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。9、工程上把紅外線所占據(jù)的波段分為四部分：近紅外、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)量儀表間接入一個(gè)不平衡電橋，也稱為冷端溫度補(bǔ)償器。二、判斷：1、人耳能聽到的聲音的頻率范圍一般為20Hz20kHz，稱為可聽聲。頻率高于20kHz的聲稱為超聲。（）2、微波以波的形式向四周輻射，當(dāng)波長遠(yuǎn)小于物體尺寸時(shí)，微波具有似光性；當(dāng)波長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€，再通過天線向外發(fā)射。為了使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性，天線需要具有特殊的結(jié)構(gòu)。如喇叭形天線、拋物面天線、介質(zhì)天線與隙縫天線等。（）5、開關(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、光的波長越短，即頻率越低，其光子的能量也越大；反之，光的波長越長，其光子的能量也就越大（）。9、紅外傳感器是用來檢測(cè)物體紅外輻射的敏感器件。所謂紅外輻射就是紅外光，紅外光是太陽光譜的一部分，其波長范圍為0.7610000m。（）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、簡答題：1、簡述傳感器測(cè)試電路基本組成？答：2、畫出傳感器在伺服控制系統(tǒng)中的應(yīng)用組成圖答：3、簡述過程工業(yè)控制用傳感器的要求？答：過程工業(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。超聲波探傷是無損檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分。以超聲波原理制成的探傷儀器稱為超聲波探傷儀。超聲波探傷儀種類繁多，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)試件底部反射回來的聲波與在被測(cè)試件中遇到缺陷所反射回來的聲波的幅度是有區(qū)別的，根據(jù)反射回來的聲波來判斷缺陷狀況。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、問答題：1、傳感器選用的基本原則是什么？ 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題之一。總之，如何正確合理的選用傳感器，是傳感器應(yīng)用之前必須要認(rèn)真分析和重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。2、工業(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)，由于傳輸線越長，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。此外長距離傳送電壓信號(hào)，在傳輸線上必然引入干擾，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420mA電流信號(hào)輸出(見圖2)。圖1 標(biāo)準(zhǔn)420mA兩線制傳感器的應(yīng)用圖2 信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用 兩線制傳感器既可采集電流信號(hào)、亦可采集電壓信號(hào)。不管傳輸線長短。在負(fù)載電阻(一般取300)上，測(cè)得的信號(hào)電壓不會(huì)隨傳輸線長度的改變而變化。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)算求出測(cè)量數(shù)據(jù)列的算術(shù)平均值。計(jì)算各測(cè)量值的殘余誤差 。當(dāng)計(jì)算無誤時(shí)，理論上有 ，但實(shí)際上，由于計(jì)算過程中四舍五入所引入的誤差，此關(guān)系式往往不能滿足。本題中。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足，顯然數(shù)據(jù)中無壞值。（4）寫出測(cè)量結(jié)果所以，測(cè)量結(jié)果可表示為（C）。