感測器與檢測技術複習
填空題1、線性度是感測器輸出量與輸入量之間的實際關係曲線偏離直線的程度 ，又稱非線性誤差。
2、若用t表示攝氏溫度（oc），t表示熱力學溫度（k），當t= 20oc時，t= 293 k。
3、光柵位移感測器由主光柵、指示光柵、光源和光電器件等組成。
4、熱敏電阻的溫度系數值遠大於金屬熱電阻，所以靈敏度很高。
5、在置於磁場中的導體或半導體內通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現乙個電勢差，這種現象稱為霍耳效應 。
6、某些晶體受一定方向外力作用而發生機械變形時，相應地在一定的表面產生符號相反的電荷，外力去掉後，電荷消失；力的方向改變時，電荷的符號也隨之改變。 這種現象稱為壓電。
7、在感測器控制電路中，在繼電器電感線圈的二端一般均併聯二極體用來起續流作用。
8、光柵位移感測器測量位移時，光柵的刻痕密度為每公釐100線，則所測的最小單位為 0.01 mm, 若主光柵和指示光柵間夾角為10分，則莫爾條紋的放大倍數k為 344 。
9、若用t表示攝氏溫度（oc），t表示熱力學溫度（k），當t=30 k時，
t= -243 oc。
10、熱電偶基本定律包括中間導體定律中間溫度定律和參考電極定律。
11、當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產生數量相等而符號相反的電荷，這種由於熱變化產生的電極化現象，稱為熱釋電效應。
12、假若發射機與接收機之間的距離發生變化，則發射機發射訊號的頻率與接收機收到訊號的頻率就不同。此現象稱為都卜勒效應。
13、光纖感測器按照光纖的使用方式可分為功能型感測器和非功能型感測器。稱為感測型光纖感測器和傳光型光纖感測器。
14、物體材料吸收光子能量而發生相應電效應的物理現象稱為光電效應。光電效應可分為三種效應，外光電效應，內光電效應和光生伏打效應。
15、光敏二極體應該工作在反偏狀態，因為只有少數載流子具有光敏特性。
名次解釋
1、ptc：正溫度係數的熱敏電阻
2、cu50：銅熱電阻,其0度時的阻值為50歐姆
3、應變片：把機械應變轉換成電阻應變
4、彈性敏感元件：把力或壓力轉換成了應變或位移
5、外光電效應：物體受到光照產生光電子的現象
6、ntc：負溫度係數的熱敏電阻
7、cmos：互補型金屬-氧化物-半導體場效電晶體
8、ccd：電荷耦合器件
9、ad590：積體電路溫度感測器
10、光生伏打效應：在光線作用下，物體產生一定方向電動勢的現象稱為光生伏打效應
問答題1、引起零點殘餘電壓的原因是什麼？如何消除零點殘餘電壓？
零點殘餘電壓的產生原因：（1）感測器的兩個二次繞組的電氣引數與幾何尺寸不對稱，導致它們產生的感應電動勢幅值不等、相位不同，構成了零點殘餘電壓的基波；（2）由於磁性材料磁化曲線的非線性，產生了零點殘餘電壓的高次諧波；（3）勵磁電壓本身含高次諧波。
零點殘餘電壓的消除方法：（1）盡可能保證感測器的幾何尺寸、繞組線圈電氣引數和磁路的對稱；（2）採用適當的測量電路，如相敏整流電路。
2、什麼是壓電效應？什麼是逆壓電效應？
所謂壓電效應，就是對某些電介質沿一定方向施以外力使其變形時，其內部將產生極化現象而使其表面出現電荷集聚的現象，也稱為正壓電效應。
當在片狀壓電材料的兩個電極面上加交流電壓，那麼壓電片將產生機械振動，即壓電片在電極方向上產生伸縮變形，壓電材料的這種現象稱為電致伸縮效應，也稱為逆壓電效應。
3、什麼是熱電效應？
所謂熱電效應，是指兩種不同的導體兩端相互緊密地連線在一起，組成乙個閉合迴路，當兩接點溫度不等時，迴路中就會產生大小和方向與導體材料及兩接點的溫度有關的電動勢，從而形成電流，這種現象稱為熱電效應，該電動勢稱為熱電動勢。
解答題1、試推導如圖所示變介質型電容式位移感測器的特性方程。設真空的介電常數為，圖中，極板寬度為。其他引數如圖所示。
2、試設計測溫電路，實現對某一點的溫度、某兩點的溫度差、某三點的平均溫度進行測量，請畫出測量電路圖並簡要說明。
（1）測量單點溫度，感測器經補償導線直接與儀表連線；
（2）測量兩點間溫度差，接線應使兩熱電偶反相串聯；
（3）測量三點平均溫度，可採用同極性併聯或串聯的方法。
3、如圖導電式水位檢測器電路原理圖：
（1）簡述ic1、ic2的作用。
（2）計算圖中所標5點的電位v5的數值。
（3）6點的電位v6為多少數值時發光二極體發光報警。
（4）分析此電路產生報警時的水位情況。（缺水或滿水。）
（1）ic1運算放大器及外圍元件組成方波發生器，通過電容器c1與檢知電極相接。ic2運算放大器與外圍元件組成比較器，以識別儀表水位的電訊號狀態。
（2）v5=2v。
（3）v6<2v發光二極體發光報警。
（4）滿水報警。
4、試分析差動式電容感測器提高靈敏度的原理。
如圖所示，1為動片、2為定片，中間電極不受外力作用時，由於d1=d2=d0,所以c1=c2,則兩電容差值c1-c2=0 ；
中間電極若受力向上位移δd，則c1容量增加，c2容量減小，
兩電容差值為：
得到：5、利用分度號cu100銅電阻測溫，當被測溫度為50 oc時，問此時銅電阻 rt值為多大？（）
銅電阻ro的分度號cu100=100ω；α1是常數,
α1=4.28*10-3 ℃-1,
銅電阻與溫度的關係為 rt≈r0(1+α1*t)
即 rt≈100(1+4.28*10-3*50)=121.4ω
此時銅電阻 rt值為121.4ω
6、如圖電路為光電式數字轉速表工作原理圖 （12分）
（1）圖中所標元件1，2，3，4各為什麼元件？
（2）設電機轉速為每分鐘900轉，則元件2每秒鐘接受到的光電脈衝的個數為多少個？
（3）若元件4輸出的資料為300hz,則電機的轉速為多少？
（1）1為發光二極體，2為光敏二極體3為放大整形電路4為數字頻率計。
（2）f=900*4/60=60hz
（3）n=f*60/n=300*60/4=4500（rpm）
7、圖所示電路為電阻應變片測量電路
（1）指出電路屬於什麼型別的電橋測量電路，
（2）設r1=r2=r3=r4=10k，則當沒有外力作用不產生應變時，uo=？
（3）當有外力作用產生應變時，兩個應變片的變化情況應該滿足什麼要求才能產生差動的效果而不是互相抵消？
（4）當有外力作用產生應變時，設由於應變而產生的
δr1=δr2=δr3=δr4=5ω ; 則電橋輸出電壓uo=？
（1）屬於全橋式（四臂工作）電橋。
（2）u0=0v。
（3）每相鄰兩片應一片受拉另一片受壓。相隔兩片應同時受拉或
同時受壓.
（4）8、乙個8位光電碼盤的最小解析度是多少？如果要求每個最小解析度對應的碼盤圓弧長度至少為0.01m，則碼盤半徑應有多大？
最小解析度為
碼盤周長為
碼盤半徑應為
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