传感器原理及工程应用总复习 - 图文 下载本文

输出 Ui=2V (2)计算出测得的电桥输出电压和电桥输出灵敏度; 其输出电压为

Uo=

全桥差动电路电桥输出灵敏度 K=Ui=2 (3)说明R3、R4起到什么作用?

若将电桥四臂接入四个工作应变片,称全桥差动电路,传感器上R3、R4,构成全桥差动电路。电桥初始条件平衡,并有电路连接如上图所示。 受力时使试则全桥差动电路输出电压为

全桥电压灵敏度为

作用:全桥差动电路输出电压灵敏度不仅没有非线性误差,而且电压

灵敏度为单臂电桥工作时的4倍,同时具有温度补偿作用。 3 有一平面直线位移差动传感器,其测量电路采用变压器交流电桥,结构组成如题5-7图。电容传感器起始时极间介质为空气,测量电路

板上输入-位移量△x=5 mm时,电桥的输出电

极距=2 mm,试求当动极

题5—7图

解:选用变压器交流电桥作测量电路。差动电容器参数:测量电路参数:usr=u=U?sr= 3sinωt (V)。当动极板上输入位移(向右位移)

△x=5mm时,电桥输出端电压Usc

初始电容 C1=C2=C0=?S/d=?a1b/d=10b? 变压器电桥输出端电压Usc

Usc

???Z2Z2?Z1?C1?C2???2U?U?U?UZ1?Z2Z1?Z2C1?C2

=u[(C0+ΔC)-(C0?ΔC)]/[(C0 +ΔC)+( C0?ΔC)] =u?C/C0

其中Z1 ,Z2 分别为差动电容传感器C1 ,C2 的阻抗,C1 = C0 +ΔC, C2 = C0?ΔC,

?C =?b[(20+5)-(20-5)]/d=5b?

且,由此可得 Usc=u ?C/ C0

=(5b?/10b?)×3sinωt=1.5sinωt(V)

3、如图10—10酒精测试仪电路示意图如下,图中LM3914是LED显示驱动器,LM3914内部有10个比较器,当输入电压增加时,发光二极管LED可以由D1~D10被逐个点亮。

请问:

(1)QM—5是什么传感器?并说明该器件的导电机理;(3分) 答: QM—5是气体传感器 。图10-10为气体浓度检测电路原理图,电路采用LED条状图形显示器,配刻度尺,根据发光段长度或位数确定被测气体浓度,可直观的定性或半定量指示出气体浓度变化情况。电路中10个发光二极管为条状LED图形器件,条状图形LED显示器元件如图10-11所示。LM3914为LED显示驱动器,在LM3914驱动器内部有10个相同的电压比较器,比较器同相端经分压电阻获得从小到大的阶梯参考电压,该电压从0.125V~1.25V均匀分压至10个比较器输入端,相邻两比较器输人参考电压差为0.125V,当输入电压

(最高位比较器比较电压)时,LED显

(最低位比较器比较电压)

示器全部被点亮,当输入电压

时,LED全部熄灭。三端稳压器7805同时为气体传感器提供加热丝电压和工作电压。 (2)QM-5的

引脚是传感器的哪个部分,有什么作用?A、B两端可

等效为哪一种电参量?(3分)

答: F、F'引脚为电阻型气敏传感器的加热回路。加热有两个作用,

第一、是为了加速气体吸附和上述的氧化还原反应,提高灵敏度和响应速度,

第二、使附着在传感器元件壳面上的油雾、尘埃烧掉。 A、B端为传感器测量电极回路,直流电源提供检测回路工作电压U,电极A、B之间等效为电阻Rs,

(3)分析电路工作原理,当酒精浓度增加时M点电位如何变化?LM3914输出端驱动的 LED发光二极管如何变化? (3分)

答:没有气体接触时,传感器A、B两端为高阻状态,当传感器接触到气体并检测到气体浓度变化时,A、B两端电阻值变化气体浓度升高,电阻减小电流增加,使LM3914输入端(5)即M点电压升高,LED点亮的个数增加。这种简单方法可实现气体定性或半定量测量。 (4)调节电路中电位器Rp有什么作用? (3分)

在LM3914驱动器内部有10个相同的电压比较器,比较器同相端经分压电阻获得从小到大的阶梯参考电压,该电压从0.125V~1.25V均匀分压至10个比较器输入端,相邻两比较器输入参考电压差为0.125V,当输入电压点亮,当输入电压

(最高位比较器比较电压)时,LED显示器全部被

(最低位比较器比较电压)时,LED全部熄灭,

调节电路中电位器Rp是用于调节UIN到合适的电位。

4. 用镍铬-镍硅K型热电偶测量加热炉温,测温系统示意图如下图所示。已知冷端温度To=30℃,测得热电势求加热炉温度T为多少度?

为33.29mV,

附 镍铬-镍硅热电偶(K型)分度表(参考端温度为0℃)

解:查镍铬-镍硅K型热电偶分度表得:

由中间温度定律可求得:

即:

反查K型热电偶分度在表34.095mV为820℃,34.502mV为830℃,由

T-820830-820?线性插值法:34.493-34.09534.052-34.095

解得T=829.78, 故测得33.29mV时,得到炉温为T=829.78℃。 5、设计利用涡流位移传感器测量转速的装置,并说明其工作原理.

答: 画图如下

2-带齿圆盘装置如答上图所示(2分)。

1-电涡流位移传感器

在被测物上设定有等矩标记(如凸齿),当被测物转动时,传感器线圈阻抗变化,产生脉冲信号,测得单位时间内的脉冲个数即可求得转速和角速度。(2分)

其中n-被测转速,f-传感器输出周期信号的频率,z-齿轮齿数