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1、習(xí)題二
一、填空:
1、傳感器的基本用途可歸結(jié)為:(1)生產(chǎn)工程的測(cè)量與控制;(2)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù);(3)交通運(yùn)輸與資源探測(cè);(4)醫(yī)療衛(wèi)生和家用電器。
2、在過(guò)程工業(yè)中,需要經(jīng)常檢測(cè)的“四大參數(shù)”為濕度、壓力、流量和液面。此外還包括密度、粘度等參數(shù)。與“四大參數(shù)”相比,這些參數(shù)的檢測(cè)和控制更困難。
3、壓力傳感器中按原理主要有如下幾種:電容式、電感式、電阻應(yīng)變片式、壓阻半導(dǎo)體式、壓電式等傳感器。其中電容式壓力傳感器靈敏度高、穩(wěn)定性好,可以測(cè)量從聲壓到幾十兆帕的壓力。
4、聲即聲音,通常指人耳能感覺(jué)到的空氣振動(dòng)。廣義而言,聲音是各種彈性介質(zhì)中的機(jī)械波,包括人耳不能感知的振動(dòng)。介質(zhì)可以
2、是各種氣體、液體和固體。
5、超聲具有方向性好、穿透力強(qiáng)、在液體、固體中衰減很小、能量易于集中等優(yōu)點(diǎn)。因此超聲可用于工業(yè)檢測(cè)、探傷、測(cè)距、測(cè)速、清洗、焊接、醫(yī)學(xué)成像診斷、碎石等。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥衛(wèi)生和科學(xué)研究等方面得到廣泛的應(yīng)用。
6、光是由粒子即光子所組成,這種粒子具有一定的質(zhì)量、能量和動(dòng)量。因此,光既具有波動(dòng)的本性,又具有粒子性。
7、光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)。
8、光敏三極管有PNP型和NPN型兩種。光敏三極管的結(jié)構(gòu)與一般三極管很相似,只是它的發(fā)射極一邊做得很大,以擴(kuò)大光的照射面積,并且其基極通常不連接引線(xiàn)。
9、工程上把紅外線(xiàn)所占據(jù)的波段分為四部分:近紅外、
3、中紅外、 遠(yuǎn)紅外和極遠(yuǎn)紅外。
10、工業(yè)上,常采用冷端自動(dòng)補(bǔ)償法,也就是電橋補(bǔ)償法。這種補(bǔ)償方法是在熱電偶和測(cè)量?jī)x表間接入一個(gè)不平衡電橋,也稱(chēng)為冷端溫度補(bǔ)償器。
二、判斷:
1、人耳能聽(tīng)到的聲音的頻率范圍一般為20Hz~20kHz,稱(chēng)為可聽(tīng)聲。頻率高于20kHz的聲稱(chēng)為超聲。(√)
2、微波以波的形式向四周輻射,當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于物體尺寸時(shí),微波具有似光性;當(dāng)波長(zhǎng)和物體尺寸有相同數(shù)量級(jí)時(shí),微波又有近于聲學(xué)的特性。(√)
3、微波在空間傳播的形式實(shí)質(zhì)上是交變電流,它由一定能量的、不連續(xù)的“能量子”所組成。(╳)
4、發(fā)射微波信號(hào)時(shí),先由波導(dǎo)管將微波振蕩器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)傳輸?shù)教炀€(xiàn),再通過(guò)天線(xiàn)
4、向外發(fā)射。為了使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性,天線(xiàn)需要具有特殊的結(jié)構(gòu)。如喇叭形天線(xiàn)、拋物面天線(xiàn)、介質(zhì)天線(xiàn)與隙縫天線(xiàn)等。(√)
5、開(kāi)關(guān)型集成霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)與集成電路技術(shù)結(jié)合而制成的一種光敏傳感器。(╳)。
6、霍爾式壓力傳感器就是一種將非電量轉(zhuǎn)換成位移量的傳感器。(√)
7、所謂光電效應(yīng)是指在光的照射下一些金屬、金屬氧化物或半導(dǎo)體材料釋放電子的現(xiàn)象。(√)。
8、光的波長(zhǎng)越短,即頻率越低,其光子的能量也越大;反之,光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),其光子的能量也就越大(╳)。
9、紅外傳感器是用來(lái)檢測(cè)物體紅外輻射的敏感器件。所謂紅外輻射就是紅外光,紅外光是太陽(yáng)光譜的一部分,其波長(zhǎng)范圍為0.76~
5、10000μm。(╳)
10、若把兩個(gè)熱電極的一個(gè)端點(diǎn)焊接在一起組成熱端,就構(gòu)成了熱電偶。(√)
三、簡(jiǎn)答題:
1、簡(jiǎn)述傳感器測(cè)試電路基本組成?
答:
2、畫(huà)出傳感器在伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用組成圖
答:
3、簡(jiǎn)述過(guò)程工業(yè)控制用傳感器的要求?
答:過(guò)程工業(yè)控制用傳感器的要求有三點(diǎn)。
(1)智能化。
(2)高可靠性和穩(wěn)定性。
(3)高精度和優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性。
4、簡(jiǎn)述超聲波探傷儀。
答:超聲波探傷儀,采用超聲波原理可對(duì)金屬及非金屬材料與缺陷特征值進(jìn)行檢測(cè),例如可檢測(cè)鋼板中存在的缺陷,可對(duì)焊縫、鍛件、鑄件、復(fù)合材料進(jìn)行探傷。超聲波探傷是無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分。以
6、超聲波原理制成的探傷儀器稱(chēng)為超聲波探傷儀。
超聲波探傷儀種類(lèi)繁多,而其中的脈沖波探傷儀是最常用的一種,其基本工作原理為:探傷儀向被測(cè)試件發(fā)射脈沖波,由被測(cè)試件底部反射回來(lái)的聲波與在被測(cè)試件中遇到缺陷所反射回來(lái)的聲波的幅度是有區(qū)別的,根據(jù)反射回來(lái)的聲波來(lái)判斷缺陷狀況。
5、微波的特點(diǎn)?
答:(1)、微波的頻率較高,傳播指向性強(qiáng);
(2)、微波的波長(zhǎng)短,因此遇到各種障礙物容易被反射;
(3)、微波的穿透力較強(qiáng),不易受環(huán)境因素影響,例如煙霧、灰塵、強(qiáng)光等;
(4)、介質(zhì)對(duì)微波的吸收作用與介質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān),其中水對(duì)微波的吸收作用最強(qiáng)。
四、問(wèn)答題:
1、傳感器選用的基本原則是
7、什么?
答:傳感器選用的基本原則可以總結(jié)為兩點(diǎn)。
(1)與測(cè)量條件有關(guān)的因素。
1) 測(cè)量的目的;
2) 測(cè)試對(duì)象的選擇;
3) 測(cè)量范圍;
4) 輸入信號(hào)的幅值
5) 頻帶寬度;
6)精度要求;
7)環(huán)境條件(濕度、溫度、振動(dòng)等)
(2)與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。
1)傳感器的類(lèi)型
2) 靈敏度、
3) 輸入信號(hào)的幅值
4) 頻帶寬度
5) 精度;
6)價(jià)格
以上是有關(guān)選擇傳感器時(shí)主要考慮的因素。此外傳感器的安裝方法也是實(shí)際使用中常常需要考慮的問(wèn)題之一??傊绾握_合理的選用傳感器,是傳感器應(yīng)用之前必須要認(rèn)真分析和重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。
2、工
8、業(yè)應(yīng)用中怎樣實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸?
答:工業(yè)自動(dòng)化中,信號(hào)常常需要遠(yuǎn)距離傳輸,而直接傳送電壓信號(hào),由于傳輸線(xiàn)越長(zhǎng),電阻越大,因此遠(yuǎn)距離時(shí),傳送的信號(hào)容易被衰減。從而導(dǎo)致接收端測(cè)得的信號(hào)不準(zhǔn)確。此外長(zhǎng)距離傳送電壓信號(hào),在傳輸線(xiàn)上必然引入干擾,這種干擾往往使后級(jí)電路不能正常工作。因此,信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸是傳感器在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中必需關(guān)注的問(wèn)題之一。目前的解決途徑有兩種方法。
(1)選用電流輸出型傳感器(適用于功耗較大的敏感元件);如圖1所示。
(2)采用高精度電流輸出型模塊,將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mA電流信號(hào)輸出(見(jiàn)圖2)。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)4~20mA兩線(xiàn)制傳感器的應(yīng)用
9、圖2 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用
兩線(xiàn)制傳感器既可采集電流信號(hào)、亦可采集電壓信號(hào)。不管傳輸線(xiàn)長(zhǎng)短。在負(fù)載電阻(一般取300Ω)上,測(cè)得的信號(hào)電壓不會(huì)隨傳輸線(xiàn)長(zhǎng)度的改變而變化。對(duì)于已經(jīng)采用電壓輸出信號(hào)的傳感器,為了保證信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸不受衰減和干擾,可以選用高精度轉(zhuǎn)換模塊,將電壓輸出改為電流輸出后再進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。
五、計(jì)算題:
溫度傳感器對(duì)某溫度進(jìn)行12次等精度測(cè)量,測(cè)量數(shù)據(jù)(℃)如下
20.46, 20.52, 20.50, 20.52, 20.48, 20.47,
20.50, 20.49, 20.47, 20.49, 20.51, 20.51
要求對(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理,并寫(xiě)出最后結(jié)果。
解:1)記錄填表將測(cè)量數(shù)據(jù)xi(i =1、2、3、……12)按測(cè)量序號(hào)依次列在表格中。
2)計(jì)算
①求出測(cè)量數(shù)據(jù)列的算術(shù)平均值。
②計(jì)算各測(cè)量值的殘余誤差 。當(dāng)計(jì)算無(wú)誤時(shí),理論上有 ,但實(shí)際上,由于計(jì)算過(guò)程中四舍五入所引入的誤差,此關(guān)系式往往不能滿(mǎn)足。本題中。
③計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差。
由于 ,于是
(3)判別壞值
本題采用拉依達(dá)準(zhǔn)則檢查壞值,因所有測(cè)量值的剩余誤差均滿(mǎn)足,顯然數(shù)據(jù)中無(wú)壞值。
(4)寫(xiě)出測(cè)量結(jié)果
所以,測(cè)量結(jié)果可表示為
(C)。