传感器课后习题答案市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。1.3 1.3 测得某检测装置一组输入输出数据以下：测得某检测装置一组输入输出数据以下：a)a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；b)b)用用C C语言编制程序在微机上实现。语言编制程序在微机上实现。解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库x0.92.53.34.55.76.7y1.11.62.63.24.05.0第1页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.31.3 拟合直线灵敏度拟合直线灵敏度 0.68,0.68,线性度线性度 7%7%下页下页上页上页返回返回图库图库第2页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.4 1.4 某温度传感器为时间常数某温度传感器为时间常数 T=3s T=3s 一阶系统，一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差温差1/31/3和和1/21/2所需时间。所需时间。解：设温差为解：设温差为R,R,测此温度传感器受幅度为测此温度传感器受幅度为R R阶跃响应为阶跃响应为(动态方程不考虑初态动态方程不考虑初态)下页下页上页上页返回返回图库图库第3页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.5 1.5 某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0t=0时，输出为时，输出为10mV;t10mV;t时，输出为时，输出为100mV;100mV;在在t=5st=5s时，时，输出为输出为50mV,50mV,试求该传感器时间常数。试求该传感器时间常数。解：此题与炉温试验测飞升曲线类似解：此题与炉温试验测飞升曲线类似:下页下页上页上页返回返回图库图库第4页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.8 1.8 什么是传感器静特征？有哪些主要指标？什么是传感器静特征？有哪些主要指标？答：静特征是当输入量为常数或改变极慢时，传感器输答：静特征是当输入量为常数或改变极慢时，传感器输入输出特征，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、入输出特征，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。下页下页上页上页返回返回图库图库第5页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.11 1.11 试求以下一组数据各种线性度：试求以下一组数据各种线性度：1)1)理论（绝对）线性度，给定方程为理论（绝对）线性度，给定方程为y=2.0 x;y=2.0 x;2)2)端点线性度；端点线性度；3)3)最小二乘线性度。最小二乘线性度。下页下页上页上页返回返回x123456y2.204.005.987.910.1012.05图库图库第6页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.111.11解：解：理论线性度：理论线性度：端点线性度：端点线性度：由两端点做拟和直线由两端点做拟和直线 中间四点与拟合直线误差：中间四点与拟合直线误差：0.17 0.16 0.21 0.080.17 0.16 0.21 0.08 所以，所以，下页下页上页上页返回返回图库图库第7页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.111.11最小二乘线性度：最小二乘线性度：所以，所以，下页下页上页上页返回返回图库图库第8页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第1 1章章1.111.11下页下页上页上页返回返回图库图库第9页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.2 2.2 如如图图F1-1F1-1所所表表示示电电路路是是电电阻阻应应变变仪仪中中所所用用不不平平衡衡电电桥桥简简化化电电路路，图图中中R R2 2=R=R3 3=R=R是是固固定定电电阻阻，R R1 1与与R R4 4是是电电阻阻应应变变片片，工工作作时时R R1 1受受拉拉，R R4 4受受压压，R表表示示应应变变片片发发生生应应变变后后，电电阻阻值值改改变变量量。当当应应变变片片不不受受力力，无无应应变变时时R=0，桥桥路路处处于于平平衡衡状状态态，当当应应变变片片受受力力发发生生应应变变时时，桥桥路路失失去去了了平平衡衡，这这时时，就就用用桥桥路路输输出出电电压压Ucd表表示示应应变变片片应应变后电阻值改变量。试证实变后电阻值改变量。试证实:U Ucdcd=-(E/2)(R/R)=-(E/2)(R/R)下页下页上页上页返回返回图库图库第10页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.22.2证：证：略去略去 第二项，即可得第二项，即可得下页下页上页上页返回返回图库图库第11页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.32.3说明电阻应变片组成和种类。电阻应变片有说明电阻应变片组成和种类。电阻应变片有哪些主要特征参数？哪些主要特征参数？答：答：金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。其主要特征参数：灵敏系数、横向效应、机械其主要特征参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特征。命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特征。下页下页上页上页返回返回图库图库第12页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.5 2.5 一个量程为一个量程为10kN10kN应变式测力传感器，其弹性应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm,20mm,内径内径18mm,18mm,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片电阻值均为变片电阻值均为120120,灵敏度为灵敏度为2.0,2.0,波松比为波松比为0.3,0.3,材料弹性模量材料弹性模量E=2.110E=2.1101111PaPa。要求：。要求：1)1)绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；2)2)计算传感器在满量程时，各应变片电阻改变；计算传感器在满量程时，各应变片电阻改变；3)3)当桥路供电电压为当桥路供电电压为10V10V时，计算传感器输出电压。时，计算传感器输出电压。下页下页上页上页返回返回图库图库第13页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.52.5解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第14页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.52.5解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第15页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.52.5下页下页上页上页返回返回图库图库第16页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.52.5满量程时：满量程时：下页下页上页上页返回返回图库图库第17页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.9 2.9 应变片产生温度误差原因及减小或赔偿温应变片产生温度误差原因及减小或赔偿温度误差方法是什么？度误差方法是什么？答：答：下页下页上页上页返回返回图库图库第18页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第2 2章章2.10 2.10 今有一悬臂梁，在其中上部上、下两面各贴两片应今有一悬臂梁，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图变片，组成全桥，如图F1-5F1-5所表示。该梁在其悬臂梁一所表示。该梁在其悬臂梁一端受一向下力端受一向下力F=0.5N,F=0.5N,试求此时这四个应变片电阻值。已试求此时这四个应变片电阻值。已知：应变片灵敏系数知：应变片灵敏系数K=2.1;K=2.1;应变片空载电阻应变片空载电阻R R0 0=120=120。下页下页上页上页返回返回图库图库第19页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2.102.10解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第20页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.1 3.1 电感式传感器有哪些种类？它们工作原理是电感式传感器有哪些种类？它们工作原理是什么？什么？答：答：种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同时器磁式、感应同时器 原理：自感、互感、涡流、压磁原理：自感、互感、涡流、压磁下页下页上页上页返回返回图库图库第21页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.2 3.2 推导差动自感式传感器灵敏度，并与单极式推导差动自感式传感器灵敏度，并与单极式相比较。相比较。答：答：差动式灵敏度：差动式灵敏度：下页下页上页上页返回返回图库图库单极式传感器灵敏度：单极式传感器灵敏度：比较后可见灵敏度提升一倍，非线性大大降低。比较后可见灵敏度提升一倍，非线性大大降低。第22页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。3.2 3.2 推导差动自感式传感器灵敏度，并与单极式推导差动自感式传感器灵敏度，并与单极式相比较。相比较。答：答：下页下页上页上页返回返回图库图库衔铁下移衔铁下移衔铁下移衔铁下移 第23页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。对上式作线性处理，对上式作线性处理，忽略高次项忽略高次项：泰勒级数：忽略高次项忽略高次项,灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度S S为：为：为：为：单极式传感器灵敏度：单极式传感器灵敏度：第24页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。2 2、差动变间隙式自感传感器、差动变间隙式自感传感器、差动变间隙式自感传感器、差动变间隙式自感传感器v 差动式原理：差动式原理：差动变隙式由两个相差动变隙式由两个相同线圈和磁路组成。同线圈和磁路组成。当被测量经过导杆使当被测量经过导杆使衔铁上下位移时，两个回衔铁上下位移时，两个回路中磁阻发生大小相等、路中磁阻发生大小相等、方向相反改变，形成差动方向相反改变，形成差动形式。形式。第25页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。差动差动差动差动变间隙式自感传感器变间隙式自感传感器变间隙式自感传感器变间隙式自感传感器衔铁下移：衔铁下移：衔铁下移：衔铁下移：忽略高次项：忽略高次项：忽略高次项：忽略高次项：第26页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.4 3.4 分析分析变间隙式变间隙式电感传感器出现非线性原因，电感传感器出现非线性原因，并说明怎样改进？并说明怎样改进？答：答：从上式可知从上式可知L与与之间是非线性关系之间是非线性关系,衔铁位移引发衔铁位移引发气隙改变气隙改变,原因是改变了空气隙长度原因是改变了空气隙长度变间隙式电感传感器测量范围变间隙式电感传感器测量范围L0与灵敏度与灵敏度S及线性及线性度相矛盾度相矛盾,为了减小非线性误差为了减小非线性误差,实际测量中广泛实际测量中广泛采取差动变隙式电感传感器。采取差动变隙式电感传感器。改进方法是让初始空改进方法是让初始空气隙距离尽可能小，同时灵敏度非线性也将增加，这气隙距离尽可能小，同时灵敏度非线性也将增加，这么话最好使用差动式传感器，其灵敏度增加非线性降么话最好使用差动式传感器，其灵敏度增加非线性降低。低。下页下页上页上页返回返回图库图库第27页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.5 3.5 图图F1-7F1-7所所表表示示一一简简单单电电感感式式传传感感器器。尺尺寸寸已已示示于于图图中中。磁磁路路取取为为中中心心磁磁路路，不不记记漏漏磁磁，设设铁铁心心及及衔衔铁铁相相对对磁磁导导率率为为10104 4，空空气气相相对对磁磁导导率率为为1 1，真真空空磁磁导导率率为为4 41010-7-7HmHm-1-1,试试计计算算气气隙隙长长度度为为零零及及为为2mm2mm时时电电感感量量。图图中中所所注注尺尺寸寸单单位位均均为为mm.mm.下页下页上页上页返回返回图库图库第28页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.53.5解：解：下页下页上页上页返回返回图库图库第29页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.53.5下页下页上页上页返回返回图库图库第30页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.7 3.7 简述电涡流效应及组成电涡流传感器可能应简述电涡流效应及组成电涡流传感器可能应用场所。用场所。答：答：电涡流效应电涡流效应P62P62，有有高频反射式、低频透射式高频反射式、低频透射式电涡流传感器两种电涡流传感器两种，应用场所：利用高频反射测量，应用场所：利用高频反射测量金属物体位移、振动等参数测量；金属物体位移、振动等参数测量；有低频透射涡流测厚有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转轴运动轨迹轨迹仪。仪，探伤，描述转轴运动轨迹轨迹仪。下页下页上页上页返回返回图库图库第31页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第3 3章章3.8 3.8 简述压磁效应，并与应变效应进行比较。简述压磁效应，并与应变效应进行比较。下页下页上页上页返回返回图库图库答：答：压磁效应：一些铁磁物质在外界机械力作用压磁效应：一些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械应力，从而引发磁导率改变现下，其内部产生机械应力，从而引发磁导率改变现象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特征，但象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特征，但不是线性关系。不是线性关系。应变效应：导体产生机械变形时，它电阻值对应变效应：导体产生机械变形时，它电阻值对应发生改变。在电阻丝拉伸百分比极限内，电阻相应发生改变。在电阻丝拉伸百分比极限内，电阻相对改变与应变成正比。对改变与应变成正比。第32页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4章章4.1 4.1 推导差动式电容传感器灵敏度，并与单极式电容传感推导差动式电容传感器灵敏度，并与单极式电容传感器相比较。器相比较。下页下页上页上页返回返回图库图库解：差动式电容传感器灵敏度解：差动式电容传感器灵敏度:单极式电容传感器：单极式电容传感器：可见差动式电容传感器灵敏度比单极式提升一倍，而可见差动式电容传感器灵敏度比单极式提升一倍，而且非线性也大为减小。且非线性也大为减小。第33页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4章章4.2 4.2 依据电容传感器工作原理说明它分类，电容依据电容传感器工作原理说明它分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？传感器能够测量哪些物理参量？下页下页上页上页返回返回图库图库答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成电容器。答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成电容器。假如不考虑其边缘效应，其电容为假如不考虑其边缘效应，其电容为C=S/d 式中式中为两个极为两个极板间介质介电常数，板间介质介电常数，S为两个极板对有效面积，为两个极板对有效面积，d为两个极为两个极板间距离。板间距离。由此式知，改变电容由此式知，改变电容C方法有三：方法有三：其一为改变介质介电常数；其二为改变形成电容有效面其一为改变介质介电常数；其二为改变形成电容有效面积；其三为改变各极板间距离，而得到电参数输出为电容积；其三为改变各极板间距离，而得到电参数输出为电容值增量值增量 这就组成了电容式传感器。这就组成了电容式传感器。第34页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4章章4.24.2 类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感类型：变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。器、变介电常数型电容传感器。电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动电容传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中水分含量、非金属材料压力、液位、料面、粮食中水分含量、非金属材料涂层、油膜厚度、测量电介质湿度、密度、厚度等涂层、油膜厚度、测量电介质湿度、密度、厚度等 下页下页上页上页返回返回图库图库第35页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4章章4.4 4.4 总结电容式传感器优缺点，主要应用场所以总结电容式传感器优缺点，主要应用场所以及使用中应注意问题。及使用中应注意问题。下页下页上页上页返回返回图库图库4.4答：答：优点：优点：a温度稳定性好温度稳定性好 b结构简单、适应性强结构简单、适应性强 c动响应好动响应好 缺点：缺点：a能够实现非接触测量，含有平均效应能够实现非接触测量，含有平均效应 b输出阻抗高、负载能力差输出阻抗高、负载能力差 c寄生电容影响大寄生电容影响大第36页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4章章4.44.4输出特征非线性：输出特征非线性：电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量一电容传感器作为频响宽、应用广、非接触测量一个传感器，在位移、压力、厚度、物位、湿度、振个传感器，在位移、压力、厚度、物位、湿度、振动、转速、流量及成份分析测量等方面得到了广泛动、转速、流量及成份分析测量等方面得到了广泛应用。应用。使用时要注意保护绝缘材料绝缘性能；消除和减使用时要注意保护绝缘材料绝缘性能；消除和减小边缘效应；消除和减小寄生电容影响；预防和减小边缘效应；消除和减小寄生电容影响；预防和减小外界干扰。小外界干扰。下页下页上页上页下页下页上页上页返回返回图库图库第37页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。4.5 4.5 试推导图试推导图F1-8F1-8所表示变电介质电容式位移传所表示变电介质电容式位移传感器特征方程感器特征方程C=f(x)C=f(x)。设真空介电系数为。设真空介电系数为0 0,2 21 1 ，以及极板宽度为，以及极板宽度为W W。其它参数如图。其它参数如图F1-F1-8 8所表示。所表示。解：（自己推到）解：（自己推到）下页下页上页上页返回返回图库图库第38页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。解：如图（解：如图（1）所表示变介电质电容式传感器结构可等效为）所表示变介电质电容式传感器结构可等效为图（图（2）。）。此变介电质电容式传感器电容此变介电质电容式传感器电容C可看作左半部分电容和右半可看作左半部分电容和右半部分电容并联，而左半部分电容介电质为，极板间距为，部分电容并联，而左半部分电容介电质为，极板间距为，电容量记为电容量记为C1，右半部分又可看作电介质为，极板间距为，右半部分又可看作电介质为，极板间距为电容电容C2和介电质为，极板间距为电容和介电质为，极板间距为电容C3相串联。相串联。所以有所以有:下页下页上页上页返回返回图库图库第39页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。下页下页上页上页返回返回图库图库整理得整理得 将将C1、C2、C3代入：代入：第40页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第4 4章章4.7 4.7 简述电容式传感器用差动脉冲调宽电路工作简述电容式传感器用差动脉冲调宽电路工作原理及特点。原理及特点。并绘制并绘制C、D及低通滤波器输出电压及低通滤波器输出电压波形波形。（P90P90）下页下页上页上页返回返回图库图库第41页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。下页下页上页上页返回返回图库图库答：工作原理：假设传感器处于初始状态，即答：工作原理：假设传感器处于初始状态，即Cx1=Cx2=C0且且A点为高电平，即点为高电平，即UA=U,UB=0。此时此时UA经过经过Rl对对Cx1充电，使电容两极板间电压按指数充电，使电容两极板间电压按指数规律上升，当规律上升，当UcE时，比较器时，比较器A1翻转，输出端呈负电翻转，输出端呈负电平，触发器也跟着翻转，平，触发器也跟着翻转，Q端端(即即A点点)由高电平降为低电由高电平降为低电平，同时平，同时B点电压点电压(即即)由低电平升为高电平；此时，由低电平升为高电平；此时，Cx1上充有电荷将经二极管上充有电荷将经二极管D1快速放电。因为放电时间常数快速放电。因为放电时间常数极小，极小，Uc快速降为零，这又造成比较器快速降为零，这又造成比较器A1再翻转成输出再翻转成输出为正。为正。从触发器输出端升为高电平开始，从触发器输出端升为高电平开始，UB即经过即经过R2按指数规按指数规律对律对Cx2充电，充电，D点电位开始上升，当点电位开始上升，当UDE时，比较器时，比较器A1翻转，其输出端由正变为负，使触发器翻转，其输出端由正变为负，使触发器FF又一次翻转，又一次翻转，使端为低电平，使端为低电平，Q端为高电平于是充在端为高电平于是充在Cx2上电荷经上电荷经D2放电，放电，D点电压快速降为零，点电压快速降为零，A2复原，同时复原，同时A点高电位开点高电位开始经始经Dl对对Cx1充电，又重复上述过程。充电，又重复上述过程。第42页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。波形如右图所表示：波形如右图所表示：第43页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第5 5章章5.1 5.1 答：磁电式传感器是经过磁电作用将被测量转答：磁电式传感器是经过磁电作用将被测量转换为电信号一个传感器。换为电信号一个传感器。电感式传感器是利用线圈自感或互感改变来测量电感式传感器是利用线圈自感或互感改变来测量一个装置。一个装置。磁电式传感器含有频响宽、动态范围大特点。而磁电式传感器含有频响宽、动态范围大特点。而电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态电感式传感器存在交流零位信号，不宜于高频动态信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测信号检测；其响应速度较慢，也不宜做快速动态测量。量。磁电式传感器测量物理参数有：磁场、电流、位磁电式传感器测量物理参数有：磁场、电流、位移、压力、振动、转速。移、压力、振动、转速。下页下页上页上页返回返回图库图库5.1 磁电式传感器与电感式传感器有哪些不一样？磁电式传磁电式传感器与电感式传感器有哪些不一样？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？感器主要用于测量哪些物理参数？第44页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。5.25.2答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。转速等。霍尔组件不等位电势是霍尔组件在额定控制电流霍尔组件不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间空载电作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间空载电势，可用输出电压表示。势，可用输出电压表示。温度赔偿方法：温度赔偿方法：a a分流电阻法：分流电阻法：适合用于恒流源供给控制电流情况。适合用于恒流源供给控制电流情况。b b电桥赔偿法电桥赔偿法 下页下页上页上页返回返回图库图库5.2 霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件不等位霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件不等位电势概念是什么？温度赔偿方法有哪几个？电势概念是什么？温度赔偿方法有哪几个？第45页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。5.35.3答：一块长为答：一块长为l l、宽为、宽为d d半导体薄片置于磁感应强度为半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I I流过时，流过时，在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势U Uh h。这种现。这种现象称为霍尔效应。霍尔组件多用象称为霍尔效应。霍尔组件多用N N型半导体材料，且型半导体材料，且比较薄。比较薄。霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但霍尔式传感器转换效率较低，受温度影响大，但其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范其结构简单、体积小、坚固、频率响应宽、动态范围（输出电势改变）大、无触点，使用寿命长、可围（输出电势改变）大、无触点，使用寿命长、可靠性高、易微型化和集成电路化，所以在测量技术、靠性高、易微型化和集成电路化，所以在测量技术、自动控制、电磁测量、计算装置以及当代军事技术自动控制、电磁测量、计算装置以及当代军事技术等领域中得到广泛应用。等领域中得到广泛应用。下页下页上页上页返回返回图库图库5.3 简述霍尔效应及组成以及霍尔传感器可能应用场简述霍尔效应及组成以及霍尔传感器可能应用场所。所。第46页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。6.16.1答：一些电介质在沿一定方向受到外力作用变形时，因为答：一些电介质在沿一定方向受到外力作用变形时，因为内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反电荷，内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反电荷，当外力去掉后，恢复到不带电状态；而看成用力方向改当外力去掉后，恢复到不带电状态；而看成用力方向改变时，电荷极性伴随改变。晶体受力所产生电荷量与外变时，电荷极性伴随改变。晶体受力所产生电荷量与外力大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对力大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。压电材料有：石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶瓷、压电材料有：石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶瓷、有机高分子聚合材料有机高分子聚合材料下页下页上页上页返回返回图库图库6.1 6.1 什什么么是是压压电电效效应应？压压电电效效应应有有哪哪些些种种类类？压压电电传传感感器器结结构构和和应应用用特特点点是是什什么么？能能否否用用压压电电传传感感器器测量静态压力？测量静态压力？第47页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第6 6章章6.16.1结构和应用特点：结构和应用特点：在压电式传感器中，为了提升灵敏度，往往采取在压电式传感器中，为了提升灵敏度，往往采取多片压电芯片组成一个压电组件。其中最惯用是两多片压电芯片组成一个压电组件。其中最惯用是两片结构；依据两片压电芯片连接关系，可分为串联片结构；依据两片压电芯片连接关系，可分为串联和并联连接，惯用是并联连接，能够增大输出电荷，和并联连接，惯用是并联连接，能够增大输出电荷，提升灵敏度。提升灵敏度。使用时，两片压电芯片上必须有一定预紧力，以使用时，两片压电芯片上必须有一定预紧力，以确保压电组件在工作中一直受到压力作用，同时可确保压电组件在工作中一直受到压力作用，同时可消除两片压电芯片因接触不良而引发非线性误差，消除两片压电芯片因接触不良而引发非线性误差，确保输出信号与输入作用力间线性关系确保输出信号与输入作用力间线性关系下页下页上页上页返回返回图库图库第48页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第6 6章章6.16.1 所以需要测量电路含有没有限大输入阻抗。但实所以需要测量电路含有没有限大输入阻抗。但实际上这是不可能，所以压电传感器不宜作静态测量，际上这是不可能，所以压电传感器不宜作静态测量，只能在其上加交变力，电荷才能不停得到补充，并只能在其上加交变力，电荷才能不停得到补充，并给测量电路一定电流。故压电传感器只能作动态测给测量电路一定电流。故压电传感器只能作动态测量。量。下页下页上页上页返回返回图库图库第49页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第6 6章章6.2 6.2 为为何何压压电电传传感感器器通通常常都都用用来来测测量量动动态态或或瞬瞬态态参量？参量？6.26.2答：如作用在压电组件上力是静态力，则电荷会泄露，答：如作用在压电组件上力是静态力，则电荷会泄露，无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测量动无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量。态或瞬态参量。下页下页上页上页返回返回图库图库第50页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第7 7章章7.17.1答：当用光照射物体时，物体受到一连串含有能量光答：当用光照射物体时，物体受到一连串含有能量光子轰击，于是物体材料中电子吸收光子能量而发生子轰击，于是物体材料中电子吸收光子能量而发生对应电效应（如电阻率改变、发射电子或产生电动对应电效应（如电阻率改变、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。势等）。这种现象称为光电效应。下页下页上页上页返回返回图库图库|7.1 什么是光电效应？什么是光电效应？第51页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.18.1答：热电阻传感器分为以下几个类型：答：热电阻传感器分为以下几个类型：铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。另外，还被广泛地应用于温度基准、在工业测量中。另外，还被广泛地应用于温度基准、标准传递，是当前测温复现性最好一个。标准传递，是当前测温复现性最好一个。铜电阻传感器：价钱较铂金属廉价。在测温范铜电阻传感器：价钱较铂金属廉价。在测温范围比较小情况下，有很好稳定性。温度系数比较大，围比较小情况下，有很好稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间靠近线性关系。材料轻易提纯，电阻值与温度之间靠近线性关系。材料轻易提纯，价格廉价。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电价格廉价。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。阻率小。下页下页上页上页返回返回图库图库8.1 热电阻传感器主要分为几个类型？它们应用热电阻传感器主要分为几个类型？它们应用在什么不一样场所？在什么不一样场所？第52页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.18.1 铁电阻和镍电阻：铁和镍两种金属电阻温度系铁电阻和镍电阻：铁和镍两种金属电阻温度系数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高数较高、电阻率较大，故可作成体积小、灵敏度高电阻温度计，其缺点是轻易氧化，化学稳定性差，电阻温度计，其缺点是轻易氧化，化学稳定性差，不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度线性关系不易提纯，复制性差，而且电阻值与温度线性关系差。当前应用不多差。当前应用不多下页下页上页上页返回返回图库图库第53页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。8.28.2答：答：热电动势：两种不一样材料导体（或半导体）热电动势：两种不一样材料导体（或半导体）A A、B B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不一样温度下，串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不一样温度下，那么回路中就会存在热电势。有电流产生对应热电势称那么回路中就会存在热电势。有电流产生对应热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。接触电动势：接触电势是由两种不一样导体自由电接触电动势：接触电势是由两种不一样导体自由电子，其密度不一样而在接触处形成热电势。它大小取决子，其密度不一样而在接触处形成热电势。它大小取决于两导体性质及接触点温度，而与导体形状和尺寸无关。于两导体性质及接触点温度，而与导体形状和尺寸无关。温差电动势：是在同一根导体中，因为两端温度不温差电动势：是在同一根导体中，因为两端温度不一样而产生一个电势。一样而产生一个电势。下页下页上页上页返回返回图库图库|8.2 什么叫热电动势、接触电动势和温差电动势？说明热电什么叫热电动势、接触电动势和温差电动势？说明热电偶测温原理及其工作定律应用。分析热电偶测温误差原因，偶测温原理及其工作定律应用。分析热电偶测温误差原因，并说明减小误差方法并说明减小误差方法。第54页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.28.2 热电偶测温原理：热电偶测温原理基于物理热电偶测温原理：热电偶测温原理基于物理 热电热电效应效应。所谓热电效应，就是当不一样材料导体组成一。所谓热电效应，就是当不一样材料导体组成一个闭合回路时，若两个结点温度不一样，那么在回路个闭合回路时，若两个结点温度不一样，那么在回路中将会产生电动势现象。中将会产生电动势现象。两点间温差越大，产生电动势就越大。引入适当测两点间温差越大，产生电动势就越大。引入适当测量电路测量电动势大小，就可测得温度大小。量电路测量电动势大小，就可测得温度大小。热电偶三定律：热电偶三定律：a a 中间导体定律：中间导体定律：热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端温度相同，则对热电偶回路总热电势不产间导体两端温度相同，则对热电偶回路总热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。均可看成中间导体。下页下页上页上页返回返回图库图库第55页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.28.2 b b 中间温度定律：中间温度定律：任何两种均匀材料组成热电偶，热端为任何两种均匀材料组成热电偶，热端为T T，冷端为，冷端为T T 时热电势等于该热电偶热端为时热电势等于该热电偶热端为T T冷端为冷端为TnTn时热电势时热电势与同一热电偶热端为与同一热电偶热端为TnTn，冷端为，冷端为T T0 0 时热电势代数和。时热电势代数和。应用：对热电偶冷端不为应用：对热电偶冷端不为0 0度时，可用中间温度定度时，可用中间温度定律加以修正。热电偶长度不够时，可依据中间温度律加以修正。热电偶长度不够时，可依据中间温度定律选取适当赔偿线路。定律选取适当赔偿线路。c c参考电极定律：参考电极定律：假如假如A A、B B两种导体（热电极）分别与第三种导体两种导体（热电极）分别与第三种导体C C下页下页上页上页返回返回图库图库第56页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.28.2（参考电极）组成热电偶在结点温度为（参考电极）组成热电偶在结点温度为（T T，T T0 0 ）时分）时分别为别为 和和 ，那么受相同温度下，那么受相同温度下，又又A A、B B两热电极配对后热电势为两热电极配对后热电势为 实用价值：可大大简化热电偶选配工作。在实际实用价值：可大大简化热电偶选配工作。在实际工作中，只要取得相关热电极与标准铂电极配正确工作中，只要取得相关热电极与标准铂电极配正确热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶热电热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶热电势便可由上式求得，而不需逐一进行测定。势便可由上式求得，而不需逐一进行测定。误差原因：参考端温度受周围环境影响误差原因：参考端温度受周围环境影响 下页下页上页上页返回返回图库图库第57页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.28.2减小误差办法有：减小误差办法有：a 0 a 0o oC C恒温法恒温法 b b 计算修正法（冷端温度修正法）计算修正法（冷端温度修正法）c c 仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法 d d 热电偶赔偿法热电偶赔偿法 e e 电桥赔偿法电桥赔偿法 f f 冷端延长线法冷端延长线法 下页下页上页上页返回返回图库图库第58页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.3 8.3 试述热电偶测温基本原理和基本定理。试述热电偶测温基本原理和基本定理。答：答：8.3 8.3 见见8.28.2 或（或（P171P171）。）。下页下页上页上页返回返回图库图库第59页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。第第8 8章章8.48.4答：电阻温度计利用电阻随温度改变特征来测量温度。答：电阻温度计利用电阻随温度改变特征来测量温度。热电偶温度计是依据热电效应原理设计而成。前者热电偶温度计是依据热电效应原理设计而成。前者将温度转换为电阻值大小，后者将温度转换为电势将温度转换为电阻值大小，后者将温度转换为电势大小。大小。相同点：都是测温传感器，精度及性能都与传感相同点：都是测温传感器，精度及性能都与传感器材料特征相关。器材料特征相关。下页下页上页上页返回返回图库图库8.4 试比较电阻温度计与热电偶温度计异同点。试比较电阻温度计与热电偶温度计异同点。第60页文档仅供参考，如有不当之处，请联系改正。考试题型一、填空题（每空1分，共15分）二、判断题（每小题2分，共10分）三、单项选择题（每小题2分，共10分）四、简答题（每小题510分，共25分）五、计算题（34题，共40分）第61页