检测与传感技术练习题及解答.ppt

1、传感器练习和解决方案，宋佳，1。电阻传感器，1。金属的电阻应变效应是什么？如何利用这种效应制作应变仪。解决方法：金属的电阻应变效应是指当应变仪的结构尺寸发生变化时，其电阻也随之变化。应变仪附着在各种弹性敏感元件上。当弹性敏感元件感受到外力、位移、加速度和其他参数的影响时，弹性敏感元件产生应变，然后通过附在其上的电阻应变仪将其转换成电阻变化。通常，它主要由敏感元件、衬底、引线和覆盖层等组成。其核心元件是电阻应变仪(敏感元件)，其主要功能是实现应变电阻的转换。两个金属应变片的R1和R2电阻值均为120，灵敏度系数k=2；两个应变仪，一个处于拉伸状态，另一个处于压缩状态，应变为800。它们连接到差分

2、DC电桥，电源电压为U=6V。寻求：(1)R and R/俄罗斯；(2)电桥输出电压UO。已知条件：(1)R1=R2=120，(2)灵敏度系数(3)轴向应变(4)电源电压U=6V解决方案：从以上公式，可以知道、3。沿轴向和圆周方向分别安装一个电阻为120的金属应变片R1和R2，并放置这两个应变片。如果钢的泊松比是0.285，应变片的灵敏度系数k2和电桥的电源电压U2V，当试样轴向拉伸时，测量应变片R1的电阻变化值，并试图找出电桥的输出电压U0。解决方案：有轴向变形和径向变形，它是一个双臂半桥。所以、4。金属应变仪和半导体应变仪的工作原理有什么不同？解决方法：金属应变片主要由几何尺寸的变形决定，

3、电阻率变化很小，可以忽略不计；半导体应变仪是基于压阻效应，这是由电阻率的变化决定的。2.电容式传感器操作1。上图显示了一个可变介电常数电容传感器，其中如果有：(1) (2) (3)和如何将其设计为差分传感器？解决方案：可以进一步知道，差分设计如下：2。如图所示，C1和C2是两个差分传感器的两个电容，A1和A2是两个电压比较器，Ur为参考电压，电源电压为U。当电源接通时，Q为高电平。尝试分析普遍获得、普遍获得、普遍获得、普遍获得和普遍获得(分为C1=C2和C1=C2)的电压波形。首先，A为高，C1被充电，当UFUr被翻转时，然后A为低，C1被放电。图1、3如右图所示(1、3为固定杆，2为活动杆)

4、，活动杆筒外径为9.8毫米，固定杆内径为10毫米，上下盖长度分别为1毫米。尝试找到两个电容值。当电源频率为60千赫时，计算它们的容抗值？解决方案：电容阻抗值、4如右图所示(1为固定极，2为可动极)，极板宽度为b4mm，两极之间的间隙和介质为空气，因此请尝试寻找其静态灵敏度。如果移动板移动2mm，计算其电容变量。解决方案：3。电感传感器，螺线管型差动自感知传感器的结构参数(如右图所示，1、4为圆盖，2为磁柱，3为磁芯)为N800匝，h10mm，t6mm，2mm(磁芯直径)，10mm(线圈内径)，1.30，(1 (2)如果连接到变压器电路，桥式变压器二次侧的电源频率为10000赫兹，u/20.9伏

5、，电感线圈的有效电阻可以忽略，因此、(2)本质上是一个相位调制电路，当铁芯移位时，总灵敏度为：5。热电偶传感器，1。将灵敏度为0.08毫伏/的热电偶连接到电压表上，电压表的端子为50。如果电位计上的读数是60mV，热电偶的热端温度是多少？解决方案：冷端温度为50，等效热电势为0.08毫伏/* 50=4毫伏；热端的实际热电势为E(t，to)=E(t，t1) E(t1，to)60464毫伏，热端的实际温度可计算为64毫伏/0.08毫伏/=800或600.08倍(T-50)，那么t=800，2应使用何种传感器来测量1500的高温？(不考虑测量精度和线性度的要求)解决方案：选择热敏电阻或薄膜热电偶测量

6、200；选择铂铑30-铂铑6热电偶测量1500。为什么在实际应用中热电偶的冷端需要补偿？解决方法：因为热电偶输出的热电势与冷端温度有关，如果你测量热端的绝对温度，你必须知道冷端温度或冷端的等效热电势。光电传感器：1根据P90，图3.73(b)，当光源波长为0.80.9m时，应使用哪个光电晶体管作为测量元件？为什么？解决方案：光电器件选用硅材料。根据光谱特性，这里硅的相对灵敏度很高。尝试用光电晶体管控制和DC电磁继电器来设计灯控制电路的原理图。(逻辑：当没有灯时，电灯点亮，(a)、(b)和(c)，其中VO与电磁继电器连接以控制电灯。解释电荷耦合器件电势的概念，讨论电荷耦合器件的电荷转移过程。解决

7、方法：根据半导体的原理，当正电压加到金属电极上时，电极下的P型硅区的空穴将在电场的作用下被赶走，从而在表面附近形成一个带负电的耗尽区。也就是说，对于带负电的电子，这个耗尽区是一个势能很低的区域，成为电子的势阱，简称为“势阱”，是电荷积累的地方。表面势阱的深度大约与施加到板上的电压成正比。参见课件中t=t1、t=t2、t=t3和t=t4时的电荷转移过程(略)。霍尔传感器，霍尔元件的l、B和d的尺寸分别为1.0厘米0.35厘米0.1厘米，沿l方向施加电流I=1.0mA毫安，沿垂直于lb平面的方向施加均匀磁场B=0.3T，传感器的灵敏度系数为22V/A。解决方案：8。光纤传感器，1。求出光纤的NA值

8、n0=1，n1=1.46，n2=1.45，最大入射角c=？解决方案：2。光纤传感器的调制方式是什么？解决方案：强度调制、相位调制和频率调制3。光纤数值孔径NA的物理意义是什么？北美的角色是什么？解决方案：NA=n0sinc，NA值越大，最大入射角越大，入射光越多(强聚光能力)。4。解释弯曲头光纤传感器的工作原理。解决方案：工作过程如图所示：锯齿板被外力移动，使中间的裸光纤轻微弯曲，使光束以小于临界角的角度进入界面，部分光从纤芯逸出，散射到包层中，造成光强调制。当锯齿板位移较小时，光纤中光强的变化与位移成线性关系。9.超声波传感器；1.解释多普勒效应。据了解，多普勒超声波流量计的发射波频率为5兆赫，传感器角度为60度，液体中的声速为1解决方案：当声源和接收器之间存在相对运动时，接收到的声音信号的频率不同于声源的频率，即多普勒效应。比较声发射传感器和超声波探伤仪的异同。解决方法：声发射传感器的原理：弱超声波会在金属材料损坏前出现，即声发射现象。特点：只接受，不发送；超声波探伤仪使用一对探头，一个用于接收，一个用于发送。在受伤的情况下，它会影响接收到的超声波的强度。解释超声波发