傳感器與檢測技術(shù)陳杰習(xí)題答案實(shí)用教案

1、第0 0章|0.2|答：敏感元件：指傳感器中直接感受被測量的部分。| 傳感器：能感受規(guī)定的被測量并按照一定(ydng)規(guī) 律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。| 信號調(diào)理器：對于輸入和輸出信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的 裝置。| 變送器：能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號的傳感器。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第1頁/共96頁第一頁，共97頁。第1 1章|1.1解：|1.2解：601051030033XUkCmmSSSS/20 . 50 . 22 . 0321下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第2頁/共96頁第二頁，共97頁。第1 1章|1.3|解：| 帶入數(shù)據(jù)(shj)得：bkxy)(bkxyiii

2、22)(iiiiiixxnyxyxnk222)()(iiiiiiixxnyxxyxb68. 0k25. 0b下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第3頁/共96頁第三頁，共97頁。第1 1章|1.3| 擬合(n h)直線靈敏度 0.68,線性度 7%25. 068. 0 xy%7535. 0%100maxFSLyL238. 0135. 0216. 0311. 04126. 05194. 06下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第4頁/共96頁第四頁，共97頁。第1 1章|1.4|解：設(shè)溫差為R,測此溫度傳感器受幅度(fd)為R的階躍響應(yīng)為(動態(tài)方程不考慮初態(tài)) )1 (3/teRty當(dāng)3Rty時22.

3、132ln3t當(dāng)2Rty時08. 221ln3t下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第5頁/共96頁第五頁，共97頁。第1 1章|1.5|解：此題與爐溫實(shí)驗(yàn)的測飛升曲線(qxin)類似:|1.6|解：)1 (9010/Ttety由 505 y51. 895ln5T5 . 0)1 (2025/TetyTt68. 71 y 36. 52 y下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第6頁/共96頁第六頁，共97頁。第1 1章|1.7|解：| 所求幅值誤差(wch)為1.109,相位滯后 nnjsnnnjssjG21122222）（ 109. 110005005 . 02100050011211222222nnj

4、G42331000500110005005 . 02122121tgtgnn4233下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第7頁/共96頁第七頁，共97頁。第1 1章|1.8|答：靜特性是當(dāng)輸入量為常數(shù)或變化極慢時，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標(biāo)有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度(wnd)穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。|1.9|答：傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實(shí)際測繪中獲得。|1.10|答：人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇合適的傳感器。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第8頁/共96頁第八頁，共97頁。第1 1章|1.11|解： 理論線性度： | 端點(diǎn)線性度：| 由兩端點(diǎn)做擬和

5、直線| 中間四點(diǎn)與擬合直線誤差(wch)：0.17 0.16 0.11 0.08| 所以，%4 . 005.126205.12%100maxFSLyL23. 097. 1xy%41. 105.1217. 0%100maxFSLyL下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第9頁/共96頁第九頁，共97頁。第1 1章|1.11|最小二乘線性度：|所以(suy)，98. 110541.208212191623.422154.1826)(22iiiiiixxnyxyxnk09. 010559. 9212191654.1822123.4291)()(222iiiiiiixxnyxxyxb09. 098. 1xb

6、kxy下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第10頁/共96頁第十頁，共97頁。第1 1章|1.11)(bkxyiii07. 0105. 0205. 0311. 0411. 0508. 06%09. 005.1211. 0%100maxFSLyL下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第11頁/共96頁第十一頁，共97頁。第1 1章|1.12解：%1005 . 0maxFSHyH5 . 11maxH3 . 12maxH8 . 13maxH%08. 01H%07. 02H%09. 03H%11. 0%1007 .9651 . 1%100maxFSRyR下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第12頁/共96頁第十二頁

7、，共97頁。第1 1章|1.13|解：質(zhì)量(zhling)塊(質(zhì)量(zhling)m),彈簧(剛度c),阻尼器(阻尼系數(shù)b)| 根據(jù)達(dá)朗貝爾原理：0FFFFbcmFbvvdtcdtdvm下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第13頁/共96頁第十三頁，共97頁。第2 2章|2.1|解：|2.2|證：| 略去(l q) 的第二項(xiàng)，即可得mmy3 . 0,0004.10nR%01. 0/1%100%100mmRRyxySnnrRRR1RRR4cdUUUdbcbERRRRERRRRERRRR2242RRREUcd2下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第14頁/共96頁第十四頁，共97頁。第2 2章|2.3|答

8、：金屬電阻應(yīng)變片由四部分組成：敏感(mngn)柵、基底、蓋層、粘結(jié)劑、引線。分為金屬絲式和箔式。| 其主要特性參數(shù)：靈敏系數(shù)、橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后、零漂及蠕變、溫度效應(yīng)、應(yīng)變極限、疲勞壽命、絕緣電阻、最大工作電流、動態(tài)響應(yīng)特性。|2.4|答：LRRmmaxmax101 . 0RRmL211 . 0%1001111mLRRm4 . 04 . 0max下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第15頁/共96頁第十五頁，共97頁。第2 2章|2.5解：圖 2-32(c)圓桶截面積622107 .59rRA應(yīng)變片 1,2,3,4 感受的是縱向應(yīng)變,有x4321應(yīng)變片 5,6,7,8 感受的是縱向應(yīng)變,有y876

9、5下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第16頁/共96頁第十六頁，共97頁。第2 2章|2.5KURRRRRUU4462516251AEFKUKUKUxyx12122其中 A 為圓桶的截面積,為泊桑比,E 為彈性模量,F 為外加負(fù)載力,K 為靈敏系數(shù).下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第17頁/共96頁第十七頁，共97頁。第2 2章|2.5滿量程時：191. 0120101 . 2107 .5910100 . 211634321RAEFKRKRRRRx057. 0191. 03 . 018765RRRRRAEFKUU12FF64610037. 1101 . 2107 .593 . 010 . 221

10、0下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第18頁/共96頁第十八頁，共97頁。第2 2章|2.6解：當(dāng) 50FR250100FPRRmPxnnRRr )1 (1nnnnrmrrYNnn,10, 1 100,90,80,70,60,50,40,30,20,1010987654321xxxxxxxxxxRRRRRRRRRR0 . 19 . 08 . 07 . 06 . 05 . 04 . 0, 3 . 0, 2 . 0, 1 . 010987654321rrrrrrrrrr下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第19頁/共96頁第十九頁，共97頁。第2 2章|2.6|2.7 略1,5945,3320,7135

11、,3715,31,3710,7115,335,59510987654321YYYYYYYYYY當(dāng)500FR2 . 0500100FPRRm1,509450,129100,521350,13175,2110,13150,521150,12925,509510987654321YYYYYYYYYY下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第20頁/共96頁第二十頁，共97頁。第2 2章|2.8解：3130001000FPRRmPxnnRRr )1 (1nnnnrmrrYNnn,10, 1 1000,900,800,700,600,500,400,300,200,10010987654321xxxxxxxxx

12、xRRRRRRRRRR0 . 19 . 08 . 07 . 06 . 05 . 04 . 0, 3 . 0, 2 . 0, 1 . 010987654321rrrrrrrrrr1,10390,7960,10770,95,136,2710,10930,7915,1031010987654321YYYYYYYYYY下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第21頁/共96頁第二十一頁，共97頁。第2 2章|2.9答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)t及柵絲與試件膨脹系數(shù)（sg與）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時會產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級的誤差。方法：自補(bǔ)償法 線路補(bǔ)償法下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫

13、第22頁/共96頁第二十二頁，共97頁。第2 2章|2.10解：10. 0)003. 0(107006. 05 . 0)225. 025. 0(66252WEtFxlx2 .2510. 01201 . 20 xkRR2 .1452 .25120031RRRR8 .942 .25120042RRRR下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第23頁/共96頁第二十三頁，共97頁。第2 2章|2.11解：63. 05 .1262WEtFxl3 . 035063. 05 .12201 . 2kRRVmAU6 . 3120302，VU2 . 7VRRUU5 .1712013 . 035042 . 74下頁下頁上

14、頁上頁返回返回圖庫圖庫第24頁/共96頁第二十四頁，共97頁。第3 3章|3.1|答：種類：自感式、渦流式、差動式、變壓式、壓磁式、感應(yīng)同步器| 原理(yunl)：自感、互感、渦流、壓磁|3.2|答：| 差動式靈敏度：000202lSWL122)( 2000002000200020llllSWlSWllSWLLL .1220000lllllLS下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第25頁/共96頁第二十五頁，共97頁。第3 3章|3.2|單極式傳感器靈敏度：|比較后可見靈敏度提高一倍，非線性大大減少。|3.3|答：相敏檢測電路原理是通過鑒別相位來辨別位移的方向，即差分(ch fn)變壓器輸出的調(diào)幅

15、波經(jīng)相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測量信號。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負(fù)位移輸出負(fù)電壓，電壓值的大小表明位移的大小，電壓的正負(fù)表明位移的方向。 .120000lllllLS下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第26頁/共96頁第二十六頁，共97頁。第3 3章|3.4|答：原因是改變了空氣隙長度| 改善方法是讓初始空氣隙距離盡量小，同時靈敏度的非線性也將增加(zngji)，這樣的話最好使用差動式傳感器，| 其靈敏度增加(zngji)非線性減少。 .1220000lllllLS下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第27頁/共96頁第二十七頁，共97頁。第3 3章|3.5解：

16、mRIW，mRWIWIL2又niiiimRRSlSlR100002256. 1003. 0010. 010045. 0003. 0015. 010016. 0003. 0002. 010045. 04441niiiiSlR下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第28頁/共96頁第二十八頁，共97頁。第3 3章|3.507. 71530104002. 02270000SlRHRWL422102 . 3256. 1200HRRWL3202108 . 407. 7256. 1200空氣氣隙為零時：空氣氣隙為2mm時：下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第29頁/共96頁第二十九頁，共97頁。第3 3章|3.6

17、|解：設(shè)| 重寫表格(biog)如下:| 最小二乘法做直線擬和：abxy又有333. 2,ffefbaxx0.30.51.01.52.03.04.05.06.0f2.5232.5022.4612.4322.4102.3802.3622.3512.343y-1.66-1.78-2.06-2.31-2.56-3.06-3.54-4.02-4.6151. 089.54259.9396 .253 .23)133.83(9)(22iiiiiixxnyxyxnak53. 189.54259.939133.833 .236 .2559.93)()(222iiiiiiixxnyxxyxb下頁下頁上頁上頁返回返

18、回圖庫圖庫第30頁/共96頁第三十頁，共97頁。第3 3章|3.6| 工作特性(txng)方程：53. 151. 0 xbaxy)(bkxyiii023. 01005. 0202. 03015. 0401. 0500. 0603. 0706. 0802. 09%02. 095. 206. 0%100maxFSLyL333. 253. 151. 0 xef下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第31頁/共96頁第三十一頁，共97頁。第3 3章|3.7|答：應(yīng)用場合有低頻透射渦流測厚儀，探傷，描述轉(zhuǎn)軸運(yùn)動軌跡軌跡儀。|3.8|答：壓磁效應(yīng)：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力的作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而引起磁

19、導(dǎo)率的改變的現(xiàn)象。只有在一定條件下壓磁效應(yīng)才有單位特性，但不是線性關(guān)系。| 應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。在電阻絲拉伸比例極限(jxin)內(nèi)，電阻的相對變化與應(yīng)變成正比。 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第32頁/共96頁第三十二頁，共97頁。第4 4章|4.1|解：差動式電容傳感器的靈敏度:| 單極式電容傳感器：| 可見差動式電容傳感器的靈敏度比單極式提高(t go)一倍，而且非線性也大為減小。 40200040202050300302030200000000121221111dddddcdddddsdckdddddddsdddddddddddddsdddsdddsd

20、dsddsCCCe 4020001dddddcdcke下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第33頁/共96頁第三十三頁，共97頁。第4 4章|4.2|答：原理：由物理學(xué)知，兩個平行金屬極板(j bn)組成的電容器。如果不考慮其邊緣效應(yīng)，其電容為C=S/D 式中為兩個極板(j bn)間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為兩個極板(j bn)對有效面積，D為兩個極板(j bn)間的距離。由此式知，改變電容C的方法有三：| 其一為改變介質(zhì)的介電常數(shù)；其二為改變形成電容的有效面積；其三為改變各極板(j bn)間的距離，而得到的電參數(shù)的輸出為電容值的增量 這就組成了電容式傳感器。| 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第34頁

21、/共96頁第三十四頁，共97頁。第4 4章|4.2| 類型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器、變介電常數(shù)型電容傳感器。| 電容傳感器可用來測量(cling)直線位移、角位移、振動振幅。尤其適合測溫、高頻振動振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量。還可用來測量(cling)壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量(cling)電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等| C下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第35頁/共96頁第三十五頁，共97頁。第4 4章|4.3|答：可選用差分式電容壓力傳感器，通過測量筒內(nèi)水的重力，來控制注水?dāng)?shù)量。或者選用應(yīng)變片式液徑傳感器。|4.4|

22、答：優(yōu)點(diǎn)：a溫度穩(wěn)定性好| b結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強(qiáng)| c動響應(yīng)好| 缺點(diǎn)：a可以實(shí)現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應(yīng)(xioyng)| b輸出阻抗高、負(fù)載能力差| c寄生電容影響大下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第36頁/共96頁第三十六頁，共97頁。第4 4章|4.4|輸出特性非線性：| 電容傳感器作為頻響寬、應(yīng)用廣、非接觸(jich)測量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動、轉(zhuǎn)速、流量及成分分析的測量等方面得到了廣泛的應(yīng)用。| 使用時要注意保護(hù)絕緣材料的的絕緣性能；消除和減小邊緣效應(yīng)；消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。|4.5|解：下頁下頁上頁上頁xwddwxl C102

23、0102120下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第37頁/共96頁第三十七頁，共97頁。第4 4章|4.6 略|4.7 |答：工作原理：假設(shè)傳感器處于(chy)初始狀態(tài)，即|且A點(diǎn)為高電平，即Ua=U; 而B點(diǎn)為低電平，即Ub=0|差分脈沖調(diào)寬型電路的特點(diǎn)就在于它的線性變換特性。021CCCxx下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第38頁/共96頁第三十八頁，共97頁。第5 5章|5.1|答：磁電式傳感器是通過(tnggu)磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器。| 電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測量的一種裝置。| 磁電式傳感器具有頻響寬、動態(tài)范圍大的特點(diǎn)。而電感式傳感器存在交流零位信號

24、，不宜于高頻動態(tài)信號檢測；其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動態(tài)測量。| 磁電式傳感器測量的物理參數(shù)有：磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第39頁/共96頁第三十九頁，共97頁。第5 5章|5.2|答：霍爾組件可測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等。| 霍爾組件的不等位電勢是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場時，兩輸出電極之間的空載電勢，可用輸出的電壓表示。| 溫度補(bǔ)償方法：| a分流電阻法：| 適用于恒流源供給(gngj)控制電流的情況。| b電橋補(bǔ)償法 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第40頁/共96頁第四十頁，共97頁。第5 5章|5.3|答：一塊

25、長為l、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度(qingd)為磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢Uh。這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)?；魻柦M件多用N型半導(dǎo)體材料，且比較薄。| 霍爾式傳感器轉(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、堅固、頻率響應(yīng)寬、動態(tài)范圍（輸出電勢變化）大、無觸點(diǎn)，使用壽命長、可靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測量技術(shù)、自動控制、電磁測量、計算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第41頁/共96頁第四十一頁，共97頁。第6 6章|6.1|答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由

26、于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時在兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小(dxio)成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。| 壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶瓷、有機(jī)高分子聚合材料下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第42頁/共96頁第四十二頁，共97頁。第6 6章|6.1|結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)：| 在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構(gòu)成一個壓電組件。其中最常用的是兩片結(jié)構(gòu)；根據(jù)兩片壓電芯片的連

27、接關(guān)系，可分為串聯(lián)和并聯(lián)連接，常用的是并聯(lián)連接，可以增大輸出電荷，提高靈敏度。| 使用時，兩片壓電芯片上必須有一定的預(yù)緊力，以保證壓電組件在工作中始終受到壓力作用，同時可消除兩片壓電芯片因接觸不良而引起的非線性誤差，保證輸出信號(xnho)與輸入作用力間的線性關(guān)系下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第43頁/共96頁第四十三頁，共97頁。第6 6章|6.1| 因此需要測量電路具有無限大的輸入阻抗。但實(shí)際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態(tài)測量，只能在其上加交變力，電荷才能(cinng)不斷得到補(bǔ)充，并給測量電路一定的電流。故壓電傳感器只能作動態(tài)測量。|6.2|答：如作用在壓電組件上的力是靜態(tài)力

28、，則電荷會泄露，無法進(jìn)行測量。所以壓電傳感器通常都用來測量動態(tài)或瞬態(tài)參量。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第44頁/共96頁第四十四頁，共97頁。第6 6章|6.3|答：石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形時，沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。壓電陶瓷(toc)是一種多晶鐵電體。原始的壓電陶瓷(toc)材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。所謂極化，就是以強(qiáng)電場使“電疇”規(guī)則排列，而電疇在極化電場除去后基本保持不變，留下了很強(qiáng)的剩余極化。| 當(dāng)極化后的鐵電體受到外力作用時，其剩余極化強(qiáng)度將隨之發(fā)生變化，從而使一定表面分別產(chǎn)生正

29、負(fù)電荷。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第45頁/共96頁第四十五頁，共97頁。第6 6章|6.3| 在極化方向上壓電效應(yīng)最明顯。鐵電體的參數(shù)也會隨時間發(fā)生變化老化，鐵電體老化將使壓電效應(yīng)減弱。 |6.4|答：基本考慮點(diǎn)是如何(rh)更好的改變傳感器的頻率特性，以使傳感器能用于更廣泛的領(lǐng)域。|6.5 略下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第46頁/共96頁第四十六頁，共97頁。第7 7章|7.1|答：當(dāng)用光照射物體時，物體受到一連串具有能量的光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)（如電阻率變化、發(fā)射電子或產(chǎn)生電動勢等）。這種現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。|7.2|答：吸收性損耗：吸收損

30、耗與組成光纖的材料的中子受激和分子共振有關(guān)，當(dāng)光的頻率與分子的振動頻率接近或相等時，會發(fā)生共振，并大量吸收光能量，引起能量損耗。| 散射性損耗：是由于材料密度(md)的微觀變化、成下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第47頁/共96頁第四十七頁，共97頁。第7 7章|7.2| 分起伏，以及在制造過程中產(chǎn)生(chnshng)的結(jié)構(gòu)上的不均勻性或缺陷引起。一部分光就會散射到各個方向去，不能傳輸?shù)浇K點(diǎn)，從而造成散射性損耗。| 輻射性損耗：當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時，就會產(chǎn)生(chnshng)輻射磁粒。| a彎曲半徑比光纖直徑大很多的彎曲 | b微彎曲：當(dāng)把光纖組合成光纜時，可能使光纖的軸線產(chǎn)生(

31、chnshng)隨機(jī)性的微曲。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第48頁/共96頁第四十八頁，共97頁。第7 7章|7.3|答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時，就會在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。|優(yōu)點(diǎn)：| a具有優(yōu)良的傳旋光性能，傳導(dǎo)損耗小| b頻帶寬，可進(jìn)行超高速測量，靈敏度和線性度好 | c能在惡劣的環(huán)境(hunjng)下工作，能進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號的傳送下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第49頁/共96頁第四十九頁，共97頁。第7 7章|7.3| 功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)，而且具

32、有測量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強(qiáng)度、相位(xingwi)、偏振態(tài)或波長，從而對外界因素進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)傳輸。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第50頁/共96頁第五十頁，共97頁。第7 7章|7.4|答：CCD是一種半導(dǎo)體器件，在N型或P型硅襯底上生長一層很薄的SiO2，再在SiO2薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片| CCD可以把光信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號。每一個(y )脈沖只反映一個(y )光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。下頁下

33、頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第51頁/共96頁第五十一頁，共97頁。第8 8章|8.1|答：熱電阻傳感器分為以下幾種類型：| 鉑電阻傳感器：特點(diǎn)(tdin)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠。主要作為標(biāo)準(zhǔn)電阻溫度計使用，也常被用在工業(yè)測量中。此外，還被廣泛地應(yīng)用于溫度的基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的傳遞，是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種。| 銅電阻傳感器：價錢較鉑金屬便宜。在測溫范圍比較小的情況下，有很好的穩(wěn)定性。溫度系數(shù)比較大，電阻值與溫度之間接近線性關(guān)系。材料容易提純，價格便宜。不足之處是測量精度較鉑電阻稍低、電阻率小。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第52頁/共96頁第五十二頁，共97頁。第8 8章|8.1| 鐵電阻和

34、鎳電阻：鐵和鎳兩種金屬(jnsh)的電阻溫度系數(shù)較高、電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度高的電阻溫度計，其缺點(diǎn)是容易氧化，化學(xué)穩(wěn)定性差，不易提純，復(fù)制性差，而且電阻值與溫度的線性關(guān)系差。目前應(yīng)用不多下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第53頁/共96頁第五十三頁，共97頁。第8 8章|8.2|答：熱電動勢：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B串接成一個閉合回路，并使兩個結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下，那么回路中就會存在熱電勢。有電流(dinli)產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢，通稱熱電勢。 | 接觸電動勢：接觸電勢是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢。它的大小取決于兩導(dǎo)體的

35、性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(guān)。 | 溫差電動勢：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電勢。| 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第54頁/共96頁第五十四頁，共97頁。第8 8章|8.2| 熱電偶測溫原理：熱電偶的測溫原理基于物理的熱電效應(yīng)。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個閉合回路時，若兩個結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。 | 兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動勢就越大。引入適當(dāng)(shdng)的測量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大小。| 熱電偶三定律：| a 中間導(dǎo)體定律：| 熱電偶測溫時，若在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，

36、則對熱電偶回路總的熱電勢不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測溫時，連接導(dǎo)線及顯示一起等均可看成中間導(dǎo)體。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第55頁/共96頁第五十五頁，共97頁。第8 8章|8.2| b 中間溫度定律：| 任何兩種均勻材料(cilio)組成的熱電偶，熱端為T，冷端為T 時的熱電勢等于該熱電偶熱端為T冷端為Tn時的熱電勢與同一熱電偶熱端為Tn，冷端為T0 時熱電勢的代數(shù)和。| 應(yīng)用：對熱電偶冷端不為0度時，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長度不夠時，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線路。| c參考電極定律：| 如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C0下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第

37、56頁/共96頁第五十六頁，共97頁。第8 8章|8.2|（參考電極(dinj)）組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為（T，T0 ）時分別為 和 ，那么受相同溫度下，又A、B兩熱電極(dinj)配對后的熱電勢為| 實(shí)用價值：可大大簡化熱電偶的選配工作。在實(shí)際工作中，只要獲得有關(guān)熱電極(dinj)與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極(dinj)配對的熱電勢，那么由這兩種熱電極(dinj)配對組成熱電偶的熱電勢便可由上式求得，而不需逐個進(jìn)行測定。| 誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響| 0,TTEAC0,TTEBC000,TTETTETTEBCACAB下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第57頁/共96頁第五十七頁，共97頁。第8 8

38、章|8.2|減小誤差的措施有： | a 0oC恒溫法| b 計算修正法（冷端溫度修正法）| c 儀表機(jī)械零點(diǎn)(ln din)調(diào)整法| d 熱電偶補(bǔ)償法| e 電橋補(bǔ)償法| f 冷端延長線法 |8.3 見8.2下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第58頁/共96頁第五十八頁，共97頁。第8 8章|8.4|答：電阻溫度計利用(lyng)電阻隨溫度變化的特性來測量溫度。熱電偶溫度計是根據(jù)熱電效應(yīng)原理設(shè)計而成的。前者將溫度轉(zhuǎn)換為電阻值的大小，后者將溫度轉(zhuǎn)換為電勢大小。| 相同點(diǎn)：都是測溫傳感器，精度及性能都與傳感器材料特性有關(guān)。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第59頁/共96頁第五十九頁，共97頁。第8

39、8章|8.5|答：在不平衡電橋中，檢流計改稱為電流計，其作用而不是檢查(jinch)有無電流而是測量電流的大小?？梢姡黄胶怆姌蚝推胶怆姌虻臏y量原理有原則上的| 區(qū)別。利用電橋除可精確測量電阻外，還可測量一些非電學(xué)量。例如，為了測量溫度變化，只需用一種熱敏組件把它轉(zhuǎn)化為電阻的變化，然后用電橋測量。不平衡電橋往往用于測量非電學(xué)量，此外還可用于自動控制和遠(yuǎn)距離聯(lián)動機(jī)構(gòu)中。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第60頁/共96頁第六十頁，共97頁。第8 8章|8.6|答：伏安特性表征熱敏電阻在恒溫介質(zhì)下流過的電流I與其上電壓降U之間的關(guān)系。當(dāng)電流很小時不足以引起自身發(fā)熱，阻值保持恒定，電壓降與電流間符合歐

40、姆定律。當(dāng)電流IIs時，隨著電流增加，功耗增| 大，產(chǎn)生自熱，阻值隨電流增加而減小，電壓降增加速度逐漸減慢，因而出現(xiàn)非線性的正阻區(qū)ab。電流增大到Is時，電壓降達(dá)到最大值Um。此后(c hu)，電流繼續(xù)增大時，自熱更為強(qiáng)烈，由于熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)大，阻值隨電流增加而減小的速度大于電壓降增加的速度，于是就出現(xiàn)負(fù)阻區(qū)bc段。| 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第61頁/共96頁第六十一頁，共97頁。第8 8章|8.6| 研究伏安(f n)特性，有助于正確選擇熱敏電阻的工作狀態(tài)。對于測溫、控溫和溫度補(bǔ)償，應(yīng)工作于伏安(f n)特性的線性區(qū)，這樣就可以忽略自熱的影響，使電阻值僅取決于被測溫度。對于

41、利用熱敏電阻的耗散| 原理工作的場合，例如測量風(fēng)速、流量、真空等，則應(yīng)工作于伏安(f n)特性的負(fù)阻區(qū)。|8.7 略|8.8 略下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第62頁/共96頁第六十二頁，共97頁。第9 9章|9.1|答：核輻射傳感器是基于射線(shxin)通過物質(zhì)時產(chǎn)生的電離作用，或利用射線(shxin)能使某些物質(zhì)產(chǎn)生熒光，再配以光電組件，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?。|9.2|答：核輻射傳感器可以實(shí)現(xiàn)氣體成分、材料厚度、物質(zhì)密度、物位、材料內(nèi)傷等的測量。但是要注意放射性輻射的防護(hù)。|9.3|答：可用來檢測厚度、液位、物位、轉(zhuǎn)速、材料密度、重量、氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數(shù)。下頁下頁

42、上頁上頁返回返回圖庫圖庫第63頁/共96頁第六十三頁，共97頁。第9 9章|9.4|答：盡量減小輻射強(qiáng)度(qingd)，也要考慮輻射類型和性質(zhì)。在實(shí)際工作中要采取多種方式來減少射線的照射強(qiáng)度(qingd)和照射時間，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。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第64頁/共96頁第六十四頁，共97頁。第1010章|10.1|答：智能傳感器集信息采集，信息的記憶、辨別、存儲、處理于一體，是一種將普通傳感器與微處理器一體化，兼有檢測和信息處理功能的新型傳感器，具有一定的自適應(yīng)能力。|10.2|答：功能分為：| a 自補(bǔ)償功能：如非線性、溫度誤差(wc

43、h)響應(yīng)時間等的補(bǔ)償| b 自診斷功能：如在接通電源時自檢下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第65頁/共96頁第六十五頁，共97頁。第1010章|10.2| c 微處理器和基本(jbn)傳感器之間具有雙向通信功能，構(gòu)成一死循環(huán)工作系統(tǒng)| d 信息存儲和記憶功能| e 數(shù)字量輸出和顯示| 優(yōu)點(diǎn)有：| a 精度高，可通過軟件來修正非線性，補(bǔ)償溫度等系統(tǒng)誤差，還可補(bǔ)償隨機(jī)誤差，從而使精度大為提高。| b 有一定的可編程自動化能力。包括指令和數(shù)據(jù)存儲、自動調(diào)零、自檢等。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第66頁/共96頁第六十六頁，共97頁。第1010章|10.2| c 功能廣。智能傳感器可以有多種形式輸

44、出，通過串口、并口、面板數(shù)字控制數(shù)或CRT顯示，并配打印機(jī)保存資料。| d 功能價格比大。在相同(xin tn)精度條件下，多功能智能傳感器比單功能普通傳感器性能價格比大。|10.3|答：三條途徑：非集成化實(shí)現(xiàn)、集成化實(shí)現(xiàn)和混合實(shí)現(xiàn)。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第67頁/共96頁第六十七頁，共97頁。第1010章|10.4|答：包括以下內(nèi)容：| 資料收集(shuj)：匯集所需要的信息| 資料轉(zhuǎn)換：把信息轉(zhuǎn)換成適用于微處理器使用的方式| 資料分組：按有關(guān)信息進(jìn)行有效的分組| 資料組織：整理資料或用其它方法安排資料，以便進(jìn)行處理和誤差修正| 資料計算：進(jìn)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算，以便得到進(jìn)一步的信

45、息下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第68頁/共96頁第六十八頁，共97頁。第1010章|10.4| 資料存儲：保存原始資料和計算結(jié)果，供以后使用| 資料搜索：按要求提供(tgng)有用格式的信息，然后將結(jié)果按用戶要求輸出。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第69頁/共96頁第六十九頁，共97頁。第1010章|10.5|答：線性參數(shù)的標(biāo)度(bio d)變換，其變換公式為： | 非線性參數(shù)的標(biāo)度(bio d)變換，公式為：| 多項(xiàng)式變換法0000NNNxyyyymm下頁下頁上頁上頁0000NNNxyyyymm返回返回圖庫圖庫第70頁/共96頁第七十頁，共97頁。第1010章|10.6|答：線性溫度(

46、wnd)特性補(bǔ)償方法：| 溫度(wnd)特性曲線擬合法| 溫度(wnd)特性查表法| 非線性溫度(wnd)特性補(bǔ)償方法：一般采用分段線性插值法（列表法）下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第71頁/共96頁第七十一頁，共97頁。第1010章|10.7|答：硬件(yn jin)設(shè)計：| 正確選擇微處理器：常用單片機(jī)作為智能傳感器的中央處理器。| 除了中央處理器CPU外，還必須引入輸入輸出的各種功能要求。故它又可看成一個微處理器小系統(tǒng)，廣泛采用鍵盤、LED顯示器、打印、串并口輸出等，一起構(gòu)成了人機(jī)對話的工具。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第72頁/共96頁第七十二頁，共97頁。第1111章|11.1

47、|答：條件：沒有加速度、振動、沖擊（除非這些參數(shù)本身就是(jish)被測物理量）及環(huán)境溫度一般為室溫(205)相對濕度 不大于85%，大氣壓力為7Kpa的情況。|11.2|答：對傳感器進(jìn)行標(biāo)定，是根據(jù)試驗(yàn)資料確定傳感器的各項(xiàng)性能指針，實(shí)際上也是確定傳感器的測量精度，所以在標(biāo)定傳感器時，所用的測量儀器的精度至少要比被標(biāo)定傳感器的精度高一個等級。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第73頁/共96頁第七十三頁，共97頁。第1111章|11.3|答：標(biāo)定(bio dn)方法：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(bio dn)傳感器的精度要求相適應(yīng)的一定等級的標(biāo)定(bio dn)用儀器設(shè)備。然

48、后開始對傳感器進(jìn)行靜態(tài)特性標(biāo)定(bio dn)。|11.4|答：傳感器的動態(tài)標(biāo)定(bio dn)主要是研究傳感器的動態(tài)響應(yīng)，而與動態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，一階傳感器為時間常數(shù)| 二階傳感器為固有頻率 和阻尼比 兩個參數(shù)。n下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第74頁/共96頁第七十四頁，共97頁。第1111章|11.5|答：絕對標(biāo)定法：振動計量基準(zhǔn)是采用激光光波長度作為振幅量值的絕對基準(zhǔn)。| 比較標(biāo)定法：將被標(biāo)的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)傳感器相比較。是一種最常用(chn yn)的方法。| 下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第75頁/共96頁第七十五頁，共97頁。第1212章|12.1|答：傳感器的可靠性是指傳感器在規(guī)

49、定條件、規(guī)定時間，完成規(guī)定功能的能力。|12.2|答：失效分析的方法：| 失效模式、效應(yīng)及危害(wihi)度分析| 工藝過程FMMEA及質(zhì)量反饋分析| 失效樹分析方法下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第76頁/共96頁第七十六頁，共97頁。第1212章|12.3|答：可靠性設(shè)計程序：| 建立系統(tǒng)可靠性模型| 可靠性分配| 可靠性分析| 可靠性預(yù)測| 可靠性設(shè)計評審| 試制品的可靠性試驗(yàn)| 最終(zu zhn)的改進(jìn)設(shè)計下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第77頁/共96頁第七十七頁，共97頁。第1212章|12.3| 可靠性設(shè)計原則(yunz)：| 盡量簡單、組件少、結(jié)構(gòu)簡單| 工藝簡單| 使用簡單

50、| 維修簡單| 技術(shù)上成熟| 選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和組件| 采用保守的設(shè)計方案下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第78頁/共96頁第七十八頁，共97頁。第1212章|12.4|答：產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力所有狀態(tài)及事件的總和叫失效。| 失效的分類：| 按失效發(fā)生場合分：試驗(yàn)失效、現(xiàn)場失效| 按失效的程度分：完全失效、局部(jb)失效| 按失效前功能或參數(shù)變化的性質(zhì)分：突然失效、退化失效| 按失效排除的性質(zhì)分：穩(wěn)定性失效、間歇失效| 按失效的外部表現(xiàn)分：明顯失效、隱蔽失效下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第79頁/共96頁第七十九頁，共97頁。第1212章|12.4| 按失效發(fā)生的原因分：設(shè)計上的失

51、效、工藝上的失效、使用上的失效| 按失效的起源分：自然失效、人為(rnwi)失效| 按與其它失效的關(guān)系分：獨(dú)立失效、從屬失效| 按失效浴盆曲線上不同階段分：早期失效、偶然失效、耗損失效等下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第80頁/共96頁第八十頁，共97頁。第1313章|13.1|答：測量原理(yunl)是指用什么樣的原理(yunl)去測量被測量。|測量方法：| 按測量手段分類：直接測量、間接測量和聯(lián)立測量| 按測量方式分類：偏差式測量、零位式測量和微差式測量。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第81頁/共96頁第八十一頁，共97頁。第1313章|13.2|答：當(dāng)我們對同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測量時

52、，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。| 系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：| 工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本身不完善所引起(ynq)的誤差。| 方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起(ynq)的誤差。| 定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。| 理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測量所引起(ynq)的誤差。下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第82頁/共96頁第八十二頁，共97頁。第1313章|13.2| 環(huán)境誤差：是由于測量儀表工作的環(huán)境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗(yàn)時的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。| 安裝誤差：是由于測量

53、儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。| 個人(grn)誤差：是指由于測量者本人不良習(xí)慣或操作不熟練所引起的誤差。|減小系統(tǒng)誤差的方法：| 引入更正值法：若通過對測量儀表的校準(zhǔn)，知道了儀表的更正值，則將測量結(jié)果的指示值加上更下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第83頁/共96頁第八十三頁，共97頁。第1313章|13.2| 正值，就可得到被測量的實(shí)際值。| 替換法：是用可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)量具代替被測量接入測量儀表，然后調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量具，使測量儀表的指針與被測量接入時相同，則此時的標(biāo)準(zhǔn)量具的數(shù)值即等于被測量。 差值法：是將標(biāo)準(zhǔn)量與被測量相減，然后測量二者的差值。| 正負(fù)誤差相消法：是當(dāng)測量儀表內(nèi)部存在著固定方向的

54、誤差因素時，可以改變(gibin)被測量的極性，作兩次測量，然后取二者的平均值以消除固定方向的下頁下頁上頁上頁返回返回圖庫圖庫第84頁/共96頁第八十四頁，共97頁。第1313章|13.2| 誤差因素。| 選擇最佳測量方案：是指總誤差為最小的測量方案，而多數(shù)情況下是指選擇合適的函數(shù)形式及在函數(shù)形式確定(qudng)之后，選擇合適的測量點(diǎn)。|13.3 略|13.4|解：檢測儀表示值絕對誤差與儀表量程L之比值，稱之為儀表示值的引用誤差，最大引用誤差去掉百分號即為儀表精度。顯然此儀表的最大引用誤差為：| 故不合格下頁下頁上頁上頁%1%4 . 1%1001004 .1mAmA返回返回圖庫圖庫第85頁/共96頁第八十五頁，共97頁。第1313章|13.5|解： | 150V表的最大誤差(wch)為：| 15V表的最大誤差(wch)為：| 故選擇15V表誤差(wch)較小下頁下頁上頁上頁VV75. 0%5 .0150V