传感器原理及应用习题答案(完整版)

1、.2-4、目前的栅长为3mm和5mm两种丝式应变计，横向效应系数分别为5%和3%，希望测定泊松比=0.33的铝合金构件在单向式应力状态的应力分布(其应力分布梯度大)。 问：为什么我应该选择哪个应变男同性恋？a :请选择网格长度为5mm的应变男同性恋。 公式和应力的大小是通过测量应变男同性恋电阻的变化率来实现的。 电阻的变化率主要是受力后的合十礼层的几何学尺寸的变化而产生的部分(相对较大)和电阻率根据应变而变化的部分(相对较小)。 因为是一般的金属0.3，所以(12)1.6； 后部分为电阻率随应变而变化的部分。 以康铜为例，由于c1、C(1-2)0.4，此时K0=Km2.0。 显然，合十礼钢材的

2、应变阻力效应以结构尺寸变化为主。 从结构尺寸来看，栅极长度为5mm的合十礼层男同性恋架，在与栅极长度为3mm的男同性恋架相同的力下，电阻变化较大。2-5、现在使用合十礼杨栅长10mm的应变计，弹性模数E=21011N/m2、密度=7.8g/cm3的钢部件受到共振力引起的应变，要求测定精度在0.5%以上。 尝试组件的最大失真频率限制。a :机械应变波以与声波相同的形状和速度在材料中传播。 依次通过一定厚度的底层、橡胶层(两者都很薄，可以忽略)和男同性恋长度，对应变男同性恋的响应，有时间膨胀。 当对失真男同性恋抖动的此响应慢时，特别会在测量动态(射频波)失真时产生误差。 式中声波在钢构件中传播的速

3、度该钢部件中声波的传播速率灬灬可以计算。2-6、为什么使用等强度悬臂南朝梁作为应变传感器的力觉元件？ 现用一等强度南朝梁：有效长度=150mm，固支部宽度b=18mm，厚度h=5mm，弹性模数E=2105N/mm2，粘贴4块等电阻值、K=2的电阻应变计，连接四等臂差动桥构成负载传感器。 提问：1 )悬臂南朝梁有哪些布，如何连接桥梁？ 为什么？2 )输入电压为3V、输出电压为2mV时的称重是多少？a :当力f作用于弹性臂南朝梁的自由端时，悬臂南朝梁变形，在南朝梁的上下表面对称位置相当于失真的大小，极性相反，分别粘贴失真男同性恋R1、R4和R2、R3，连接差动桥后，桥输出电压Uo与力f成比例。 等

4、强度悬臂梁南朝梁的应变不随应变男同性恋的粘贴位置变化。1 )、悬臂南朝梁的布片如图2-20a所示。 桥接方式如图2-20b所示。 当这样对南朝梁施加力时，R1、R4受到拉伸力而电阻值增大，R2、R3受到压力而电阻值减少，使差动输出电压倍增。 可以提高灵敏度。2 )、输入电压为3V、输出电压为2mV时的称量按如下方式计算式：代入各残奥仪表F=33.3N；1牛顿=0.102公斤，所以F=3.4Kg公斤。 在此注意： F=m*g； 即力=质量*重力加速度1N=1Kg*9.8m/s2.力的单位为牛顿(n )，质量的单位为Kg，据说重量为3.4Kg。灬2-7、什么是压阻效应？ 与贴片式电阻应变式传感器相

5、比，扩散硅压阻式传感器有什么优点，有什么缺点，如何克服？a :“压阻效应”是指半导体材料(锗和硅)的电阻率根据作用应力的变化而变化的现象。由于尺寸、横向效应、机械的延迟小，灵敏度系数也大，输出功率也大，无需放大器即可直接连接到记录仪器，因此极简化了测量系统。缺点是由于电阻值和灵敏度系数温度稳定性差，测量大应变时非线性严重，灵敏度系数随拉伸和压力变化，分散度大，一般在(3-5)%之间，测量结果有(3-5)%的误差。压阻式传感器，为了提高输出灵敏度，广泛采用全臂差动桥，部分消除电阻值随温度变化的影响。2-8、应变男同性恋二的电阻R=120、k=2.05作为应变男同性恋二为800m/m的传感器元件使

6、用。求出r/r和rb .当电源电压U=3V时，初始平衡惠斯通电桥，并获得输出电压U0。a :这里=800m/m； 所以灬全桥电路连接时，输出电压可按下式计算式中的n=R2/R1是桥比，在此4个电阻相等，因此计算为设n=1的U0=4.92mV。2-9、在材料为钢的实心圆柱形的试验片上，沿轴线和圆周方向各粘贴1片电阻120的应变男同性恋R1和R2，将这2片应变男同性恋与差动桥连接(图2-19 )，钢的泊松系数=0.285，应变男同性恋的灵敏度系数k=2，桥电源电压u=。图2-12a半桥电路a :根据轴向应变求出电阻变化的轴向畸变系数总畸变系数又来了或者，也可以根据分压定律进行化学基。 得到U0=2

7、.567mV。众所周知，4-1有可变极间电容传感器元件，两极板的重叠有效面积为810-4m2，两极板间的距离为1mm，空气的相对电容率为1.0006，本文对该传感器的位移灵敏度进行了计算。a :从变极距离型静电电容传感器的知识来看，其位移灵敏度由已知条件已知，可获得代入数据如下。简述4-2静电电容式传感器的工作原理a :物体间的静电容量、静电容量式传感器的基本原理是根据物体间的静电容量与其结构残奥仪表的关系来实现的，这是物理知识。 即，当被测量残奥仪表发生变化而产生上述式的s或变化时，容量c也发生变化。 如果不改变其中的2个残奥仪表，而只改变一方的残奥仪表，则能够将该残奥仪表的变化转换为电容的

8、变化，构成电容式传感器。采用互惠生灯作为4-5电容传感器的测量电路，其输出特性是线性的吗？ 为什么？a :采用互惠生灯作为电容传感器的测量电路时，其输出/输入特性关系如下。由此可知，互惠生灯的输出电压与极板间距离呈线性关系。 因此，互惠生斜坡式电路解决了单个可变极板间距离式电容传感器的非线性问题。 但是，输入阻抗Zi及放大倍率要求一盏茶大。 同样，为了保证装置的精度，要求电源电压的幅度和固定电容c的值是稳定的。什么是6-4霍尔效应？ 霍尔电位与什么因素有关？a :放置在磁场中的静止通电导体，其电流的方向和磁场的方向不一致的情况下，在通电导体上，在与电流和磁场的方向平行的两个面之间发生电动势的现

9、象被称为霍尔效应。由式可知，霍尔器件工作所产生的霍尔电位与励磁电流和磁感应强度成正比，其灵敏度与霍尔系数成反比，与霍尔板的厚度成反比。影响6-5霍尔器件输出零点的因素是什么？ 怎么补偿？a :影响霍尔器件输出零点的主要因素是霍尔器件的初始位置。霍尔位移传感器是由一个永久吸铁石构成磁路的传感器，当霍尔器件位于初始位置时，霍尔电位不等于零。 霍尔位移传感器为了得到良好的直线分布，在磁极端面安装极靴，当霍尔器件调整初始位置时，霍尔电位=0。6-6温度变化对霍尔器件的输出电位有什么影响？ 怎么补偿？a :霍尔器件的灵敏度系数是温度的函数，关系式是：因为霍尔器件的温度系数大多是正值，所以霍尔电位也随着温

10、度上升而增加t倍。为了补偿温度变化对霍尔电位的影响，通常采用恒流源补偿电路。 基本思想是，温度增加时，在云同步中，相应地减少激励电流，使积保持一定，相对地抵消温度对灵敏度系数增加的影响，抵消对霍尔电位的影响。图727用浸渍热电偶测量熔融金属的图像1-钢水包2-钢熔体； 3-热电极a、B4、7-补偿导线枢纽站5-补偿导线6-保护管8-毫安表格9，10 -毫安枢纽站在7-1炼钢厂中，如图7-27所示，有时将廉价的热电极(易耗品，例如铬镍铁合金，时间稍长时熔化)直接插入钢水中，测量钢水温度。 我们来解释一下测量钢水温度的基本原理吧。为什么不需要焊接工作单位？不影响测量精度的条件是什么？ 采用上述方法

11、是利用了热电偶的什么规律？ 如果被测量物不是钢水，熔融的塑料也可以吗？a :测定钢水温度的基本原理是利用热电效应，钢水是导体，而且是相同的温度，因此，钢水被认为是第三导体网站数据库，如果利用热电偶的导体网站数据库规律，被测定物不是钢水，而用熔化的塑料是不行的，塑料不通电，把热电势由图7-29xct-101型可动线圈表构成热电偶测温温度控制电路众所周知，用7-5镍铬合金-镍硅(k )热电偶测量温度，冷端温度为40，此时的热电势用高精度毫安计测量为29.186mV，求出被测量点温度吗？a :调查k尺度，热电偶在40下相对于0的热电势为1.6118mV公式：=29.186 1.6118mV=30.7

12、98mV；调查k尺度，被测定点的温度值为740。7-6图7-29是由XCT-101型可动线圈表构成的热电偶测温温度控制电路。 请正确连接。a :主回路： 380V交流电流从配线列导入，经过交流接触器，到达退火电炉主加热回路。检测电路：将220V单相电力提供给联特罗尔箱，得到低压直流电力，向检测电路提供电力的热电偶与联特罗尔箱的输入端相网站数据库，经由内部处理电路，控制直流继电器的线圈，在直流继电器的常开接点控制交流接触器的线圈电压。 L1带电线通过交流接触器的线圈的一端，线圈的另一端与直流继电器的常开触电端连接，直流继电器的公共端与交流的零线连接。 直流继电器吸合时，交流接触器的线圈成为点，吸

13、合。工作过程：接通电源后，热电偶传感器检测出退火炉中的温度，当温度低于要求的温度点时，交流接触器线圈进行电吸附，当退火炉加热的传感器检测出退火炉的温度超过要求值时，直流继电器断开，交流接触器线圈供电中断，主电路进行供电中断炉温可以特罗尔在设定的范围内。7-9使用k型热电偶，基准接点为0、测量接点为30和900时，温差电动势分别为1.203mV和37.326mV。 基准接点为30、测温接点为900时的温差电动势是多少？a :根据公式基准接点为30、测温接点为900时的温度差电动势为：37.326-1.203=36.123mV。利用9-1导热系数式气敏传感器的原理，设计真空检测仪并说明其工作原理。

14、图9-32导热率瓦斯气体感应元件的测定电路图a :各瓦斯气体具有一定的热传导率，混合瓦斯气体的热传导率也可以近似求出。 因为以空气为比较基准的校正容易，所以用热传导率变化法测定瓦斯气体浓度时，大多以空气为基准比较被测定瓦斯气体。 其基本测量电路如图9-32所示，其中F1、F2可以用无催化剂的白金线圈制作，也可以用热敏电阻制作。 F2中封入了已知的比较瓦斯气体，F1与外界相通。 当被测量瓦斯气体接触时，由于热传导率的不同，F1的温度发生变化，F1的电阻值也发生变化，桥的平衡被破坏，桥输出信号的大小和被测量瓦斯气体的种类中的浓度有一定的关系。 由于这种气敏传感器不使用催化剂，因此不会出现受催化剂影

15、响特性变差的问题，除了测量易燃气体以外，还能够用于无机瓦斯气体和浓度的测量。图10-4医学超声探伤原理分块图10-4根据你学的知识设计医学超声探伤实用装置(描绘原理分块图)，简单说明探伤的工作过程吗？a :射频波发生器产生射频波振荡波，发达后驱动超声波发生器，使超声波发生器和被测量物与一盏茶接触，在接触的表面反射到最初的回波t，一部分的医学超声继续前进，在有砂眼、裂纹等缺陷的情况下，返回接收探针f，医学超声前进到工件b面，探测接收回波b 通过对接收到的回波进行整形，测量从t波到f波的时间差，能够计算缺陷距t面的距离。11-4试验核辐射原理设计物体探伤器，说明其工作原理。图a :辐射探测器的作用

16、是将放射性射线信号转换为电信号，检测放射性射线的强弱和变化。 一定的放射源和一定的材料有一定的和，就测量和。 可以计算并确定材料的厚度。 一般使用放射源。 当放射性射线通过有裂缝、砂石等缺陷的被测物时，由于密度不同，接收器受到的放射性射线强度与其他部分不同。尝试12-5光栅传感器中莫尔条纹的识别和细分原理。a:(1)辨别原理：在离开BH/4间距的位置，放置2个光电元件1和2，得到相位差/2的电信号u1和u2(图中波形为去除了直流成分的交流成分)，进行整形，得到2个方波信号和。1，2 -光电元件3，4 -拉星空卫视A(A)光栅的移动方向B(B)相应波纹的移动方向图1210方向逻辑操作原理从图中的波形的对应关系可知，当光栅向a方向移动时，经由微分电路产生的脉冲以正好的1电平产生，经由Y1输出计数脉冲在光栅向a方向移动时的微分脉冲为“0”电平、在and男同性恋Y1上没有脉冲输出