感测（传感器）期末大题汇总

1、生产布料的车间用图图3所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度

图3 差动变压器式张力检测控制系统

1—变速传送电动机 2—传动辊 3—导向辊 4—张力辊 5—衔铁 6—砝码

7—卷取辊 8—布料 9—伺服电动机

卷取辊转动太快时，布料的张力将___增大______（增大/减小）。导致张力辊向___上_____（上/下）位移。使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N21与N1之间的互感量M1_ 增大______（增加/减小），N22与N1的互感量M2___减小____。因此U21___增大___（增大/减小），U22__减小____，经差动检波之后的Uo为___正___（负/正）值，去控制伺服电动机，使它的转速变__慢____（快/慢），从而使张力恒定。这个测控系统属于 闭环 系统。

2．某光电开关电路如图10a所示，史密特型反相器CD40106的输出特性如图10b所示

图10 光电开关

a）电路 b）74HC14（CD40106）的输入/输出特性

1）当无光照时，VD1 截止 (导通/截止)，I?为 0 ，Ui为 0 ，所以Uo为 高 电平，约为 5 V，设V1的Ube=0.7V，则Ib约为 mA，设V1的?=100，继电器K的线圈直流电阻为100?，则Ics为 mA。若K的额定工作电流为45mA，则K必定处于(吸合/释放)状态。

2）若光照增强，从图b可以看出，当U i （大/小）于 V 时，史密特反相器翻转，Uo跳变为 电平，K 。

3）设R L =10k?，此时I? 应 （大/小）于 mA。 4）若此时光照度变化±500lx，Uo （跳变/不变）。

5）当光照度E （大/小）于 lx时，IC1才再次翻转，跳变为 电平，K 。因此，使用具有史密特特性的反相器后，允许光照度E的回差为 lx，史密特反相器在电路中起 （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，R L应 （变大/变小），此时应将RP往 .（上/下）调。RP称为调 .电位器。

7）图中的R2起 作用，V1起 （电压/功率）放大作用，VD2起 作用，保护 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 .二极管。

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下面这题的图片跟老师给的一模一样 2、某光电开关电路如图11—46a所示．史密特型反相器CD40106的输出特性：如图11- 46b所示

1)当无光照时，VD1__截止__(导通/截止)，Iφ为__0__，ui为__0__，所以Uo为__高__电平，

约为__5__V，设v1的Ube=0.77V，则Ib约为__(5-0.77)/1K=4.23__mA，设V1的β=100，继电器K的线圈直流电阻为100Ω，

则集电极饱和电流Ics为__（5V一0.3V）/0.1=47____mA。若K的暂定工作电流为45mA，则K处于 吸合 (吸合／释放)状态。

2）.从图b可以看出,当Ui__大__(大/小)于__3__V时,史密特反相器翻转,Uo跳变为__低____电平,k__释放_____。

3).若希望在光照度很小的情况下K动作,RL应__变小___(变大/变小)。调节RP能改变___RL___,此时应将RP往__上__(上/下)调。

4).图中的R2起__限流____作用,V1起___电流___(电流/电压/功率)放大作用,VD2起___稀放____作用,保护___V1__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。

3．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16

所示。将该薄圆片置于光电断续器的槽内，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16 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

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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） 2）光电断续器的输出脉冲频率f约为多少赫兹？ 3）旋转物每秒平均约转多少圈？每分钟平均约转多少圈？ 4）数码显示器的示值与转速n之间是什么关系？ 5）旋转物在10s内共转过了多少圈又多少度？

解：1. ID=(VCC-ULED)/R2（R2=510欧姆）=（5-1.2）/510≈7.45毫安

2. f=N/t（t=10秒）=3001/10=300.1Hz 3. n=(f*1s)/N1=300.1/60≈5圈

4. n=[(N/t)*1s]/N1（2分），因此，数码显示器的示值与转速n成正比关系。

下面这题的图片跟老师给的一模一样 3.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 N 1 =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 -38 a ）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）流过光电断续器左侧的发光二极管电流 I D 为多少毫安？（注：红外发光二极管的正向压降 U LED =1.2V ）

2）光电断续器的输出脉冲频率 f 约为多少赫兹？

3）旋转物每秒平均约转多少圈？每分钟平均约转多少圈？ 4）数码显示器的示值与转速 n 之间是什么关系？ 5）旋转物在 10s 内共转过了多少圈？

6）如果为加工方便，将不锈钢圆片缝的总数减少，使 N 1 =6 ，则转速与数码显示器的示值之间是几倍的关系？

解答：

1.RU=5-1.2=3.8U IR=U/R=3.8/10=7.5mA 2.f=30000/10=3000Hz

3.n=3000/60=50(r/s) n=50×60=3000(r/min) 4.r=50×10=500 5.数值为递增关系 6. n=50×60=3000(r/min) 7. 数值为递增关系

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4. 一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3-29a所示。R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面轴上。已知:

等截面轴的截面积为0.00196m2，弹性模量E=2×1011N/m2，泊松比??0.3，且R1=R2=R3=R4=120Ω, 所组成的全桥型电路如题图3-29b所示，供桥电压U=2V。现测得输出电压U0=2.6mV。 求：①等截面轴的纵向应变及横向应变为多少？

②力F为多少？

图3-29

解：

R1?R2?R3?R4?120?;??0.3;S?0.00196m2;E?2?1011N/m2;U?2V;U0?2.6mV

U0R?0.156?U?l?R/R?R/R轴向应变：?????0.0008125lk1?2?

?r?l横向应变：?????0.0004875rl力：F??SE?3.185?105N按全桥计算：?R?

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5. 如图气隙型电感传感器，衔铁截面积S=4×4mm2，气隙总长度δ=0.8mm，衔铁最大位移△δ=±

0.08mm，激励线圈匝数W=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率ρ=1.75×.cm?10-6，当激励电源频率f=4000Hz时，忽略漏磁及铁损，求： (1)线圈电感值；

(2)电感的最大变化量； (3)线圈的直流电阻值； (4)线圈的品质因数；

(5)当线圈存在200pF分布电容与之并联后其等效电感值

解：（1）线圈电感值 （2）衔铁位移Δδ=+0.08mm时，其电感值 衔铁位移Δδ=﹣0.08mm时，其电感值 故位移 =±0.08mm时，电感的最大变化量为 5

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