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第3章 电感传感器
3-1.请上网查阅有关资料，并简要写出汽车车速里程表原理。
车速表主要由永久磁铁、铝罩、护罩、刻度盘和表针等组成，永久磁铁与主动轴紧固在一起，主动轴由来自变速器输出轴的挠性软轴驱动，指针、铝罩固接在中心轴上，刻度盘固定在表外壳上。不工作时，铝罩在游丝的作用下，使指针位于“0”位。当汽车行驶时，软轴驱动主动轴带动“U”形永久磁铁旋转，在铝罩上感应出电涡流而产生磁场，这个磁场与永久磁铁的旋转磁场相互作用产生钮矩，使铝罩向永久磁铁旋转方向转过一定角度，直到由游丝的弹力所产生的反方向扭矩与之平衡。车速越高，产生的扭矩越大，指针在刻度盘上摆动的角度就越大，即指示的车速就越高。
里程表主要由蜗轮蜗杆和数字轮组成，当汽车行驶时，主动轴经三对蜗轮蜗杆驱动数字轮上的最右侧的第一个数字轮（一般为1/10Km），任一个数字轮与左侧相邻的数字轮传动比都为10：1，这样显示的数字呈十进位递增，便自动累积了汽车总的行驶里程。
3-2. 某二线制电流输出型压力变送器的产品说明书注明其量程范围为0～
200Pa，对应输出电流为4～20mA。求：当测得输出电流I=12mA时的被测压力p。 答：因为该仪表说明书未说明线性度，所以可以认为输出电流与被测压力之间为线性关系，即I与p的数学关系为一次方程，所以有I=a0+a1p （式中a0、a1—待求常数）。当p=0时，a0=4mA；当p=200Pa时，I=20mA，代入上式得a1=0.08mA/Pa，所以该压力变送器的输入/输出方程为I=4mA+0.08(mA/Pa)p，将I=12mA代入上式得p=(I-a0)/a1=[(12-4)/0.08]Pa=100Pa
《检测技术及仪表》形成性考试作业四
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第4章 电涡流传感器
4-1. 电焊条外面包有一层药皮。在焊接时，药皮熔化，覆盖在高温熔融焊料上面，起隔绝空气、防止氧化作用。如果药皮涂敷不均匀会影响焊接质量。图4-24是检测药皮厚度均匀度的示意图。请分析填空: 1）因为电焊条药皮是__不导电_____(导电/不导电）材料，所以对电涡流探头不起作用。2）药皮越薄，电涡流探头与金属焊条的间距就越__小____，焊条表面的电涡流就越___大___，电涡流探头线圈的等效电感量L就越__小____，调频式转换电路输出频率f就越__大__。根据f的大小可以判断出药皮的厚度是否合格。
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4-2. 工业或汽车中经常需要测量运动部件的转速、直线速度及累计行程等参数。现以大家都较熟悉的自行车的车速及累计公里数训练仪的设计为例，来了解其他运动机构的类似原理。
现要求在自行车的适当位置安装一套传感器及有关电路，使之能显示出车速（km/h）及累计公里数（km）等。当车速未达到设定值（vmin）时绿色LED闪亮，提示运动员加速；当累积公里数达到设定值（Lmax）时，红色LED闪亮、蜂鸣器响，提示运动员停下休息，计数器同时复位，为下一个行程做准备。具体要求如下：
1）你所选择的测圈数的传感器是_电涡流转速传感器___；2）画出传感器及显示器在自行车上的安装简图（必须较形象的画出自行车及传感器，并标出传感器的安装位置）；3）画出测量转换电路原理框图（包括显示电路、电源等）；4）设自行车后轮直径为26in（1in=25.4mm），请写出公里数L与车轮直径D（m）及转动圈数N之间的计算公式：L=_NπD__m；写出车速v与每圈转动的距离及所花时间t1之间的关系：v=_0.06 n πD__km/h；5）简要说明工作原理。
答：工作原理：1.观察自行车的结构可知，车速及公里数与车轮的直径及转速成正比，因此应将注意力集中到自行车的前、后轮上。设车轮的直径为D（m），则周长l=πD，车轮转动的圈数即为自行车行驶距离的基本参数。若转动圈数为N，则累计路程L= Nl = NπD ；若每分钟转动的圈数为n（ n= N /t，圈/分钟）则车速 v=60nl/1000(km/h) =0.06 n πD(km/h) 。
《检测技术及仪表》形成性考试作业五
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第5章 电容传感器
5-1．单项选择题
1）轿车的保护气囊可用__D____来控制。
A. 气敏传感器 B. 湿敏传感器 C. 差动变压器 D. 电容式加速度传感器
5-2. 某两线制4～20mA电流输出型仪表的电源电压为24V，变送器的最低工作电压为12V，传输线路共1km，传输电阻为100Ω，试求：
1）最大取样负载电阻RL可以达到多少欧？2）当取样电阻RL取250Ω时，取样的最大输出电压U0为多少伏？3）当取样电阻RL取250Ω时，传输线的电阻值最多为多少欧？4）当采取HART通信方式时，取样电阻RL不应低于多少欧？ 答：1、最大采样电阻对应最小电流最大工作电压即：24/0.004=6000Ω，所以最大负载电阻=6000-100=5900Ω。
2、0.02*250V=5V
3、12/0.02=600Ω,600-250=350Ω 4、250Ω
5-3. 谈谈轿车防“侧向碰撞”的传感器选择和安装，并画出简图。
答：侧向碰撞加速度传感器。当车辆侧向发生碰撞时，加速度传感器将碰撞信号传递给安全气囊系统，控制车内所有安全气囊起爆，同时将此信号传递到车身电脑系统和燃油控制单元，实现燃油切断功能。车身电脑系统接收到安全气囊起爆信号后，自动对车门解锁，保证驾乘者顺利脱离车舱。
《检测技术及仪表》形成性考试作业六
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第6章 电阻传感器
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6-1. 某压电元件用于测量振动，灵敏度d11=100×10C/N，电荷放大器的反馈电容Cf=1000pF，Rf=10MΩ，测得图6-4中A1的输出电压Uo=0.2V，求：1）压电元件的输出电荷量Q的有效值为多少库伦？2）被测振动力F的有效值为多少牛顿？3）电荷放大器的灵敏度KQ为多少mV/pC？4）该电荷放大器的下限截止频率为多少？
答：1）Q=CfUo=（1000×10×0.2）C=200pC
2）KQ=U/Q=200V/200×10C=1mV/pC 3）F=Q/d11=200×10V/(100×10V/N)=2N
4）fL=1/（2πRfCf）≈1/（2×3.14×10×10×1000×10s）=16Hz
6-2．用图6-5所示的压电式单向脉动力传感器测量一正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电常数为250×10C/N，电荷放大器的反馈电容Cf=2000pF，测得输出电压U0=5sinwt（V）。求：
1）该压电式传感器产生的总电荷Q（峰值）为多少pC？
2）此时作用在单向脉动力传感器上的正弦脉动力（瞬时值）为多少？ 答：1、Q=Cf*U0=2000*5=10000pC
2、Fm=Q/d11=2000*10所以ΔF= 500sinwt
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6
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-12
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*5/20*10
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=500
《检测技术及仪表》形成性考试作业七
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第7章 超声波传感器
7-1. 超声波液位计原理图如图7-14所示，从显示屏上测得t0=2ms，th1=5.6ms。已知水底与超声探头的间距h2为10m，反射小板与探头的间距h0为0.34m，求液位h。
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