1、第0 0章|答：敏感元件：指傳感器中直接感受被測量的部答：敏感元件：指傳感器中直接感受被測量的部分。分。| 傳感器：能感受規定的被測量并按照一定規傳感器：能感受規定的被測量并按照一定規 律轉換成可用輸出信號的器件或裝置律轉換成可用輸出信號的器件或裝置, ,通常由敏感元通常由敏感元件和轉換元件組成。件和轉換元件組成。| 信號調理器：對于信號調理器：對于(duy)(duy)輸入和輸出信號進輸入和輸出信號進行轉換的行轉換的 裝置。裝置。| 變送器：能輸出標準信號的傳感器。變送器：能輸出標準信號的傳感器。下頁上頁返回圖庫第1頁/共96頁第一頁，共97頁。第1 1章解：解：解：解：60105103003

2、3XUkCmmSSSS/20 . 50 . 22 . 0321下頁上頁返回圖庫第2頁/共96頁第二頁，共97頁。第1 1章|解：解：| 帶入數據帶入數據(shj)(shj)得：得：bkxy)(bkxyiii22)(iiiiiixxnyxyxnk222)()(iiiiiiixxnyxxyxb68. 0k25. 0b下頁上頁返回圖庫第3頁/共96頁第三頁，共97頁。第1 1章| 擬合擬合(n h)(n h)直線靈敏度直線靈敏度 0.68, 0.68,線性度線性度 7%7%25. 068. 0 xy%7535. 0%100maxFSLyL238. 0135. 0216. 0311. 04126. 0

3、5194. 06下頁上頁返回圖庫第4頁/共96頁第四頁，共97頁。第1 1章|解：設溫差為解：設溫差為R,R,測此溫度傳感器受幅度為測此溫度傳感器受幅度為R R的階的階躍響應躍響應(xingyng)(xingyng)為為( (動態方程不考慮初態動態方程不考慮初態) ) )1 (3/teRty當3Rty時22. 132ln3t當2Rty時08. 221ln3t下頁上頁返回圖庫第5頁/共96頁第五頁，共97頁。第1 1章|解：此題與爐溫實驗解：此題與爐溫實驗(shyn)(shyn)的測飛升曲線類似的測飛升曲線類似: :|解：解：)1 (9010/Ttety由 505 y51. 895ln5T5 .

4、 0)1 (2025/TetyTt68. 71 y 36. 52 y下頁上頁返回圖庫第6頁/共96頁第六頁，共97頁。第1 1章|解：解：| 所求幅值誤差所求幅值誤差(wch)(wch)為為1.109,1.109,相位滯后相位滯后 nnjsnnnjssjG21122222）（109. 110005005 . 02100050011211222222nnjG42331000500110005005 . 02122121tgtgnn4233下頁上頁返回圖庫第7頁/共96頁第七頁，共97頁。第1 1章|答：靜特性是當輸入量為常數或變化極慢時，傳答：靜特性是當輸入量為常數或變化極慢時，傳感器的輸入輸出

5、特性，其主要指標有線性度、遲感器的輸入輸出特性，其主要指標有線性度、遲滯、重復性、分辨力、穩定性、溫度穩定性、各滯、重復性、分辨力、穩定性、溫度穩定性、各種抗干擾穩定性。種抗干擾穩定性。|答：傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜答：傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實際測繪中獲得。特性曲線由實際測繪中獲得。|答：人們根據傳感器的靜特性來選擇答：人們根據傳感器的靜特性來選擇(xunz)(xunz)合合適的傳感器。適的傳感器。下頁上頁返回圖庫第8頁/共96頁第八頁，共97頁。第1 1章|解：解： 理論線性度：理論線性度： | 端點線性度：端點線性度：| 由兩端由兩端(lin dun

6、)(lin dun)點做擬和直線點做擬和直線| 所以，所以，%4 . 005.126205.12%100maxFSLyL23. 097. 1xy%41. 105.1217. 0%100maxFSLyL下頁上頁返回圖庫第9頁/共96頁第九頁，共97頁。第1 1章|最小二乘線性度：最小二乘線性度：|所以所以(suy)(suy)，98. 110541.208212191623.422154.1826)(22iiiiiixxnyxyxnk09. 010559. 9212191654.1822123.4291)()(222iiiiiiixxnyxxyxb09. 098. 1xbkxy下頁上頁返回圖庫第1

7、0頁/共96頁第十頁，共97頁。第1 1章)(bkxyiii07. 0105. 0205. 0311. 0411. 0508. 06%09. 005.1211. 0%100maxFSLyL下頁上頁返回圖庫第11頁/共96頁第十一頁，共97頁。第1 1章解：解：%1005 . 0maxFSHyH5 . 11maxH3 . 12maxH8 . 13maxH%08. 01H%07. 02H%09. 03H%11. 0%1007 .9651 . 1%100maxFSRyR下頁上頁返回圖庫第12頁/共96頁第十二頁，共97頁。第1 1章|解：質量解：質量(zhling)(zhling)塊塊( (質量質量

8、(zhling)m),(zhling)m),彈簧彈簧( (剛剛度度c),c),阻尼器阻尼器( (阻尼系數阻尼系數b)b)| 根據達朗貝爾原理：根據達朗貝爾原理：0FFFFbcmFbvvdtcdtdvm下頁上頁返回圖庫第13頁/共96頁第十三頁，共97頁。第2 2章|解：解：|證：證：| 略去略去(l q) (l q) 的第二項，即可得的第二項，即可得mmy3 . 0,0004.10nR%01. 0/1%100%100mmRRyxySnnrRRR1RRR4cdUUUdbcbERRRRERRRRERRRR2242RRREUcd2下頁上頁返回圖庫第14頁/共96頁第十四頁，共97頁。第2 2章|答：

9、金屬電阻應變片由四部分組成：敏感柵、答：金屬電阻應變片由四部分組成：敏感柵、基底、蓋層、粘結劑、引線。分為金屬絲式和箔基底、蓋層、粘結劑、引線。分為金屬絲式和箔式。式。| 其主要特性參數：靈敏系數、橫向效應、其主要特性參數：靈敏系數、橫向效應、機械滯后、零漂及蠕變、溫度機械滯后、零漂及蠕變、溫度(wnd)(wnd)效應、應變效應、應變極限、疲勞壽命、絕緣電阻、最大工作電流、動極限、疲勞壽命、絕緣電阻、最大工作電流、動態響應特性。態響應特性。|答：答：LRRmmaxmax101 . 0RRmL211 . 0%1001111mLRRm4 . 04 . 0max下頁上頁返回圖庫第15頁/共96頁第十

10、五頁，共97頁。第2 2章解：解：圖 2-32(c)圓桶截面積622107 .59rRA應變片 1,2,3,4 感受的是縱向應變,有x4321應變片 5,6,7,8 感受的是縱向應變,有y8765下頁上頁返回圖庫第16頁/共96頁第十六頁，共97頁。第2 2章KURRRRRUU4462516251AEFKUKUKUxyx12122其中 A 為圓桶的截面積,為泊桑比,E 為彈性模量,F 為外加負載力,K 為靈敏系數.下頁上頁返回圖庫第17頁/共96頁第十七頁，共97頁。第2 2章滿量程時：滿量程時：191. 0120101 . 2107 .5910100 . 211634321RAEFKRKRR

11、RRx057. 0191. 03 . 018765RRRRRAEFKUU12FF64610037. 1101 . 2107 .593 . 010 . 2210下頁上頁返回圖庫第18頁/共96頁第十八頁，共97頁。第2 2章解：解：當 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 . 010987654321rrrrrrrr

12、rr下頁上頁返回圖庫第19頁/共96頁第十九頁，共97頁。第2 2章|2.7 2.7 略略1,5945,3320,7135,3715,31,3710,7115,335,59510987654321YYYYYYYYYY當500FR2 . 0500100FPRRm1,509450,129100,521350,13175,2110,13150,521150,12925,509510987654321YYYYYYYYYY下頁上頁返回圖庫第20頁/共96頁第二十頁，共97頁。第2 2章解：解：3130001000FPRRmPxnnRRr )1 (1nnnnrmrrYNnn,10, 1 1000,900,

13、800,700,600,500,400,300,200,10010987654321xxxxxxxxxxRRRRRRRRRR0 . 19 . 08 . 07 . 06 . 05 . 04 . 0, 3 . 0, 2 . 0, 1 . 010987654321rrrrrrrrrr1,10390,7960,10770,95,136,2710,10930,7915,1031010987654321YYYYYYYYYY下頁上頁返回圖庫第21頁/共96頁第二十一頁，共97頁。第2 2章答：答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數t及柵絲與試件膨脹系數（sg與）之差異性而產生虛假應變輸出有時會產生與

14、真實應變同數量級的誤差。方法：自補償法 線路補償法下頁上頁返回圖庫第22頁/共96頁第二十二頁，共97頁。第2 2章解：解：10. 0)003. 0(107006. 05 . 0)225. 025. 0(66252WEtFxlx2 .2510. 01201 . 20 xkRR2 .1452 .25120031RRRR8 .942 .25120042RRRR下頁上頁返回圖庫第23頁/共96頁第二十三頁，共97頁。第2 2章解：解：63. 05 .1262WEtFxl3 . 035063. 05 .12201 . 2kRRVmAU6 . 3120302，VU2 . 7VRRUU5 .1712013

15、 . 035042 . 74下頁上頁返回圖庫第24頁/共96頁第二十四頁，共97頁。第3 3章|答：種類答：種類(zhngli)(zhngli)：自感式、渦流式、差動式、：自感式、渦流式、差動式、變壓式、壓磁式、感應同步器變壓式、壓磁式、感應同步器| 原理：自感、互感、渦流、壓磁原理：自感、互感、渦流、壓磁|答：答：| 差動式靈敏度：差動式靈敏度：000202lSWL122)( 2000002000200020llllSWlSWllSWLLL .1220000lllllLS下頁上頁返回圖庫第25頁/共96頁第二十五頁，共97頁。第3 3章|單極式傳感器靈敏度：單極式傳感器靈敏度：|比較后可見靈

16、敏度提高一倍，非線性大大減少。比較后可見靈敏度提高一倍，非線性大大減少。|答：相敏檢測電路原理答：相敏檢測電路原理(yunl)(yunl)是通過鑒別相位來辨是通過鑒別相位來辨別位移的方向，即差分變壓器輸出的調幅波經相敏檢別位移的方向，即差分變壓器輸出的調幅波經相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測量信號。經過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，測量信號。經過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負位移輸出負電壓，電壓值的大小表明位移的大小，負位移輸出負電壓，電壓值的大小表明位移的大小，電壓的正負表明位移的方向。電壓的正負表明位移的方向。 .1

17、20000lllllLS下頁上頁返回圖庫第26頁/共96頁第二十六頁，共97頁。第3 3章|答：原因是改變了空氣答：原因是改變了空氣(kngq)(kngq)隙長度隙長度| 改善方法是讓初始空氣改善方法是讓初始空氣(kngq)(kngq)隙距離盡量小，隙距離盡量小，同時靈敏度的非線性也將增加，這樣的話最好使用差同時靈敏度的非線性也將增加，這樣的話最好使用差動式傳感器，動式傳感器，| 其靈敏度增加非線性減少。其靈敏度增加非線性減少。 .1220000lllllLS下頁上頁返回圖庫第27頁/共96頁第二十七頁，共97頁。第3 3章解：解：mRIW，mRWIWIL2又niiiimRRSlSlR1000

18、02256. 1003. 0010. 010045. 0003. 0015. 010016. 0003. 0002. 010045. 04441niiiiSlR下頁上頁返回圖庫第28頁/共96頁第二十八頁，共97頁。第3 3章07. 71530104002. 02270000SlRHRWL422102 . 3256. 1200HRRWL3202108 . 407. 7256. 1200空氣氣隙為零時：空氣氣隙為2mm時：下頁上頁返回圖庫第29頁/共96頁第二十九頁，共97頁。第3 3章|解：設解：設| 重寫表格重寫表格(biog)(biog)如下如下: :| 最小二乘法做直線擬和：最小二乘法做

19、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下頁上頁返回圖庫第30頁/共96頁第三十頁，共97頁。第3 3章| 工作特性

20、工作特性(txng)(txng)方程：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下頁上頁返回圖庫第31頁/共96頁第三十一頁，共97頁。第3 3章|答：應用場合有低頻透射渦流測厚儀，探傷，描答：應用場合有低頻透射渦流測厚儀，探傷，描述轉軸運動軌跡軌跡儀。述轉軸運動軌跡軌跡儀。|答：壓磁效應：某些鐵磁物質在外界機械力的答：壓磁效應：某些鐵磁物質在外界機械力的作用下，其內部產生

21、機械應力，從而引起磁導率作用下，其內部產生機械應力，從而引起磁導率的改變的現象。只有在一定條件下壓磁效應才有的改變的現象。只有在一定條件下壓磁效應才有單位單位(dnwi)(dnwi)特性，但不是線性關系。特性，但不是線性關系。| 應變效應：導體產生機械變形時，它的電應變效應：導體產生機械變形時，它的電阻值相應發生變化。在電阻絲拉伸比例極限內，阻值相應發生變化。在電阻絲拉伸比例極限內，電阻的相對變化與應變成正比。電阻的相對變化與應變成正比。 下頁上頁返回圖庫第32頁/共96頁第三十二頁，共97頁。第4 4章|解：差動式電容傳感器的靈敏度解：差動式電容傳感器的靈敏度: :| 單極單極(dn j)(

22、dn j)式電容傳感器：式電容傳感器：| 可見差動式電容傳感器的靈敏度比單極可見差動式電容傳感器的靈敏度比單極(dn (dn j)j)式提高一倍，而且非線性也大為減小。式提高一倍，而且非線性也大為減小。 40200040202050300302030200000000121221111dddddcdddddsdckdddddddsdddddddddddddsdddsdddsddsddsCCCe4020001dddddcdcke下頁上頁返回圖庫第33頁/共96頁第三十三頁，共97頁。第4 4章|答：原理：由物理學知，兩個平行金屬極板組成的答：原理：由物理學知，兩個平行金屬極板組成的電容器。如果不

23、考慮其邊緣效應，其電容為電容器。如果不考慮其邊緣效應，其電容為C=S/D C=S/D 式中式中為兩個極板間介質的介電常數，為兩個極板間介質的介電常數，S S為兩個極板為兩個極板對有效面積，對有效面積，D D為兩個極板間的距離。由此式知，改為兩個極板間的距離。由此式知，改變電容變電容C C的方法有三：的方法有三：| 其一為改變介質的介電常數；其二為改變形成其一為改變介質的介電常數；其二為改變形成電容的有效面積；其三為改變各極板間的距離，而電容的有效面積；其三為改變各極板間的距離，而得到的電參數的輸出得到的電參數的輸出(shch)(shch)為電容值的增量為電容值的增量 這這就組成了電容式傳感器。

24、就組成了電容式傳感器。| 下頁上頁返回圖庫第34頁/共96頁第三十四頁，共97頁。第4 4章| 類型類型(lixng)(lixng)：變極距型電容傳感器、變面積：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器、變介電常數型電容傳感器。型電容傳感器、變介電常數型電容傳感器。| 電容傳感器可用來測量直線位移、角位移、振電容傳感器可用來測量直線位移、角位移、振動振幅。尤其適合測溫、高頻振動振幅、精密軸系動振幅。尤其適合測溫、高頻振動振幅、精密軸系回轉精度、加速度等機械量。還可用來測量壓力、回轉精度、加速度等機械量。還可用來測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬差壓力、液位、料面、糧食中的水分

25、含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質的濕度、密度、材料的涂層、油膜厚度、測量電介質的濕度、密度、厚度等厚度等| C下頁上頁返回圖庫第35頁/共96頁第三十五頁，共97頁。第4 4章|答：可選用差分式電容壓力答：可選用差分式電容壓力(yl)(yl)傳感器，通過測量傳感器，通過測量筒內水的重力，來控制注水數量。或者選用應變片式筒內水的重力，來控制注水數量。或者選用應變片式液徑傳感器。液徑傳感器。|答：優點：答：優點：a a溫度穩定性好溫度穩定性好| b b結構簡單、適應性強結構簡單、適應性強| c c動響應好動響應好| 缺點：缺點：a a可以實現非接觸測量，具有平均效應可以實現非接觸測量，

26、具有平均效應| b b輸出阻抗高、負載能力差輸出阻抗高、負載能力差| c c寄生電容影響大寄生電容影響大下頁上頁返回圖庫第36頁/共96頁第三十六頁，共97頁。第4 4章|輸出特性非線性：輸出特性非線性：| 電容傳感器作為電容傳感器作為(zuwi)(zuwi)頻響寬、應用廣、頻響寬、應用廣、非接觸測量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、非接觸測量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動、轉速、流量及成分分析的測物位、濕度、振動、轉速、流量及成分分析的測量等方面得到了廣泛的應用。量等方面得到了廣泛的應用。| 使用時要注意保護絕緣材料的的絕緣性能；使用時要注意保護絕緣材料的的絕緣性能；消除

27、和減小邊緣效應；消除和減小寄生電容的影消除和減小邊緣效應；消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。響；防止和減小外界的干擾。|解：解：下頁上頁xwddwxl C1020102120下頁上頁返回圖庫第37頁/共96頁第三十七頁，共97頁。第4 4章|4.6 4.6 略略|4.7 4.7 |答：工作原理：假設傳感器處于初始狀態，即答：工作原理：假設傳感器處于初始狀態，即|且且A A點為高電平，即點為高電平，即Ua=U; Ua=U; 而而B B點為低電平，即點為低電平，即Ub=0Ub=0|差分脈沖調寬型電路的特點就在于差分脈沖調寬型電路的特點就在于(ziy)(ziy)它的線它的線性變換特性。

28、性變換特性。021CCCxx下頁上頁返回圖庫第38頁/共96頁第三十八頁，共97頁。第5 5章|答：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量轉換答：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量轉換為電信號的一種傳感器。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。來測量的一種裝置。| 磁電式傳感器具有磁電式傳感器具有(jyu)(jyu)頻響寬、動態范頻響寬、動態范圍大的特點。而電感式傳感器存在交流零位信號，圍大的特點。而電感式傳感器存在交流零位信號，不宜于高頻動態信號檢測；其響應速度較慢，也不宜于高頻動態信號檢測；其響應速度較慢，也不宜

29、做快速動態測量。不宜做快速動態測量。| 磁電式傳感器測量的物理參數有：磁場、電磁電式傳感器測量的物理參數有：磁場、電流、位移、壓力、振動、轉速。流、位移、壓力、振動、轉速。下頁上頁返回圖庫第39頁/共96頁第三十九頁，共97頁。第5 5章|答：霍爾組件可測量磁場、電流、位移、壓力、答：霍爾組件可測量磁場、電流、位移、壓力、振動振動(zhndng)(zhndng)、轉速等。、轉速等。| 霍爾組件的不等位電勢是霍爾組件在額定控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。間的空載電勢，可用

30、輸出的電壓表示。| 溫度補償方法：溫度補償方法：| a a分流電阻法：分流電阻法：| 適用于恒流源供給控制電流的情況。適用于恒流源供給控制電流的情況。| b b電橋補償法電橋補償法 下頁上頁返回圖庫第40頁/共96頁第四十頁，共97頁。第5 5章|答：一塊長為答：一塊長為l l、寬為、寬為d d的半導體薄片置于磁感應強度的半導體薄片置于磁感應強度為磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當有電流為磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當有電流I I流過時，流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢UhUh。這種。這種現象稱為霍爾效應。霍爾組件多用現象稱為霍爾效應。霍爾組

31、件多用N N型半導體材料，且型半導體材料，且比較薄。比較薄。| 霍爾式傳感器轉換效率較低，受溫度影響大，但霍爾式傳感器轉換效率較低，受溫度影響大，但其結構其結構(jigu)(jigu)簡單、體積小、堅固、頻率響應寬、簡單、體積小、堅固、頻率響應寬、動態范圍（輸出電勢變化）大、無觸點，使用壽命長、動態范圍（輸出電勢變化）大、無觸點，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、可靠性高、易微型化和集成電路化，因此在測量技術、自動控制、電磁測量、計算裝置以及現代軍事技術等自動控制、電磁測量、計算裝置以及現代軍事技術等領域中得到廣泛應用。領域中得到廣泛應用。 下頁上頁返回圖庫第41頁/

32、共96頁第四十一頁，共97頁。第6 6章|答：某些電介質在沿一定的方向受到外力的作用答：某些電介質在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現象同時在兩個表面上變形時，由于內部電極化現象同時在兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不產生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態；而當作用力方向改變時，電荷的極帶電的狀態；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱為正壓電效應。反之，大小成正比。這種現象稱為正壓電效應。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產生機械如對晶體施加

33、一定變電場，晶體本身將產生機械變形，外電場撤離變形，外電場撤離(chl)(chl)，變形也隨之消失，稱，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應。為逆壓電效應。| 壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多壓電材料有：石英晶體、一系列單晶硅、多晶陶瓷、有機高分子聚合材料晶陶瓷、有機高分子聚合材料下頁上頁返回圖庫第42頁/共96頁第四十二頁，共97頁。第6 6章|結構和應用特點：結構和應用特點：| 在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構成一個壓電組件。其中最常采用多片壓電芯片構成一個壓電組件。其中最常用的是兩片結構；根據兩片壓電芯片的連接關系，用的是兩片

34、結構；根據兩片壓電芯片的連接關系，可分為串聯和并聯連接，常用的是并聯連接，可可分為串聯和并聯連接，常用的是并聯連接，可以增大輸出電荷，提高靈敏度。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緊使用時，兩片壓電芯片上必須有一定的預緊力，以保證壓電組件在工作中始終力，以保證壓電組件在工作中始終(shzhng)(shzhng)受受到壓力作用，同時可消除兩片壓電芯片因接觸不到壓力作用，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，保證輸出信號與輸入作良而引起的非線性誤差，保證輸出信號與輸入作用力間的線性關系用力間的線性關系下頁上頁返回圖庫第43頁/共96頁第四十三頁，共9

35、7頁。第6 6章| 因此需要測量電路具有無限大的輸入阻抗。因此需要測量電路具有無限大的輸入阻抗。但實際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作但實際上這是不可能的，所以壓電傳感器不宜作靜態測量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷靜態測量，只能在其上加交變力，電荷才能不斷得到得到(d do)(d do)補充，并給測量電路一定的電流。補充，并給測量電路一定的電流。故壓電傳感器只能作動態測量。故壓電傳感器只能作動態測量。|答：如作用在壓電組件上的力是靜態力，則電荷答：如作用在壓電組件上的力是靜態力，則電荷會泄露，無法進行測量。所以壓電傳感器通常都會泄露，無法進行測量。所以壓電傳感器通常都用來測量動態或瞬態

36、參量。用來測量動態或瞬態參量。下頁上頁返回圖庫第44頁/共96頁第四十四頁，共97頁。第6 6章|答：石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形答：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，但它具有良好的厚度變時，沒有體積變形壓電效應，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。壓電陶瓷是一種多晶鐵電體。形和長度變形壓電效應。壓電陶瓷是一種多晶鐵電體。原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須(bx)(bx)在在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現出壓電性。所一定溫度下做極化處理，才能使其呈現出壓電性。所謂極化，就是以強電場使謂極化，就是

37、以強電場使“電疇電疇”規則排列，而電疇規則排列，而電疇在極化電場除去后基本保持不變，留下了很強的剩余在極化電場除去后基本保持不變，留下了很強的剩余極化。極化。| 當極化后的鐵電體受到外力作用時，其剩余極化當極化后的鐵電體受到外力作用時，其剩余極化強度將隨之發生變化，從而使一定表面分別產生正負強度將隨之發生變化，從而使一定表面分別產生正負電荷。電荷。下頁上頁返回圖庫第45頁/共96頁第四十五頁，共97頁。第6 6章| 在極化方向上壓電效應最明顯。鐵電體的參在極化方向上壓電效應最明顯。鐵電體的參數也會隨時間發生變化數也會隨時間發生變化老化，鐵電體老化將使老化，鐵電體老化將使壓電效應減弱。壓電效應減

38、弱。 |答：基本考慮點是如何答：基本考慮點是如何(rh)(rh)更好的改變傳感器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域。的頻率特性，以使傳感器能用于更廣泛的領域。|6.5 6.5 略略下頁上頁返回圖庫第46頁/共96頁第四十六頁，共97頁。第7 7章|答：當用光照射物體時，物體受到一連串具有能量答：當用光照射物體時，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的光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸收光子能量而發生相應的電效應（如電阻率變化、發射電子量而發生相應的電效應（如電阻率變化、發射電子或產生電動勢等）。這種現象稱為光電效應。或產生電動勢等）。這種現象

39、稱為光電效應。|答：吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖的材料的答：吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖的材料的中子受激和分子共振有關，當光的頻率與分子的振中子受激和分子共振有關，當光的頻率與分子的振動頻率接近動頻率接近(jijn)(jijn)或相等時，會發生共振，并大或相等時，會發生共振，并大量吸收光能量，引起能量損耗。量吸收光能量，引起能量損耗。| 散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、成成下頁上頁返回圖庫第47頁/共96頁第四十七頁，共97頁。第7 7章| 分起伏，以及在制造過程中產生的結構上的不分起伏，以及在制造過程中產生的結構上的不均勻性或缺陷均勻性或缺陷(

40、quxin)(quxin)引起。一部分光就會散引起。一部分光就會散射到各個方向去，不能傳輸到終點，從而造成散射到各個方向去，不能傳輸到終點，從而造成散射性損耗。射性損耗。| 輻射性損耗：當光纖受到具有一定曲率半輻射性損耗：當光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時，就會產生輻射磁粒。徑的彎曲時，就會產生輻射磁粒。| a a彎曲半徑比光纖直徑大很多的彎曲彎曲半徑比光纖直徑大很多的彎曲 | b b微彎曲：當把光纖組合成光纜時，可能使微彎曲：當把光纖組合成光纜時，可能使光纖的軸線產生隨機性的微曲。光纖的軸線產生隨機性的微曲。下頁上頁返回圖庫第48頁/共96頁第四十八頁，共97頁。第7 7章|答：光導纖維工作

41、答：光導纖維工作(gngzu)(gngzu)的基礎是光的全內反的基礎是光的全內反射，當射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨射，當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生全內反射，并界角時，就會在光纖的接口上產生全內反射，并在光纖內部以后的角度反復逐次反射，直至傳遞在光纖內部以后的角度反復逐次反射，直至傳遞到另一端面。到另一端面。|優點：優點：| a a具有優良的傳旋光性能，傳導損耗小具有優良的傳旋光性能，傳導損耗小| b b頻帶寬，可進行超高速測量，靈敏度和線性頻帶寬，可進行超高速測量，靈敏度和線性度好度好 | c c能在惡劣的環境下工作能在惡劣的環境下工作(gngz

42、u)(gngzu)，能進行，能進行遠距離信號的傳送遠距離信號的傳送下頁上頁返回圖庫第49頁/共96頁第四十九頁，共97頁。第7 7章| 功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的波導，而且具有測量的功能。它可以利用外界物理因導，而且具有測量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強度、相位素改變光纖中光的強度、相位(xingwi)(xingwi)、偏振態、偏振態或波長，從而對外界因素進行測量和數據傳輸。或波長，從而對外界因素進行測量和數據傳輸。下頁上頁返回圖庫第50頁/共96頁第五十頁，共97頁。第7 7章|答：答：CCDCCD是一種半導體器件，在是一種

43、半導體器件，在N N型或型或P P型硅襯底上生長型硅襯底上生長一層很薄的一層很薄的SiO2SiO2，再在，再在SiO2SiO2薄層上依次序沉積金屬電薄層上依次序沉積金屬電極，這種規則排列的極，這種規則排列的MOSMOS電容數組再加上兩端的輸入及電容數組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構成了輸出二極管就構成了CCDCCD芯片芯片| CCD CCD可以把光信號轉換成電脈沖可以把光信號轉換成電脈沖(michng)(michng)信號。信號。每一個脈沖每一個脈沖(michng)(michng)只反映一個光敏元的受光情況，只反映一個光敏元的受光情況，脈沖脈沖(michng)(michng)幅度的高低反映該

44、光敏元受光的強弱，幅度的高低反映該光敏元受光的強弱，輸出脈沖輸出脈沖(michng)(michng)的順序可以反映光敏元的位置，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。這就起到圖像傳感器的作用。下頁上頁返回圖庫第51頁/共96頁第五十一頁，共97頁。第8 8章|答：熱電阻傳感器分為以下幾種類型：答：熱電阻傳感器分為以下幾種類型：| 鉑電阻傳感器：特點是精度高、穩定性好、鉑電阻傳感器：特點是精度高、穩定性好、性能可靠。主要作為標準電阻溫度計使用，也常性能可靠。主要作為標準電阻溫度計使用，也常被用在工業測量中。此外，還被廣泛地應用于溫被用在工業測量中。此外，還被廣泛地應用于溫度的基準

45、、標準的傳遞，是目前測溫復現性最好度的基準、標準的傳遞，是目前測溫復現性最好的一種。的一種。| 銅電阻傳感器：價錢較鉑金屬便宜。在測銅電阻傳感器：價錢較鉑金屬便宜。在測溫范圍比較溫范圍比較(bjio)(bjio)小的情況下，有很好的穩定小的情況下，有很好的穩定性。溫度系數比較性。溫度系數比較(bjio)(bjio)大，電阻值與溫度之大，電阻值與溫度之間接近線性關系。材料容易提純，價格便宜。不間接近線性關系。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。足之處是測量精度較鉑電阻稍低、電阻率小。下頁上頁返回圖庫第52頁/共96頁第五十二頁，共97頁。第8 8章| 鐵電阻和鎳電阻

46、：鐵和鎳兩種金屬的電阻溫度鐵電阻和鎳電阻：鐵和鎳兩種金屬的電阻溫度系數系數(xsh)(xsh)較高、電阻率較大，故可作成體積小、靈較高、電阻率較大，故可作成體積小、靈敏度高的電阻溫度計，其缺點是容易氧化，化學穩定敏度高的電阻溫度計，其缺點是容易氧化，化學穩定性差，不易提純，復制性差，而且電阻值與溫度的線性差，不易提純，復制性差，而且電阻值與溫度的線性關系差。目前應用不多性關系差。目前應用不多下頁上頁返回圖庫第53頁/共96頁第五十三頁，共97頁。第8 8章|答：熱電動勢：兩種不同答：熱電動勢：兩種不同(b tn)(b tn)材料的導材料的導體（或半導體）體（或半導體）A A、B B串接成一個閉

47、合回路，并使串接成一個閉合回路，并使兩個結點處于不同兩個結點處于不同(b tn)(b tn)的溫度下，那么回的溫度下，那么回路中就會存在熱電勢。有電流產生相應的熱電勢路中就會存在熱電勢。有電流產生相應的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢，通稱熱電勢。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接觸電動勢：接觸電勢是由兩種不同(b (b tn)tn)導體的自由電子，其密度不同導體的自由電子，其密度不同(b tn)(b tn)而而在接觸處形成的熱電勢。它的大小取決于兩導體在接觸處形成的熱電勢。它的大小取決于兩導體的性質及接觸點的溫度，而與導體的形狀和尺寸的性質及接觸點的

48、溫度，而與導體的形狀和尺寸無關。無關。 | 溫差電動勢：是在同一根導體中，由于兩溫差電動勢：是在同一根導體中，由于兩端溫度不同端溫度不同(b tn)(b tn)而產生的一種電勢。而產生的一種電勢。| 下頁上頁返回圖庫第54頁/共96頁第五十四頁，共97頁。第8 8章| 熱電偶測溫原理：熱電偶的測溫原理基于物熱電偶測溫原理：熱電偶的測溫原理基于物理的理的 熱電效應熱電效應 。所謂熱電效應，就是當不同材料。所謂熱電效應，就是當不同材料的導體組成一個閉合回路時，若兩個結點的溫度不的導體組成一個閉合回路時，若兩個結點的溫度不同，那么在回路中將會產生電動勢的現象。同，那么在回路中將會產生電動勢的現象。

49、| 兩點間的溫差越大，產生的電動勢就越大。引兩點間的溫差越大，產生的電動勢就越大。引入適當的測量電路測量電動勢的大小，就可測得溫入適當的測量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大小。度的大小。| 熱電偶三定律：熱電偶三定律：| a a 中間導體定律：中間導體定律：| 熱電偶測溫時，若在回路中插入中間導體，只熱電偶測溫時，若在回路中插入中間導體，只要要(zhyo)(zhyo)中間導體兩端的溫度相同，則對熱電偶中間導體兩端的溫度相同，則對熱電偶回路總的熱電勢不產生影響。在用熱電偶測溫時，回路總的熱電勢不產生影響。在用熱電偶測溫時，連接導線及顯示一起等均可看成中間導體。連接導線及顯示一起等均可看成中

50、間導體。下頁上頁返回圖庫第55頁/共96頁第五十五頁，共97頁。第8 8章| b b 中間溫度定律：中間溫度定律：| 任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T T，冷端為冷端為T T 時的熱電勢等于該熱電偶熱端為時的熱電勢等于該熱電偶熱端為T T冷端為冷端為TnTn時的熱電勢與同一時的熱電勢與同一(tngy)(tngy)熱電偶熱端為熱電偶熱端為TnTn，冷端為冷端為T0 T0 時熱電勢的代數和。時熱電勢的代數和。| 應用：對熱電偶冷端不為應用：對熱電偶冷端不為0 0度時，可用中間溫度時，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長度不夠時，可根據度定律加以修正。熱電偶

51、的長度不夠時，可根據中間溫度定律選用適當的補償線路。中間溫度定律選用適當的補償線路。| c c參考電極定律：參考電極定律：| 如果如果A A、B B兩種導體（熱電極）分別與第三種兩種導體（熱電極）分別與第三種導體導體C C0下頁上頁返回圖庫第56頁/共96頁第五十六頁，共97頁。第8 8章|（參考電極）組成的熱電偶在結點溫度為（參考電極）組成的熱電偶在結點溫度為（T T，T0 T0 ）時分別為時分別為 和和 ，那么受相同溫度下，那么受相同溫度下，又又A A、B B兩熱電極配對后的熱電勢為兩熱電極配對后的熱電勢為| 實用價值：可大大簡化熱電偶的選配工作實用價值：可大大簡化熱電偶的選配工作(gng

52、zu)(gngzu)。在實際工作。在實際工作(gngzu)(gngzu)中，只要獲得有中，只要獲得有關熱電極與標準鉑電極配對的熱電勢，那么由這兩關熱電極與標準鉑電極配對的熱電勢，那么由這兩種熱電極配對組成熱電偶的熱電勢便可由上式求得，種熱電極配對組成熱電偶的熱電勢便可由上式求得，而不需逐個進行測定。而不需逐個進行測定。| 誤差因素：參考端溫度受周圍環境的影響誤差因素：參考端溫度受周圍環境的影響| 0,TTEAC0,TTEBC000,TTETTETTEBCACAB下頁上頁返回圖庫第57頁/共96頁第五十七頁，共97頁。第8 8章|減小誤差的措施有：減小誤差的措施有： | a 0oC a 0oC恒

53、溫法恒溫法| b b 計算修正法（冷端溫度修正法）計算修正法（冷端溫度修正法）| c c 儀表儀表(ybio)(ybio)機械零點調整法機械零點調整法| d d 熱電偶補償法熱電偶補償法| e e 電橋補償法電橋補償法| f f 冷端延長線法冷端延長線法 |8.3 8.3 下頁上頁返回圖庫第58頁/共96頁第五十八頁，共97頁。第8 8章|答：電阻溫度計利用電阻隨溫度變化的特性來測答：電阻溫度計利用電阻隨溫度變化的特性來測量量(cling)(cling)溫度。熱電偶溫度計是根據熱電效應溫度。熱電偶溫度計是根據熱電效應原理設計而成的。前者將溫度轉換為電阻值的大原理設計而成的。前者將溫度轉換為電阻

54、值的大小，后者將溫度轉換為電勢大小。小，后者將溫度轉換為電勢大小。| 相同點：都是測溫傳感器，精度及性能都與相同點：都是測溫傳感器，精度及性能都與傳感器材料特性有關。傳感器材料特性有關。下頁上頁返回圖庫第59頁/共96頁第五十九頁，共97頁。第8 8章|答：在不平衡電橋中，答：在不平衡電橋中， 檢流計檢流計 改稱為改稱為 電流計電流計 ，其作用而不是其作用而不是(b shi)(b shi)檢查有無電流而是測量電流檢查有無電流而是測量電流的大小。可見，不平衡電橋和平衡電橋的測量原理的大小。可見，不平衡電橋和平衡電橋的測量原理有原則上的有原則上的| 區別。利用電橋除可精確測量電阻外，還可測量區別。

55、利用電橋除可精確測量電阻外，還可測量一些非電學量。例如，為了測量溫度變化，只需用一些非電學量。例如，為了測量溫度變化，只需用一種一種 熱敏組件熱敏組件 把它轉化為電阻的變化，然后用電把它轉化為電阻的變化，然后用電橋測量。不平衡電橋往往用于測量非電學量，此外橋測量。不平衡電橋往往用于測量非電學量，此外還可用于自動控制和遠距離聯動機構中。還可用于自動控制和遠距離聯動機構中。下頁上頁返回圖庫第60頁/共96頁第六十頁，共97頁。第8 8章|答：伏安特性表征熱敏電阻答：伏安特性表征熱敏電阻(dinz)(dinz)在恒溫介質在恒溫介質下流過的電流下流過的電流I I與其上電壓降與其上電壓降U U之間的關系

56、。當電之間的關系。當電流很小時不足以引起自身發熱，阻值保持恒定，流很小時不足以引起自身發熱，阻值保持恒定，電壓降與電流間符合歐姆定律。當電流電壓降與電流間符合歐姆定律。當電流IIsIIs時，時，隨著電流增加，功耗增隨著電流增加，功耗增| 大，產生自熱，阻值隨電流增加而減小，電壓大，產生自熱，阻值隨電流增加而減小，電壓降增加速度逐漸減慢，因而出現非線性的正阻區降增加速度逐漸減慢，因而出現非線性的正阻區abab。電流增大到。電流增大到IsIs時，電壓降達到最大值時，電壓降達到最大值UmUm。此。此后，電流繼續增大時，自熱更為強烈，由于熱敏后，電流繼續增大時，自熱更為強烈，由于熱敏電阻電阻(dinz

57、)(dinz)的電阻的電阻(dinz)(dinz)溫度系數大，阻值溫度系數大，阻值隨電流增加而減小的速度大于電壓降增加的速度，隨電流增加而減小的速度大于電壓降增加的速度，于是就出現負阻區于是就出現負阻區bcbc段。段。| 下頁上頁返回圖庫第61頁/共96頁第六十一頁，共97頁。第8 8章| 研究伏安特性，有助于正確選擇熱敏電阻研究伏安特性，有助于正確選擇熱敏電阻的工作狀態的工作狀態(zhungti)(zhungti)。對于測溫、控溫和溫。對于測溫、控溫和溫度補償，應工作于伏安特性的線性區，這樣就可度補償，應工作于伏安特性的線性區，這樣就可以忽略自熱的影響，使電阻值僅取決于被測溫度。以忽略自熱的

58、影響，使電阻值僅取決于被測溫度。對于利用熱敏電阻的耗散對于利用熱敏電阻的耗散| 原理工作的場合，例如測量風速、流量、真空原理工作的場合，例如測量風速、流量、真空等，則應工作于伏安特性的負阻區。等，則應工作于伏安特性的負阻區。|8.7 8.7 略略|8.8 8.8 略略下頁上頁返回圖庫第62頁/共96頁第六十二頁，共97頁。第9 9章|答：核輻射傳感器是基于射線通過物質時產生的電離答：核輻射傳感器是基于射線通過物質時產生的電離作用，或利用射線能使某些物質產生熒光，再配以光作用，或利用射線能使某些物質產生熒光，再配以光電組件，將光信號轉變為電信號的傳感器。電組件，將光信號轉變為電信號的傳感器。|答

59、：核輻射傳感器可以實現氣體成分、材料厚度、物答：核輻射傳感器可以實現氣體成分、材料厚度、物質密度質密度(md)(md)、物位、材料內傷等的測量。但是要注、物位、材料內傷等的測量。但是要注意放射性輻射的防護。意放射性輻射的防護。|答：可用來檢測厚度、液位、物位、轉速、材料密度答：可用來檢測厚度、液位、物位、轉速、材料密度(md)(md)、重量、氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數。、重量、氣體壓力、流速、溫度及濕度等參數。下頁上頁返回圖庫第63頁/共96頁第六十三頁，共97頁。第9 9章|答：盡量減小輻射強度，也要考慮輻射類型和性質答：盡量減小輻射強度，也要考慮輻射類型和性質(xngzh)(xngz

60、h)。在實際工作中要采取多種方式來減少射線。在實際工作中要采取多種方式來減少射線的照射強度和照射時間，如采用屏蔽層，利用輔助工的照射強度和照射時間，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。具，或是增加與輻射源的距離等各種措施。下頁上頁返回圖庫第64頁/共96頁第六十四頁，共97頁。第1010章|答：智能傳感器集信息采集，信息的記憶、辨別、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，具有一定的自適應能力