传感作业题.doc

13用测量范围为50150kPa的压力传感器测量140kPa的压力时，传感器测得示值为142kPa，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。解：已知：真值L140kPa测量值x142kPa测量上限150kPa测量下限50kPa绝对误差x-L=142-140=2(kPa)实际相对误差标称相对误差引用误差47 已知一差动整流电桥电路如题47图所示。电路由差动电感传感器Z1、Z2及平衡电阻R 1、R2（R1=R2）组成。桥路的一个对角接有交流电源，另一个对角线为输出端，试分析该电路的工作原理。解：忽略R3 、R4的影响，可知U0 UCD = UDUC 。 若电源电压上端为正、下端为负时，VD1 、VD3 导通，等效电路如图（a）所示。当差动电感传感器Z1 ZZ，Z2 ZZ时，UC UD，U0 为负。当差动电感传感器Z1 ZZ，Z2 ZZ时，UC UD，U0 为负。当差动电感传感器Z1 ZZ，Z2 ZZ时，UC UD，U0 为正。因此，无论电源电压的正负如何，输出电压U0 的大小反映Z的大小，U0 的正负极性反映Z的正负情况（例如衔铁的移动方向）。55 题55图为电容式传感器的双T电桥测量电路，已知，求，。的表达式及对于上述已知参数的值。解：11：什么是测量值的绝对误差、相对误差、引用误差？答：绝对误差是测量结果与真值之差,即: 绝对误差=测量值真值相对误差是绝对误差与被测量真值之比,常用绝对误差与测量值之比,以百分数表示 ,即:相对误差=绝对误差/测量值 100%引用误差是绝对误差与量程之比,以百分数表示,即:引用误差=绝对误差/量程 100%3.1 什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。答：在外力作用下，导体或半导体材料产生机械变形，从而引起材料电阻值发生相应变化的现象，称为应变效应。其表达式为dR/R=k，式中K为材料的应变灵敏系数，当应变材料为金属或合金时，在弹性极限内K 为常数。金属电阻应变片的电阻相对变化量dR/R与金属材料的轴向应变成正比，因此，利用电阻应变片，可以将被测物体的应变 转换成与之成正比关系的电阻相对变化量，这就是金属电阻应变片的工作原理。3.3 什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？答：如题图3-3 所示电路为电桥电路。若电桥电路的工作电源E 为直流电源，则该电桥称为直流电桥。按应变所在电桥不同的工作桥臂，电桥可分为：1 单臂电桥，R 1为电阻应变片，R 2 、R 3、R 4为电桥固定电阻。其输出电压为。2 差动半桥电路，R 1、R 2为两个所受应变方向相反的应变片，R 3 、R 4 为电桥固定电阻。其输出电压为：。差动全桥电路，R1、R2、R3、R4 均为电阻应变片，且相邻两桥臂应变片所受应变方向相反。其输出电压为：。4.10.何谓涡流效应？怎样利用涡流效应进行位移测量？答：电涡流效应是指金属导体置于交变磁场中会产生电涡流，且该电涡流所产生磁场的方向与原磁场方向相反的一种物理现象。电涡流传感器的敏感元件是线圈，当给线圈通以交变电流并使它接近金属导体时，线圈产生的磁场就会被导体电涡流产生的磁场部分抵消，使线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。这种变化与导体的几何尺寸、导电率、导磁率有关，也与线圈的几何参量、电流的频率和线圈到被测导体间的距离有关。至于进行位移测量，可根据实际的已知位移量来标定固定的线圈下的电感量，从而以此进行位移的测量。7.4.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。霍尔电动势的大小正比于激励电流与磁感应强度，且当或的方向改变时，霍尔电动势的方向也随着改变，但当和的方向同时改变时霍尔电动势极性不变。6.3压电陶瓷的结构及其特性压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。 材料内部的晶粒有许多自发极化的电畴, 它有一定的极化方向, 从而存在电场。 在无外电场作用时, 电畴在晶体中杂乱分布, 它们的极化效应被相互抵消, 压电陶瓷内极化强度为零。因此原始的压电陶瓷呈中性, 不具有压电性质。 在陶瓷上施加外电场时, 电畴的极化方向发生转动, 趋向于按外电场方向的排列, 从而使材料得到极化。外电场愈强, 就有更多的电畴更完全地转向外电场方向。 让外电场强度大到使材料的极化达到饱和的程度, 即所有电畴极化方向都整齐地与外电场方向一致时, 外电场去掉后, 电畴的极化方向基本不变, 即剩余极化强度很大, 这时的材料才具有压电特性。 影响霍尔元件输出零点的因素有哪些?怎么补偿? 霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上; 半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或是几何尺寸不均匀; 激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等。 采用分析电阻的方法来找到不等位电势的补偿方法。如图 7 - 10 所示, 其中A、B为激励电极, C、D为霍尔电极, 极分布电阻分别用R1、 R2、 R3、 R4表示。理想情况下, R1=R2=R3=R4, 即可取得零位电势为零（或零位电阻为零）。 实际上, 由于不等位电阻的存在, 说明此四个电阻值不相等, 可将其视为电桥的四个桥臂, 则电桥不平衡。为使其达到平衡， 可在阻值较大的桥臂上并联电阻（如图7 - 10（a）所示）, 或在两个桥臂上同时并联电阻（如图7 - 10(b)所示）。7.8、试分析霍尔元件输出接有负载RL时，利用恒压源和输入回路串联电阻R进行温度补偿的条件。如图，设：t0时，灵敏系数kH0；输入电阻Ri0；输出电阻RO0。t时，灵敏系数kHt；输入电阻Ri0；输出电阻ROt。两者关系为：因为：；而：所以：；则：VL不随温度t变化的条件是：而：即有：若忽略Ro的影响，即RO0=0，则有：88当光纤的，如光纤外部介质的，求光在光纤内产生全反射时入射光的最大入射角。解：最大入射角8.3.光电耦合器分为那两类？各有什么用途？答：光电耦合器可分为两类:一类是光电隔离器，另一类是光电开关。光电隔离器有时可替代继电器、变压器、斩波器等，广泛应用于电路隔离、电平转换、噪声抑制等场合。光电开关广泛应用于工业控制、自动化包装线及安全装置中作为光控制和光探测装置。可在自动控制系统中用作物体检测、产品计数、 料位检测、尺寸控制、 安全报警及计算机输入接口等。9.5.何谓短路电流比，它与波长的关系如何？测定不同波长的光照射下, 该器件中两只光电二极管短路电流的比值SD2SD1, SD1是浅结二极管的短路电流, 它在短波区较大。SD2是深结二极管的短路电流, 它在长波区较大, 因而二者的比值与入射单色光波长的关系就可以确定。根据标定的曲线, 实测出某一单色光时的短路电流比值, 即可确定该单色光的波长。13.7.一个21码道的循环码盘，其最小分辨力1是多少？若一个1角对应弧长度至少为0.001mm，问码盘直径多大？ 解：由码盘最小分辨力公式，其中码道数n=21，故 码盘直径，式中L表示圆弧长度，已知L=0.001mm，所以13.9若某光栅的线密度为50线/mm，主光栅与指示光栅之间夹角为。求： 求其形成的莫尔条纹间距BH是多少？ 若采用四只光敏二极管接受莫尔条纹信号，并且光敏二极管响应时间为10-6s，问此时允许最快的运动速度v是多少？解： 由光栅的线密度为50线/mm，可知其光栅常数为根据公式可求莫尔条纹间距，式中为主光栅与指示光栅之间夹角，得 光栅运动速度与光敏二极管响应时间成反比，即 所以最大允许速度