传感器部分课后习题答案1

《传感器与检测技术》部分习题（共37题）
（信阳师范学院周胜海，2015）
第二章温度检测
2-1．在有些热电阻传感器测温实践中，热电阻测量电桥须用三线（四线）连接法（不能用二线连接法）。

请给出三线（四线）连接法示意图，并请简要说明采用三线（四线）连接法的理由和连线注意事项。

2-2.请给出一款由NTC型热敏电阻传感器、晶体管、二极管、继电器等元器件，构成的温度控制器原理图，并简要说明控制原理。

2-3．请给出一款由NTC热敏电阻传感器、电阻器、电压表、电池等元器件，构成的温度计原理图，并简要说明测量原理。

2-4．请定量说明热电偶传感器测量温度的原理。

2-5．请给出一款由半导体集成温度传感器AD590构成的摄氏温度计的原理电路，并简要说明测量原理。

2-6．给出一款用两个半导体集成温度传感器AD590测量两点温差的原理电路，并定量说明测量原理。

2-7．请选用半导体集成温度传感器AD590、电压比较器、晶体管、二极管、继电器、交流接触器等元器件，为某型电热锅炉设计一款温度自动控制（温控）电路，加热器功率为9 kW，使用三相交流电源。

要求：①给出温控电路原理图；
②简要说明温控原理；③说明温控灵敏度调节方法；④说明抑制在临界点附近干扰引起抖动的措施。

2-8. 请给出由半导体集成温度传感器AD590构成的智能多点温度巡检系统的构成框图，并简要说明巡检原理。

第三章压力检测
3-1．请定量说明金属丝式应变片传感器测量应变的原理，给出半桥（全桥）差动测量电桥示意图，说明半桥（全桥）差动测量电桥较单臂测量电桥的两个主要优点。

3-2. 压电传感器测量电路之一是电荷放大器。

请给出该放大器的原理电路，并证明该放大器的输出不受传感器与放大器连接电缆寄生电容（分布电容）的影响。

3-3． 请给出变极距式电容传感器结构示意图（不计边缘效应），并定量说明其测位移原理（设0d d <<∆）。

*3-4. 请证明非差动变极距式电容传感器测量微小线位移（即0d d <<∆）时，其特性近似是线性的。

（不计电容传感器的边缘效应）
3-5． 请证明差动变极距式电容传感器测量微小位移（即0d d <<∆）时，其灵敏度是单电容式（非差动式）的2倍，且非线性显著改善。

（不计电容传感器的边缘效应）
3-6． 电容传感器测量电路之一是运算放大电路。

请给出该测量电路原理图，并证明该测量电路可从原理上消除变极距电容传感器（不计边缘效应）特性的非线性。

3-7． 电容传感器测量电路之一是脉宽调制电路。

请给出该电路的原理图，并简要说明该电路的测量原理。

3-8． 请给出用霍尔传感器测量磁场原理示意图，并定量说明测量原理。

3-9. 请给出一款由开关型集成霍尔传感器、运放、计数器、译码器、数码显示器等元器件，构成的数字式转速计的原理示意图，并简要说明测量原理。

提示：
第四章 物位及厚度检测
4-1． 请选用电容传感器，设计一款用于轧制金属板材生产中，测量和控制板材厚度的测控系统。

要求：①给出系统原理框图；②简要说明测控原理；③简要说明系统是怎样消除板材振动引起的测量误差的。

4-2. 请选用高频反射式电涡流传感器设计一套钢板厚度在线测量系统（需消除钢板抖动引起的测量误差）。

要求：①给出系统结构示意图；②简要说明测量原理；③说明系统是如何消除钢板抖动引起的测量误差的。

第五章 流量检测
略！
第六章 位移、速度及加速度检测
6-1． 请给出单线圈变气隙式自感传感器结构示意图，并定量说明其测位移原理（设0δδ<<∆）。

*6-2. 请证明简单变气隙式自感传感器测量微小位移（即0δδ<<∆）时，其特性近似是线性的。

6-3. 请证明差动变气隙式自感传感器测量微小位移（即0δδ<<∆）时，其灵敏度是单线圈式（非差动式）的2倍，且非线性显著改善。

6-4． 请给出用单线圈变气隙式自感传感器在线测量塑料薄膜厚度装置的示意图，简要说明测量原理，导出测量灵敏度K 的表达式。

（测量纸张厚度？测量电焊条包层厚度？）
提示：线圈两端加稳频稳幅正弦波，取线圈回路电流为测量参数。

Const 100000020
2000=⋅−=∆∆=⇒∆⋅−=∆⋅−=∆⋅−≈∆⋅−=∆⇒=
∆≈∆<<∆δωδδδωωωωωδδδδL U i K L U L L L U L L U L L U i L U i L L S S S S S S （见教材）时，当
6-5. 请给出由差动自感传感器构成的位移计的原理框图，并简要说明测量原理。

6-6. 请给出由差动变压器传感器构成的液位测量仪的原理框图，并简要说明测量原理。

6-7.请给出透射式光栅传感器的光路示意图，并简要说明光栅传感器精密测量位移的原理。

第七章成分与含量检测
7-1．请给出一款由QM-N5型旁热式气敏电阻传感器、电源变压器、蜂鸣器等元器件，构成的简单可燃气体检测报警器的原理电路，并简要说明检测报警原理。

*7-2．请给出一款由QM-N5型旁热式气敏电阻传感器、与非门、蜂鸣器、发光二极管、电池等元器件，构成的可燃气体检测报警器（声、光报警）的原理图，并简要说明检测报警原理。

7-3. 请选用QM-N5型旁热式气敏电阻传感器、与非门、蜂鸣器、发光二极管、电池等元器件，设计一款便携式可燃气体检测报警器（声、光报警）。

要求：①给出电路原理图；②简要说明检测报警原理；③说明检测灵敏度调整方法。

7-4．请给出一款由湿敏电阻传感器、热敏电阻传感器、正弦波振荡器、交流放大器、整流电路、毫安表等，构成的温、湿度计的原理示意图，并简要说明测量原理。

7-5．请给出一款由结露传感器（一种湿敏电阻传感器，仅对大于75% RH 敏感）、晶体管、二极管、继电器、电池（蓄电池）等元器件，构成的轿车挡风玻璃结露自动控制电路原理图，并简要说明自动控制原理。

第八章光电检测
*8-1．请给出一款由光敏电阻传感器、晶体管、二极管、继电器等元器件，构成的路灯自动控制电路原理图，并简要说明控制原理。

8-2．请选用光敏电阻传感器、晶体管、二极管、继电器等元器件，为某城市的一条大街路灯（总负荷为9 kW）设计一款自动开关控制电路。

要求：①给
出控制电路原理图；②简要说明控制原理；③说明控制灵敏度调整方法；④说明抑制在临界点附近干扰引起抖动的措施。

8-3. 请选用光电池传感器、电源变压器、二极管、晶体管、电容器、继电器、交流接触器等元器件，为某城市的一条大街路灯（总负荷为9 kW）设计一款自动开关控制电路。

要求：①给出控制电路原理图；②简要说明控制原理；③说明控制灵敏度调整方法；④说明抑制在临界点附近干扰引起抖动的措施。

8-4．印刷机正常走纸应为单张，若出现夹纸（两张或多张）应停机并报警。

请选用光敏晶体管传感器、逻辑门、晶体管、继电器、扬声器等元器件，设计一款用于上述目的的检测、控制和声报警电路。

要求：①给出电路原理图；②简要说明检测、控制和声报警原理；③说明检测灵敏度调整方法。

8-5. PbS光敏电阻传感器的峰值响应波长为2.2 µm（红外），恰为火焰的峰值辐射光谱。

请选用PbS光敏电阻传感器、晶体管、电容器等元器件，设计一款火焰探测报警电路。

要求：①给出电路原理图；②简要说明探测报警原理；③说明对光敏电阻恒压偏置的优点。

*8-6.用灯光照明时，为防止视觉疲劳，希望最佳照明状态，即灯光亮度（功率）随环境光照度反比变化。

请选用光敏电阻传感器、放大器、积分器、过零检测器、锯齿波发生器、电压比较器、晶闸管等元器件，设计一款用于上述目的的灯光照明自动控制电路。

要求：①给出控制电路构成示意图；②简要说明控制原理。