《传感器原理与应用》答案

1.传感器的激磁线圈通（交变 ）电流时，在其周围产生（ ）磁场，使被测金属导体内产生（ 电涡流 ），它的存在削弱激磁线圈内（磁场 ）的变化，使线圈（ 等效阻抗 ）发生变化（对比无被测金属导体时变（ 小 ））。该变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流的强度与被测金属导体的电阻率、磁导率及几何形状有关，又与线圈的几何参数、线圈中激磁电流的（频率 ）有关，还与线圈与被测金属导体间的（ 距离 ）等参数有关。如果保持上述中的其它参数不变，而只改变其中的一个参数，则传感器线圈的（ 阻抗 ）就仅仅是这个参数的（ 单值 ）函数。通过测量线圈（ 阻抗 ）的变化量，即可实现对该（ ）的测量。

2.简述振筒式传感器的工作原理

在振筒材料已定条件下，振筒的___固有频率_____仅与振筒的____刚度______有

关，而振筒的____刚度______在振筒形状和尺寸已定条件下仅与筒壁两边的____压力差______有关，当振筒外部压力恒定时，则振筒___固有频率_______与被测____压力______呈单值函数关系。测量振筒___频率_______的变化，即可确定筒内的被测____压力______值。

3.简述光敏电阻的工作原理。

光敏电阻上可以加_直流_____电压，也可以加__交流____电压。加上电压后，无光照射时，由于光敏电阻的__阻值太大__________，电路中只有__很小____的电流，称为__暗____电流；当有适当波长范围内的光照射时，因其__电阻值变小___,电路中电流也就_变大___，称为____亮___电流。

根据___光电流_____的大小，即可推算出入射光的____光强____的大小。

4．简述相敏测量电路的工作原理,差动变压器相敏测量电路如下：

当御铁向上时：M 1 > M2，∴E21?E22，

在正半周，通路：a?D2?R2?b，c?D3?R3?b，∵E21?E22，R2?R3，∴I1?I2，E21?I1R2，E22?I2R3，∴输出电压uc上（+）、下（－） 在负半周：通路： b → R2 → D4 → c ，b → R3 → D1 → a ，(这两个空可以换过来）

∵E21?E22，∴I1?I2，USC?UC?I1R2?I2R3?O1，∴Uc上（+）下（－） 当衔铁向下时，M1 < M2，∴E21?E22，

在负半周时，USC?UC?I1R2?I2R3?0 ∴Uc上（－）下（+）

在正半周时 通路：a → D2 → R2 → b ,c → D3 → R3 → b,Usc=Uc=I1*R2-I2*R3<0 ∴Uc上（－）下（+）

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结论: 当御铁向上时 Uc上（+）、下（－）当衔铁向下时Uc上（－）下（+）

5、下面是热电偶电桥补偿电路的工作原理

（1）．图2中的电桥是热电偶的冷端 电桥补偿 电路。 （2）．图2中：Rt是 温度系数较大 的铜线电阻。

R1、R3、R4是 温度系数为0 的锰铜线电阻。

（3）．图2中电路的作用是： 当 冷端温度 变化时，由 不平衡电桥 提供补偿，从而保证热电偶回路的输出不变。

四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）

1.图示为热电阻电桥式测温电路，测温范围为0℃～200℃，其中Rt=10(1+0.02t)kΩ为感温热电阻，Rs为常值电阻，R0=10kΩ，E为工作电压，M、N两点间的电位差为输出电压。问： （1）如果0℃时电路输出电压为零，常值电阻Rs取多少？

（2）采用上述常值电阻值，如果该测温电路的平均灵敏度达到15mV/℃，其工作电压E应取多少？

解（1）当0℃时，Rt=10(1+0.02t)=10kΩ

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因为电路输出电压为零，电桥平衡，有

R0 Rt= R0Rs，解得Rs=10kΩ （2）当t=200℃时，Rt=10(1+0.02t)=30kΩ 最高输出电压 U0=15mV/℃*200=3V 由电桥输出公式 U0=[Rs/(Rs+Rt)]*E - [R0/（R0+R0）]*E 解得E=12V

五、电路分析（共18分） 1、下图左是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C1、C2 ,两边压力分别为P1、P2。下图右为二极管双T型电路，电路中电容是左图中差动电容，UE电源是占空比为50%的方波。试分析：

（1） 当两边压力相等P1=P2时负载电阻RL上的U0值；（1分） U0=0

（2） 当P1>P2时负载电阻RL上电压U0大小和方向（正负）。（2分） U0=UfM（C1-C2） M=[R（R+2RL）*RL]/（R+RL）^2 方向为 负

2、下图为酒精测试仪电路，A是显示驱动器。 问：（1） TGS—812是什么传感器？（1分）

气温传感器、气敏传感器

（2） 2、5脚是传感器哪个部分，有什么作用？（2分）

加热丝 加速还原，提高灵敏度

（3） 分析电路工作原理，调节电位器RP有什么意义? （2分）

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调节测量系统的测量范围和满度值

３、图为光电传感器电路，GP—IS01是光电断路器。分析电路工作原理：

（1）当用物体遮挡光路时晶体三极管VT状态是导通还是截止？（1分） 截止

（2）二极管是一个什么器件，在电路中起到什么作用？（2分）

二极管是发光二极管，在电路中起指示作用，当二极管灭时，三极管VT截止，说明有物体遮住光路，当二极管亮时，三极管VT导通，说明没有物体挡住光路。 （3）如果二极管反相连接晶体管VT状态如何？（2分）

如果二极管反接，无论有无物体遮住光路，晶体管VT均截止。

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