1、Ch1.l.檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成? 說明各部分的作用。 答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。2. 試述測量和檢測的含義與兩者之間的關(guān)系。 答： 測量是指按照某種規(guī)律，用數(shù)據(jù)來描述觀察到的現(xiàn)象，即對事物作出量化描述。測量是對非量化實物的量化過程。檢測是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)，選擇合適的方法與裝置，將生產(chǎn)、科研、生活等各方面的有關(guān)信息通過檢查與測量的方法賦予定性或定量結(jié)果的過程。檢測包括了檢查和測量，測量是實現(xiàn)檢測的一種不可缺少的方法3. 什么是傳感器？其基本作

2、用是什么？按照國標(biāo)定義，“傳感器”應(yīng)該如何說明含義？ 答：傳感器是一個完整的測量裝置（或系統(tǒng)），能把被測非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的有用電量輸出，以滿足信息的傳輸處理、記錄、顯示和控制等要求。按照國際定義“能感受（或影響）規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件和產(chǎn)生可用輸出信號的轉(zhuǎn)換原件以及相應(yīng)的電子線路所組成?！?. 一個可供實用的傳感器由哪幾部分組成？畫出組成框圖，試述各部分的作用及相互關(guān) 系。畫出自控系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置與作用。答：傳感器一般由敏感元件 ，變換元件和轉(zhuǎn)換電路等其它輔助元件組成敏感元件：是直接感

3、受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件變換元件：又稱傳感元件，是傳感器的重要組成元件。它可以直接感受被測量且輸出與被測量成確定關(guān)系的電量信號與轉(zhuǎn)換電路：能把傳感元件輸出電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄和控制的有用信號的電路。5. 列舉你所學(xué)過的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測量，哪些用于接觸式測量，測量何種物理量？（各列舉 3 種）答：非接觸式：超聲波、微波傳感器、紅外傳感器接觸式： 電阻式傳感器、壓電式傳感器、電容式傳感器6. 簡述傳感器和檢測技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。 答：傳感器發(fā)展：測量儀器向高精度和多功能發(fā)展、參數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理向自動化方向發(fā)展、傳感器向智能化、集成化、微型化、

4、量子化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展、開展極端測量 檢測技術(shù)發(fā)展：檢測方法的推進、檢測儀器與計算機技術(shù)的集成7. 簡述絕對測量與相對測量、開環(huán)測量與閉環(huán)測量的相對優(yōu)缺點。答：絕對測量從讀數(shù)裝置上得到要測之量的整個數(shù)值。 相對測量對于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。 絕對測量，一般使用通用量具，適合單件、小批量加工、測量；通用性好；可以直接讀數(shù)。對于大批量生產(chǎn)的測量，操作不便。 相對測量，一般使用專用量具，適合大批量生產(chǎn)、測量。測量操作簡單、準(zhǔn)確。但是，需經(jīng)常校對量具。 開環(huán)測量相對來說結(jié)構(gòu)簡單，比較經(jīng)濟。但是無法消除干擾所帶來的誤差。閉環(huán)測量優(yōu)點在于如果被控質(zhì)量偏移規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。缺點是增加了電路

5、的復(fù)雜性，有時會因為增益選擇不當(dāng)反而影響系統(tǒng)的不穩(wěn)定8. 例舉出兩個你在日常生活中用到或看到的傳感器，并說明其作用。如果沒有傳感器， 將會出現(xiàn)哪種狀況？無9. 空調(diào)和電冰箱中至少都采用了兩種以上的傳感器，指出具體傳感器的名稱？說明它們各起到什么作用？答：紅外傳感器，接收遙控器的信號以做出相應(yīng)的響應(yīng)。熱電式溫度傳感器，空調(diào)中測量出風(fēng)的溫度，以便做出實時的控制；測量冰箱中的溫度，根據(jù)溫度來控制冰箱的啟動。Ch3.1. 理想傳感器有何特點？傳感器的靜態(tài)特性是什么？一般由哪些性能指標(biāo)描述？哪些是確定工作能力的指標(biāo)？答：理想傳感器的特點：1）傳感器只敏感特定輸入量，輸出只對應(yīng)特定輸入；2）傳感器的輸出量

6、與輸入量呈惟一、穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系，最好為線性關(guān)系；3）傳感器的輸出量可實時反映輸入量的變化。傳感器的靜態(tài)特性：指系統(tǒng)在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入輸出關(guān)系。主要由下列幾種性能指標(biāo)描述：線性度、靈敏度、重復(fù)性、遲滯誤差、精確度、分辨力、漂移、量程、靜態(tài)誤差等。量程（測量范圍）、靈敏度、分辨力是衡量傳感器與檢測系統(tǒng)基本功能特性的指標(biāo)，決定傳感器或系統(tǒng)的工作能力。2. 在靜態(tài)測量中，根據(jù)測量系統(tǒng)輸入量與對應(yīng)輸出值所繪制的定度曲線可以確定哪些靜態(tài)特性? 答：三種特性：線性度、靈敏度、重復(fù)性3.傳感器的線性度的含義是什么？如何確定？確定工作直線常見哪些方法？為什么不能籠統(tǒng)的說傳感器的線性度是多少？例舉擬合傳

7、感器工作直線的 3 種方法及其特點。答：傳感器的線性度就是其輸出量和輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度，又稱為非線性誤差?？捎霉酱_定。式中：輸出量和輸入量實際曲線與擬合直線之間的最大偏差。 輸出滿量程值。確定工作直線常用的方法有理論直線法、最佳直線法、端點連線法、割線法和切線法、最小二乘法和計算程序法等。傳感器的非線性誤差是以一條理想直線作基準(zhǔn)，即使是同一傳感器基準(zhǔn)不同時得出的線性度也不同，所以不能籠統(tǒng)地說傳感器的線性度是多少,當(dāng)提出線性度的非線性誤差時，必須說明所依據(jù)的基準(zhǔn)直線。（a）端點連線法，特點：簡單、方便，偏差大，與測量值有關(guān)（b）最佳直線法，特點：精度最高，計算法（迭代、逐次

8、逼近）簡單實用，作圖法（端點連線平移）（c）最小二乘法，特點：精度高4. 描述傳感器動態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些？它們意義是什么？答：1）傳感器動態(tài)特性主要有：時間常數(shù)；固有頻率；阻尼系數(shù)。2）含義：越小系統(tǒng)需要達到穩(wěn)定的時間越少；固有頻率越高響應(yīng)曲線上升越快；當(dāng)為常數(shù)時響應(yīng)特性取決于阻尼比，阻尼系數(shù)越大，過沖現(xiàn)象減弱，時無過沖，不存在振蕩，阻尼比直接影響過沖量和振蕩次數(shù)。5.用某一階裝置測量頻率為 100Hz 的正弦信號，要求幅值誤差限制在 5%以內(nèi)，其時間 常數(shù)應(yīng)取多少？如果用具有該時間常數(shù)的同一裝置測量頻率為 50Hz 的正弦信號，試問 此時的幅值誤差和相角差分別為多少？答：（1）根據(jù)一

9、階系統(tǒng)的幅頻特性可知：即將 rad/s代入，得（2）用該裝置測量頻率為50HZ的正弦信號時：故幅值差為1.3%相角差6. 對于二階裝置，為何要取阻尼比=0.60.7?答：阻尼比較小時，A()隨出現(xiàn)較大波動，阻尼比較大時，A()衰減，0.6-0.7時，A()平坦段最寬，接近斜直線7.設(shè)一力傳感器為二階系統(tǒng)。已知其固有頻率為 800Hz，阻尼比為=0.4，當(dāng)測頻率為400Hz 變化的力參量時，其振幅比 A()和相位差()各為多少?若使該裝置的阻尼比=0.7，則 A()和()又為多少?答：二階系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)分別為 將n=2800rad/s，=2400rad/s，=0.4代入式中得所以振幅比

10、A()=1.18和相位差()=將=0.7代入上式得A()=0.97()=8. 已知某二階傳感器系統(tǒng)的固有頻率為 20kHz，阻尼比為 0.1，若要求傳感器的輸出幅值誤差不大于 3%，試確定該傳感器的工作頻率范圍。答：令， 則 解得 代入上式，得令，則 解得 代入上式，得由圖2-18二階傳感器系統(tǒng)的幅頻特性曲線知，該傳感器的工作頻率范圍為： 或 9. 設(shè)有兩只力傳感器均可作為二階系統(tǒng)處理，固有頻率分別為 800Hz 和 2.2kHz，阻尼比均為 0.4，欲測量頻率為 400Hz 正弦變化的外力，應(yīng)選用哪一只？并計算所產(chǎn)生的振幅相對誤差和相位誤差解：=0.41，由二階傳感器的頻率特性，固有頻率比被

11、測信號頻率越大越好，故應(yīng)選固有頻率為2.2kHz的那只。相對誤差為（1-0.940）×100%=6.0%故相位滯后8°33。10.什么叫傳感器的標(biāo)定和校準(zhǔn)？標(biāo)定的目的是什么？傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時間使用后需要進行標(biāo)定工作，說明標(biāo)定的意義？簡述傳感器進行靜態(tài)標(biāo)定的方法與過程。答：傳感器標(biāo)定：是在明確傳感器的輸入-輸出變換關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)量或標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器的量值進行標(biāo)度。 傳感器的校準(zhǔn)：是將傳感器在使用中或存儲后進行的性能復(fù)測。標(biāo)定的目的:確定傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。標(biāo)定的意義：1、是設(shè)計、制造和使用傳感器的一個重要環(huán)

12、節(jié)。任何傳感器在制造、裝配完畢后都須對設(shè)計指標(biāo)進行標(biāo)定試驗，以保證量值的準(zhǔn)確傳遞。2.對新研制的傳感器，須進行標(biāo)定試驗，才能用標(biāo)定數(shù)據(jù)進行量值傳遞，而標(biāo)定數(shù)據(jù)又可作為改變傳感器的設(shè)計的重要依據(jù)。靜態(tài)標(biāo)定的方法：標(biāo)定傳感器的靜態(tài)特性，首先是創(chuàng)造一個靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件，其次是選擇與被標(biāo)定傳感器的精度要求相適應(yīng)的一定等級的標(biāo)定用的儀器設(shè)備，然后才能對傳感器進行靜態(tài)特性標(biāo)定。 靜態(tài)標(biāo)定的過程：(a) 將傳感器全量程 (測量范圍) 分成若干等間距點；(b) 根據(jù)傳感器量程分點情況，由小到大逐漸一點一點的輸入標(biāo)準(zhǔn)量值，并記錄各輸入值相對應(yīng)的輸出值；(c) 將輸入值由大到小逐步減少，同時記錄與各輸入值相對應(yīng)的輸出

13、值；(d) 按 (b)，(c) 所述過程，對傳感器進行正、反行程往復(fù)多次測試，將得到的輸出輸入測試數(shù)據(jù)用表格列出或畫成曲線；(e) 對測試數(shù)據(jù)進行必要的處理，根據(jù)處理結(jié)果就可確定傳感器的線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等靜態(tài)特性指標(biāo)。11. 簡述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下 一般要研究傳感器的動態(tài)特性？檢測系統(tǒng)測量靜態(tài)信號時，由于被測量不隨時間變化或者隨時間變化極慢時，測量和記錄的過程不受時間限制，只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。當(dāng)被測量是隨時間變化的動態(tài)信號，監(jiān)測系統(tǒng)的輸出不僅需要能精確地顯示被測量的大小，而且還要能顯示被測量隨時間變化的規(guī)律，即被測

14、量的波形的時候，就需要研究傳感器的動態(tài)特性。Ch4.1. 金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何不同？各有何優(yōu)缺點？ 答：電阻應(yīng)變片是利用金屬合金體形變導(dǎo)致電阻變化的原理制成的形變傳感器，半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形變導(dǎo)致載流子密度變化制成的形變傳感器。電阻應(yīng)變片的優(yōu)點是變化率穩(wěn)定，受溫度影響小的優(yōu)點，但是，它的缺點是變化值很微小，檢出比較困難；半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)點是靈敏度高，輸出值電平高，但是，它的穩(wěn)定差，受溫度影響大。2.什么是電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比其應(yīng)變電阻材料本身的靈敏系數(shù)小嗎？為什么？答：定義： ，K 表示安裝在被測試件上的應(yīng)變片，其軸向受單向應(yīng)力時，引起的

15、電阻相對變化DR/R與其單向應(yīng)力引起的試件表面軸向應(yīng)變t之比。K的準(zhǔn)確性直接關(guān)系應(yīng)變測量精度，其誤差是衡量質(zhì)量優(yōu)劣的重要標(biāo)志。一般，K<k0。K值通過實驗測定。將直的電阻絲繞成敏感柵后，雖長度不變、應(yīng)變狀態(tài)相同，但在圓弧處，除受縱向拉應(yīng)變外，根據(jù)泊松關(guān)系，還存在橫向的負(fù)應(yīng)變y(=-x)，使電阻減小，因而K較整長電阻絲的靈敏系數(shù)k0小，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。3. 采用阻值為 120靈敏度系數(shù) K=2.0 的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為 120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為 4V，并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為 1 和 1000時，試求單臂、雙臂和全橋工作時的輸出電壓，并比較

16、三種情況下的靈敏度。答：單臂:U0=KE/4,所以應(yīng)變?yōu)?時，U0=KE/4=4*2*10-6/4=2*10-6V 應(yīng)變?yōu)?000時，U0=2*10-3V雙臂：U0=KE/2，應(yīng)變?yōu)?時，U0=KE/2=4*2*10-6/2=4*10-6V 應(yīng)變?yōu)?000時，U0=4*10-3V全橋：U0=KE，應(yīng)變?yōu)?時，U0=KE=4*2*10-6=8*10-6V 應(yīng)變?yōu)?000時，U0=8*10-3V單臂時靈敏度最低，雙臂為其兩倍，全橋時最高，為單臂的四倍。4.簡述應(yīng)變片溫度誤差的概念。用應(yīng)變片測量時，為什么必須采取溫度補償措施？有哪些常見方法？把兩個承受相同應(yīng)變的應(yīng)變片接入電橋的相對兩臂，能補償溫度誤

17、差嗎？答：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差。 溫度變化時，電阻應(yīng)變片的電阻也會變化，而且，由溫度所引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎具有相同數(shù)量級，如果不采取溫度補償措施，就會錯誤地把溫度引起的電阻變化當(dāng)作應(yīng)變引起的電阻變化，即產(chǎn)生“虛假視應(yīng)變”。為減少溫度影響，壓阻器件一般用恒流源供電。此時電橋輸出與電阻變化成正比，也即與被測量成正比，與恒定電流大小和精度有關(guān)，與溫度無關(guān)。雖不受溫度影響，但器件本身受溫度影響會產(chǎn)生零點溫漂和靈敏度溫漂，必須采取溫度補償措施。 補償方法：零位溫漂：串、并聯(lián)電阻 靈敏度溫漂：串聯(lián)多個二極管 串聯(lián)電阻Rs起調(diào)零作用，

18、并聯(lián)電阻RP起補償作用把兩個承受相同應(yīng)變的應(yīng)變片接入電橋的相對兩臂不能補償溫度誤差，測量結(jié)果包含溫度誤差。5. 差動電阻傳感器如果不是接入電橋橫跨電源的相鄰兩臂，而是接入電橋的相對兩臂， 會產(chǎn)生什么不好的結(jié)果？6. 差動電阻傳感器電橋與單工作臂電阻傳感器電橋相比有哪些優(yōu)越性？為什么會有這 些優(yōu)越性？7.在電橋測量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，哪種接法可得到最大 靈敏度輸出。答: 全橋接法8.擬在等截面懸臂梁上黏貼 4 個完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動全橋電路，試問：（1）4 個應(yīng)變片應(yīng)怎樣黏貼在梁上？畫出相應(yīng)的電路圖。9.一測量吊車起吊重物的拉力傳感器如圖a所示。R1、R2、R3

19、、R4按要求貼在等截面軸上。 已知:等截面軸的截面積為 0.00196m2，彈性模量E=2×1011N/m2，泊松比 = 0.3 ，且 R1=R2=R3=R4=120, 所組成的全橋型電路如題圖所示，供橋電壓U=2V?，F(xiàn)測得輸出電 壓U0=2.6mV。求：等截面軸的縱向應(yīng)變及橫向應(yīng)變?yōu)槎嗌?？力F為多少？答：10.已知：有四個性能完全相同的金屬絲應(yīng)變片（應(yīng)變靈敏系數(shù) k = 2 ）, 將其粘貼在梁 式測力彈性元件上，如圖 3-30 所示。在距梁端 l0 處應(yīng)變計算公式為 =6Fl0Eh2b5 設(shè)力 F = 100N ， l0 = 100mm ， h = 5mm ， b = 20mm ，

20、 E = 2 ×10N / mm2。求：說明是一種什么形式的梁。在梁式測力彈性元件距梁端 l0 處畫出四個應(yīng)變片粘貼位置，并畫出相應(yīng)的測量橋路原理圖，要求能產(chǎn)生最大輸出信號；求出各應(yīng)變片電阻相 對變化量；當(dāng)橋路電源電壓為 6V時，負(fù)載電阻為無窮大，求橋路輸出電壓U0是多少？答：11.圖 3-31 為一直流電橋，R1=R2=R3=R4=120，負(fù)載電阻RL趨于無窮。圖中E=4V，試 求： R1為金屬應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)R1的增量為R1=1.2時，電橋輸出電壓 U0=? R1、R2為金屬應(yīng)變片，感應(yīng)應(yīng)變大小變化相同，其余為外接電阻，電橋輸出電 壓U0=? R1、R2為金屬應(yīng)變片，如

21、果感應(yīng)應(yīng)變大小相反，且R1=R2 =1.2，電橋輸出 電壓U0=?答：12.在以鋼為材料的實心圓柱形試件上，沿軸線和圓周方向各貼一片電阻為 120的金屬應(yīng)變片R1和 R（2應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k =2，電橋電源電壓U=2V，當(dāng)試件受軸向拉伸時，測得應(yīng)變片R1的電阻變化值 R1 = 0.48 。試求：軸向應(yīng)變；電橋的輸出電壓。 把 這 兩 應(yīng) 變 片 接 電 橋 （ 見 圖 b ）。若 鋼 的 泊 松 系 數(shù) = 0 . 2 8 13.分析應(yīng)變式傳感器在使用單臂電橋測量電路時由于溫度變化而產(chǎn)生測量誤差的過程。答： 在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)及敏感柵和試件材料的膨脹系數(shù)之差異

22、性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出，有時會產(chǎn)生與真實應(yīng)變同數(shù)量級的誤差。14. 試證明：(1)差動電橋能實現(xiàn)溫度補償; (2)恒流源供電全橋差動電路在理論上消除了 溫度誤差。答：1）工作片R1安裝在測試件上，補償片RB安裝在與被測件同溫度的補償快上，但不承受應(yīng)變。R1和RB接入電橋相鄰兩臂，R1t=R2t使輸出電壓U0不受溫度變化影響。2）差動電橋兩支路電阻相等RABC=RADC=(R+RT)，則 IABC=IADC=I/2，電橋輸出：USC=UBD=1/2I(R+R+RT)-1/2I(R-R+RT）整理得：USC=IR 電橋輸出與電阻變化成正比，也即與被測量成正比，與恒定電流大小和精度有關(guān)，與溫度無關(guān)。

23、雖不受溫度影響，但器件本身受溫度影響會產(chǎn)生零點溫漂和靈敏度溫漂，必須采取溫度補償措施。Ch51. 電容式傳感器有哪些優(yōu)點和缺點？答：優(yōu)點：1、受本身發(fā)熱影響小 2、靜態(tài)引力小 3、動態(tài)響應(yīng)好4、結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強 5、可以進行非接觸式測量 缺點：1輸出阻抗較高、帶負(fù)載能力差 2、寄生電容影響大2. 試分析變面積式電容傳感器和變間隙式電容的靈敏度?為了提高傳感器的靈敏度可采 取什么措施并應(yīng)注意什么問題?3.為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的?采取什么措施可改善其非線性特征?4. 為了提高變極距型電容傳感器的靈敏度，經(jīng)常在兩極板間加一層云母或塑料膜。試說 明這種方法的作用，推導(dǎo)這種雙層介質(zhì)差

24、動式變極距型電容傳感器的電容與動極板位移的關(guān)系式。5. 分布和寄生電容的存在對電容傳感器有哪些影響？為何其影響大？一般采取哪些措 施可以減小其影響。答： 改變傳感器總的電容量，甚至有時遠(yuǎn)大于應(yīng)該傳遞的信號引起的電容的變化；使傳感器電容變的不穩(wěn)定，易隨外界因素的變化而變化。 可以采取靜電屏蔽措施和電纜驅(qū)動技術(shù)。6. 為什么高頻工作時的電容式傳感器連接電纜的長度不能任意變化？答：等效電感接在傳感器輸出端相當(dāng)于串聯(lián)諧振電路，當(dāng)工作頻率等于諧振頻率時，串聯(lián)諧振阻抗最小，電流最大，諧振對傳感器的輸出起破壞作用，使電路不能正常工作。7.差動式變極距電容傳感器的初始容量 C1 = C2 = 80

25、pF ，初始極距 0 = 4mm ，當(dāng)動極板 相對于定極板位移了 = 0.75mm 時，試計算其非線性誤差。若改為單極平板電容，初 始值不變，其非線性誤差有多大？答：8. 電容式傳感器有哪幾類測量電路？各有什么特點？差動脈沖寬度調(diào)制電路用于電容傳感器測量電路具有什么特點？答： 變極距（間隙）型變面積型（S）型；變介電常數(shù)型特點：電容的變化量與極距的變化量呈近似線性關(guān)系，所以變極距型傳感器設(shè)計成極距在極小范圍內(nèi)變化。變面積型電容傳感器的輸出與輸入呈線性關(guān)系，但靈敏度比變極矩型低，適用于測量較大的線、角位移。變面積型電容器常用差動形式，使傳感器的輸出和靈敏度均可提高一倍。該類型大多用來測電介質(zhì)的厚

26、度、液位及利用極間介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度、濕度改變測介質(zhì)材料的溫度、濕度等。差動脈沖寬度調(diào)制電路用于電容傳感器測量電路特點：采用直流電源，其電壓穩(wěn)定度高不存在對穩(wěn)頻度的要求對變間隙、變面積型的電容傳感器都能線性輸出不需相敏檢波與解調(diào)對元件無線性要求對輸出矩形波純度要求不高。9.設(shè)計一個適用于非金屬材料軟板生產(chǎn)傳送過程中（可能存在抖動）進行厚度控制的非 得接觸式厚度測量系統(tǒng)方案。答：不會。Ch61 電感式傳感器分為哪幾類？各有何特點？答：自感式傳感器、互感型傳感器、電渦流式傳感器自感式傳感器：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、可靠，測量力小銜鐵為(0.5200)×10-5N時，磁吸力為(110)×

27、;10-5N。分辨力、靈敏度高線位移：0.1mm或更小；角位移：0.1角秒。輸出信號強，電壓靈敏度可達數(shù)百mV/mm 。重復(fù)性、線性度好在幾十mm到數(shù)百mm位移范圍內(nèi)輸出線性度較好，較穩(wěn)定。不足：存在交流零位信號，不宜用于高頻動態(tài)測量。 互感型傳感器：將被測量的變化轉(zhuǎn)換為互感系數(shù)來實現(xiàn)傳感。其實質(zhì)上是一個輸出電壓可變的變壓器，常采用差動形式而稱為差動變壓器。有氣隙型和螺管型，目前多采用螺管型差動變壓器式。測量精度高；靈敏度高；結(jié)構(gòu)簡單；性能可靠。電渦流式傳感器：結(jié)構(gòu)簡單；靈敏度高；頻響范圍寬；不受油污等介質(zhì)的影響；能進行非接觸測量。2 概述變間隙式差動變壓器的結(jié)構(gòu)、工作原理和輸出特性，試比較單

28、線圈和差動螺線管式電傳感器的基本特性，說明他們的性能特點？答：基本元件與構(gòu)成: 由銜鐵、初級線圈、次級線圈和線圈框架等構(gòu)成。初級線圈作為差動變壓器的激勵，相當(dāng)于變壓器原邊，次級線圈由結(jié)構(gòu)尺寸和參數(shù)相同的兩個線圈反相串接而成，相當(dāng)于變壓器的副邊。與變壓器的不同處：(a)磁路, (b)副邊連接 輸出特性： 單線圈式和差動螺線管式比較：在螺管線圈中插入一個活動銜鐵，銜鐵在線圈中運動時，磁阻發(fā)生變化，使線圈自感變化。其特點是磁阻高、靈敏度低，在實用中該類傳感器常用差動結(jié)構(gòu)。將鐵芯置于兩線圈中間，當(dāng)鐵芯移動時，兩線圈的電感產(chǎn)生相反方向的增減，利用電橋?qū)蓚€電感接入電橋的相鄰橋臂，可獲得比單個工作方式高的

29、靈敏度和大的線性工作范圍。3 影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是什么？答：a)激勵電壓幅值與頻率的影響：激勵電源電壓幅值的波動，會使線圈激勵磁場的磁通發(fā)生變化，直接影響輸出電勢。頻率的波動，只要適當(dāng)?shù)剡x擇頻率，其影響不大。b)溫度變化的影響：環(huán)境溫度變化，引起線圈及導(dǎo)磁體磁導(dǎo)率的變化，從而使線圈磁場發(fā)生變化產(chǎn)生溫度漂移。當(dāng)線圈品質(zhì)因數(shù)較低時，影響更為嚴(yán)重，因此，采用恒流源激勵比恒壓源激勵有利。適當(dāng)提高線圈品質(zhì)因數(shù)并采用差動電橋可減少溫度影響。 c)零點殘余電壓：當(dāng)差動變壓器的銜鐵處于中間位置時，理想條件下其輸出電壓為零。但實際使用橋式電路時，在零點仍有微小電壓(從零點幾到數(shù)十mV)存

30、在，稱之為零點殘余電壓(零殘)。4 例舉一種可提高電感式傳感器線性度的常用方法，說明有效性。答：電感傳感器采用差動形式，轉(zhuǎn)換電路采用相敏檢波電路可有效改善線性度。 5 說明產(chǎn)生零位殘余電壓原因及減小其有效措施。答：零點殘余電壓產(chǎn)生原因：基波分量 差動變壓器兩次級繞組不完全一致，因此其等效電路參數(shù)(M、L及損耗電阻R)不相同，使兩次級繞組的感應(yīng)電勢不等。又因初級線圈中銅損電阻及導(dǎo)磁材料的鐵損和材質(zhì)的不均勻，線圈匝間電容存在等因素，使激勵電流與所產(chǎn)生的磁通相位不同。(主因：次級線圈的電氣和結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)不一致所致)高次諧波 主要由導(dǎo)磁材料磁化曲線的非線性引起。磁滯損耗和鐵磁飽和的影響，使激勵電流與

31、磁通波形不一致而產(chǎn)生非正弦(主要是三次諧波)磁通，從而在次級繞組感應(yīng)出非正弦電勢。另外，激勵電流波形失真，因其內(nèi)含高次諧波分量，這也導(dǎo)致零點殘余電壓中有高次諧波成分。 措施：串聯(lián)電阻；并聯(lián)電阻、電容，消除基波分量的相位差異，減小諧波分量；加反饋支路，初、次級間加入反饋，減小諧波分量；相敏檢波電路對零點殘余誤差有很好的抑制作用。6 差動變壓器式傳感器測量電路幾種類型？變壓器式電橋和帶相敏整流的交流電橋在電感式傳感器測量電路中各可發(fā)揮什么作用？哪種能獲得較理想的輸出？為什么這種電路可減小零點殘余電壓？答：差動整流電路；相敏檢波電路。7 什么叫電渦流效應(yīng)？說明電渦流式傳感器的構(gòu)成有何特點。靈敏度受什

32、么影響？優(yōu)點是什么？ 答：塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作用切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生一圈圈閉和的電流，這種電流叫電渦流，這種現(xiàn)象叫做電渦流效應(yīng)。渦流大小與導(dǎo)體電阻率r、磁導(dǎo)率m以及產(chǎn)生交變磁場的線圈與被測體的間距x和線圈激勵電流的頻率f有關(guān)。使其中某一參數(shù)為被測量或隨被測量變化，固定其他參數(shù)，則構(gòu)成某參量的傳感器。根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流傳感器。被測體對靈敏度的影響：影響因素1材料性質(zhì)：被測導(dǎo)體的電導(dǎo)率越高，靈敏度越高；磁性體的靈敏度比非磁性體低；鍍層有影響。影響靈敏度的因素2被測體大小、形狀、厚度：對被測體的大小要求:被測體產(chǎn)生渦流環(huán)的直徑應(yīng)大于線圈直徑的1.8倍

33、.；被測體形狀：被測體為圓柱體時，要求其直徑為線圈直徑的3.5倍以上；被測體厚度：一般厚度>0.2mm(視激勵頻率而定)，銅、鋁等可減至70mm。特點：結(jié)構(gòu)簡單；靈敏度高；頻響范圍寬；不受油污等介質(zhì)的影響；能進行非接觸測量。8.反射式和透射式渦流傳感器有何異同？答：相同點：都包含有產(chǎn)生交變磁場的傳感器線圈（激勵線圈）和置于該線圈附近的金屬導(dǎo)體，金屬導(dǎo)體內(nèi)，都產(chǎn)生環(huán)狀渦流。不同點：反射式渦流傳感器只有產(chǎn)生一個交變磁場的傳感器線圈，而透射式渦流傳感器有兩個線圈：發(fā)射線圈（激勵線圈）L1、接收線圈L2，分別位于被測金屬板的兩對側(cè)。9.電渦流式傳感器可檢測哪些物理量？能否測量非金屬物體，為什么？

34、當(dāng)采用渦流傳感 器測金屬板厚度時，需不需要恒溫？為什么？答： 適用于測位移，振動，厚度，轉(zhuǎn)速，溫度，硬度等參數(shù)以及無損探傷等。不可以測量非金屬物體，因為它是利用塊狀導(dǎo)體置于交變磁場或者在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電流，非金屬物體不能產(chǎn)生感應(yīng)電流。需要恒溫，因為不同溫度金屬板電阻不同。10. 相對其它位移傳感器，渦流式位移傳感器的主要優(yōu)點是什么?渦流傳感器能否測量 大位移? 為什么?答：非接觸式，測量精確，精度高，體積小，安裝方便。不可以，只有當(dāng)測量范圍較小時，才能保證一定的線性度。11.試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。(1)用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)，并簡要說明其作用原理；(2)用圖說

35、明兩個線圈在電橋電路中的接法。答： （1）傳感器的結(jié)構(gòu)如圖a所示，它由傳力塊，彈性圓桶，雙螺管線圈，銜鐵，傳感器座等幾部分組成。原理：被測力F通過傳力塊作用在彈性圓桶上，彈性圓桶的變形帶動銜鐵移動，使雙螺管線圈的電感量發(fā)生變化從而實現(xiàn)力的測量12. 試用電渦流式傳感器設(shè)計一個在線計數(shù)裝置，被測物體為鋼球。請畫出檢測原理框 圖和電路原理框圖。13. 試用電感傳感器設(shè)計一檢測氣壓的裝置。1，線圈 2 鐵芯 3 銜鐵 4氣囊14. 在生產(chǎn)過程中測量金屬板的厚度和非金屬板材的鍍層厚度常用渦流傳感器。為了在生產(chǎn)線上測量金屬板厚度，請設(shè)計一個不受傳送金屬板過程中的顫動影響的厚度測量方案，簡敘其工作原理與能

36、夠克服顫動影響的原因。不會。Ch7(1)、什么是壓電效應(yīng)？什么是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？各有何特點？ (1)正壓電效應(yīng) 某些電介質(zhì)，當(dāng)沿一定方向施加的力作用使其產(chǎn)生變形時，其內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在兩個相對的表面上產(chǎn)生極性相反的電荷當(dāng)外力拆除后，又可重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。并且作用力方向改變時，電荷極性也隨著改變。(2) 逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)） 當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場時，這些電介質(zhì)就在相應(yīng)方向上產(chǎn)生機械變形或機械壓力，當(dāng)外加電場撤去時，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。(2)、 石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)有何不同之處？比較幾種常用壓電材料的優(yōu)缺點，說 出各自適用于什么場合？壓電陶

37、瓷的縱向壓電常數(shù)要比石英晶體大得多。石英晶體適用于傳感器不用維修的場合，介電和壓電常數(shù)的溫度穩(wěn)定性好，但靈敏度低；壓電陶瓷靈敏度高，穩(wěn)定性差，適用于環(huán)境穩(wěn)定，便于校準(zhǔn)修正的場合。(3)、用壓電式傳感器能測量靜態(tài)和變化緩慢的信號嗎？為什么？答：當(dāng)壓電元件內(nèi)部的信號電荷無“漏損”，外電路負(fù)載無窮大時，其受力產(chǎn)生的電壓或電荷才可長期保存，否則電路將以某時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律放電。這對靜態(tài)標(biāo)定和低頻準(zhǔn)靜態(tài)測量極為不利，必然帶來誤差。事實上，壓電元件內(nèi)部存在泄漏，外接負(fù)載不可能無窮大，只有外力以較高頻率不斷作用，信號電荷才能補充。故壓電元件不能用于靜態(tài)測量。(4)、壓電元件在使用時常采用多片串聯(lián)或并聯(lián)的結(jié)構(gòu)

38、形式。試述在不同接法下輸出電壓、 電荷、電容的關(guān)系，壓電元件的串聯(lián)與并聯(lián)分別適用于何種應(yīng)用場合？答：兩壓電片的負(fù)極都集中在中間電極上，正電極在兩邊的電極上。這種接法稱為并聯(lián)。其輸出電容C并為單片電容C的兩倍，但輸出電壓U并等于單片電壓U，極板上電荷量q并為單片電荷量q的兩倍，即：正電荷集中在上極板，負(fù)電荷集中在下極板，而中間的極板上片產(chǎn)生的負(fù)電荷與下片產(chǎn)生的正電荷相互抵消，這種接法稱為串聯(lián)。由圖可知，輸出的總電荷q串等于單電荷q，而輸出電壓U串為單片電壓U的兩倍，總電容C串為單片電容C的一半，即：串、并聯(lián)接法的特點n 并聯(lián)法：輸出電荷大，時間常數(shù)大，宜用于測緩變信號，適 用于以電荷作為輸出量的

39、場合。n 串聯(lián)法：輸出電壓大，本身電容小，適用于以電壓作為輸出 的較快變信號，且測量電路輸入阻抗很高的場合。(5)、壓電式傳感器測量電路的作用是什么?其核心是解決什么問題?比較電荷放大器和電 壓放大器的性能特點和各自的適用場合。答：壓電式傳感器的產(chǎn)生的電量非常小，內(nèi)阻很高。測量電路的作用是進行阻抗變換和放大，即要求測量電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，通常用高輸入阻抗運放。電壓放大器將壓電式傳感器的高輸出阻抗經(jīng)放大器變換為低阻抗輸出，并將微弱的電壓信號進行適當(dāng)放大，線路簡單，線性度和穩(wěn)定性好,但其所接配的壓電式傳感器的電壓靈敏度將隨電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化，而且電纜的的更換得引

40、起重新標(biāo)定的麻煩。電荷放大器是一種具有深度電容負(fù)反饋的高增益運算放大器，其雖然允許使用很長的電纜，并且電容Ce變化不影響靈敏度，但它比電壓放大器價格高，電路較復(fù)雜，調(diào)整也比較困難。(6)、 己知電壓前置放大器輸入電阻及總電容分別為 Ri = 1M ，Ci = 100 pF ，求與壓電加速度計相配，測1Hz 振動時幅值誤差是多少？Ch81、超聲波在通過兩種介質(zhì)界面時，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？當(dāng)超聲波由一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時，由于在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同，在異質(zhì)界面上會產(chǎn)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換等現(xiàn)象。2.影響超聲波的傳播速度的有哪些因素？ 與傳播介質(zhì)，以及媒介的密度、彈性模量，液體的黏度、密度等有

41、關(guān)。3.簡述超聲波測厚度、液位、流速的原理。 超聲波測厚度由信號發(fā)射源和探測器兩部分組成，測量時通過厚度的變化來改變探測器接收信號的強弱或快慢，最后轉(zhuǎn)換成與輸出信號呈線性關(guān)系的厚度絕對量值。超聲波測液位是利用其在兩種介質(zhì)的分界面上的反射特性，從發(fā)射超聲脈沖開始，到接收換能器接收到反射波為止的這個時間間隔為已知，進而求出液位。超聲波測流速利用超聲波在順流和逆流中的傳播速度進行測量。測量裝置是在管外設(shè)置兩個相隔一定距離的收發(fā)兩用壓電超聲換能器，每隔一段時間(如1/100s)，發(fā)射和接收互換一次。在順流和逆流情況下，發(fā)射和接收的相位差與流速成正比。據(jù)此，精確測定流速。4.壓電式超聲波探頭有哪幾種結(jié)構(gòu)

42、? 超聲換能器中的阻尼塊起什么作用？有縱波探頭和橫波探頭兩種結(jié)構(gòu)。阻尼塊作用是吸收壓電振子背向輻射聲能，降低晶片的品質(zhì)因數(shù)。5. 超聲波傳感器的發(fā)射與接收分別利用什么效應(yīng)，檢測原理是什么？發(fā)射利用逆壓電效應(yīng)，接收利用正壓電效應(yīng)。檢測原理主要是通過測量某些媒質(zhì)的聲學(xué)特性來檢測各種非聲量。6. 超聲傳感器進行物位檢測有哪幾種方式？舉例說明其應(yīng)用情況。 一是單換能器方式，發(fā)射和接收超聲波均使用一個換能器。二是雙換能器方式，發(fā)射和接收各由一個換能器來完成。超聲波傳感器可用來測量液體的高度，物體的厚度以及金屬損傷等等。 7. 現(xiàn)在越來越多的家庭擁有了自己的小汽車，車上配置的倒車防撞雷達多數(shù)是基于超聲 檢

43、測原理制成的，請思考一下其是如何實現(xiàn)這一功能的？(畫出檢測示意圖、說明檢測 原理)答：倒車?yán)走_用于測距上，在某一時刻發(fā)出超聲波信號，在遇到被測物體后的射回信號波，被倒車?yán)走_接收到，得用在超聲波信號從發(fā)射到接收回波信號這一個時間而計算出在介質(zhì)中的傳播速度，這就可以計算出探頭與被探測到的物體的距離。其檢測原理是壓電式超聲波發(fā)生器，它有兩個電晶片和一個共振板，當(dāng)兩極外加脈沖信號，它的頻率等于壓電晶片的固有震蕩頻率時，壓力晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，將機械的能轉(zhuǎn)為電信號，這也就成了超聲波探頭的工作原理。8. 有一些避免閑人靠近的重要場所，如高壓危險場所，需要安裝必要的提醒裝置，當(dāng)閑 人靠近時應(yīng)

44、該自動發(fā)出告警信號，試設(shè)計這一裝置。答：9. 利用超聲波測厚的基本方法是什么？已知超聲波在工件中的聲速為 5640m/s，測得的時間間隔 t 為 22 s ，求工件厚度。 答：超聲波測厚的基本方法是通過厚度的變化來改變探測器接收信號的強弱或快慢，最后轉(zhuǎn)換成與輸出信號呈線性關(guān)系的厚度絕對量值。 厚度D=5640×11=0.062mCH91.磁電感應(yīng)式傳感器有哪幾種類型？它們有什么相同點和不同點？答：磁電式傳感器分為動圈式和磁阻式；動圈式分為線速度型和角速度型相同點：都是利用電磁感應(yīng)原理將被測量轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器；都有線圈、磁 鐵、活動銜鐵。不同點：動圈式傳感器中是線圈作運動從而產(chǎn)生感

45、應(yīng)電動勢，磁阻式磁電傳感器在工作時，線圈與磁鐵部分是相對靜止的，由與被測量相連的物體（導(dǎo)磁材料）的運動來改變磁路的磁阻，從而改變貫穿線圈的磁通量，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2. 為什么磁電感應(yīng)式傳感器又叫做速度傳感器？怎樣用它測量運動位移和加速度？答：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，磁電感應(yīng)式傳感器的線圈感應(yīng)電壓與線圈磁通對時間的導(dǎo)數(shù)成正比，而實現(xiàn)磁通變化有兩種方式：活動銜鐵相對磁鐵振動或轉(zhuǎn)動，線圈相對磁鐵振動或轉(zhuǎn)動。 這兩種方式產(chǎn)生的感應(yīng)電壓都與振動或轉(zhuǎn)動的速度成正比，因此磁電感應(yīng)式傳感器又叫做速度傳感器。在磁電感應(yīng)式傳感器后面接積分電路可以測量位移，后面接微分電路可以測量加速度。因為位移是速度的積分，而加

46、速度是速度的微分。3.磁電式傳感器與單線圈（螺管）自感式傳感器有何異同？為什么后者可測量靜位移或 距離而前者卻不能？答：相同點：都有線圈和活動銜鐵。不同點：磁電式傳感器的線圈是繞在永久磁鋼上，自感式傳感器的線圈是繞在不帶磁性的鐵心上。自感式傳感器的線圈的自感取決于活動銜鐵與鐵心的距離，磁電式傳感器線圈的感應(yīng)電壓取決于線圈與活動銜鐵的相對運動速度。當(dāng)相對運動速度為零時，氣隙磁阻不變化，線圈磁通不變化，線圈就沒有感應(yīng)電壓，因此后者可測量靜位移或距離而前者卻不能。4. 已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器輸出電動勢的頻率 f=72Hz，測量齒盤的齒數(shù) Z=36，求：(1) 被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？(2)在上述

47、情況下，如果計數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為±1 個數(shù)字，其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少？答：(1) n=f/z=72/36=2rpm(2)CH10. 1. 什么是霍爾效應(yīng)？答：在金屬或半導(dǎo)體薄片相對兩側(cè)面ab統(tǒng)一控制電流I，在薄片垂直方向上施加磁場B，則在垂直于電流和磁場的方向上，即另兩側(cè)面cd會產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁場B乘積成正比的電動勢UH,這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。2. 霍爾元件常用材料有哪些？為何不用金屬做霍爾元件材料？為何霍爾元件為薄片？答：霍爾元件常用的半導(dǎo)體材料有N型Ge，InSb，InAs，GaAs，InAsP,和N型Si等；霍爾系數(shù):K=1/(n*q)式中，n為載流子密度,一般金屬中

48、載流子密度很大,所以金屬材料的霍爾系數(shù)系數(shù)很小,霍爾效應(yīng)不明顯; 而半導(dǎo)體中的載流子的密度比金屬要小得多,所以半導(dǎo)體的霍爾系數(shù)系數(shù)比金屬大得多,能產(chǎn)生較大的霍爾效,故霍爾元件不用金屬材料而是用半導(dǎo)體；霍爾電壓U=Bh/ned，霍爾元件越薄，即d越小，可以使U越大，使效果更明顯，同時也更方便應(yīng)用。3. 霍爾元件不等位電勢產(chǎn)生的原因有哪些？為何存在不等位電勢？怎樣補償？答：產(chǎn)生原因：霍爾電極安裝位置不正確，不對稱或不在同一等電位量上。半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或使幾何尺寸不均勻?？刂齐姌O接觸不良造成控制電流不均勻分布。4. 霍爾元件為何存在溫度誤差？怎樣從電路上采取措施加以補償？試分析霍爾

49、元件輸 出接有負(fù)載 RL 時，利用恒壓源和輸人回路串聯(lián)電阻 RT 進行溫度補償?shù)臈l件。答：(1)采用恒流源供電和輸人回路并聯(lián)電阻。采用恒流源提供恒定的控制電流可以減小溫度 誤差，但元件的霍爾靈敏度系數(shù)KH也是溫度的系數(shù)，對于具有正溫度系數(shù)的霍爾元件，可在元件控制極并聯(lián)分流電阻Ro來提高Hu的溫度穩(wěn)定性(2)采用溫度補償元件(如熱敏電阻、電阻絲等）。(3)合理選取負(fù)載電阻的阻值。(4)采用橋路溫度補償?shù)碾娐贰?5)采用恒壓源供電和輸人回路串聯(lián)電阻。當(dāng)霍爾元 件采用穩(wěn)壓電源供電，且霍爾輸出開路狀態(tài)下工作時，可 在輸人回路中串入適當(dāng)?shù)碾娮鑱硌a償溫度誤差。(6)采用軟件修正補償。當(dāng)霍爾元 件采用穩(wěn)壓電

50、源供電，且霍爾輸出開路狀態(tài)下工作時，可在輸人回路中串入適當(dāng)?shù)碾娮鑱硌a償溫度誤差。5. 簡述霍爾傳感器測量電流、磁感應(yīng)強度、微位移、壓力的原理。答:測電流: 在金屬或半導(dǎo)體薄片相對兩側(cè)面ab通以控制電流I，在薄片垂直方向上施加磁場B，則在垂直于電流和磁場的方向上，即另兩側(cè)面cd會產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁場B乘積成正比的電動勢霍爾電壓 ,測量電流的原理是當(dāng)元件固定,外加恒定磁場,則霍爾電壓大小與電流大小成正比的關(guān)系;測量磁感應(yīng)強度的原理是當(dāng)元件固定,通過電流不變,則霍爾電壓大小與磁感應(yīng)強度大小成正比的關(guān)系;測量微位移時，霍爾元件需要構(gòu)造一個梯度均勻的磁場，使磁感應(yīng)強度與位移呈線性關(guān)系，從而使霍

51、爾元件輸出電壓與位移成線性關(guān)系；測量壓力時基于彈性元件(單圈或多圈彈管、膜盒、膜片、波紋管等)受壓后產(chǎn)生的位移與被測壓力呈一定函數(shù)關(guān)系，將測壓力轉(zhuǎn)換為測位移的問題，用霍爾元件測位移的原理即可測壓力。6. 霍爾傳感器可用來檢測哪些物理量？需要什么條件？為加大輸出電壓，常常把多片 霍爾元件串接起來，請畫出正確的兩片霍爾元件輸出串聯(lián)的電路。答:(1)霍爾元件及霍爾傳感器的應(yīng)用十分廣泛。在測量領(lǐng)域，可用于磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等的測量；在通信領(lǐng)域，可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻以及微波功率測量等；在自動化技術(shù)領(lǐng)域，可用于無刷直流電機、速度傳感、位置傳感、自動記數(shù)、接近開關(guān)、霍爾

52、自整角機構(gòu)成的伺服系統(tǒng)和自動電力拖動系統(tǒng)等。(2)需要外加磁場,且霍爾元件要通過電流(1)7. 線性集成霍爾傳感器與開關(guān)型集成霍爾傳感器的應(yīng)用場合有何不同？答:線性集成霍爾傳感器的輸出電壓與輸入的磁感應(yīng)強度成線性關(guān)系，因此常用來測量磁場的磁感應(yīng)強度或能轉(zhuǎn)換成磁場的磁感應(yīng)強度的其他非電量。這些非電量是連續(xù)變化的模擬量。多應(yīng)用于磁通計、位移計、電流計、磁讀頭、速度計、振動計、羅盤等開關(guān)型集成霍爾傳感器的輸出只有高電平和低電平兩種狀態(tài)，常用來測量磁場的有或無，也可用來測量能轉(zhuǎn)換成磁場的其他開關(guān)型非電量。經(jīng)常應(yīng)用于以下一些領(lǐng)域：轉(zhuǎn)速、里程測定、位置及角度檢測、機械設(shè)備的限位開關(guān)、按鈕開關(guān)、點火系統(tǒng)、保

53、安系統(tǒng)等。8. 試設(shè)計一個采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。9. 比較霍爾元件、磁敏電阻有哪些相同之處和不同之處？簡述其各自的特點。答：（1）磁敏電阻與霍爾元件屬同一類，都是磁電轉(zhuǎn)換元件，兩者本質(zhì)不同是磁敏電阻沒有判斷極性的能力，只有與輔助材料(磁鋼)并用才具有識別磁極的能力?；魻栐诨魻栃?yīng)：在金屬或半導(dǎo)體薄片相對兩側(cè)面ab通以控制電流I，在薄片垂直方向上施加磁場B，則在垂直于電流和磁場的方向上，即另兩側(cè)面cd會產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁場B乘積成正比的電動勢霍爾電壓 ，而磁敏電阻是基于磁敏效應(yīng)：通以電流的金屬或半導(dǎo)體材料的薄片加以與電流垂直的外磁場，則電阻值增加。（2）霍爾元件具有體積小

54、、外圍電路簡單、動態(tài)特性好、靈敏度高、線性度好、功耗低、頻帶寬等許多優(yōu)點，但由4個電極的幾何不對稱所致不等位電勢需要補償，溫度變化影響霍爾元件輸出，要采取補償方法。磁敏電阻靈敏度高，內(nèi)阻小，尺寸小，對噪聲干擾不敏感，對被測磁場影響小，且由于是固態(tài)器件，無轉(zhuǎn)動部件使之具有高可靠性，但溫度變化影響其輸出，要采取補償方法。10. 試用霍爾元件設(shè)計一家庭防盜報警裝置。(畫出檢測示意圖和檢測電路)如圖所示，將小磁鐵固定在門的邊緣上，將霍爾傳感器固定在門框的邊緣上，讓兩者靠近，即門處于關(guān)閉狀態(tài)時，磁鐵靠近霍爾傳感器，輸出端3為低電平，當(dāng)門被非法撬開時，霍爾傳感器輸出端3為高電平，非門輸出端Y為低電平，繼電器J吸合，Ja閉合，蜂鳴器得電后發(fā)出報警聲音。Ch11+Ch.201. 在國際溫標(biāo) ITS90 中對溫度范圍作了怎樣的規(guī)定？溫度測量有何特殊性？（2）二個溫度不能相加或相減；無標(biāo)準(zhǔn)量直接進行比較測量；只能通過物體隨溫度變化的某些特性間接測量2. 說明熱電阻的測溫原理。根據(jù)熱敏電阻阻值隨溫度變化特性的差異，熱敏電阻大體上 可分為哪幾種類型？它們的特點及應(yīng)用范圍如何？比較熱電阻與熱敏電阻應(yīng)用的異同。答：（1）當(dāng)被測溫度變化時，電阻隨溫度而變化，通過測量電阻值的變化得出溫度變化（2）按半導(dǎo)體電阻-溫度特性，熱敏電阻可分為三類：即負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)，正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻