传感器应用技术第2版刘伦富习题答案

模块一认识传感器1.五官、电五官。电、磁、压力、位移，电。2.手段3.敏感元件、转换元件、转换电路、辅助电源。敏感元件、热、光。转换元件、转换电路、传输；辅助电源。4.转换5.敏感元件、转换元件6.被测量、测量原理；工作原理、用途。9.1℃10.0.5级11.解：用0.5级测力仪测量时，可能出现的最大值绝对误差为N测量70N的力可能出现的最大示值相对误差为用1.0级测力仪测量时，可能出现的最大绝对误差为N测量70N的力可能出现的最大示值相对误差为计算说明，用l.0级测力仪比0.5级测力仪测量70N的力时，示值相对误差较小。选用l.0级测力仪模块二温度测量项目一1.增加2.按结构可分为：防爆型热电阻、铠装热电阻、端面热电阻和普通型热电阻。（按使用材料可分为铂热电阻、铜电热阻、镍热电阻、锰热电阻和铑热电阻等。）3.三线、四线接法测量电路。4.0℃时电阻值为50Ω的铜热电阻。项目二1.A、B两种成分不同且具有一定热电特性的导体材料的一端焊接起来，另一端连接成回路，当两端点温度不同时，回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应。2.冷端恒温法、冷端补偿导线法、冷端电桥补偿法、显示仪表零位调整法和计算修正法等。3.仪表机械零点调整法、冷端。项目三1.负温度系数（NTC）型的热敏电阻、正温度系数（PTC）型的热敏电阻。2.连续作用、测量温度和电子电路。3.开关型、恒温5.如果电桥电路电流太大，一是，增加电能损耗；二是，电流太大，热敏电阻损耗增大，热敏电阻会发热，热敏电阻的温度与环境温度不一致，影响测量的准确性。6.热敏电阻的温度在较小范围内变化时，其阻值随温度变化近似线性，所以，其刻度是均匀的。项目四1.两层或两层以上热膨胀系数2.敏感元件3.基于金属材料的热膨胀原理。双金属片是将膨胀系数差别比较大的两种金属焊接在一起的双层金属片，一端固定，一段自由。当温度升高时，膨胀系数大的金属片的伸长量大，致使整个双金属片向膨胀系数小的金属片的一面弯曲。温度越高，弯曲程度越大。模块三气体成分和湿度的测量项目一1.一种能检测特定气体的成分、浓度并把它转换成电阻变化量，经测量电路再转换为电流、电压信号的传感器，它的传感元件是气敏电阻；气体的微量检漏、浓度检测或超限报警；直热式和间（旁）热式两种。2.加速气体的吸附与脱出，烧去气敏元件的油垢、污物，起清洗作用。同时，通过温度控制来对检测气体进行选择。3.微粒的特点，火灾。4.气敏传感器的检测方法主要有电阻测试法和电压测试法两种。具体方法参阅教材P48项目二1.环境湿度转换为电信号或对环境湿度具有响应的元件。它由湿敏元件和转换电路组成；环境湿度检测。2.用感湿材料，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，湿敏电阻的电阻率和电阻值都发生变化，即随着湿度的上升电阻减小。3.当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，其电容量也发生变化，电容变化量与相对湿度成正比。4.湿敏传感器依据所使用的材料可分为电解质型、陶瓷型、高分子型和单晶半导体型等四种类型。每种类型的特点参阅教材P54.5.湿敏电阻的检测方法参阅教材P53.模块四物位检测项目一1.当金属导体置于交变的磁场或在磁场中运动时，导体中有感应电流产生，此感应电流在导体内部闭合，好像水中漩涡，称为涡流，该效应称作涡流效应。2.PNP型、NPN型.3.能4.参阅图4-17～4-20项目二1.磁性物体，磁场及磁场的微小位移量。2.磁性物质、通电线圈靠近驱动。3.参考图4-19和4-20项目三1.光敏电阻受光照时的电阻，5～10KΩ；没有光照时的电阻，0.6～1MΩ。2.电容式接近开关可以检测金属与非金属物质。它对金属物体可以获得最大的检测动作距离，对非金属物体检测动作距离小于金属物体。3.在无光照射时，光敏二极管反向电阻可达到几兆欧；有光照射时，其反向电阻下降到几百欧姆。4.根据传感器的工作原理可把电容式传感器分为变极距型、变面积型和变介质型三种类型。5.纤芯、包层。6.传光型、功能型7.大于8.完全10.1）两张纸重叠变厚后，被测物吸收光通量。2）被测物是有反射能力（漫反射）的表面3）被测物遮蔽了光4）被测物是有反射能力的表面模块五力和压力的检测项目一1.应变变化转化为电阻变化，并通过测量电路、敏感器件。2.应变、形变、电阻值、电压3.金属电阻、半导体，金属电阻、金属箔状。4.敏感栅（应变丝）、基体（基底）、保护层（覆盖层或盖片）5.弹性敏感元件、电阻应变片（计）6.弹性敏感、应变量、位移量，转换元件、电量。7.惠斯通电桥、半桥双臂和全桥电路；线性、2。8.传力机构、传感器、测量、电源。项目二一、填空1.石英晶体、酒石酸钾钠、磷酸二氢胺。2.压电效应。3.三、对剪切、Fx、Fy，纵向分力Fz。预加载荷。二﹑判断1～5××√√√模块六位移检测项目一1.位移、位置、尺寸、角位移。模拟式、数字式。线性位移、角度位移。2.直线位移、角，一定函数、电阻、电压。线位移和角位移。3.黄、绿，红，输出信号端。4.铁芯的位移量转变成电压量输出。5.正比例，差动整流。6.直线、位移、位移，伸缩（或膨胀、差压）、应变（或流量、厚度、力）。项目二1.外壳（盒体）、压电晶体、压电晶体、压电晶体。2.产生超声波、接收超声波，发射、接收。3.衰减（能量损失）、反射能力、较远、精度、回声4.反射、缺陷处（如裂纹、气泡等）产生反射、工件底部产生反射项目三1.等宽、等间距，玻璃，不锈钢2.光栅3.标尺光栅、指示光栅、光电接收，标尺光栅模块七新型传感器任务一CCD图像传感器的认识与应用1.CCD主要由光敏单元、输入结构和输出结构等构成。2.CCD即电荷耦合器件，它是在半导体硅片上制作成百上千个光敏元形成的，一个光敏元就是一个像素，它们在半导体硅平面上按线阵或面阵有规律的排列。当物体通过物镜成像时，这些光敏元就产生与照在它们上面的光强成正比的光生电荷（光生电子一空穴对），同一面积上光敏元越多，分辨率越高，得到的图像越清晰。电荷耦合器件具有自扫描能力，能将光敏元上产生的光生电荷依次有规律地串行输出，输出的幅值与对应的光敏元上的电荷量成正比。然后，通过模—数转换芯片将输出的电信号转换成数字信号，数字信号经过压缩处理后通过USB接口传输到计算机上，形成所采集的图像。这就是CCD图像传感器工作原理3.摄录一体化CCD摄像机，工业检测。任务二智能传感器的认识与应用1.1）精度高。2）高可靠性与高稳定性。3）高信噪比与高的分辨力。4）强的自适应性。5）低的价格性能比。2.智能传感器的主要功能：1）具有自校零、自标定、自校正功能。2）具有自动补偿功能。3）能够自动采集数据，并对数据进行预处理。4）能够自动进行检验、自选量程、自寻故障。5）具有数据存储、记忆与信息处理功能。6）具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能。7）具有判断、决策处理功能。8）微型化和结构一体化。任务三生物传感器的认识与应用1．生物传感器是一类特殊的传感器，它以生物活性单元（包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性物质）作为生物敏感单元，对目标检测物的浓度检测并通过电路或转换器件转换为电信号的检测仪器。每种生物传感器的敏感材料（活性单元）是固定化，因此，它具有高度的选择性。2．1）在食品工业中的应用。=1\*GB3①食品成分分析。=2\*GB3②食品添加剂的分析。=3\*GB3③农药残留量分析。=4\*GB3④微生物和毒素的检验。=5\*GB3⑤食品鲜度的检测。2）在环境监测中的应用。=1\*GB3①水环境监测。=2\*GB3②大气环境监测。3）发酵工业的应用。=1\*GB3①原材料及代谢产物的测定。=2\*GB3②微生物细胞数目的测定。4）医学上的应用。=1\*GB3①临床医学。=2\*GB3②军事医学模块八抗干扰技术任务一认识干扰源的来源与途径1．外部干扰主要有：1）放电干扰。2）电气设备干扰，如工频干扰、射频干扰、电子开关通断干扰等2．干扰的传输途径有“路”和“场”两种形式。1）通过“路”的干扰主要是通过泄漏电阻、共阻抗耦合干扰、经电源线引入干扰等。2）通过“场”的干扰主要是通过电场耦合干扰、磁场耦合干扰、辐射电磁场耦合干扰。它们通过串模或共模两种方式造成干扰。3．1）串模干扰。凡干扰信号和有用信号按电压源的形式串联（或按电流源的形式并联）起来作用在输入端的称串模干扰，又常称差模干扰，它使测量装置的两个输入端电压发生变化，所以影响很大。举例：常见的串模干扰有交变磁场耦合干扰(它由交变磁场通过测量装置信号输入线产生)；漏电阻耦合干扰；共阻抗耦合干扰等，如图1所示aa）磁场耦合干扰b）漏电阻耦合干扰c）共阻抗耦合干扰图1串模干扰举例2）共模干扰。干扰信号使两个输入端的电位相对于某一公共端一起变化的称共模干扰。共模电压一般都比较大，它有时对测量的影响更为严重。举例：a）漏电流干扰b）分布电容耦合干扰c）两点接地干扰图2共模干扰4．屏蔽技术主要有静电屏蔽、电磁屏蔽、磁屏蔽三种。1）静电屏蔽，也叫电场屏蔽，可以抑制电场干扰。2）电磁屏蔽，主要是抑制高频电磁场的干扰。电磁屏蔽采用良导体材料，利用高频电磁场在屏蔽导体内产生涡流的效应，消耗电磁场能量，同时涡电流产生反磁场抵消高频干扰磁场，以达到磁屏蔽的效果。频率低时，屏蔽效果很小(因涡流较小)，因此，电磁屏蔽仅适用于高频。3）磁屏蔽，低频磁场的屏蔽