t 0 再通过分度表查出其对应的实际温度为 2 9 740 129 29275 33 10029 129 30 826 700t 22 答 液位控制系统原理如图所示 霍尔元件固定不动 磁铁与探测杆固定在一起 连接 到装液体的容器旁边 通过管道与内部连接 当液位达到控制位置时霍尔元件输出控制信号 通过处理电路和电磁阀来控制液压阀门的开启和关闭 如液位低于控制位置时开启阀门 超 过控制位置时则关闭阀门 储存罐 最高位 最低位 磁铁 开关型 霍尔片 处理电路 控制电源 电磁阀 液体源 23 1 Om U F K i U 2 12 24mv 2 O U 5 20 24 6mv 3 倍数 倍数 10V 24mv 417倍 倍 24 解 1 测温系统的总灵敏度为 18 02 010002 045 0 S cm 2 记录仪笔尖位移4cm时 所对应的温度变化值为 22 22 18 0 4 t 25 解 此电桥为输出对称电桥 故 15 2 10532 2 3 0 UK U mV 26 解 由镍铬 镍硅热电偶分度表可查得E 800 0 33 275mV E 25 0 1 024 mV 故可 3 得 E 800 5 33 275 1 024 32 251mV 27 解 记录笔在记录纸上的偏移为 S 10 0 008 25 8 16 mm 28 1 0 1度 2 C 3 C 4 25度 29 1 0 01 2 B 3 0 0314rad 4 D 30 某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程为0 200摄氏度 对应输出的 电流为为4 20mA 求当测得输出电流I 12mA时的被测温度t 31 答 一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器 测量电路和显示记录装置等几部 分组成 分别完成信息获取 转换 显示和处理等功能 当然其中还包括电源和传输通道等 不可缺少的部分 下图给出了检测系统的组成框图 被测量 传感器 测量 电路 电源 指示仪 记录仪 数据处 理仪器 检测系统的组成框图 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置 显然 传感器是检测系统与被测对象直接发生 联系的部件 是检测系统最重要的环节 检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确 定的 因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号 通常传感器 输出信号是微弱的 就需要由测量电路加以放大 以满足显示记录装置的要求 根据需要测 量电路还能进行阻抗匹配 微分 积分 线性化补偿等信号处理工作 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节 主要作用是使人们了解被测量的 大小或变化的过程 4 32 将被测非电量转换为便于处理的与之有对应关系的电量的器件 33 它们的区别主要是直流电桥用直流电源 只适用于直流元件 交流电桥用交流电源 适 用于所有电路元件 34 答案要点 传感器 2分 测量处理电路 2分 显示记录装置 2分 35 答案要点 1 减少非线性误差 2 增大灵敏度 36 光电效应有外光电效应 内光电效应和光生伏特效应三种 基于外光电效应的光电元件 有光电管 光电倍增管等 基于内光电效应的光电元件有光敏电阻 光敏晶体管等 基于光 生伏特效应的光电元件有光电池等 37 通常采用电桥电路作为测量电路 为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四 分之一电桥电路 由于采用这种电路 热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂 中 如果 tt RR 21 则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消 R1R2 R3 R4 Rt R1 R2 热电阻的测量电路 热电阻的测量电路 38 答 光电元件的光谱特性是指入射光照度一定时 光电元件的相对灵敏度随光波波长的 变化而变化 一种光电元件只对一定波长范围的人射光敏感 这就是光电元件的光谱特性 39 答 系统误差是指在相同的条件下 多次重复测量同一量时 误差的大小和符号保持不 变 或按照一定的规律变化的误差 随机误差则是指在相同条件下 多次测量同一量时 其 误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差 40 答 正确度是指测量结果与理论真值的一致程度 它反映了系统误差的大小 精密度是 指测量结果的分散程度 它反映了随机误差的大小 5 41 答 金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的 半导体材料的应变效 应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的 42 答 光敏电阻是采用半导体材料制作 利用内光电效应工作的光电元件 它的重要特性 是在无光照时阻值非常大 相当于断路 有光照时阻值变得很小 相当于通路 在工业应用 中主要就是通过光的变化来各种电路的控制 43 答 热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路 其两端相互连接时 只 要两结点处的温度不同 回路中就会产生一个电动势 该电动势的方向和大小与导体的材料 及两接点的温度有关 热电偶测温就是利用这种热电效应进行的 将热电偶的热端插入被测 物 冷端接进仪表 就能测量温度 44 答 因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量 可等效成一定的电容 如被测量为静态时 很难将电荷转换成一定的电压信号输出 故只能用于动态测量 45 答 压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出 其核 心是要解决微弱信号的转换与放大 得到足够强的输出信号 46 答 常用的半导体光电元件有光敏二极管 光敏三极管和光电池三种 它们的电路符号如下图所示 光敏二极管 光敏三极管 光电池 47 Pt100温度传感器输出的是电阻信号 控制器必须有PT100输入模块或功能才能直接获取 信号 温度变送器输出的是标准的电压或电流信号 可以直接送到控制器的模拟量输入模 块 48 变面积式电容传感器 线性 变极距式电容传感器 非线性 变介电常数式电容传感器 线性 49 参考方案 将接近开关进行编号 和坐标一一对应 可采用电容式接近开关 为佳 或 光电式接近开关 能对保龄球有反应的 将各传感器的输出信号送到PLC或单片机或指示灯 电路中 根据相应的程序和电路显示 50 在煤气管道中加一电磁阀 在灶头旁边接上可燃性气体传感器和温度传感器 当温度低 于200度且可燃性气体传感器有信号时使电磁阀关闭即可 6 51 根据输出信号的不同传感器可以分为 开关量传感器 模拟量传感器 数字量传感器 52 正压电效应 某些电介质材料在特定方向上受到机械力作用时 不仅几何尺寸发生变形 而且内部产生极化现象 同时在其相应的表面产生符号相反的电荷而形成电场 当去除外力 时 又重新回复到原来不带电的状态 这种现象称为正压电效应 53 光电流 光电阻在不受到光照时的电阻称为暗电阻 流过暗电阻的电流称为暗电流 光 电阻在受到光照时的电阻称为亮电阻 流过亮电阻的电流称为亮电流 光电流就是亮电流与 暗电流之差 54 热电效应 将两种不同成分的导体组成一闭合回路 当闭合回路的两个接点分别置于不 同的温度场中时 回路中将产生一个电势 该电势的方向和大小与导体的材料及两接点的温 度有关 这种物理现象称为热电效应 55 在置于磁场的导体或半导体中通入电流 若电流与磁场垂直 则在与磁场和电流都垂直 的方向上会出现一个电势差 这种现象就是霍尔效应 是由科学家爱德文 霍尔在1879年发 现的 产生的电势差称为霍尔电压 56 应变效应 导体或半导体材料在外界里的作用下 会产生机械变形 其电阻值也将随着 发生变化 57 电涡流效应 根据法拉第电磁感应定律 金属导体位置于变化的磁场中时 导体表面会 有感应电流产生 这种电流的流线在金属内自行闭合的现象 58 集肤效应 电涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的 而只集中在金属导体的表 面 59 逆压电效应 在电介质的极