3.利用分段电容传感器测量液位的原理如图所示。玻璃连通器 3 的外圆壁上等间隔地套着 N 个不锈钢圆环 , 显示器采用 101 线 LED 光柱（第一线常亮，作为电源指示）。回答问题：（1）该方法采用了电容传感器中变极距、变面积、变介电常数三种原理中的哪一种？ （2）被测液体应该是导电液体还是绝缘体？ （3）分别写出该液位计的分辨率（ % ）及分辨力（几分之 一米 ）的计算公式，并说明如何提高此类液位计的分辨率。 （4）设当液体上升到第个 N 不锈钢圆环的高度时 ,101 线 LED 光柱全亮。若 N =32 ，则当液体上升到第八个不锈钢圆环的高度时，共有多少线 LED 亮？ P116

光柱显示编码式液位计原理示意图

1储液罐 2 液面 3 玻璃连通器 4 钢质直角接头 5 不锈钢圆环 6 101 段 LED 光柱解：

1. 用镍铬－镍硅（K）热电偶测温度。已知冷端温度t0为40℃，用高准确度毫伏表测得此时的电动势为29.286mV。求被测点温度。

2. 有一台两线制压力变送器，量程范围为 0－1MPa ，对应的输出电流为 4－20mA 。求： （1）压力 p 与输出电流 I 的关系表达式（输入 / 输出方程）。（2）当 p 为 0.5MPa 时变送器的输出电流。如果测得变送器的输出电流为 5mA ，求此时的压力为多少Pa 。（3）如果希望在信号传输终端将电流信号转换为 1－5V 电压，求负载电阻 R L 的阻值。 （4）画出该两线制压力变送器的接线电路图（电源电压为 24V ），并将图中的各元器件及仪表正确地连接起来。

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二线制仪表的连接图

3. 有一增量式光电编码器，其参数为 1024p/r ，采用四细分技术，编码器与丝杠同轴连接，丝杠螺距 t =2mm ，如图所示。当丝杠从图中所示的基准位置开始旋转，在 0.5s 时间里，光电编码器后续的细分电路共产生了 4×51456 个脉冲。请计算： （1)丝杠共转过的角度（多少圈多少度）； （2) 丝杠的平均转速 n (r/min) （3) 螺母从图中所示的基准位置移动了多少距离；（ 4)螺母移动的平均速度 v 为 多少m/s ；（5）细分之前的分辨力为多少度，而细分之后的分辨力为多少度。

1 光电角编码器 2连轴器 3导轨 4轴承 5滚珠丝杠 6工

作台 7螺母（和工作台连在一起） 8电动机

光电编码器与丝杠的连接图

五、应用设计题：（共10分）

1.试设计一个光电式浊度计，要求：

1）画出光路（包括参比通道）和电路简图； 2） 简要说明工作过程。

2. 试设计一个测量汽车转速的检测系统，要求完成以下内容：

1）选择合适的传感器，说明传感器的安装位置。 2）画出测量系统结构原理图，并说明各部分的作用。

3. 干簧管是由一对用磁性材料制造的弹性舌簧组成，舌簧密封于充有惰性气体

的玻璃管中，舌簧端面互叠但留有一条细小间隙。舌簧端面触点镀有一层贵金属，

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如铑或钌，使开关具有稳定的特性和极长的使用寿命。

由永久磁铁或通电线圈所产生的磁场施加于开关上时，使干簧管两个舌簧磁化，使一个舌簧在触点位置上生成N极，另一个舌簧的触点位置上生成S极，（如下图所示）。若生成的磁场吸引力克服了舌簧的弹性产生的阻力，舌簧被吸引力作用接触导通，即电路闭合。一旦磁场力消除，舌簧因弹力作用又重新分开，即电路断开。

请利用干簧管作为传感器设计一个自行车里程表。要求具有以下功能：①自行车行驶瞬时速度显示（单位：km/h）；②车轮瞬时转速显示（单位：rpm）；③自行车行驶总里程S显示（单位：km）；④自行车运行总里程S清零功能；⑤最大运行速度记录、显示及清零功能；

请描述系统的硬件构成，以及每个部分的的功能。（2分） 描述实现上述五个功能的方法。（5分）

如果自行车车轮直径是26英寸，请写出瞬时运行速度v（单位为km/h)、车轮瞬时转速n(单位为rpm）、总里程S（单位为km）的表达式。（3分

4.轧钢生产中，钢板厚度是一个非常重要的参数，故在轧钢厂中需要对钢板厚度进行精确检测，并加以控制。

请用电涡流传感器设计一钢板厚度检测系统，绘制出原理框图，说明其工作原理。

5.试设计一个金属工件的定位与计数装置，要求：

1）画出电涡流探头线圈及转换电路原理框图；

2） 简要说明工作过程。5分） 6.试设计一个红外辐射温度计，要求：

1）画出原理框图； 2）简要说明工作过程。

前叉上的干簧管、安装在自行车车把上的仪表。磁钢随车轮转动而转动，每转动一圈，靠近干由脉冲频率和车轮周长计算得

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