答案：PPT 课件第二章 16 页 3）变间隙式电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如下图所示。传感器的起始电容量 Cx0=20pF，定动极板距 离 d0=1.5mm，C0=200pF，运算放大器为理想放大器(即 K→∞,Zi→∞),Rf→∞。输入电压 ui=5sinωt V。求当电容 传感器动极板上产生使 d0 减小位移量△x=0.15mm 时,求电路输出电压 u0 为多少?
4） 、时钟脉冲控制 CCD 电荷耦合转移过程分析： 下列三个相位不同的控制电压Φ1、Φ2、Φ3，其波形如下，分别从 t1~t4 四个时间段内描述势阱电位高低状况 及电荷由势阱 1 到势阱 2 的电荷转移过程。 答：当 t=t1 时，Ф1 相处于高电平，Ф2，,Ф3 相处与低电平，在电极 1、4 下面出现了势阱，存储了电荷，在 t=t2 时，Ф2 相处于高电平，电极 2,5 下面出现势阱，由于相邻电极之间的间隙很小，电极 1、2 及 4、5 下面的势 阱相互耦合，由于电极 1、4 下的势阱存在电荷引起表面势变化，势阱相应变浅，电子存在其中的概率变小，电荷 向电极 2、5 下面势阱转移；随着Ф1 电压下降，电极 1、4 下的势阱相应变浅，在 t=t3 时有更多的电荷转移到电极 2、5 下的势阱内，t=t4 时，只有Ф2 处于高电平，信号电荷全部转移到 2、5 下面的势阱内，随着控制脉冲的变化， 信号电荷便从 CCD 的一端转移到终端，实现了电荷的耦合与转移。
UO
E
左图从上到下从左到右为 R1,R2 R3，R4 右图从上到下从左到右为 R2，R1 R4，R3 2） 什么是电涡流效应？影响电涡流效应等效阻抗因素有哪些？ 答： 电涡流效应： 根据法拉第电磁感应原理， 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时， 导体内将产生呈涡旋状的感应电流(电涡流)的现象 3） 简述螺线管式差动变压器测量位移量的工作原理，并给出输入-输出特性曲线。 答：一次绕组通电，两完全对称且反相串联的二次绕组将产生感应电动势，其数值与互感量成正比，电源电压恒定 时互感量的大小与衔铁位置有关，通过一二次绕组互感量的变化，进而改变输出电压从而反映出铁氧体铁芯位移的 大小与方向。 4） 什么是正压电效应？什么是逆压电效应？其能量转换关系如何？ 答：正压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施外力而使它变形时，致使其晶格产生变形或内部产生极化现 象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷；当外力维持不变或去掉后，又重新恢复到不带电状态；当作用 力方向改变时，电荷的极性也随之改变的现象。[机械能→电能] 逆压电效应： 当在某些电介质极化方向施加(交变)电场， 这些电介质也会产生机械变形的现象； 当去掉外加电场时， 电介质的变形随之消失的现象。常称(电致伸缩效应)。[电能→机械能] 具有压电效应的材料称为压电材料，压电材料能实现机械能←→电能的相互转换，如下图所示。
＋
C1
I1
RL
I2
C2
U
＋
(b )
(c)
3、
应用与计算题部分
1） 两根高分子压电电缆（PVDF）平行埋设于柏油公路的路面下约 5cm，相距 L=？？米，如下图所示，可以用来测 量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车的车型。现有一辆超重车辆以较快的 车速压过测速传感器，两根 PVDF 压电电缆的输出信号如右图所示，试求 1.计算车速为多少？（单位：km/h） 2.计算汽车前后轮间距为多少？（单位：m） 【可据此判断车型】 3.说明载重量 m 及车速 v 与 A、B 压电电缆输出信号波型的幅度或时间间隔之间的关系。 （已知：同一车轮通过 A 和 B 电缆，所花时间为？？格；汽车的前后轮冲过同一根电缆所花时间为？？格。 ）
VD 2 VD 1 A
B
R2 R1 RL
e
C1
C2
C0
UL
(a ) R1
UL
R( R 2 RL ) R2 RLUf (C1 C0 ) ( R RL ) 2 40 (40 2 20)
＋
R1
R2
I1
RL
0.18V

I2 20 C2 2 40

20 10 1 106 1 1012
解：(1)v=2m/(2.74 格×25ms/格) =0.029M/ms =105.1km/h (2)d=vt =0.029m/ms×5.3 格×25ms/格 =3.9m (3)m 越重，信号幅度越高; 车速 v 越快，时间间隔越短 2） 在炼钢厂中，有时直接将廉价热电极（易耗品。例如镍偶丝，时间稍长即熔化）插入钢水温度，如图所示。试 说明： 1. 为什么不必要将热电极的测量端焊在一起？ 2. 要满足哪些条件才不影响测量精度？采用上述方法是利用了热电偶的什么定律？ 3. 如果被测物不是钢水，而是熔化的塑料行吗？
《检测与转换技术》课程考试试题选讲
一、卷面结构
1、 填空题（每空 1 分，共 24 分） 2、 选择题（每题 1 分，共 10 分） 3、 简答题（每题 6 分，共 30 分） 4、 计算题（每题 8 分，共 16 分） 5、 应用题（每题 10 分，共 20梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，要求组成差动全桥电路。请在悬臂梁上对应的应变电 阻处标上 R1、R2、R3、R4。在下图电桥电路上标上 R1~R4，组成差动全桥电桥电路，注明极性（受力情况） 。
图 6 绝对式光电码盘
图 7 增量式光电码盘
1. 简述绝对式码盘与增量式码盘有何区别？ 答：绝对式光电编码器与增量式光电编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形 2. 分别写出， 码道数为？？的绝对式编码器的最小能分辨的角度及分辨率， 以及码盘圆周上的夹缝条纹数为？？， 采用？？细分技术的增量式光电编码器的最小分辨的角度及分辨率。
mv
t3 A1
t4 B1
A1 t1
B1 t2
A
B
tA
tB
答：1、主要运应了热电偶热效应原理，因为钢水能导电，又温度相同，把它看作第三导体接入 2、热电势变化大， 热电势与温度程线性关系，物理化学性能稳定，运用了中间导体定律 3、不行，因为朔料不导电，不能形成回路， 不能构成热电势 3） 旋转编码器又称码盘，是一种旋转式位置传感器，分为绝对式编码器（图 6）和增量式编码器（图 7） ，就这两 种类型的编码器回答以下问题：
Rf Ｃ0 ui Ｃx
+ -
Ｎ
u0
解：由测量电路可得
u0
C0 C0 200 ui ui 5 sin t 45sin /V C x0 d 0 20 1.5 Cx 1.5 0.15 d 0 x
4）当一个热电阻温度计所处的温度为？？℃时，电阻值为？？Ω 。当温度为？？℃时，它的电阻值为？？Ω 。假 设温度与电阻之间的变换为线性关系，试计算当温度分别处在？？℃和？？℃时的电阻值是多少？
答：绝对式编码器，阿尔法=360 度除以 2 的 n 次方，分辨率=2 的 n 次方分子一。 增量式：分辨的角度阿尔法=360 度除以 n,分辨率=n 分子一 3. 现有一个增量式光电编码器，其参数为？？p/r，采用？？细分技术，现在？？s 时间内侧得？？个脉冲，则 码盘的转速（r/min）是多少？ 转速 n=60*m／(t*N）
5） 什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？ 答：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两 个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。该电势称霍尔电势。 霍尔电势与输入电流 I、磁感应强度 B 成正比，且当 B 的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加 的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电势。 6） 应用超声波传感器探测工件时，要在探头与工件之间涂一层耦合剂，请问这是为什么？ 7）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？热电偶冷端温度补偿的方法有哪些？ 答： 必要性： 1、 用热电偶的分度表查毫伏数-温度时， 必须满足 t0=0C 的条件。 在实际测温中， 冷端温度常随环境温度而变化， 这样 t0 不但不是 0C，而且也不恒定，因此将产生误差。 2、一般情况下，冷端温度均高于 0C，热电势总是偏小。应想办法消除或补偿热电偶的冷端损失。 冷端温度补偿的方法 一、 冷端恒温法 二、 计算修正法 三、 仪表机械零点调整法 四、 电桥补偿法 8）简述热电偶中间导体定律，举例说明中间导体定律在温度测量中的具体应用（两种以上） 。 答：中间导体定律：在热电偶测温回路内，接入第三种导体时，只要第三种导体的两端温度相同，则对回路的总热 电势没有影响。这条定律说明：利用热电偶测温时，在回路中引入连接导线和仪表，接入导线和仪表后会不会影响 回路中的热电势。 【开路热电偶】冶炼厂测融溶金属温度 9）什么是外光电效应？什么是光电导效应？什么是光生伏特效应？请各列举出 1~2 种对应的光电器件。 答：光电效应：用光照射某一物体时，可以看作物体受到一连串能量为 hf 的光子的轰击，组成该物体的材料吸收光 子的能量而发生相应电效应的物理现象。 外光电效应：在光线的作用下，能使电子逸出物体表面的现象； 内光电效应：在光线的作用下，能使物体的电阻率发生变化的现象； 光生伏特效应：在光线的作用下，能使物体内部产生一定方向电动势的现象 10）简述莫尔条纹是怎样产生的，利用光栅的莫尔条纹测量位移时有什么特点？ 答：指示光栅和主光栅叠合在一起，并使得两者沿刻线方向成一很小的角度θ 。由于遮光效应，在光栅上显出明暗 相间的条纹，两块光栅的刻线相交处形成亮带；一块光栅的刻线与另一块的缝隙相交处形成暗带。 特点：1、起放大作用 2、莫尔条纹的纹距移动与光栅的栅距移动成正比 3、起均化误差的作用
2、
计算题部分
1） 对某元件的开孔直径Φ的尺寸进行了 15 次测量，其测量数据如下（单位：mm） ： ？.42、 ？.43、 ？.40、 ？.42、 ？.43、 ？.39、 ？.30、 ？.40、 ？.43、 ？.41、 ？.43、 ？.42、 ？.39、 ？.39、 ？.40、 试求：①算术平均值 ������ 。 ②标准偏差σ ③并用 3σ准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出最终测量结果。 2）有应变有一直流应变电桥如下图，图中 E=？？V，初始 R1=R2=R3=R4=？？Ω，试求： ①只有 R1 为金属应变片，其余为外接电阻，当 R1↑的增量为ΔR=？？Ω时，电桥输出电压 U0=？ ②将 R1、R2 都为金属应变片，性质完全相同，其感应的应变极性相反时，R3=R4 为外接电阻，当 R1↑R2↑的变化 量为ΔR=？？Ω时，电桥输出电压 U0=？ ③将 R1、R2 都为金属应变片，性质完全相同，其感应的应变极性相反时，R3=R4 为外接电阻，当 R1↑R2↓的变化 量为ΔR=？？Ω时，电桥输出电压 U0=？