历年来，检测技术课程的读者来信提问汇总，课程组的回答
（按章分类）
检测技术教材的目录
第一章 检测技术的基本概念 第二章 电阻传感器 第三章 电感传感器 第四章 电涡流传感器 第五章 电容传感器 第六章 压电传感器 第七章 超声波传感器 第八章 霍尔传感器 第九章 热电偶传感器 第十章 光电传感器
第十一章 数字式位置传感器 第十二章 检测系统的抗干扰技术
第十三章 传感器在现代检测系统中的应用
一、第一章的提问及回Liangsen老师的回答
关于仪表等级的一个问题：
刘*远问：梁老师:我在教学过程中遇到一个问题，麻烦您帮我解决.题目如下:
某个测温仪表测量范围是0~800摄氏度.使用后重新校验，发现最大绝对误差为6℃，此仪表等级为多少呢?
因为这是选择题，而根据我们的计算是0.75级的.但是国家仪表等级无此，所以麻烦梁老师解疑.谢谢! 课程组答：
某个测温仪表测量范围是0~800℃，使用后重新校验，发现最大绝对误差为6℃，此仪表等级为（6/800）×100%=0.75级
但是国家仪表等级无此，所以取低一个等级的准确度级别，为1.0级
刘*远问：梁老师，很感谢您的解您的回答，但是我还有个疑问，因为准确度等级中有0.5级和1.0级，为什么选1.0级呢?
课程组答：如果一台仪表，准确度只能达到0.75%，那么你能说它满足0.5%的指标吗？不能，所以要往差的靠，这台表只能达到1.0级。
如果您要买一台准确度0.75%左右的表，那么你必须选择0.5级的，否则达不到您的要求。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 关于分辨力和分辨率的区别 问：有个问题要请教，
1．分辨力和分辨率的区别及应用场合 2．课后作业14页第6题第1问。
课本11页提到：“将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率” 光盘中提到：“仪表的最大显示值的倒数就是仪表的分辨率” 应该以哪个为准。 课程组答：
1、分辨力和分辨率的区别及应用场合
分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是有量纲的数。当被测量的变化小于分辨力时，传感器对输入量的变化无任何反应。
例如，用满量程为20kg的机械磅秤称葡萄。指示值为1kg。您再加一颗葡萄（假设每个10克），指针不会动。加两颗，还没动静。当您加第三颗时，指针动了。那么，这台机械磅秤的分辨率为30g。原因可能有：指针的转轴生锈了等等哈。
那么这台磅秤的分辨率为30g/20kg=0.15%。并不是很差的磅秤啦。原因是，不应该用20kg的磅秤来称数量较小的物体。
那么，是不是该磅秤的绝对误差就是30g呢？不是！它的绝对误差一般地说，大于分辨力。误差的来源还有刻度误差啦，读数误差啦，零点误差啦，多拉。综合起来，就大了。
对数字仪表而言，如果没有其他附加说明，一般可以认为该表的最后一位所表示的数值就是它的分辨力。一般地说，分辨力的数值小于仪表的最大绝对误差。例如，作业中的图1-9所示数字式温度计的分辨力为0.1℃，若该仪表的精度为1.0级，则最大绝对误差将达到±2.0℃，比分辨力大得多。但是若没有其它附加说明，有时也可以认为分辨力就等于它的最大绝对误差。
又如，电子市场可以买到十几元的数字式万用表。那里头的电阻啦什么的元器件极差啦，误差有的达到10%。这样的元件能做出什么好东西啦？可能这台数字万用表是3，1/2的。也就是说，分辨率高达1/2000=0.05%。。如果用于测量电压，所选择的量程为10V，那么，它的它的最后一位可以被认为就是分辨力，等于0.01V=10mV，似乎误差只有10mV，好厉
害，好好啦。但是我们学过检测技术的第一章后，就会明白，这种地摊货的绝对误差是很大嘀，准确度不会优于5%。也就是说，当所选择的量程为10V时，绝对误差可能达到0.5V，是分辨力的20倍。
当该数字表的示值为5V，误差可能达到±0.5V，也就是被测量的范围可能从4.5V~5.5V。从以上分析你就可以知道，商家所说的这个0.05%是万万相信不得的。
2、课后作业14页第6题第1问中说：
“将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率”
光盘中提到：“仪表的最大显示值的倒数就是仪表的分辨率”，这两种说法，计算结果是一样的。但是，第一种说法比较不容易引起误会。在第二种说法中，计算时要将小数点去掉。
例如上述3，1/2的数字电压表的满量程为19.99V时，分辨力是0.01V，对吧！ 那么“将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率”，0.01V/19.99V×100%≈0.05%。 光盘中提到：“仪表的最大显示值的倒数就是仪表的分辨率”，最大显示值为19.99V。 它的倒数是1/1999也约等于0.05%。意思一样的吧。要注意去掉小数点才会一样。 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
问：1.指出下列情况哪些属于随机误差，哪些属于系统误差，或两者皆有? 1）电压表刻度不均匀。 课程组答：系统误差， 2）米尺因温度改变而伸缩。 课程组答：系统误差， 3）天平未调水平。 课程组答：系统误差， 4）游标卡尺零点不准。 课程组答：系统误差，
5）电子秤内部温度与环境不一致产生温漂。 课程组答：随机误差，系统误差，两者皆有
6）加热丝的电阻随温度变化对恒温器温度带来的误差。课程组答：随机误差，系统误差，两者皆有
7）电压表视差。课程组答：随机误差，系统误差，两者皆有 8）电挢检流计的零点漂移。
课程组答：系统误差 9）欧姆表的接触电阻。
课程组答：随机误差，系统误差，两者皆有
10）电网电压的变化对恒温器加热功率带来的误差。 课程组答：随机误差
问：2.某电阻的测量结果为:R=(35.78±0.O5）Ω，P=68%，k=2，下列各种解释中，哪3种是正确的？
1）被测电阻值是35.73Ω或35.83Ω。 课程组答：错误
2）被测电阻值的真值在35.73Ω或35.83Ω之间。 课程组答：错误
3）被测电阻的真值包含在区间(35.73，35.83）Ω内的概率是0.68。课程组答：正确 4）用35.78Ω近似地表示被测电阻时，测量不确定度的绝对值小于0.05Ω的概率为0.68。 正确
5）若对该电阻在同样测量条件下测100O次，大约有680次左右测量值在35.73~35.83Ω范围内。
课程组答：正确
问：7.有一台测量流量的仪表，测量范围为0～10m3/s，输入输出特性曲线如图1-10所示，请用作图法求该仪表在1m3/s和7m3/s时的灵敏度K1、K2，和该仪表的端基线性度。jin122120@163.com
答：将输出的最高点和最低点连接起来，参考书中的例题，和公式，就可以求得端基线性度
问8.有一台测量压力的仪表，测量范围为0～10MPa，压力p与仪表输出电压之间的关系为
Uo=a0+a1p+a2p2
上式中的a0=1V，a1=0.6V/MPa，a2=-0.02V/MPa。求： 1）该仪表的输出特性方程。
2）画出输出特性曲线（x轴、y轴均要标出单位）。 3）该仪表的灵敏度表达式。
4）用求导法计算p1=2MPa和p2=8MPa时的灵敏度K1、K2，K1≠K2说明什么？ 5）画出灵敏度曲线图。
课程组答：你先按照中学的二次方程的求解方法来解。再有问题，才来信。谢谢
问1.有一仪表测量范围为0~800摄氏度，重新校验后发现其最大绝对误差为6摄氏度，为这只仪表可定为几级？
我考虑的是选1级的，最大误差超过6了可能不满足要求选的是0.5级的 梁老师这样考虑对吗？？总是感觉好像有问题
2，某温度控制指标为180摄氏度，要求指示误差不超过2.5摄氏度，量程为200，应选用什么等级精度的仪表？
计算出满度相对误差为1.25%，选国家标准的时候1.5级指示误差超过2.5了所以选1级的？？ 请梁老师说明下这两个题目的不同谢谢 课程组答：1最大误差超过（6÷800）×100%=0.75%，选的是1.0级
2计算出满度相对误差为1.25%，选国家标准的时候，1.25级达不到了所以选1.0级的的不同
1.我们使用的教材是<自动检测与转换技术>第三版, 普通中等职业教育电气规划类教材 机械工业出版社 下载的答案不全
2.请教个问题\三位半\数字显示的分辨力怎么判断? 最大显示1999,分辨力就是1 最大显示199.9,分辨力就是0.1 最大显示19.99,分辨力就是0.01 依次类推,是这样吗?
3.我认为:这个教材的几个地方有点不严密!
(1)P11页,算一算:最大绝对误差是7.5V,但是假设读数是230V时,绝对误差是10V,超过了7.5V,这是矛盾的.
(2)P20,第一章习题的3,4题,要计算示值相对误差,需要知道绝对误差和示值,在不知道真实值时是求不出绝对误差的,用最大绝对误差来代替绝对误差有失恰当. 4.为提高集成度,测量气体压力应选择_____ A.金属丝式B.金属箔式C.半导体式D.NTC型 求答案 谢谢!
1.下载的答案主要是选择题，其他涉及不多。
2.\三位半\数字显示的分辨力主要看最后一位的数值。 最大显示1999,分辨力就是1 最大显示199.9,分辨力就是0.1
最大显示19.99,分辨力就是0.01 是这样的。
3.(1)P11页,算一算:最大绝对误差是7.5V,但是假设读数是230V时,为什么绝对误差是10V？ 我没看明白，
(2)P20,第一章习题的3,4题,要计算示值相对误差,需要知道绝对误差和示值,在不知道真实值时是求不出绝对误差的,…………
这个问题，我觉得示值Ax=180.6度啊？
用最大绝对误差来代替绝对误差，是要保证在出厂说明书给出的指标下， 最坏的情况下，都不会超出这个数值。
4.为提高集成度,测量气体压力应选择_____C.半导体压阻式压力传感器。 A.金属丝式B.金属箔式C.半导体式D.NTC型
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 二、第二章的提问及回课程组答
问：有一额定荷重为20′103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ｕi为12V，求：
1）在额定荷重时的输出电压Uom；
2）当承载为5′103N时的输出电压Uo为请选择ABCD； A.8mVB.6mVC.12VD.2mV
书上的答案是：B.6mV你们在线系统给我的答案是：C.12V 课程组答：1）在额定荷重时的输出电压Uom； Uom=2mV/V×12V=24mV
2）当承载为5×103N时的输出电压Uo为 24mV×[（5×103N）/(20×103N)]=6mV
书上的答案是：B.6mV可能我提供的在线系统给我的答案是：C.12V明显是错误的。我有空到后台看看，能否改过来，抱歉。
1）图中的气敏电阻是__煤气__类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越__小__。 2）气敏电阻必须使用加热电源的原因是__加快化学反应速度__，通常须将气敏电阻加热到__200__℃左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较__大__(大/小）。
3）当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将__加快化学反应速度__(升高/降低），所以必须设置
温度补偿电路，使电路的输出不随气温变化而变化。
4）比较器的参考电压UR越小，检测装置的灵敏度就越__高__。若希望灵敏度不要太高，可将RP往___右_(左/右）调节。
5）该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止__火花___
6）由于即使在开启排气扇后气敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路中，还应串接一只控制开关，以消除__LED__(扬声器/LED）继续烦人的报警。
问：贴片试传感器的参数中如何使线胀系数，电阻温度系数，贴片试件的线胀系数相互抵消或减小 ！
课程组答；用2片或4片，组成半桥，或全桥。
或者另外用一片，贴在相同材料上，组成半桥但不参加受力，叫做补偿片。
6.气泡式水平仪结构如图2-32所示，密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小气泡。玻璃管两端各引出一根不锈钢电极。在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共电极。请分析该水平仪的工作原理之后填空。
图2-32气泡式水平仪结构简图
1—被测平面2—导电水柱3—气泡4—密封玻璃管
5—不锈钢电极6—公共电极7—外壳
1）当被测平面完全水平时，气泡应处于玻璃管的___（不可能偏左或偏右）_____位置，左右两侧的不锈钢电极与公共电极之间的电阻R1、R2的阻值____（不可能不相等）_____。如果希望此时电桥的输出电压Uo=0，则R1、R2、R3、R4应满足_____R1/R2/=R4/R3____的条件。如果实际使用中，发现仍有微小的输出电压，则应调节__RP1__。
2）当被测平面向左倾斜（左低右高）时，气泡漂向____右___边，R1变__大___，R2变__相反____，电桥失去平衡，Uo增大。
3）Ui应采用___交流__电源（直流/交流）。为什么？课程组答：.____会产生电解反应_____.
（请参阅湿敏电阻原理）。
02-10．.图2-35为自动吸排油烟机电路原理框图，请分析填空
1）图中的气敏电阻是__煤气__类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越__小__。
2）气敏电阻必须使用加热电源的原因是__加快化学反应速度__，通常须将气敏电阻加热到__200__℃左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较__大__(大/小)。
3）当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将__加快化学反应速度__(升高/降低)，所以必须设置温度补偿电路，使电路的输出不随气温变化而变化。
4）比较器的参考电压UR越小，检测装置的灵敏度就越__高__。若希望灵敏度不要太高，可将RP往___右_(左/右)调节。
5)该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止__火花___
6)由于即使在开启排气扇后气敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路中，还应串接一只控制开关，以消除__LED__(扬声器/LED)继续烦人的报警。
问：1.显像管消磁原理是什么样的？
2.热电阻三线制测量电路里有调零电位器和调满度电位器，具体应怎么调？ 为什么此时电桥调零必须在零摄氏度？
加上调零电位器以后输出电压与电阻的变化量是怎样一个关系？
3.暖风机里用了PTC，当达到一定温度以后PTC阻值急剧上升电流下降怎么还能保持暖风温度恒定？
4.热敏电阻用于电动机热保护如何将其嵌入定子绕组？
与KA并联的二极管起什么作用？如果断电以后产生的感应电压大于二极管导通电压不是短路了吗？ ？
课程组答：1显示器在连接电源开关后，其内部的消磁线圈就会开始工作，以消除周围磁场对显像管的影响，保证显示器不会因磁化导致影像及色彩失真。开机的时候会听到“啪”的一声是由于消磁电流（比正常工作电流大得多）通过消磁线圈产生的声音。 消磁可以用PTC热敏电阻来控制，也可以用时间继电器来控制。 2在0度时调零。在100度或其他设定的温度下，用毫伏表调满度。
这是以摄氏0度和100都为参考点的习惯做法。您也可以在其他设定的温度下完成。加上调零电位器以后输出电压与电阻的变化量有更大的非线性了。但是，可以用单片机来纠正。 3这是一个负反馈的过程，而且是一阶函数。不会产生过冲。
当达到一定温度以后PTC阻值急剧上升电流下降时，温度下降，电流就上去了。温度也上去了，最终会达到一个温度平衡点。
4这是工艺问题。多数情况下，用于别的场合。起续流作用
问：如果断电以后产生的感应电压大于二极管导通电压不是短路了吗？ 课程组答：感应电压被吸收后，就立即减小了。 二极管是反向接法，不会对电路产生短路作用。
问：1.在显像管的灯丝回路串一CTR，为什么需要减小上电时的电流冲击？ 2.为什么电视机的显像管的消磁线圈串一只PTC？请详细解释。谢谢 3.MQN是代表什么？是那几个单词英文缩写吗？ 梁森老师答：
1.显像管的灯丝在常温下的电阻值较小，只有额定值的1/3，通电的瞬间，将有较大的电流冲击，宜衰老。
在显像管的灯丝回路串一负温度系数的CTR。当通电的瞬间，负温度系数的CTR的电阻较大，可以抑制电流的上升率。
2.电视机的显像管的消磁线圈一共就几圈。当通电的瞬间，电流很大，产生较大的50Hz磁场，起到消磁作用。这个线圈的耗电很大，只需在1s内起消磁作用。然后就要慢慢减小电流，二不能立即切断电流，否则彩电的显像管就要被磁化和偏色。
电视机的显像管的消磁线圈串一只正温度系数的PTC。当通电的瞬间，正温度系数的PTC的电阻很小，流过的电流就很大。然后它就发热，电阻就上升，电流就很小了。
3.MQN是代表N型气敏电阻。它是拼音的缩写。是计划经济时候制定的国家标准。 你现在可以购买任何国家的不同型号的同类产品。
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三、第三章的提问及课程组答
问：(1)P66关于图3—11，为什么需要低通滤波器，以及差动减法放大器的作用是什么？ （2）P82书上第一行末写着“由于激励源频率较高，所以圈数不必太多”这二者有什么关系？ 课程组答：(1)P66关于图3—11，因为希望输入到运放的信号是与位移成正比的直流电压，所以要将uab的脉动输出平滑为直流，所以需要低通滤波器。 差动减法放大器的作用是克服共模电压，只放大差模输入电压。 至于共模的概念，您要去看第十二章，抗干扰技术。 （2）P82书上第一行末写着“由于激励源频率较高，所以圈数不必太多”这二者有什么关系？ 这是感抗的问题。通常感抗决定负载电流。在传感器中，负载电流通常设计为几个毫安。 XL=2πfL。那么，f较大时，电感L就不必太大。
问：1.在电桥中加入调零电位器，增加了非线性，如果用单片机校正，需要怎么做，请举例
课程组答：用逐点法测量出几个关键点的输入和输出数据，然后计算一次折线的方程，
从而减小非线性误差。
问：2.一次仪表的输出信号可以使电压，也可以是电流，为什么电流信号不易受干扰，适宜远距离传输？
课程组答：电流信号是恒流性质的，干扰的电压较难使恒流源的输出电流变大或变小。远距离传输时，在二次仪表输入端的电流始终等于一次仪表输出端的电流。如果使用电压输出，有可能产生压降，传输距离越远，得到的电压就越小。
问：3.两线制仪表的接线方法，在什么地方使用具体怎么用，请举例说明 课程组答：现在基本上都使用.两线制仪表。具体的接线方法见第三章。
问：4.在三线制的接近开关里，使用OC门起什么作用，OC门和三态门有什么区别？ 课程组答：在三线制的接近开关里，使用NPN型的OC门，可以得到低电平和高阻态。低电平用于驱动负载，高阻态用于截止。三态门有高电平、低电平和高阻态的三种状态，用于总线驱动。凡是能输出高电平（比如5V）的芯片，不适合于驱动24V负载，而OC门的高阻态可以驱动3~36V的负载。
图3-26所示为电感式转速传感器和市售的磁电式（又称电磁感应式）转速传感器测量转速和转角的原理示意图。
1）请根据学过的电工知识，比较它们测量转速的工作原理有何本质区别，并分别写出图a和图b所举实例中转速n的计算公式。图3-26所示的磁电式探头是否需要激励电源？为什么？
2）请上网查阅有关转速表的资料，写出磁电式转速计的指标参数。
图3-26两种测量转速的方法 a）电感式b）磁电式（电磁感应式）
1－被测旋转体（钢质齿轮）2－导磁铁心3－线圈4－永久磁铁5－汽车发动机曲轴转子
fi－激励源频率z－齿数T－传感器输出脉冲的周期
答：1）请根据学过的电工知识，a图是利用自感传感器的原理，转速n=60×（f/60）r/min
b图是利用电磁感应的原理（课本中未讲）。根据法拉第定律，当磁力线或磁感应强度突然增大，或突然减小时，线圈感应出正电压或负电压，产生尖脉冲。转速n=60×（f/4）r/min=25fr/min
03-04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)。参考例题！！
2)画出压力与输出电流间的输入/输出特性曲线。按中学的一次方程作图。 3)当p为0MPa、1MPa和0.5MPa时变送器的输出电流。4、20、12mA
4)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RL的阻值。
5/20=250Ω
5)画出该两线制压力变送器的接线电路图(电源电压为24V)。参考教材的图。 6)如果测得变送器的输出电流为5mA，求此时的压力p。带入方程。 7)若测得变送器的输出电流为0mA，试说明可能是哪几个原因造成的。 ①输出线路开路，②电源故障，③仪表损坏
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问：１.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。
课程组答：在汽车的车轮的轴适当位置，找到一个突起的部件。在该部件的近旁，安装一个“电感接近开关”，也就是电涡流接近开关。
每当凸轮从接近开关面前掠过时，接近开关就产生一个脉冲。
将脉冲的累加数目N乘以车轮的周长c，就是车轮锁行走的距离L。
如果车轮的轴上有z个的相同的突起，则还要除以z，才是正确的答案。
再将路程除以所经历的分钟数t，就是车速。还要乘以60，除以1000，才是车速v（每小时的公里数），
即：v=60（πD×N）/(t×1000）
第四章的提问及回课程组答
问：有关电涡流传感器的，课后第8题第3与5小题:
课程组答：将电涡流接近开关安装在后轮的钢丝旁边。每当有钢丝掠过电涡流接近开关时，输出一个脉冲。
公里数km=（脉冲数N/每圈钢丝数）×后轮周长m/1000 车速v（km/h）=每秒的公里数km×3600 电路就不画了，画一个方框图即可
问：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）。 课程组答：可参考给出的例题！！
2）画出压力与输出电流间的输入/输出特性曲线。 课程组答：可按中学的一次方程作图。
3）当p为0MPa、1MPa和0.5MPa时变送器的输出电流。 课程组答：4、20、12mA
4）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RL的阻值。 课程组答：5V/20mA=250Ω
5）画出该两线制压力变送器的接线电路图(电源电压为24V）。 课程组答：可参考教材的图。
6）如果测得变送器的输出电流为5mA，求此时的压力p。 课程组答：可代入方程，进行计算。
7）若测得变送器的输出电流为0mA，试说明可能是哪几个原因造成的。 课程组答：①输出线路开路，②电源故障，③仪表损坏
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4-21是检测药皮厚度均匀度的示意图。请分析填空:
1）因为药皮是_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_近___，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r就越_高__。根据f的大小可以判断出药皮的厚度是否合格。
问：用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动，已知传感器的灵敏度为25mV/m。最大线性范围(优于1%）为5mm。现将传感器安装在主轴的右侧，如图4-19a所示。使用高速记录仪记录下的振动波形如图4-19b所示。问:
答：1）轴向振动Amsinwt(单位为mm）的振幅Am为多少?40mv 2）主轴振动的基频f是多少?（1/40ms）×2=50Hz
3）振动波形不是正弦波的原因有哪些?振动本身含有大量的高次谐波。
4）为了得到较好的线性度与最大的测量范围，传感器与被测金属的安装距离l为多少毫米为佳5/2=2.5mm
问：.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。 课程组答：1.用核辐射厚度仪较好。
2.如果一定要用电涡流传感器，那也属于在线非接触测量。但是要在冷却后测量。 3.将两个电涡流传感器分别安装在钢板的上方和下方。与标准厚度钢板（例如8mm）上下
间距严格等于设定值，例如间距2mm。
4.测量出两个电涡流传感器的安装间距，按上面所假设的数据，应该是12mm。
5.按电涡流传感器的技术指标计算出间距的波动变化。再将12mm减去上下两个间距之和，就等于钢板的厚度，是不是讲得太乱了？您可以画一张图，就清楚了。我这里很难画图啦
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第五章的提问及回课程组答
2．图5-24是利用分段电容传感器测量液位的原理示意图。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）。
图5-24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
问：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？ 课程组答：从表面看，好像是变介电常数式，水对电容的贡献，比空气要大80倍。但是，在这道题里，液位上升，谁将空气往上面赶，水与不锈钢圆环之间的有效面积就越来越大，电容量也就越来越大。所以回课程组答变面积较为合适，回课程组答变介电常数式，也不算错误。
问：2）被测液体应该是导电液体还是绝缘体？
课程组答：如果是绝缘体，无法与不锈钢圆环之间构成电容，所以必须是导电液体 问：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。
课程组答：该液位计的分辨率为1/N×100%，分辨力为8m/N。要提高此类液位计的分辨率，就要增加不锈钢圆环的数量N。
问：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？
课程组答：[100×（8/32）]+1=26线LED亮。
1）地电位的人体与金属板构成空间分布电容Cx，Cx与微调电容C0从高频等效电路来看，两者之间构成_并_____联。V1、L1、C0、Cx等元件构成了____LC震荡________电路，f=____（2π根号LC）分之一______，f略高于f0。当人手未靠近金属板时，Cx最____小（大
/小），检测系统处于待命状态。
2）当人手靠近金属板时，金属板对地分布电容Cx变_大__，因此高频变压器T的二次侧的输出频率f变_低___（高/低）。
3）从图5-26可以看出，当f低于f0时，U01_小__于UR，A2的输出U02将变为__低__电平，因此VL__暗__（亮/暗）。
三端稳压器7805的输出为__+5____伏，由于运放饱和时的最大输出电压约比电源低1V左右，所以A2的输出电压约为__+4____伏，中间继电器KA变为___吸合___状态（吸合/释放）。 4）图中的运放未接反馈电阻，所以IC2在此电路中起_比较_____器作用；V2起___电流驱动___（电压放大/电流驱动）作用；基极电阻R5起_限流_____作用；VD1起___续流___作用，防止当V2突然截止时，产生过电压而使_V2_____击穿。
5）通过以上分析可知，该接近开关主要用于检测_人体靠近________，它的最大优点是______非接触________。可以将它应用到___！！！！自己想_______以及_______！！！！！_____等场所。
#1请教：关于电容油量表倾斜时的问题
问：您的课件中，关于电容式油量表有这样一个问题，”电容式油量表可以在倾斜时使用么？“这个问题的课程组答案是可以，是么？应该从哪个角度去把握这个问题呢？
课程组答：电容式油量表可以在倾斜时，大小圆柱间隙中，一边的油减少，另一边的油增加，所以电容量不变。
问：我觉的P105页电容式油量表中的分析有问踢
在备课时，我觉的P105页电容式油量表中，在油箱注满时，Cx增大，调节平衡时Rp也增大，这样还能使电桥调节平衡吗？我觉的有问题，等待您的回复。 课程组答：w_wxx，您好！感谢您的认真的学术精神。 教材P105有错误：
由于R4/R3=[1/(2πfCx）]/[1/(2πfC0）]=C0/Cx，所以 不是P105所写的Cx/C0=R4/R3， 而应该是Cx/C0=R3/R4.
这样的错误平衡公式就导致大家的疑惑。很对不起。 “在油箱注满时，Cx增大，调节平衡时Rp也增大。” 的结论是对的。
正确的分析如下：
电容式油量表示意图如图5-13所示。当油箱中无油时，电容传感器的电容量为最小值，Cx=Cx0。调零过程如下：首先断开减速箱与RP的机械连接，将RP人为地调到零，即：电位器RP的滑动臂位于0点。此时R3=R4。调节半可变电容C0，使C0=Cx0，；此时，电桥满足[1/(2πfCx0）]/[1/(2πfC0）]=R4/R3，即Cx0/C0=R3/R4的平衡条件。此时电桥输出为零，伺服电动机不转动，油量表指针偏转角θ=0。
当油箱中注满油时，液位上升至h处，Cx=Cx0+?Cx，而?Cx与h成正比。此时电桥失去平衡，电桥的输出电压Uo经放大后驱动伺服电动机，再由减速箱减速后带动指针顺时针偏转，同时带动RP的滑动臂向c点移动，从而使RP的阻值增大，Rcd=R3+RP也随之增大。当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，Uo=0，于是伺服电动机停转，指针停留在转角为θm处。
由于指针及可变电阻的滑动臂同时为伺服电动机所带动，因此，RP的阻值与θ间存在着确定的对应关系，即θ正比于RP的阻值，而RP的阻值又正比于液位高度h，因此可直接从刻度盘上读得液位高度h。
当油箱中的油用掉一些后，油位降低时，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动RP的滑动臂移动，使RP阻值减小。当RP阻值达到某一数值时，电桥又达到新的平衡状态，Uo=0，于是伺服电动机再次停转，指针停留在与该液位相对应的转角θ处。从以上分析可知，该装置采用了类似于天平的零位式测量方法，所以放大器的非线性及温漂对测量精度影响不大。
1）地电位的人体与金属板构成空间分布电容Cx，Cx与微调电容C0从高频等效电路来看，两者之间构成_并_____联。V1、L1、C0、Cx等元件构成了____LC震荡________电路，f=____2π根号LC分之一______，f略高于f0。当人手未靠近金属板时，Cx最____小（大/小），检测系统处于待命状态。
2）当人手靠近金属板时，金属板对地分布电容Cx变_大__，因此高频变压器T的二次侧的输出频率f变_低___（高/低）。
3）从图5-26可以看出，当f低于f0时，U01_小__于UR，A2的输出U02将变为__低__电平，因此VL__暗__（亮/暗）。
三端稳压器7805的输出为__？？+5____伏，由于运放饱和时的最大输出电压约比电源低1V左右，所以A2的输出电压约为__+4____伏，中间继电器KA变为___吸合___状态（吸合/释放）。
4）图中的运放未接反馈电阻，所以IC2在此电路中起_比较_____器作用；V2起___电流驱动___（电压放大/电流驱动）作用；基极电阻R5起_限流_____作用；VD1起___续流___作用，防止当V2突然截止时，产生过电压而使_V2_____击穿。
5）通过以上分析可知，该接近开关主要用于检测_人体靠近________，它的最大优点是______非接触________。可以将它应用到___！！！！自己想_______以及_______！！！！！_____等场所
#1请教：关于电容油量表倾斜时的问题
问：您的课件中，关于电容式油量表有这样一个问题，”电容式油量表可以在倾斜时使用么？“这个问题的答案是可以，是么？应该从哪个角度去把握这个问题呢？ 课程组答：电容式油量表可以在倾斜时，大小圆柱间隙中，一边的油减少，另一边的油增加，所以电容量不变。
问：我觉的P105页电容式油量表中的分析有问题在备课时，我觉的P105页电容式油量表中，在油箱注满时，Cx增大，调节平衡时Rp也增大，这样还能使电桥调节平衡吗？我觉的有问题，等待您的回复。
课程组答：w_wxx，您好！感谢您的认真的学术精神。 教材P105有错误：
由于R4/R3=[1/(2πfCx)]/[1/(2πfC0)]=C0/Cx，所以 不是P105所写的Cx/C0=R4/R3, 而应该是Cx/C0=R3/R4.
这样的错误平衡公式就导致大家的疑惑。很对不起。 “在油箱注满时，Cx增大，调节平衡时Rp也增大。” 的结论是对的。梁森
正确的分析如下：
电容式油量表示意图如图5-13所示。当油箱中无油时，电容传感器的电容量为最小值，Cx=Cx0。调零过程如下：首先断开减速箱与RP的机械连接，将RP人为地调到零，即：电位器RP的滑动臂位于0点。此时R3=R4。调节半可变电容C0，使C0=Cx0，；此时，电桥满足[1/(2πfCx0)]/[1/(2πfC0)]=R4/R3，即Cx0/C0=R3/R4的平衡条件。此时电桥输出为零，伺服电动机不转动，油量表指针偏转角θ=0。
当油箱中注满油时，液位上升至h处，Cx=Cx0+?Cx，而?Cx与h成正比。此时电桥失去平衡，电桥的输出电压Uo经放大后驱动伺服电动机，再由减速箱减速后带动指针顺时针偏转，同时带动RP的滑动臂向c点移动，从而使RP的阻值增大，Rcd=R3+RP也随之增大。当RP阻值达到一定值时，电桥又达到新的平衡状态，Uo=0，于是伺服电动机停转，指针停留在转角为θm处。
由于指针及可变电阻的滑动臂同时为伺服电动机所带动，因此，RP的阻值与θ间存在着确定的对应关系，即θ正比于RP的阻值，而RP的阻值又正比于液位高度h，因此可直接从刻度盘上读得液位高度h。
当油箱中的油用掉一些后，油位降低时，伺服电动机反转，指针逆时针偏转（示值减小），同时带动RP的滑动臂移动，使RP阻值减小。当RP阻值达到某一数值时，电桥又达到新的平衡状态，Uo=0，于是伺服电动机再次停转，指针停留在与该液位相对应的转角θ处。从以上分析可知，该装置采用了类似于天平的零位式测量方法，所以放大器的非线性及温漂对测量精度影响不大。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第六章的提问及回课程组答
问：两根高分子压电电缆（外形见6-7b）相距2m，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，如图6-23所示。它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。5.两根高分子压电电缆（外形见6-7b）相距2m，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，如图6-23所示。它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。
课程组答：根据时间距离速度，先测出：同一车轮通过A和B电缆，所花时间为2.8格*25ms/格=0.07s，
1）估算车速为多少km/h。
v=L/t=2m/0.07s=28.57m/s=28.57*3600/1000=102.86km/h
2）估算汽车前后轮间距（可据此判定车型）；轮距与哪些因素有关？
汽车的前后轮以此速度冲过同一根电缆所花时间为4.2格，即：4.2*25ms/格=0.105s
则轮距d=v*t=28.57m/s*0.105s=3m。 3）说明载重量m以及车速v与A、B压电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之间的关系。
载重量m以及车速v越大，A、B压电电缆输出信号波形的幅度就越高。
车速v越大，A、B压电电缆输出信号的时间间隔就越小。
车速越快，对压电电缆的压力就越小，信号波形幅度是不是越小?
答：车速越快，对压电电缆的压力就越小，信号波形幅度是不是越小? 是不对的。
车速越快，对压电电缆的冲击力就越大，信号波形幅度就越高。 你可以骑自行车，冲过某些马路上面设置的“减速横条”， 会感受到，车速与冲击力的关系。
相信您不会高速冲过去，那样，您就会蹦起来高的。您一定会刹车，然后慢一些过去，这就达到道路管理者的目的了。
功率谱分析的题目提问：
下图为一存在质量不平衡的齿轮传动系统，大齿轮为输入轴，转速为600转／分，大，中、小齿轮的齿数分别为40,20,10。
下面是在齿轮箱机壳上测得的振动信号功率谱：
请根据你所学的频谱分析知识，判断是哪一个齿轮存在质量不平衡？
还有这道，这是在华中科大网上教程上看到的题目，感觉比较好，但是解不出来，请教老师啦
课程组答：
#2功率谱是第六章的问题，但是转速测量是第三章后面的习题，第四章、第八章后头都有转速测量的问题，要全面阅读，才能全面理解。^_^
X轴一般是对数式的，现在这张图是线性的，不太真实。 按你给出的频谱图，有40Hz，20Hz，和10Hz，那么，恰好与大，中、小齿轮的齿数相同（40,20，10）。
大齿轮的转速是10转/s。它如果不平衡，每转一圈，最少也要产生一个不平衡脉冲。那么，每秒就产生10个脉冲，也就是10Hz。现在刚好有一个这样的谱线，那大齿轮就有嫌疑啦。 同样道理，中齿轮的转速是20转/s。它如果不平衡，每转一圈，基本上产生一个不平衡脉冲。那么，每秒就产生20个脉冲，也就是20Hz。现在刚好有一个这样的谱线，那中齿轮也有嫌疑啦。
同样道理，小齿轮也有嫌疑。也就是，3个齿轮都有不平衡。
但小齿轮的不平衡最大，这也许与它的转速最快有关，不等于它的偏心最大。
#1压电传感器疑问
这是课后思考题，有些疑问
在装配力电转换型压电传感器时，为什么要使压电元件承受一定的预压力？根据正压电效应，施加预压力时必定会有电荷产生，请问该电荷是否会给以后的测量带来系统误差呢为什么
第一次在论坛上发问，希望能得到老师的指导 课程组答：在装配力电转换型压电传感器时，
要使压电元件承受一定的预压力,是因为不能在负向力的时候，产生质量块的脱离。保证线性度。
根据正压电效应，施加预压力时必定会有电荷产生，
但是，是在装配的一瞬间，然后就中和了。出厂时，电荷总是中性的。 不会给以后的测量带来系统误差。
您想一想交流放大器，在通电的一瞬间，隔直通交的电容器也会产生一个较大的脉冲。然后就消失了。
问：第六章压电传感器，课后第五题，关于高分子压电电缆的题中，第二个问中，轮距与哪些因素有关？这个问题从哪个角度去把握呢？我上网查阅了一下，没有头绪 课程组答：首先根据前轮先后压过A、B电缆的时间间隔，计算出速度v v=2m/（tA-tB） 然后
轮距d=v×（tA1-tA2）
问：第6章第1题第3题第4题第5题
课程组答：1）将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的请选择ABCD，压电效应！！！！；蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的请选择ABCD。逆压电效应！！！！；
A.应变效应B.电涡流效应C.压电效应D.逆压电效应
2）在实验室作检验标准用的压电仪表应采用SiO2！！！！请选择ABCD_压电材料；能制成薄膜，粘贴在一个微小探头上、用于测量人的脉搏的压电材料应采用.PVDF！！！！；用在压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用PZT！！！！！。A.PTCB.PZTC.PVDFD.SiO2
3）使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量车刀在切削时感受到的切削力的变化量！！！！。 A.人的体重B.车刀的压紧力
C.车刀在切削时感受到的切削力的变化量D.自来水管中的水的压力
4）动态力传感器中，两片压电片多采用并联！！！！接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用串联！！！！接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。
A.串联B.并联C.既串联又并联
5）测量人的脉搏应采用灵敏度K约为10V/g！（这题的标准卷可能有错！（）原因：g太小了）！！的PVDF压电传感器；在家用电器（已包装）做跌落试验，以检查是否符合国标准时，应采用灵敏度K为100mV/g！！（有好几个g啦）！！！的压电传感器。 课程组答：使测量结果，能达到1V左右的输出电压。 A.10V/gB.100mV/gC.0.001mV/g
问：3．用图6-10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200*10（-12）C/N，电荷放大器的反馈电容Cf=2000pF，测得输出电压uo=5sinwt（V）。求：
1）因为U=Q/Cf，所以：Qm=Um*Cf=5*2000*10（-12）=10000*10（-12）库伦=10000pC 该压电传感器产生的总电荷Q（峰值）为多少pC？ 2）此时作用在其上的正弦脉动力（瞬时值）为多少？
Q=K*f，所以f=Q/K=10000*10（-12）库伦/200*10（-12）C/N=50N*sinwt（V）
课程组答：图6-22是振动式粘度计的原理示意图。导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振器。
压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7固定在悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。请分析该粘度计的工作原理，并填空。
1）当励磁线圈接到10Hz左右的交流激励源ui上时，电磁铁心产生___20___Hz（两倍的激励频率）的交变__磁场____，并对___悬臂梁___产生交变吸力。由于它的上端被固定，所以它将带动振动板7在___液体___里来回振动。
2）液体的粘性越高，对振动板的阻力就越___大___，振动板的振幅就越___小___，所以它的加速度am=Xm×w2sinwt就越___小___。因此质量块5对压电片4所施加的惯性力F=ma就越___小___，压电片的输出电荷量Q或电压uo就越__小____，压电片的输出反映了液体的粘度。
3）该粘度计的缺点是与温度t有关。温度升高，大多数液体的粘度变__稀____，所以将带来测量误差。
问：#6梁老师就是这几道题目
5.两根高分子压电电缆（外形见6-7b）相距2m，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，如图6-23所示。它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。5.两根高分子压电电缆（外形见6-7b）相距2m，平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，如图6-23所示。它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。 课程组答：
根据时间距离速度，先测出：同一车轮通过A和B电缆，所花时间为2.8格*25ms/格=0.07s， 1）估算车速为多少km/h。
v=L/t=2m/0.07s=28.57m/s=28.57*3600/1000=102.86km/h
2）估算汽车前后轮间距（可据此判定车型）；轮距与哪些因素有关？
汽车的前后轮以此速度冲过同一根电缆所花时间为4.2格，即：4.2*25ms/格=0.105s 则轮距d=v*t=28.57m/s*0.105s=3m。
3）说明载重量m以及车速v与A、B压电电缆输出信号波形的幅度或时间间隔之间的关系。 载重量m以及车速v越大，A、B压电电缆输出信号波形的幅度就越高。 车速v越大，A、B压电电缆输出信号的时间间隔就越小。
问：请用2根高分子压电电缆来测量转速及汽车载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据，判定汽车车型，要求画出具体图示和相应的数字计算及文字说明。
课程组答：这道题在光盘里头有。您先看光盘，然后再有哪儿不清楚，再来信，我一定回课程组答。但是，回课程组答这道题，就等于替你做啦。
不太好。梁森这一道题涉及的是小学的时间（ms）、距离（2m），求得速度。 再：时间（ms）、速度（上一道小题计算得出的），求得距离（轮距），
载重量要根据车速和重量的综合冲击力，利用模糊技术到所积累的的数据库中，查表，在算出来。
这已经不是检测这门课的内容了。
#1压电传感器疑问
问：在装配力电转换型压电传感器时，为什么要使压电元件承受一定的预压力？根据正压电效应，施加预压力时必定会有电荷产生，请问该电荷是否会给以后的测量带来系统误差呢为什么
课程组答：您是老师还是学生？能够想到这一层很不容易。谢谢。
在装配力电转换型压电传感器时，要使压电元件承受一定的预压力，是因为不能在负向力的时候，产生质量块的脱离。保证线性度。根据正压电效应，施加预压力时必定会有电荷产生， 但是，是在装配的一瞬间，然后就中和了。出厂时，电荷总是中性的。不会给以后的测量带来系统误差。
您想一想交流放大器，在通电的一瞬间，隔直通交的电容器也会产生一个较大的脉冲。然后就消失了。所产生的这个短暂的较大脉冲并不会影响之后的信号放大。
#1压电采集的问题
问：如果在一不变形板材下铺设一定密度的压电传感器单元，如果想采集到跟受力强度成正比的信号，该怎样铺设和接线？如果将所有传感器单元并联，得到的是什么信号？lxnyxw 课程组答：
1、如果在一不变形板材下铺设传感器，不会得到信号。
2、压电传感器单元只能测量突变的力，如果想采集到跟受重力成正比的信号，应该使用应变片。但是，组成全桥有困难。如果是单臂电桥，应变片应该串联。 其他的位移传感器也可以，但需要标定。
3、在其他应用场合，如果将压电传感器单元并联，得到的电荷信号是单个的N倍
第七章的提问及回课程组答第7章第2题 根据（7-3）公式，可以求得速度v。 将速度v×管道截面积=体积流量q q×密度ρ=质量流量/s
质量流量/s×3600=1h的累积流量。
>梁老师，我们在用你的自动检测与转换技术第二版关于超声波传感器时有以下几个问题想请教一下。
一、书中讲到，当超声波从密度大的介质进入密度小的介质时，反射率和透射率都较大。比如从钢进入水中时，透射率可达93.8％。此处是不是应改为反射率小和透射率较大，不然的话透射率可达93.8％，那么反射率也就只有6.2％了，怎么可能说都较大呢？
二、关于空气超声波探头要将发射和接收分开做，且接收探头有阻抗匹配器，用于去除噪声，这一点可以详细讲一下吧？书中也提到在空气中超声波衰减很大所以传送距离只有几十米，那么雷达探测飞机和导弹也是用的超声波吧为什么又能长距离实现呢？
另外，空气中超声波衰减很大这个问题可否通过在发射超声波时增加超声波的能量来补偿这部分损失呢，如果可以，那么发送超声波能量的大小是由什么决定的呢？
yangping@sccvtc.cn
课程组答：您用的是哪本书？ 一、书中讲到，当超声波从密度大的介质进入密度小的介质时，反射率和透射率都较大。比如从钢进入水中时，透射率可达93.8％。
您说的是能量守恒定律。肯定不可能透射的能量与反射的能量都很大。加起来一定小于入射能量。
但是此处表述的是声压。声压大，不等于能量大，还要考虑声阻抗。这方面，您要去找有关超声波的书。
但是我的表达不够清楚，我修订的时候要增加几句，谢谢您。
二、关于空气超声波探头要将发射和接收分开做，且接收探头有阻抗匹配器，用于去除噪声，这一点可以详细讲一下吧？书中也提到在空气中超声波衰减很大所以传送距离只有几十米，那么雷达探测飞机和导弹也是用的超声波吧为什么又能长距离实现呢？
答：阻抗匹配器设计工艺，您可以上网查。 雷达探测飞机和导弹是用微波，电磁波，高于微波炉的频率，衰减较小，所以能长距离。 嫦娥二号的控制信号与距离的立方成反比。
另外，空气中超声波衰减很大这个问题可否通过在发射超声波时增加超声波的能量来补偿这部分损失呢，如果可以，那么发送超声波能量的大小是由什么决定的呢？
增加超声波的能量，可以提高发射距离，但发射器的工艺有难度。也不被允许
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第八章的提问及回课程组答
问：请设计一种霍尔式液位控制器，要求： 1）当液位高于某一设定值时，水泵停止运转。
2）储液罐是密闭的，只允许在储液罐的玻璃连通器（参看图5-24中的玻璃连通器）外壁和管腔内确定磁路和安装霍尔元件。
3）画出磁路和霍尔元件及水泵的设置图；画出控制电路原理框图；简要说明该检测、控制系统的工作过程
课程组答：画一个储液罐和玻璃连通器，可参考图5-21.
用一个圆柱状泡沫塑料包裹一个磁铁，N极朝上，浮于玻璃连通器中， 随水位而上下移动。
将霍尔IC安装于玻璃连通器的外壁的某个高度上。当N极靠近霍尔IC时，霍尔IC输出翻转，就可以控制水泵的停止。
调节霍尔IC的安装，就可以控制水泵的停止早一些，还是晚一些。从而控制水位。 至于电路和框图，您可以根据学过的控制电路课程，随便画一个。不是本课程的任务。
图8-22是霍尔交直流钳形表的结构示意图，请分析填空。
1）夹持在铁心中的导线电流越大，根据右手定律，产生的磁感应强度B就越___大___，紧夹在铁心缺口(在钳形表内部，图中未画出）中的霍尔元件产生的霍尔电动势也就越___大___，因此该霍尔电流传感器的输出电压与被测导线中的电流成__正比______关系。
2）由于被测导线与铁心、铁心与霍尔元件之间是绝缘的，所以霍尔电流传感器不但能传输和转换被测电流信号，而且还能起到___隔离____作用，使后续电路不受强电的影响(例如
击穿、麻电等）。
3）由于霍尔元件能响应静态磁场，所以霍尔交直流钳形表与交流电流互感器相比，关键的不同之处是__能测量直流电流或直流电压____。
4）如果该电流传感器的额定电流为1000A，精度等级为1.0级，最小测量值为90A(否则无法保证测量准确度），当被测电流约为30A时，该电流产生的磁场可能太小，可采取__将一次侧导线在铁心上缠绕多圈的办法_措施，使穿过霍尔元件的磁场成倍地增加(可参考电流互感器原理），以增加霍尔元件的输出电压。
5）观察图8-22的结构，谈谈被测导线是___将钳型表的钳口张开后加入铁心中央___放人图8-22所示的铁心中间的。
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第九章的提问及回课程组答
问：第九章第二题和第四题的第三小题解释下 课程组答：（1）焊在一起也是要融化的。 （2）条件：2个冷端温度要相同。 是利用了热电偶的第三导体定律。 （3）必须是导电的金属。
问：第9章第4题 课程组答： （1）先直接查表
（2）根据公式（9-7）计算补偿过的热电势 问：第九章第二题和第四题的第三小题解释下.......
答：第九章第二题： （1）焊在一起也是要融化的。 （2）条件：2个冷端温度要相同。 是利用了热电偶的第三导体定律。 （3）必须是导电的金属
问：直接将热电极A、B焊接在钢板上，是利用了热电偶的什么定律？tx与tx＇哪一个略大一些？如何减小这一误差？这里我认为使用了中间导体定律，但后一问我不知道原因。
课程组答：第九章热电偶中4.3）直接将热电极A、B焊接在钢板上，是利用了热电偶的第三导体定律（中间导体定律）。
原因是：在热电偶的冷端，AB与毫伏表可以构成中间导体。同样地，在热端，AB与钢板也可以构成中间导体。
tx略大于tx应覆盖一层保温层，从而尽量减小这一误差。
如图为镍铬—铂镍硅（K）热电偶，A’、B’为补偿导线，温度t1=40℃，t2=0℃，t3=50℃。 （1）当U3=28.288mV时，求被测点温度t。 冷端t2=0℃，所以可以直接查表，得到：950度
（2）如果A’、B’改为铜导线，此时U3=37.699mV，再求温度t。 课程组答：利用冷端补偿公式，计算结果仍然是950度
已知E(9500C,0)=39.310mV，E(400C,0)=1.611mV，E(500C,0)=2.022mV，E(6800C,0)=28.288mV，E(6420C,0)=26.677mV， E(9090C,0)=37.699mV。
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第十章的提问及回课程组答
某光敏晶体管在强光照时的光电流为2.5mA，选用的继电器吸合电流为50mA，直流电阻为200??现欲设计两个简单的光电开关，其中一个是有强光照时继电器吸合(得电);另一个相反，是在有强光照时继电器释放(失电)。请分别画出两个光电开关的电路图(只允许采用普通晶体管放大光电流)，并标出各电阻值及选用的电压值及电源极性。 图可参考教材，电源取12V，RB=10kΩ，
光电继电器如图10-44a所示，VDl输出特性如图10-11所示，施密特型反相器CDJ0106的输出特性如图10-44b所示，请分析填空
1）当无光照时，VD1__截止_(导通/截止），I?为__0_，Ui为_0__，所以U0为_高__电平，约为__4.9_V。设Vl的Ube=0.7V，则Ib约为__（4.9-0.7）/1=4.2_mA，设Vl的?=100，继电器K的线圈直流电阻为100Ω，则饱和电流Is为__（5-0.3）/0.1=_47_mA。若K的额定工作电流为45mA，则K必定处于___得电___(吸合/释放）状态。
2）若光照增强，从图10-44b可以看出，当Ui__大__(大/小）于___3__V时，施密特反相器翻转，U0跳变为__低___电平，则K___失电___。（太阳升起来了，天亮的情况）
3）设RL=10kΩ，此时I??应__大__(大/小）于__0.3____mA。在图10-11中，用作图法得到此时的光照度为__3000___lx。
4）若此时光照度变化±500lx，则U0__不变__(跳变/不变）。（一片云飘过来，天稍微暗下来一点点）
5）当光照度E__小__(大/小）于_2000__lx时（太阳落山了，天暗下来了），IC1才再次翻转，跳变为_高__电平，K__得电___。因此，使用具有施密特特性的反相器后，允许光照度E的回差为_1000__lx，施密特反相器在电路中起_____抗干扰__(提高灵敏度/抗干扰）的作用。 6）若希望在光照度很小的情况下K动作，RL应_变大__(变大/变小），此时应将RP往__上___(上/下）调。RP称为调___灵敏度___电位器。
7）图中的R2起__限流___作用，V1起__功率____(电压/功率）放大作用，VD2起__续流___作用，保护__三极管__在K突然失电时不致被继电器线圈的反向感应电动势所击穿，因此VD2又称为___续流___二极管。
问：在一片0.5mm厚的不锈钢圆片边缘，用线切割机加工出等间隔的透光缝，缝的总数N1=60，如图10-43所示。将该薄圆片置于光电断续器（具体介绍见10-38a）的槽内，并随旋转物转动。用计数器对光电断续器的输出脉冲进行计数，在10s内测得计数脉冲数N如图所示（计数时间从清零以后开始计算，10s后自动停止）。问：
图10-43利用光电断续器测量转速和圈数
1—光电断续器2—不锈钢薄圆片3—透光缝4—旋转物转轴
1）流过光电断续器左侧的发光二极管电流ID为多少毫安？（注：红外发光二极管的正向压降ULED=1.2V）
课程组答：ID=（5-1.2）/0.51=7.5mA
2）光电断续器的输出脉冲频率f约为多少赫兹？ f=3001/10s=300Hz
3）旋转物平均每秒约转多少圈？平均每分钟约转多少圈？ 答：n=60×300.1/60=300r/min
4）数码显示器的示值与转速n之间是什么关系？ 数码显示器的示值等于转速n
5）旋转物在10s内共转过了多少圈又多少度？6）如果为加工方便，将不锈钢圆片缝的总数减少，使z1=6，则转速与数码显示器的示值之间是几倍的关系？
N=3001/60=50.0167圈=50圈，又6度
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第十一章的提问及梁老师回答
11-02.有一直线光栅，每毫米刻线数为100线，主光栅与指示光栅的夹角?=1，8°(即1.8?/180rad)，采用4细分技术，列式计算: 1）栅距W=______mm;2)分辨力△=___um。 3)?=_____rad;4)莫尔条纹的宽度L=____mm。
11-03.一透射式3600线/圈的圆光栅，采用4细分技术，求: 1)角节距?为多少度?或多少分?2)分辨力为多少度?;
3)该圆光栅数显表每产生一个脉冲，说明主光栅旋转了多少度?
4)若测得主光栅顺时针旋转时产生加脉冲1200个，然后又测得减脉冲200个，则主光栅的角位移为多少度?
11-04.测量身高的传动机构简图图11-35a所示为一人体身高和体重测量装置外观，图11-35b所示为测量身高的传动机构简图，请分析填空并列式计算:
1)测量体重的荷重传感器应该选择___应变片__。该传感器应安装在__踏脚板____部位。 2)设传动轮的减速比为⒈5(即D1:D2=1.5)，则电动机每转一圈，带轮转了__0.2___圈。
3)在身高测量中，若光电编码器的参数为1024P/r，则电动机每转动一圈，光电编码器产生_1024__个脉冲。
4)设带轮的直径D2=0.1592m，则带轮每转一圈.标杆上升或下降_πD=3.14×0.1592m=0.5__m。电动机每转一圈，标杆上升或下降__0.5/5=0.1_m。每测得一个光电编码器产生的脉冲，就说明标杆上升__0.1/1024=0.0001__m。
5)设标杆原位(基准位置)距踏脚平面的高度h0=2.2m，当标杆从图中的原位下移碰到人的头部时，共测得5120个脉冲，则标杆位移了x=__0.5__m，则该人的身高h=_2.2-0.5=1.7__m。 6)当标杆接触到头顶后，标杆不再动作，电动机停止运转，再过一秒后标杆自动回到原位。请设计一个方案，以控制这一动作。（选用接触式传感器） 7)每次测量完毕，标杆回原位是为了__从2.2m做减法_____。
11-05.有一增量式光电编码器，其参数为1024P/r，采用4细分技术，编码器与丝杠同轴连接，丝杠螺距t=6mm，光电编码器与丝杠的连接如图11-36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N=4×51456个脉冲。请列式计算:
1)丝杠共转过___51456个脉冲/1024P/r，=50(0.25)____圈，又___90_____度。 2)丝杠的平均转速n(r/min)为__60×50.25/0.5s=60×100.5=6030r/min________。 3)螺母从图中所示的基准位置移动了___6×50.25=301.5___mm。 4)螺母移动的平均速度v为__301.5mm/0.5s=603mm/s=0.603___m/s.
第十二章的单项选择题，
直线位移测量超过1m时，为减少误差测量，不宜采用那种传感器？ A光栅B磁栅C感应同步器。（感应同步器）存在接长误差
测量超过30m的位移量应选用何种传感器？（磁栅）可以在很长的可卷的磁尺上，记录NS信号！
A光栅B磁栅C感应同步器D光电式角编码器。
一投射式3600线/圈的圆光栅，采用四细分技术，求：1.角节距为多少度？分辨力为多少度？该圆光栅每一秒产生一个脉冲，说明主光栅旋转了多少度？这题要怎样解？
蒋*月76140517@qq.com2009-03-1414:56:00
舞月光蒋*月老师，您好！
一投射式3600线/圈的圆光栅，采用四细分技术， 解：1.角节距=360度/3600线=0.1度 分辨力为0.1/4细分=0.025度=1.5分。
2.该圆光栅每产生一个脉冲，说明主光栅旋转了0.025度
有一增量式光电编码器，其参数为1024P/r，采用4细分技术，编码器与丝杠同轴连接，丝杠螺距t=6mm，光电编码器与丝杠的连接如图11-36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N=4×51456个脉冲。请列式计算:
1）丝杠共转过___51456个脉冲/1024P/r，=50(0.25）____圈，又___90_____度。 2）丝杠的平均转速n(r/min）为__60×50.25/0.5s=60×100.5=6030r/min________。 3）螺母从图中所示的基准位置移动了___6×50.25=301.5___mm。 4）螺母移动的平均速度v为__301.5mm/0.5s=603mm/s=0.603___m/s
测量身高的传动机构简图图11-35a所示为一人体身高和体重测量装置外观，图11-35b所示为测量身高的传动机构简图，请分析填空并列式计算:
1）测量体重的荷重传感器应该选择___应变片__。该传感器应安装在__踏脚板____部位。 2）设传动轮的减速比为⒈5(即D1:D2=1.5），则电动机每转一圈，带轮转了__0.2___圈。
3）在身高测量中，若光电编码器的参数为1024P/r，则电动机每转动一圈，光电编码器产生_1024__个脉冲。
4）设带轮的直径D2=0.1592m，则带轮每转一圈.标杆上升或下降_πD=3.14×0.1592m=0.5__m。电动机每转一圈，标杆上升或下降__0.5/5=0.1_m。每测得一个光电编码器产生的脉冲，就说明标杆上升__0.1/1024=0.0001__m。
5）设标杆原位(基准位置）距踏脚平面的高度h0=2.2m，当标杆从图中的原位下移碰到人的头部时，共测得5120个脉冲，则标杆位移了x=__0.5__m，则该人的身高h=_2.2-0.5=1.7__m。 6）当标杆接触到头顶后，标杆不再动作，电动机停止运转，再过一秒后标杆自动回到原位。请设计一个方案，以控制这一动作。（选用接触式传感器） 7）每次测量完毕，标杆回原位是为了__从2.2m做减法_____。
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第十二章的提问及回课程组答
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 第十三章的提问及回课程组答
问：２.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． 描述实现上述五个功能的方法。
课程组答：这道题与第二章的习题类似。干簧管的图在最后一章的作业里。 将干簧管安装在自行车后架的适当位置，例如车锁的后面位置。
将一小片高磁性的磁铁，例如铝铁硼磁铁，用胶水粘贴在车轮的边框的侧面。 当磁铁靠近到干簧管时，干簧管吸合一次。
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