《传感器与自动检测技术》试卷2--答案

西安航空职业技术学院专用评分标准及答题

比例的，因此如果通过一定的测量线路将这种电阻的变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。其原理图如图2-1所示。 ……… 5分 力应变试件电阻应变片电阻电压或电流测量电路显示记录仪 Xxx学院考试评分标准及答案 课程名称 考试方式 所属系部 开设学期 适用班级 一、 填空（每空1分，共25分） 1．传感器是一种将 被测量 转换成 电量 的装置。 ２.传感器的常用分类方法有 按被测物理量 、 按传感器工作原理 两种。 ３.两种不同 材料 的导体组成一个闭合回路，若 两个接点的温度不同，则在该回路中会产生电动势，这种现象称为 热电效应。组成回路的 材料 不同，所产生的电动势也不同；电动势由两种导体的 接触 电势和单一导体的 温差 电势组成。两种导体所组成的回路称为 热电偶 ；组成该回路的导体称为 热电极 ； 4．湿度的表示方法有 绝对湿度 、 相对湿度 、和 露点 三种。 5．电感传感器的基本原理是 电磁感应 。其分类有 自感式 和 互感式 。 6．热电偶的冷端温度补偿方法常有： 0℃恒温法 、 冷端恒温法 、 补偿导线法 、 电桥补偿法 四种方法。 7. 压差式液位传感器是根据液面的 高度 与液压成比例的原理制成的。 8．雷达测速的原理是 多普勒效应 。 9. 光在光纤中能远距离传播是利用了光的 全反射 原理。 二．简答题（共35分） 1．电阻应变片是根据什么基本原理来测量应力的？请画出具体测试原理框图（15分） 电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应”。金属和半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而发生变化的现象就称为“应变效应”。 ……… 5分 测试时，将应变片用粘接剂牢固的粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻的变化是与试件应变成传感器与自动检测技术 考试类型 命题教师 （ 卷） 图2-1 电阻应变片测试与原理图 ……… 5分 2. 什么是压电效应？压电材料有哪几种类型？（10分） 某些晶体受一定方向外力作用而发生机械变形时，相应地在一定的晶体表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷消失。力的方向改变时，电荷的符号也随之改变，这种现象称为压电效应. ………………… 5分 用于传感器的压电材料或元件可分三类：一类是单晶压电晶体(如石英晶体)---天然存在；另一类是极化的多晶压电陶瓷，如钛酸钡、锆钛酸钡---人工制造。第三类是高分子压电材料---近年来发展的新型材料。………………… 5分 3. 请写出爱因斯坦光电效应方程，并说明其含义（10分） 爱因斯坦光电方程: 12mvhfW 2 ………………… 5分 含义：一个光子的能量只能给一个电子，因此一个单个的光子把全部能量传给物体中的一个自由电子，使自由电子的能量增加为hf，这些能量一部分用于克服逸出功W，另一部分作为电子逸出时的初动能12mv。 ………………… 5分 2三．分析与解答题（40分） 1．试分析变间隙式差动电容式位移传感器是如何提高灵敏度的。（10分） 如图3-1所示为变间隙式差动电容式位移传感器结构图。 当中间极板不受外力作用时，由于d1d2d0，所以C1C2，C0。当中间电极向上移动x时， C1增加，C2减小，总电容的变化量C为

西安航空职业技术学院专用评分标准及答题

CC1C22dC0 d0当冰箱内的温度高于设定温度时，由于温度传感器Rt（热敏电阻）和R3的分压Ui2＞Ui1、Ui2＞Ui3，所以A1输出低电平，而A2输出高电平。由IC2组成的RS触发器的输出端输出高电平，使VT导通，继电器工作，其常开触点闭合，接通压缩机电动机电路，压缩机开始制冷。 当压缩机工作一定时间后，冰箱内温度下降，到达设定温度时，温度传感器阻值增大，使A1的反向输入端和A2的同相输入端电位Ui2下降，Ui2＜Ui1、Ui2＜Ui3，A1的输出端变为高电平，图3-1 差动式电容器结构 而A2的输出端变成低电平，RS触发器的工作状态发生变化，其输出为低电平，而使VT截止，继电器K停止工作，触点K-1被释放，压缩机停止运转。 若电冰箱停止制冷一段时间后，冰箱内温度慢慢升高，此时开机检测电路A1、关机检测电路A2及RS触发器又翻转一次，使压缩机重新开始制冷。这样周而复始地工作，达到控制电冰箱内温度的目的。 n N C2d C0d0输出灵敏度提高了一倍。…… 10分 2. 试分析如图1所示霍尔转速表的工作原理？请写出计算转速的表达式 (10分) 图1 霍尔转速表 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，，将线性形霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后就可以确定被测物的转速。………………… 5分 转速计算公式为：n60磁铁 霍尔 元件 齿盘 磁力线 S f ………………… 5分 z图2 3. 试分析如图2所示负温度系数热敏电阻是如何控制电冰箱温度的？(20分) 当冰箱接通电源时，由R4和R5经分压后给A1的同相端提供一固定基准电压Ui1，由温度调节电路RP1输出一设定温度电压Ui3给A2的反相输入端，这样就由A1组成开机检测电路，由A2组成关机检测电路。