1、嚴(yán)正聲明：孫傳友是高等教育出版社出版的現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表第 1 版 和第 2 版教材及其習(xí)題解答的唯一著作權(quán)人。該教材的習(xí)題解答僅供讀者和網(wǎng) 友下載閱讀。任何其他人將該習(xí)題解答的內(nèi)容冠以其他文檔名稱以自的己名義 在任何網(wǎng)站發(fā)布，都侵犯了作者的著作權(quán)，如不自行刪除，必將承擔(dān)侵權(quán)的后 果和法律責(zé)任。 現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表第 2 版習(xí)題解答 孫傳友 編 第 1 章 1- 1 答： 錢學(xué)森院士對新技術(shù)革命的論述中說： “新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù) 由測量技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)” 。如果沒有儀 器儀表作為測量的工具，就不能獲取生產(chǎn)、科學(xué)、環(huán)境、社會等領(lǐng)域

2、中全方位的信息，進入 信息時代將是不可能的。 因此可以說， 儀器技術(shù)是信息的源頭技術(shù)。 儀器工業(yè)是信息工業(yè)的 重要組成部分。 1- 2 答： 同非電的方法相比，電測法具有無可比擬的優(yōu)越性： 1、便于采用電子技術(shù)，用放大和衰減的辦法靈活地改變測量儀器的靈敏度，從而大大 擴展儀器的測量幅值范圍 （ 量程 ） 。 2、電子測量儀器具有極小的慣性，既能測量緩慢變化的量，也可測量快速變化的量， 因此采用電測技術(shù)將具有很寬的測量頻率范圍 （ 頻帶） 。 3、把非電量變成電信號后， 便于遠(yuǎn)距離傳送和控制， 這樣就可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動測量。 4、把非電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號，不僅能實現(xiàn)測量結(jié)果的數(shù)字顯示，而且更重要

3、的是能 與計算機技術(shù)相結(jié)合，便于用計算機對測量數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)測量的微機化和智能化。 1- 3 答： 各類儀器儀表都是人類獲取信息的手段和工具。盡管各種儀器儀表的型號、原理和用 途不同， 但都由三大必要的部分組成： 信息獲取部分、 信息處理部分、 信息顯示部分。 從“硬 件”方面來看，如果把常見的各類儀器儀表“化整為零”地解剖開來，我們會發(fā)現(xiàn)它們內(nèi)部 組成模塊大多是相同的。從“軟件”方面來看，如果把各個模塊“化零為整”地組裝起來， 我們會發(fā)現(xiàn)它們的整機原理、總體設(shè)計思想、主要的軟件算法也是大體相近的。這就是說， 常見的各類儀器儀表盡管用途、 名稱型號、性能各不相同，但它們有很多的共性， 而且

4、共性 和個性相比，共性是主要的，它們共同的理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)實質(zhì)就是“檢測技術(shù)” 。常見 的各類儀器儀表只不過是作為其“共同基礎(chǔ)”的“檢測技術(shù)”與各個具體應(yīng)用領(lǐng)域的“特殊 要求”相結(jié)合的產(chǎn)物。 1- 4 答： “能把外界非電信息轉(zhuǎn)換成電信號輸出的器件或裝置” 或“能把非電量轉(zhuǎn)換成電量的器 件或裝置”叫做傳感器。能把被測非電量轉(zhuǎn)換為傳感器能夠接受和轉(zhuǎn)換的非電量 （ 即可用非 電量 ）的裝置或器件，叫做敏感器。如果把傳感器稱為變換器，那么敏感器則可稱作預(yù)變換 器。敏感器與傳感器雖然都是對被測非電量進行轉(zhuǎn)換， 但敏感器是把被測非電量轉(zhuǎn)換為可用 非電量，而不是象傳感器那樣把非電量轉(zhuǎn)換成電量。 1- 5

5、 答： 目前，國內(nèi)常規(guī)（常用） 的檢測儀表與系統(tǒng)按照終端部分的不同， 可分為以下三種類型： 1、普通模擬式檢測儀表 基本上由模擬傳感器、模擬測量電路、和模擬顯示器三部分組成，如題 1-5圖1所示。 題1-5圖1 2、 普通數(shù)字式檢測儀表 基本上由模擬傳感器、模擬測量電路、和數(shù)字顯示器三部分組成，如題 1-5圖2所示。 按照顯示數(shù)字產(chǎn)生的方式，普通數(shù)字式檢測儀表又可分為模數(shù)轉(zhuǎn)換式和脈沖計數(shù)式兩種類 型。 題1-5圖2 3、 微機化檢測儀表 其簡化框圖題1-5圖3所示。微機化檢測儀表通常為多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 能巡回檢測多 個測量點或多種被測參數(shù)的靜態(tài)量或動態(tài)量。 每個測量對象都通過一路傳感器和測量

6、通道與 微機相連，測量通道由模擬測量電路 （又稱信號調(diào)理電路）和數(shù)字測量電路 （又稱數(shù)據(jù)采集 電路）組成。傳感器將被測非電量轉(zhuǎn)換成電量， 測量通道對傳感器信號進行信號調(diào)理和數(shù)據(jù) 采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入微機進行必要的處理后，由顯示器顯示出來， 并由記錄器記錄 下來。在某些對生產(chǎn)過程進行監(jiān)測的場合， 如果被測參數(shù)超過規(guī)定的限度時， 微機還將及時 地起動報警器發(fā)出報警信號。 題1-5圖3 2-1 解: 靈敏度為 S = 300mV 二 300mV / mm。 1mm 2-2 求（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度；（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值。 解: （1 ）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為 S=0

7、.45 0.02 100 0.2 = 0.18 cm/C （2 ）記錄儀筆尖位移 4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值為： 4 t 22.22 C 0.18 2- 3 解：據(jù)公式(2 2 2 5) 必 50 =e解此方程得 - 7.21s y 100 In 2 2- 4 解：據(jù)公式（2-1-18）,二階傳感器的幅頻特性為: 當(dāng) =0時，K =1 ,無幅值誤差。當(dāng) 0時，K 一般不等于1,即出現(xiàn)幅值誤差。 由題意知COn =2兀10kHz , =0.5 ,要確定滿足1 K（叭3%也就是滿足 0.97乞K 乞1.03的傳感器工作頻率范圍。 =03，得，2 二 0.25,n , 3 二 0.97 n。 根據(jù)

8、二階傳感器的特性曲線可知，上面三個解確定了兩個頻段，即 ；：3宀。前者在特征曲線的諧振峰左側(cè)，后者在特征曲線的諧振峰右側(cè)。對于后者，盡管 在該頻段內(nèi)也有幅值誤差不大于 3%,但是該頻段的相頻特性很差而通常不被采用。所以， 只有0 2頻段為有用頻段。 由 2 =0.25, n =0.25 2二10kHz可得f 2.5kHz ,即工 作頻率范圍為02.5kHz。 2- 5 解：據(jù)題意知，K。=1，阻尼比 =ir. 2，代入公式(2-2-18 )得幅頻特性為 600Hz 時幅值比為 K(f) = - 1 =0.94 據(jù)公式(2 2 19)得相位差為 同理可得測量頻率為 400Hz時幅值比和相位差分別

9、為 0.99和33.7 2- 6 解： 按式(2-3-6)求此電流表的最大引用誤差 2.0% 1.5% 即該表的基本誤差超出 1.5級表的允許值。所以該表的精度不合格。但該表最大引用誤 差小于2.5級表的允許值，若其它性能合格可降作 2.5級表使用。 2- 7 解：據(jù)公式(2 3-9)計算，用四種表進行測量可能產(chǎn)生的最大絕對誤差分別為: A 表 pXmax = G % 漢 L =1.5% 漢 30 V=0.45V B 表 I Axmax = G % 匯 L =1.5% 沢 50V=0.75V C 表也Xmax = G % 漢 L =1.0% X 50V=0.50V D 表 AXmax = G

10、% 沃 L =0.2% 匯 360V=0.72V 四者比較可見，選用 A表進行測量所產(chǎn)生的測量誤差較小。解方程K(.) 1 2 L.2 - :0.97，得.！ =1.03，n ； 解方程K( ) 由于=0.5 , ，故測量頻率為 3- 1 答：線繞式電位器的電阻器是由電阻系數(shù)很高的極細(xì)的絕緣導(dǎo)線， 整齊地繞在一個絕緣 骨架上制成的。在電阻器與電刷相接觸的部分， 導(dǎo)線表面的絕緣層被去掉并拋光， 使兩者在 相對滑動過程中保持可靠地接觸和導(dǎo)電。 電刷滑過一匝線圈，電阻就增加或減小一匝線圈的 電阻值。因此電位器的電阻隨電刷位移呈階梯狀變化。 只要精確設(shè)計絕緣骨架尺寸按一定規(guī) 律變化，如圖3-1-2（b

11、）所示，就可使位移電阻特性呈現(xiàn)所需要的非線性曲線形狀。由 3- 1-2（a）可見，只有當(dāng)電刷的位移大于相鄰兩匝線圈的間距時，線繞式電位器的電阻才會 變化一個臺階。而非線繞式電位器電刷是在電阻膜上滑動， 電阻呈連續(xù)變化，因此線繞式電 位器分辨力比非線繞式電位器低。 3- 2 解：據(jù)公式（3-1-4）,對于空載電位器，其輸出電壓與輸入位移呈線性關(guān)系， 由上式可見，電位器靈敏度的提高幾乎是完全依靠增加電源電壓來得到。 但是電源電壓不可 能任意增加，它是由電位器線圈的細(xì)電阻絲允許的最大消耗功率 P決定的。所以，允許的 電源電壓為 由題意知，L=4mm , x=1.2mm，代人公式（3-1-4）計算得，

12、電位器空載輸出電壓為 3- 3 答：應(yīng)變片的靈敏系數(shù) k是指應(yīng)變片的阻值相對變化與試件表面上安裝應(yīng)變片區(qū)域的軸 向應(yīng)變之比，而應(yīng)變電阻材料的應(yīng)變靈敏系數(shù) ko是指應(yīng)變電阻材料的阻值的相對變化與應(yīng) 變電阻材料的應(yīng)變之比。實驗表明： kv ko,究其原因除了黏結(jié)層傳遞應(yīng)變有損失外，另一 重要原因是存在橫向效應(yīng)的緣故。 應(yīng)變片的敏感柵通常由多條軸向縱柵和圓弧橫柵組成。 當(dāng)試件承受單向應(yīng)力時， 其表面 處于平面應(yīng)變狀態(tài)，即軸向拉伸 & x和橫向收縮& y。粘貼在試件表面的應(yīng)變片，其縱柵承 受& x電阻增加，而橫柵承受 & y電阻卻減小。由于存在這種橫向效應(yīng)，從而引起總的電阻 變化為 R kx x ky

13、；y 二 kx（1 ： H）；x, R 因 - 0，橫向效應(yīng)系數(shù)H - 0，故k : kx I 2, UacUbc, 故I ab0, Uab0；當(dāng)銜鐵位于零位以下時， I 1| 2,Uacc,故I ab0,Uab10丄。, Q 136 C U 0.16V o C849.6 4-10 答：據(jù)(4- 3 6 )式和定積分性質(zhì)可知 EABS) EABgbTS瞪6)dT -(Tn -T)ln 牛 ；(B -6)dT =t(T-T)ln 牛 .；(匚 B-匚 A)dT = EAB(T,T) e NB T0 e N B T 中間溫度定律證畢。 據(jù)(4- 3 6 )式和對數(shù)性質(zhì)、定積分性質(zhì)可知 4- 11

14、解：圖4-3-7可簡化為題4-12圖(a)o我們仿照書上介紹的“巡游一周法” ，從熱端出 發(fā)沿回路一周，按照遇到的導(dǎo)體和溫度的順序， 依次寫出各接觸電勢和溫差電勢， 并將它們 相加起來便是圖(a)中整個回路的總熱電勢： EA(T0,Tn) - EAA(Tn) EA(,T) 依據(jù)公式(4-3-3)和對數(shù)的性質(zhì)，很容易證明:據(jù)公式 (4-2-21)UC U im Qm C Qm C 2煜0926， 解: 根據(jù)(4-2-12 )式:二 n2d31 d33 T - -2 78 102 190 102 T 或 Ca = 84.96 10J1F o E BB (Tn ) EAA(Tn) = E A B (

15、Tn ) EBA 仃n) EBC (TO) - ECA (TO) = EBA(TO) 因Ec（T0,T0） =0 ,故 、（3）式代入（1 ）式并整理可得: -EAB 仃，Tn） * EAB （Tn ,T0） （ 4） 補償導(dǎo)線滿足公式（4-3-12）的條件，將（4-3-12）式代入上式，并引用中間溫度定律（4-3-8） 式，可得 E 二 EAB（T,Tn） EAB（Tn,To） =EAB 仃，Tn） EAB（Tn,T。）= EAB（T,T。） （ 5） 從以上推導(dǎo)過程可以看出，圖 4-3-7即題4-12圖（a）中補償導(dǎo)線 A B 滿足公式（4 3-12）的條件，故可將熱電偶的冷端延伸，而保證

16、整個回路的熱電勢仍然不變。 題4-12圖 如果改用普通的銅導(dǎo)線來延伸熱電偶的冷端，如圖題 4-12圖（b）所示，則整個回路的熱 電勢為： E =EAB 仃廠 EB（T,Tn） EBC （Tn） - EcgT。） ECW） ECA（），EA（,T）（ 6） 依據(jù)積分的性質(zhì)可知 Ec（Tn,To） - Ec（To,Tn） =o , （7） 依據(jù)公式（4-3-3）和對數(shù)的性質(zhì)，很容易證明： EBC 仃n） EcA（Tn） = EBA （Tn ） （ 8） （7）、（8）式代入（6）式得 E= EAB 仃）EB（T,Tn） EBA（Tn） EA（，T）二 EAB（T,Tn） = EAB 仃，To） （

17、9） 從以上推導(dǎo)過程可以看出，普通的銅導(dǎo)線不能用來延伸熱電偶的冷端。 4-12 解：由題意可知：Tn = 50C, ET,Tni=60mV , E Tn,0 二靈敏度 Tn =0.08 50 = 4mV , ET,0 =ET,Tn ETn,0 =60 4 = 64mV , 或 T -Tn 靈敏度=ET, Tn = T -50 0.08 = 60 , T 60 50=800 Co 0.08 4-13 解：采用與其相配的補償導(dǎo)線時，將公式（ 4-3-13）代入公式（4-3-9 ）得，儀表測得的(3) E T,0 64 靈敏度 0.08 = 800 C, U1 =EK（T,Tn） EK（Tn，T。）

18、=EK（T,T ） = EK（T,O）-EK（T,O） 從K型熱電偶的分度表上查得對應(yīng) 400 C和20C的熱電勢，代入上式計算得 若錯用了分度號為 E的熱電偶的補償導(dǎo)線，則儀表測得的電壓為 查E型和K型熱電偶的分度表上對應(yīng) 400 C、30 C和20 C的熱電勢，代入上式計算得 儀表指示的變化為 5 _U2 =15.597 一15.801 - _0.204mV 4-14 答：不可接反。因為圖 4-3-9中補償電橋的電壓為 Uab二EAB (Tn,T0)，毫伏表讀數(shù)為 如果4V直流電源的極性接反，則補償電橋的電壓也會改變極性，即 U ab - _EAB(Tn，T0), 此時 U。二 EAB(T

19、,Tn) Uab 二 EAB(T,Tn) -EAB(Tn，To) =EAB(T,TO)。 4-15 解：由題意知，本題所求解的補償電橋就是書上圖 4-3-10所示電路。而且，題中給出 了：銅電阻Rt的電阻溫度系數(shù) a =0.004 ,熱電偶的電壓溫度系數(shù) 2 =6 1OV/C,To=5OC 時EAB(T,0) =0.299mV =0.299 10 V。代入書上公式(4-3-27)計算，直接求得可調(diào) 電阻的阻值RS 或代入公式(4-3-26)計算得 因為=6 10V是0100C之間變化時的平均值， 故據(jù)此計算出的RS要比按分度表查出 的EAB(T0,0) =0.299 10 3V計算出的RS精確

20、度低一些。 4-16 解：因為該溫度顯示儀表是按照鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表刻度的， 所以只有在冷端溫度 為0C的情況下，儀表顯示的溫度才與實際溫度相符。查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表可知， 500C對應(yīng)的熱電勢是 20.640mV。由此我們可推斷：既然顯示儀表指示溫度為 500 C,表明 此時儀表所加的電壓為 20.640mV。因為此時冷端溫度是 60C而不是0C,所以此時儀表所 加的電壓應(yīng)該是 E T,60而不是E T,0。將儀表測得的 E T,60 =20.640mV，和查表得到 的E 60,0 =2.436mV代入公式(4-3-9)計算得 再反查鎳鉻鎳硅熱電偶分度表，與此熱電勢 E T,0 =2

21、3.076mV對應(yīng)的溫度在 557C和 558C中間即557.5 C。這個溫度值才是實際的溫度值，因此此時儀表顯示的溫度誤差為 500-557.5=-57.5 C。 如果熱端溫度不變，設(shè)法使冷端溫度保持在 20 C,此時儀表所加的電壓將變?yōu)?E(T,20)，將前面計算得的 E T,0 =23.070mV和查表得到的 E 20,0 =0.798mV代人公式 (4-3-9)計算得 再反查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表可知，此電壓加到儀表上，儀表顯示溫度將是與 E(T,0) =22.278mV對應(yīng)的溫度值，應(yīng)當(dāng)在538與539C中間約538.4 C,而此時的實際溫 度依然是557.5 C,因此此時儀表顯示的

22、溫度誤差為 538.4-557.5=-19.1 C。 通過以上計算對比可見，冷端溫度降低時，顯示儀表的指示溫度值更接近實際溫度值。電壓為 4-17 答：基于光電效應(yīng)原理工作的光電轉(zhuǎn)換元件稱為光電器件或光敏元件。 光電效應(yīng)一般分 為外光電效應(yīng)、光導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)，相對應(yīng)的光電器件也有以下三種類型： 1、光電 發(fā)射型光電器件，有光電管（符號見圖 4- 4 - 2）和光電倍增管（符號見圖 4- 4 - 4 （b）; 2、光導(dǎo)型光電器件，有光敏電阻（符號見圖 4- 4 -6）,3、光伏型光電器件，有光電池 （符號見圖4- 4 - 12）。 4-18 答：有5種常見形式。1、透射式，可用于測量液體、

23、氣體和固體的透明度和混濁度； 2、反射式，可用于測量表面粗糙度等參數(shù)；3、輻射式，可用于光電高溫計和爐子燃燒監(jiān) 視裝置；4、遮擋式，可用于測量物體面積、尺寸和位移等參量；5、開關(guān)式，可用于開 關(guān)，如光電繼電器；計數(shù)，將光脈沖轉(zhuǎn)換為電脈沖進行產(chǎn)品計數(shù)或是測量轉(zhuǎn)速等； 編碼， 利用不同的碼反映不同的參數(shù)。 4-19 答：光電器件輸出的光電流與入射光波長的關(guān)系 l=F（入）為光譜特性。在同樣的電壓和 同樣幅值的光強度下， 當(dāng)以不同的正弦交變頻率調(diào)制時， 光電器件輸出的光電流 I或靈敏度 S與入射光強度變化頻率 f的關(guān)系I=F1（f）或S=（f）稱為頻率特性。 光譜特性對選擇光電器件和輻射能源有重要意

24、義。 當(dāng)光電器件的光譜特性與光源輻射能 量的光譜分布協(xié)調(diào)一致時，光電傳感器的性能較好，效率較高。在檢測時，光電器件的最佳 靈敏度最好在需要測量的波長處。 選用光電元件時，應(yīng)考慮其頻率特性是否能適應(yīng)于入射光強度變化的情況。也就是說， 光電元件的頻率響應(yīng)特性的上限頻率應(yīng)遠(yuǎn)高于入射光強度變化的頻率。 4-20 答：將題3-9圖的電冰箱溫控電路這樣改裝：熱敏電阻改為光敏電阻 RG ,并與串聯(lián)電 阻R5互換位置，壓縮機改為路燈。 4-21 答：由公式（4-5-13）可見，增大（或減少）霍爾片控制電流可增大（或減少）霍爾式鉗 形電流表的靈敏度；圖4-5-7中被測電流導(dǎo)線如果在硅鋼片圓環(huán)上繞幾圈， 電流表靈

25、敏度便 會增大幾倍。用這種辦法可成倍地改變霍爾式鉗形電流表的靈敏度和量程。 4-22 解：輸出的霍爾電勢為： UH=KHIB=：22 1.0 10 0.3=6.6（mV） 可得載流子濃度為： nKH ed22 1.6 109 1 10_2.84 1 川 4-23 答：如圖4-5-9所示，由于工藝上的原因，很難保證霍爾電極C、 D裝配在同一等位面 上，這時即使不加外磁場，只通以額定激勵電流 I，在CD兩電極間也有電壓 U）輸出，這就 是不等位電壓。U0的數(shù)值是由C、D兩截面之間的電阻 R0決定的，即U0=IR。此外霍爾元件 電阻率不均勻或厚度不均勻也會產(chǎn)生不等位電壓。 KH RH d ne 不等

26、位電壓是霍爾傳感器的一個主要的零位誤差， 其數(shù)值甚至?xí)^霍爾電壓， 所以必 須從工藝上設(shè)法減小， 并采用電路補償措施。 補償?shù)幕舅枷胧前丫匦位魻栐刃橐粋€ 四臂電橋，如圖 4-5- 10所示。不等位電壓相當(dāng)于該電橋在不滿足理想條件 R=R=F3=R情 況下的不平衡輸出電壓。因而一切使橋路平衡的方法均可作為不等位電壓的補償措施。圖 4-5- 10所示為三種補償方案，圖 （a）是在阻值較大的臂上并聯(lián)電阻，圖 （b）（c）是在兩個臂 上同時并聯(lián)電阻，顯然方案 （c）調(diào)整比較方便。 4-24 答：不能。因為熱敏電阻 R具有負(fù)溫度系數(shù)，在圖 4-5-13（a）中，當(dāng)溫度升高時， R 減小，流過霍

27、爾元件的控制電流 I H增大，從而使霍爾元件輸出電壓 U H二KH IH B增大， 這就可補償負(fù)溫度系數(shù)的 KH隨溫度升高而減小的作用。如果把圖 4-5-13（a）中熱敏電阻換 成金屬電阻絲，因為金屬電阻絲具有正溫度系數(shù)， 當(dāng)溫度升高時，金屬電阻絲電阻增大，流 過霍爾元件的控制電流 I H減小，從而使霍爾元件輸出電壓也 U H二KH I H B減小，這只能 補償正溫度系數(shù)的 KH使UH隨溫度升高而增加的作用，不能補償負(fù)溫度系數(shù)的 KH使UH 隨溫度升高而減小的作用。 如果圖4-5-13（b）中金屬電阻絲換成熱敏電阻 R，當(dāng)溫度升高時， R減小，流過 R電流增大，流過霍爾元件的控制電流 IH減小

28、，從而使霍爾元件輸出電壓 UH -KHIHB減小，這也只能補償正溫度系數(shù)的 KH使UH隨溫度升高而增加的作用，不 能補償負(fù)溫度系數(shù)的 KH使UH隨溫度升高而減小的作用。 5- 1 答：相同點：磁敏二極管和磁敏三極管都是 PN結(jié)型的磁敏元件，都有本征區(qū) I，本征 區(qū)I的長度較長，其一個側(cè)面磨成光滑面，另一面打毛。粗糙的表面處容易使電子一空穴對 復(fù)合而消失，稱為 r（recombination） 面（或r區(qū)）， 不同點：磁敏二極管的結(jié)構(gòu)是在高阻半導(dǎo)體芯片 （本征型）I兩端，分別制作 P、N兩個 電極，形成P-I-N結(jié)。當(dāng)磁敏二極管未受到外界磁場作用時， 外加正偏壓，則有大量的空穴 從P區(qū)通過I區(qū)進

29、入N區(qū)，同時也有大量電子注入 P區(qū)，形成電流。當(dāng)磁敏二極管受到外界 磁場H+（正向磁場）作用時，電子和空穴受到洛倫茲力的作用而向 r區(qū)偏轉(zhuǎn)，由于r區(qū)的電 子和空穴復(fù)合消失速度比光滑面 I區(qū)快，因此形成的電流因復(fù)合速度快而減小。 當(dāng)磁敏二極 管受到外界磁場 H-（反向磁場）作用時，電子一空穴對受到洛倫茲力作用向光滑面偏轉(zhuǎn)，電 子一空穴的復(fù)合率明顯減小， 因而形成的電流變大。 磁敏二極管反向偏置時， 僅流過很微小 電流，幾乎與磁場無關(guān)。 磁敏三極管的結(jié)構(gòu)是在弱 P型近本征半導(dǎo)體（本征區(qū) I）上，用合金法或擴散法形成三 個結(jié)，即發(fā)射結(jié)、基極結(jié)、集電結(jié)。當(dāng)磁敏三極管未受到磁場作用時，基極電流大于集電極

30、 電流，使3 =I c/I bvy,光電元件的輸出電壓變化一個周期，光柵辯向電路產(chǎn)生一 個脈沖計數(shù)，采用電子細(xì)分技術(shù)后，主光柵移動一個光柵柵距 W細(xì)分電路將產(chǎn)生 m個計數(shù) 脈沖，光柵的分辨率即一個脈沖計數(shù)代表的位移就從 皿成W/m光柵的柵距一般為 0.01 0.1mm電子細(xì)分?jǐn)?shù)在1260甚至更多，因此光柵傳感器能測量很微小的位移。 光柵傳感器中有兩個相距四分之一莫爾條紋間距的光電元件， 這兩個光電元件的輸出信 號ui和U2的相位差正好等于 n /2。當(dāng)位移反方向時，正向位移時原來相位超前的那個光電 元件的輸出信號的相位， 就從相對超前變?yōu)橄鄬t后，這就會使相關(guān)的辨向電路控制計數(shù)器 從脈沖加計數(shù)

31、變成脈沖減計數(shù)，因此計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果反映位移正負(fù)兩抵后的凈位移。 6- 3 答：長光柵所允許的移動速度 V受光敏二極管響應(yīng)時間.的限制 _ . V W iom 6 T 50 燈 0 s 6- 4 解：六位循環(huán)碼碼盤測量角位移的最小分辨率為: 碼盤半徑應(yīng)為： R =丄=0.01mm = 0.1mm a 0.098 循環(huán)碼101101的二進制碼為110110,十進制數(shù)為54 ； 循環(huán)碼110100的二進制碼為100111，十進制數(shù)為39。 碼盤實際轉(zhuǎn)過的角度為： v - (54 -39) ： =15 5.6 =84。 因為標(biāo)尺光柵每移動一個柵距 W莫爾條紋就移動一個條紋寬度 H的距離，所以當(dāng)標(biāo)尺

32、光柵移動100微米時，莫爾條紋移動的距離為 6- 6 答： 相鄰正弦繞組與余弦繞組的間距為 （n/2+1/4）W 。相鄰正弦繞組和正弦繞組，相鄰余弦繞 組與余弦繞組的間距都為 n倍節(jié)距W 6- 7 答： 感應(yīng)同步器測量系統(tǒng)對位移的分辨率 W/m是由節(jié)距 W和細(xì)分?jǐn)?shù)m決定的，因此要提 高位移分辨率，就要選用節(jié)距 W小的感應(yīng)同步器和增大細(xì)分?jǐn)?shù) m。 6- 8 答： 感應(yīng)同步器設(shè)置正弦繞組與余弦繞組是為了能在測量位移大小的同時還能判別位移的 方向。 6- 9試分析環(huán)境溫度變化，對振弦式傳感器靈敏度的影響。 解： 在溫度變化時，振弦的有效長度也隨之變化： 式中t和分別為溫度和溫度膨脹系數(shù)，l0為溫度t

33、 = 0 C時的弦長。由于振弦的截面積很 小，可認(rèn)為當(dāng)溫度變比時其截面積 A不變。 =20m/ s 6-5 答：莫爾條紋寬度為 W W2si n 2 20 10 mm 2 sin 0.2 二 振弦的應(yīng)力d =F/A代人教材上公式（5-3-3）得振弦的振蕩頻率可表示為 取振弦式傳感器靈敏度 k =，則由上式可得 由上式可見，溫度增加，振弦靈敏度降低。 6- 10 答：振弦、振筒兩種頻率式傳感器的共同的特點是都由振動體、激振器、拾振器和放大 振蕩電路組成一個反饋振蕩系統(tǒng)， 作為振動體的振弦、振筒都是用具有導(dǎo)磁性的恒彈性合金 制成，當(dāng)激振器使振動體振動時，磁路的磁阻交替變化， 在拾振器中產(chǎn)生感應(yīng)電壓

34、，感應(yīng)電 壓的變化頻率等于振動體振動頻率。 它們共同的工作原理是，被測非電量如力、壓力、密度等使振動體振動頻率即拾振器感 應(yīng)電壓的頻率改變，因此測量拾振器感應(yīng)電壓的頻率就可測出被測非電量。 第 7 章 7- 1 答：光導(dǎo)纖維簡稱光纖， 由透光的纖芯和包層以及不透光的尼龍外套組成。 纖芯內(nèi)傳播 的光入射到纖芯和包層的交界面時，由于纖芯的折射率比包層的折射率大，只要入射角 0 i n? 大于臨界角0 c，即耳-arcsin（），光就不會穿過兩個介質(zhì)的分界面，而只會完全反 射回來，這種只有反射沒有透射的情況稱為全反射。 （折射率為n0=1）中以入射角-0射入光纖纖芯，當(dāng)入射角 芯和包層的界面上不斷地

35、產(chǎn)生全反射， 速傳播到另一端，這就是光纖傳光原理。 7- 2 答：當(dāng)光纖發(fā)生彎曲到一定程度使光線入射角小于臨界角時， 射到纖芯與包層界面上的 光有一部分將穿過界面透射進包層造成傳輸損耗 -微彎損耗， 從而引起光纖出射端輸出的 光通量發(fā)生變化。圖7-1-7中變形器的位移或所受力越大， 變形器使光纖發(fā)生周期性彎曲就 越厲害，引起傳輸光的微彎損耗越大， 光纖出射端輸出的光強度越小。 通過檢測光纖輸出的 光強變化就能測出位移或力信號。 7- 3 答：在曝光（光積分）時間，圖 7-2-6中各個光敏元曝光，吸收光生電荷，產(chǎn)生“電荷 包”。曝光結(jié)束時，全部“電荷包”實行場轉(zhuǎn)移，亦即在一個瞬間內(nèi)將感光區(qū)整場的

36、“電荷 包”圖象迅速地轉(zhuǎn)移到存貯器列陣中去，譬如將腳注為 a1、a2、a3、a4的光敏元中的光生電 荷分別轉(zhuǎn)移到腳注相同的存儲單元中去。此時光敏元開始第二次曝光（光積分） ，而存儲器 列陣則將它里面存貯的光生電荷信息一行行地轉(zhuǎn)移到讀出移位寄存器， 在高速時鐘驅(qū)動下的 讀出移位寄存器，讀出每行中各位的光敏信息，如第一次將 a1、3、C1、d1這一行信息轉(zhuǎn)移 到讀出移位寄存器，讀出移位寄存器立即將它們按 刁、b1、d、d1的次序有規(guī)則地輸出。接 著再將a2、b2、C2、d2這一行信息傳到讀出寄存器， ，直至最后由讀出移位寄存器輸出 a4、 b4、C4、d4的信息為止。 7- 4 答：紅外探測器是能

37、夠把紅外輻射量的變化轉(zhuǎn)換為電量變化的器件， 它是紅外傳感器的 關(guān)鍵部件一一傳感元件。在光纖的入射端，光線從空氣 0 ： c =arcsin 時, 就會使0 10 c即滿足全反射條件，這樣，光線就能在纖 no 呈鋸齒形路線在纖芯內(nèi)向前傳播， 從光纖的一端以光 按其所依據(jù)的物理效應(yīng)可分為光敏和熱敏兩大類型， 其中光敏紅外 探測器用得最多。 光敏紅外探測器是采用電真空光電器件或半導(dǎo)體光電器件，通過紅外輻射的光電效應(yīng)， 把紅外輻射的光量變化轉(zhuǎn)換為電量變化。 熱敏紅外探測器是采用熱敏電阻、 熱電偶和熱電堆，通過紅外輻射的熱電效應(yīng)， 把紅外 輻射的熱量變化轉(zhuǎn)換為電量變化。 7- 5 答：超聲波探頭按其工作

38、原理可分為壓電式、 磁致伸縮式、電磁式等。實際使用中壓電 式探頭最為常見。壓電式超聲波探頭是利用壓電材料的壓電效應(yīng)來工作的。 逆壓電效應(yīng)將高 頻電振動轉(zhuǎn)換成機械振動， 以產(chǎn)生超聲波。正壓電效應(yīng)將接收的超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。 由 于壓電效應(yīng)的可逆性， 實際應(yīng)用中的超聲探頭大多是發(fā)射與接收兼用， 既能發(fā)射超聲波信號 又能接收發(fā)射出去的超聲波的回波，并把它轉(zhuǎn)換成電信號。 7- 6 答：超聲檢測方法常見的有：透射法、反射法、頻率法。 7- 7 答：核輻射傳感器主要由放射源和探測器組成。 放射性輻射過度地照射人體，能夠引起多種放射性疾病。因此在實際工作中要采取各種 方式來減小射線的照射強度和照射時間。

39、如采用屏蔽層，利用輔助工具，或是增加與輻射源 的距離等各種措施。 7- 8 答：傳感器發(fā)展的新趨向是：1）探索具有新效應(yīng)的敏感功能材料，并以此研制出具有 新原理的新型物性型傳感器；2）傳感器的集成化和多功能化；3）傳感器的智能化；4） 研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。 第 8 章 8- 1 解：設(shè)兩圓弧形電位器半徑為 r，弧長為L,連成如題1圖所示差動電橋，兩電位器滑 臂轉(zhuǎn)角為：，則電橋輸出電壓為： nr r r 2U 2U L 2 L L 360 題8-1圖 3Ws in: ,代入公式(3-1 - 4 1)得電橋 Eh2 tan 2 的輸出電壓u0與傾角的關(guān)系式 8- 3 解：采用圖3-2-3

40、所示變面積型差動電容傳感器，將其動極板做成擺錘，再將該差動電 容傳感器接入圖3-2-7所示變壓器電橋，即構(gòu)成傾角測量電路。 將（3-2-12）式代入（3-2-25） 得，測量電路輸出電壓與傾角成正比 同樣，也可采用圖3-3-7 （ d）所示變面積型差動變壓器，將其活動銜鐵做成擺錘，再將 該差動變壓器接入圖 3-3-11所示差動整流電路，也可構(gòu)成傾角測量電路。 Uo =u - =u Ro 360 測量范圍丄 2r 2兀 （度） 。 8-2 解：據(jù)公（2 8-2-1中四應(yīng)變片承受的應(yīng)變?yōu)?8- 4 解： 將紙頁夾在變極距型電容器的兩極板之間，設(shè)紙頁的厚度為 ,介電常數(shù)為 此時， 據(jù)公式（32 1）

41、,變極距型電容傳感器的電容為 Cx =蟲，將電容傳感器代入圖 3-2-6（a） 6 中的Cx,圖中Co采用固定電容，據(jù)公式（3-2-18）,電路輸出電壓幅值與紙厚成正比 8- 5 解：紅外線發(fā)射管 VD!發(fā)出紅外光，此光線透過紙張后，被光敏二極管 VD2接收。紙 張越厚，透過紙張的光線強度越弱， VD2內(nèi)阻越大，輸出的檢測電壓越高，反之亦然。 VD2 輸出的檢測電壓加到兩個比較器，分別與兩只電位器設(shè)定的門限電壓進行比較。 若紙張厚度在正常范圍， VD 2輸出電壓也就在兩只電位器設(shè)定的門限電壓范圍之內(nèi)， 兩 個比較器的輸出端均輸出高電平，三極管 VTi、VT2都保持截止?fàn)顟B(tài)，繼電器也保持釋放狀

42、態(tài)。兩控制開關(guān)均不閉合。 當(dāng)紙張厚度增大超過允許范圍時， VD 2輸出的檢測電壓會升高到超過電位器 RPi設(shè)定 的門限電壓，比較器ICia的4腳電壓高于5腳，這時其2腳輸出低電平，三極管 VTi導(dǎo)通， 發(fā)光二極管LEDi （超厚指示燈）點亮，繼電器 Ki動作，使超厚控制開關(guān)閉合，接通控制紙 張變薄的電路，使其工作。 當(dāng)紙張厚度減小超過允許范圍時， VD 2輸出的檢測電壓降低到低于電位器 RP2設(shè)定的門 限電壓，比較器ICib的7腳電壓低于6腳，這時其i腳輸出低電平，三極管 VT2導(dǎo)通，發(fā) 光二極管LED2 （超薄指示燈）點亮，繼電器 K2動作，使超薄控制開關(guān)閉合，接通控制紙張 變厚的電路，使其

43、工作。 題8-5圖 紙厚檢測控制電路 8- 6 答：如題8-6圖所示，采用絕緣材料制作一個同軸圓筒形容器，軸心采用直徑為 d的金 屬圓棒作為內(nèi)電極， 金屬圓棒外的絕緣材料包層直徑為 D，絕緣材料的介電常數(shù)為 ；。因為 容器內(nèi)導(dǎo)電液體是不粘滯的， 當(dāng)液位下降時，導(dǎo)電液體不會粘滯在絕緣材料包層的表面， 所 以，導(dǎo)電液體（作為外電極）與金屬圓棒（作為內(nèi)電極）的復(fù)蓋長度即為液位高度 H。金屬 圓棒和導(dǎo)電液體構(gòu)成一個變面積式電容傳感器。 從容器底部引出的兩根引線分別與金屬圓棒和導(dǎo)電液體相連，據(jù)公式（ 32 3）可 知，傳感器電容為 Cx - H。將此電容傳感器代入上圖 3-2-6 （ b）中的Cx, C

44、o In（D /d） 采用固定電容，據(jù)公式（3-2-20）,電路輸出電壓幅值為 Uo = Egx =還匹 H。 Co Co In（D /d） 題8-6圖 8- 7 答：圖8-4-5中液位高度H使活動銜鐵上升 x，即銜鐵位移 丄：=x，將公式（8-4-i0 ） 代入（3342 ）得，差動變壓器輸出電壓與液位高度 H成正比關(guān)系 8- 8 答：采用圖8-4-6所示電容式差壓傳感器或圖 8-4-8所示壓阻式差壓傳感器及相關(guān)測量 電路（參見第 8- 9題解答）將差壓轉(zhuǎn)換成電壓，再配接一個電壓表組成水深測量儀表。其 組成框圖如題8-8圖所示。 題8-8圖 差壓傳感器及其儀表帶在潛水員身邊， 差壓傳感器高壓

45、側(cè)進氣孔敞開與潛水員身邊的水 相通，低壓側(cè)進氣孔通過一根很長的橡膠“背壓管”與水面上的大氣相通，據(jù)公式（84(1) -13），差壓傳感器的差壓與潛水員所潛入的深度 h成正比，此差壓由測量電路轉(zhuǎn)換成與 之成正比的電壓讀數(shù)，這樣，潛水員就能從該電壓表的讀數(shù)知道自己所潛入的深度 ho 8- 9 解：據(jù)公式（8-4-14），圖8-4-6所示電容式差壓傳感器的差動電容為 C1 C2 r . a曲 式中K ，該電容式差壓傳感器接入圖 3-2-7 （b）變壓器電橋，將（1）式代入公式 4Td。 （3-2-25 ）得 該電容式差壓傳感器接入圖 3-2 - 9電路，將（1）式代入公式（3-2-33）得 第 9

46、章 9- 1 解：鋁盤轉(zhuǎn)矩 Me二ke n，游絲扭矩Ms二ks r ,二者平衡時 據(jù)書上公式（6-1-1）,配接m位光電編碼器，角分辨力 比二360.2m ,將此式代入上式（1）, 可得轉(zhuǎn)速分辨力 設(shè)轉(zhuǎn)速n =0時日=0，將（1）式代入書上公式（6-1-3）,可得被測轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)換成的相應(yīng)二 進制數(shù)碼的對應(yīng)關(guān)系為 因二進制絕對編碼器最大輸出數(shù)碼為 m為全“ 1”，故對應(yīng)的可測最大轉(zhuǎn)速為 9- 2 解：據(jù)公式（9-1-6 ）和（9-1-8） , N 1000 1203 3000= 600 60X0X103 9- 3 解：令為被測振動角頻率，0 = k為絕對振動傳感器固有頻率。 * m 據(jù)公式（9-2

47、-21）,當(dāng)A 0時，ym =Xm，故可測量振動位移幅值。 據(jù)公式（9-2-23）,當(dāng) %時，ym = am/ =mam/k，故可測量振動加速度幅值。 9- 4 答：圓筒形鋁制線圈骨架可看作是一個單匝閉合線圈， 當(dāng)線圈架隨同線圈一起在磁場中 運動時，鋁制線圈架內(nèi)將感應(yīng)產(chǎn)生渦流，磁場對此渦流的作用力也將阻止線圈架運動，由C1 -C2 ke ks (1) n1 ks ke ks 360 ke (7) 2 (9235)式時二更神渦;:祁口尼力I叫線性札九鉉毀的認(rèn)刈速度戍1口匕“寸 夬，即 式中卩一一線圈架結(jié)構(gòu)尺寸和材料決定的常數(shù)。 過去線圈骨架采用普通的絕緣骨架， 因不能產(chǎn)生渦流阻尼力，就在線圈的活

48、動空間灌滿 硅油，靠線圈與周圍硅油的摩擦產(chǎn)生阻尼力。 采用鋁骨架后，用渦流阻尼取代硅油阻尼，傳 感器的體積和重量大大減小。 9- 5 答：據(jù)公式(9 242 )和(9 247) ，只有當(dāng)w w 0時，磁電式速度傳感 器的輸出電壓才與振動速度成正比。因此磁電式速度傳感器必須工作 w w 0的范圍 9- 6 答：這些傳感器的共性就是傳感器的殼體與被測振動體固接在一起， 相對于大地做絕對 振動，傳感器的殼體通過彈簧片或其他彈性支承帶動質(zhì)量塊相對于殼體做相對振動， 質(zhì)量塊 的相對振動位移被轉(zhuǎn)換成電量，因而被測振動體的絕對振動加速度被轉(zhuǎn)換成電量。 9- 7 解:圖925( a)中質(zhì)量塊的位移相當(dāng)于圖 8

49、-1-1中懸臂梁可動端的位移 3,根據(jù)(8-1-2) 式，懸臂梁上黏貼的電阻應(yīng)變電橋輸出電壓為 ,kU h 、 U。二無尹、 (1) 式中U為應(yīng)變電橋電源電壓。根據(jù)公式( 9-2-20)式，圖9-2-5 (a)中質(zhì)量塊的位移與被 測加速度a的關(guān)系為 當(dāng)： 0時，：二 a.二 ma K 將(3)式代入(1)式得 k 應(yīng)變片靈敏系數(shù)， K 懸臂梁的彈性系數(shù)； 懸臂梁實質(zhì)上是一個彈性敏感元件，當(dāng)它的可動端受到質(zhì)量塊的作用力 F時，將產(chǎn)生 位移，根據(jù)彈性力學(xué)的推導(dǎo)， 與作用力F成線性正比關(guān)系 而質(zhì)量塊受懸臂梁的彈性反作用力為 F 二 K(2) (3) U kU kU h ma (4) 4l3 3 F

50、Ebh3 (5) (6) (5)式代入(6)式得: Eb。h3 6l3 kU 61 Eboh2 2 由上式可見，測得懸臂梁黏貼的電阻應(yīng)變電橋輸出電壓， 就可以測得傳感器所固定的振動物 體的振動加速度幅值。 9- 8 d33mG K 33 ，式中G為放大倍數(shù)。 C U K 令一0 ，由（1）式可得通頻帶為 fn f0，即20Hz 30kHz，通頻帶中心頻率 A 2 解: Uo 已知 U 0 = 2V 二 2000mV，故 A = 2000 = 8g。 250 9-9 解：根據(jù)（4-2-18）式, C =Ca Cc Ci =1000 3000 50 =4050 pF， 根據(jù)(4-2-19)式，R

51、=Ra Rj =100Ml】 2M； - 1.96M， 根據(jù)（4-2-22）式,fn 1 1 6 12 2RC 2 二 1.96 10 4050 10 二 20Hz， 由題意知：f0 = 30kHz， (1) :15 kHz。 = 0.97, U0 =A K 0.97=40 d33mG C 0.97 =40 190 10 40 1010 0.97 =0.73伏 4050 10 250 mVg。 = 已知 Q A 匕 =50口 Q 綜合（4-2-26）和（9-2-31）式得, U 0 A 2 當(dāng)f二fc時, 1111 1 也可認(rèn)為 f = fc 時，U0 二A K=40 0.01877 =0.7

52、5伏。9-12 心di d0, Cxi 1 + di d ，二 Cxi ： c。1 KFi 。 解：在圖9-3-7 (b)中，每個電容傳感器的電容為 Cxi二C。 9-10 解：應(yīng)變片RiR4粘貼位置及連成的電橋電路如圖9 3 4所示。 6l 6 PS0.5 9號=14.14 10_4, 2.1 104 11 32 Ebh U0=KU =2 6 14.14 10 =169.7 10=17 10；V =17mV 。 9-11 解：圖9-3-7(a)中，令 =K W , W為重量，將此式代入公式(3-2-6 )得 do C0 1 KW (1) Cx接入題9-11圖所示測量電路。 題9-11圖 UE

53、 1 KW (2) 心-u1+UE I! (3) UE -UE 1 KW (4) 方案2將圖9-3-7(a)所示電容傳感器Cx接入圖 將(1)式代入書上公式(3-2-38),圖3-2-11 3-2-11 (a)中 (a)輸出方波頻率為 2RCxl n(1 1 KW 2R1 2R1 -)2RC01n(1 丄) R2 R2 (5) CX = 方案1將圖9-3-7(a)所示電容傳感器 1迴 d0 =UE 1十如 I d0 J n n n n 題9-12圖輸出電壓為 將(1)式代入(2)式得 o 0 45角，應(yīng)變片R2, R4與軸線成-45角，再將四個應(yīng)變片連接成電橋， 如題9-13圖所示。 題9-1

54、3圖 由題意知，應(yīng)變片靈敏系數(shù)為 k=2,剪切彈性模量為 G =8 106 kg 2=8 1010 kg 2 / cm / m 代入書上公式(9-4-3)，可計算得題9-13圖所示電橋輸出電壓為 10mV時，被測力矩為 U 0 3 10況10 3 10 二 M -二r G 3.14 0.015 8 10 424kg m kU 20 并聯(lián)總電容CX 二、Cxi =7 C0 1 KFi 二 nC。 KC v R，令總重量 i 4 i=1 八Fi， i 4 方案1將圖 =nC0 +KC0 W =nC0 1 +KW i Cx接入題9-12圖所示測量電路。 (1) 題9-12圖 U2 U E R R =

55、 - 5+U i= Cx E_nC UE (2) K XA/ W n 方案2將圖9-3-7(b)所示電容傳感器 將(1)式代入書上公式(3-2-38),圖 Uo 二 UE Cx接入圖3-2-11 (a)中 3-2-11 (a)輸出方波周期為 (3) 9-13 T =2nRC0 In(1 K 1 W) n (4) 解：在承受扭矩的鋼軸的圓周線上， 等間距地粘貼四個應(yīng)變片, 應(yīng)變片 R1, Rs與軸線成 9-3-7(b)所示電容傳感器 n n n n 第 10 章 10- 1-7所示筒式壓力傳感器外壁的圓周上，當(dāng)溫度 (3-1-24)，此電阻相對變化折算成“虛假視應(yīng)變”10-1 解：兩只相同的金屬

56、應(yīng)變片粘貼到圖 變化時，它們都會產(chǎn)生電阻變化，據(jù)公式 題 10-3 圖 為；t =kr ：t。應(yīng)變片RI粘貼到筒體空心部分外壁的圓周上， 在流體壓力P作用于筒體內(nèi)壁 時，筒體空心部分發(fā)生變形，產(chǎn)生與壓力 P成正比的周向應(yīng)變= kpP，因此應(yīng)變片 Ri 的電阻相對變化為 込 =k0（；t ；P）。應(yīng)變片R2粘貼到筒體底部實心部分外壁的圓周上, R1 在流體壓力P作用于筒體內(nèi)壁時，筒體底部實心部分不發(fā)生變形，應(yīng)變片 化為一竺=k0 ；t。將這兩應(yīng)變片連入電橋橫跨電源的相鄰兩臂，如題 10-1圖所示。電橋的 R2 其他兩臂用固定的平衡電阻，代入公式 （3-1-39）得，電橋輸出電壓為 10- 2 答

57、:在圖10-1-13中，當(dāng)被測壓力P作用于膜片時，膜片中心處位移引起兩遮光板中狹 縫一個變窄，一個變寬，從而使透射到兩光敏元件上的光強度一個增強一個減弱， 把兩光敏 元件接成差動電路，差動輸出電壓可設(shè)計成與壓力成比例。 這種差動結(jié)構(gòu)不僅可提高靈敏度， 而且能消除光源亮度變化產(chǎn)生的影響。 如果只采用一個狹縫和一個光敏元件，光源亮度變化引起的光敏元件上的光強度變化， 同被測壓力P變化引起的光敏元件上的光強度變化，無法區(qū)分開，從而帶來測量誤差。 10- 3 因R5=Rt, R5=F6，故上式簡化為 調(diào)節(jié)題10-3圖1中的電位器FP1,使U=Ub,從而使t=0 C時，Ub=0。完成調(diào)零后, 1中DVM

58、的輸入電壓為 R 2的電阻相對變 題10-1圖 解：題 題10-3圖1 10-3圖1的電路方程為 題10-3圖2 將書上公式（ mU 0 -U1 R6 RR5 2 R5 R (1) 5 - 1-5）代入上式，并整理得 mU。二 U2亠 _ R4 R5 R3 (2) 題 10-3 圖 調(diào)節(jié)電位器 $2,改變分壓系數(shù) m使溫度為t=100 C時，DVM讀數(shù)為1000mZU0=1R1Ct 二丄 5Ct m R3 m (3) 題10-3圖2的電路方程為 R5 + Rp2 R5 + Rp2 U 0 二 J, 5 蘭 U 2 5 蘭 R2 R3 + Rpr 將書上公式（5 - 1-5）代入上式，并整理得

59、R5 + RP2 R2 I R5 + RP2 -丄 Uo=IU22一-Ub + Cxt （5） R2 R3 + RP1 R2 調(diào)節(jié)題10-3圖2中的電位器FPi,使上式括號項為零，從而使 t=0 C時，Ub=0o完成調(diào)零后, 題10-3圖2中的輸出電壓為 U。5 RP2C t （6） R2 調(diào)節(jié)電位器 金2,使溫度為t=100 C時，輸出電壓為 1000mV 綜上所述，題10-3圖1和圖2中電位器 兩均為調(diào)零電位器， 金2均為調(diào)滿度電位器。 10- 4 解：圖10-2-13中，A和A為電壓跟隨器，A為減法電路或差動放大電路（放大倍數(shù)為 1）,輸出電壓為兩個晶體管管壓降的差。圖中 100k Q電

60、位器用于調(diào)零，使兩個晶體管的電 流相等即ID1 =ID2 =ID，代入公式（5-1-5）得，輸出電壓為 kT1 B kT1 B k B U0 =U1 -U2 =（Ugo -ln ）（Ug。 :ln ）=（In ） （% T?）-C（一 T?） q ID1 q ID2 q I D 當(dāng)兩個晶體管放在一起即溫度相同時，調(diào)節(jié)圖中 100kQ電位器，使輸出電壓為零。完成調(diào) 零后，圖10-2-13輸出電壓便與兩管溫度差成正比。 10- 5 答：輻射式測溫法是基于熱輻射效應(yīng)。 任何物體受熱后都將有一部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠埽?物體溫度愈高，則輻射到周圍空間的能量就愈多。 熱輻射同其它電磁輻射一樣， 無需任何媒