B卷检测技术答案.doc

安阳工学院2013～2014学年第 1 学期
检测技术(B)参考答案及评分标准
考试方式： 闭卷 （开卷、闭卷、其他）
学院： 机械工程学院 年级： 09 专业：机械电子工程
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一、填空题（每空1分，共20分）
1、敏感元件；转换元件；其他辅助元件
2、并联；串联
3、接触电势；温差
4、电阻值；测量
5、变介电常数
6、1/4
7、不变
8、低
9、磁阻效应
10、内
11 自感、互感、涡流
12、高，低
二、名词解释（每小题4分，共24分）
1: 应变效应
当导体产生机械形变时，它的电阻值相应会发生变化，这种现象称之为应变效应。
2: 压电效应
某些晶体或电介质沿着一定方向受到外力作用时，会产生变形，同时其内部产生极化现象，此时在这种材料的两个表面产生符号相反的电荷， 当外力去掉后，它又重新恢复到不带电状态。这种现象称压电效应。
3.霍尔效应
一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，当在其相对的两边通入电流I,在半导体的薄片的另外两边会产生电动势，这种现象称为霍尔效应。
4: 热电效应
两种不同的导体或半导体焊接在一块构成一个闭合回路，只要两节点处的温度不同，一段叫热端，一端叫给冷端，这样闭合回路中就有电流产生，这种现象称为热电效应。
5.涡流效应
将金属导体放置于磁场中，若通过导体的磁通发生变化，导体内就会产生感应电流，电流如漩涡般在导体中转圈，电涡流的产生必然要消耗能量，这样使磁场的线圈阻抗发生变化，这种现象呈涡流效应。
6.光生伏特效应
在光的作用下，能够使物体产生一定方向的电动势的现象叫光生伏特效应。
可根据回答的情况酌情扣分，每一小题4分。

三、问答题与计算题（每题8分，共56分）
1、 寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。
答：1 增加原始电容值可减少寄生电容的影响；（1分）
2 注意传感器的接地与屏蔽；（1分）
3 将传感器与电子线路的前置级装在一个壳体内；（2分）
4 采用驱动电缆技术（1分）
5 采用运算放大器（1分）
6 整体屏蔽法。（1分）
2简述电容传感器的脉冲调宽电路的工作原理。原理图如下：

答：图中Cx1、Cx2为差动式电容传感器，电阻R1 =R2，A1、A2为比较器。当双稳态触发器处于某一状态，Q=1，Q=0，A点高电位通过R1对Cx1充电，时间常数为τ1 =R1Cx1，直至C点电位高于参比电位E，比较器A1输出正跳变信号；同时，因Q=0，电容器Cx2上已充电流通过VD2迅速放电至零电平。A1输出正跳变信号激励触发器翻转，使Q=0，Q =1，于是 A 点为低电位，Cx1通过 VD1迅速放电，而B点高电位通过 R2 对Cx1充电，时间常数为τ2 =R2Cx2，直至D点电位高于参比电位E；比较器A2输出正跳变信号，使触发器发生翻转。。当差动电容Cx1 =Cx2时，此时 A、B两点间的平均电压值为零；当差动电容Cx1 ≠Cx2时，由于充放电时间常数变化，电路中各点电压波形产生相应改变，此时 A、B两点电位波形宽度不等，一个周期(T1+T2)时间内的平均电压值不为零。
3 简述霍尔式位移传感器的工作原理。原理示意图如下：

答：保持电流I恒定
B=kx
,由霍尔传感器
表明霍尔电势与位移成正比，就达到检测位移的目的。
4.解：石英晶体,石英晶体长度是宽度的2倍，是厚度的3倍，（1）当沿电轴施加力时，用反馈电容为的电荷放大器测出输出电压为多少？（2）当沿机械轴施加力时，用同样的电荷放大器，测出输出电压为3V，求的数值为多少？
解：① （3分）
② （3分）
5.电阻应变片阻值为120欧，灵敏度系数为K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形圆柱表面，钢材的弹性模量E=，。求圆柱受10吨拉力作用时，应变片电阻的变化量和相对变化量；若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？

5. 解：

6.测得某检测装置的一组输入输出数据如下：
X
0.9
2.5
3.3
4.5
5.7
6.7
Y
1.1
1.6
2.6
3.2
4.0
5.0
试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度。
6解：解:
（2分
（2分）
（2分）
代入数据求得
∴

（2分）
拟合直线灵敏度,线性度±7%

7.解：这是涡流传感器的工作原理图。图中R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。
根据等效电路可列出电路方程组： （3分）
通过解方程组，可得因此传感器线圈的复阴抗为： （3分）
线圈的等效电感为 ： （1分）
等效电阻： （1分）