传感器与检测技术第二版第四章答案

红外传感器技术

第四章 物理量传感器及阵列技术(1)

11:35

红外传感器技术

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

制作

红外传感器技术

目

录

11:35

一、红外辐射的基本知识 二、红外传感器 三、红外测温

四、红外成像五、红外分析仪

六、红外无损检测本章小结

电子科技大学

传感器原理与技术 课程组

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红外传感器技术

11:35

一、红外辐射的基本知识1、红外辐射 2、红外辐射术语

3、红外辐射源

电子科技大学

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红外传感器技术

11:35

1、红外辐射

红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际 上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何 物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间 辐射。 红外线是位于可见光中红光以外的光线，故称为红外线。它 的波长范围大致在0.76μm(或0.77μm)到1000μm的频谱范 围之内。相对应的频率大致在4×1014-3×1011Hz之间。

红外线与可见光、紫外线、X射线、γ射线和微波、无线电 波一起构成了整个无限连续的电磁波谱。电子科技大学 传感器原理与技术 课程组 制作

红外传感器技术

11:35

电磁波谱图

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红外传感器技术

11:3

红外传感器技术

第四章 物理量传感器及阵列技术(1)

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红外传感器技术

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目

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一、红外辐射的基本知识 二、红外传感器 三、红外测温

四、红外成像五、红外分析仪

六、红外无损检测本章小结

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红外传感器技术

11:35

一、红外辐射的基本知识1、红外辐射 2、红外辐射术语

3、红外辐射源

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红外传感器技术

11:35

1、红外辐射

红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线。但实际 上它和其它任何光线一样，也是一种客观存在的物质。任何 物体，只要它的温度高于绝对零度，就有红外线向周围空间 辐射。 红外线是位于可见光中红光以外的光线，故称为红外线。它 的波长范围大致在0.76μm(或0.77μm)到1000μm的频谱范 围之内。相对应的频率大致在4×1014-3×1011Hz之间。

红外线与可见光、紫外线、X射线、γ射线和微波、无线电 波一起构成了整个无限连续的电磁波谱。电子科技大学 传感器原理与技术 课程组 制作

红外传感器技术

11:35

电磁波谱图

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红外传感器技术

11:3

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F2S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?

解：满量程（F?S）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?100%?4@?12 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个

微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，

K=1.5?10?5/3=0.5?10?5(V/℃)；

(2)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?

解：满量程（F?S）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?100%?40?2 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个

微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，

K=1.5?10?5/3=0.5?10?5(V/℃)；

(2)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F2S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?

解：满量程（F?S）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?100%?4@?12 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个

微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，

K=1.5?10?5/3=0.5?10?5(V/℃)；

(2)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F·S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?

解：满量程（F?S）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?100%?40?2 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个

微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，

K=1.5?10?5/3=0.5?10?5(V/℃)；

(2)

《传感器与传感器技术》计算题答案

第1章 传感器的一般特性

1—5 某传感器给定精度为2%F2S，满度值为50mV，零位值为10mV，求可能出现的最大误差?(以mV计)。当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。由你的计算结果能得出什么结论?

解：满量程（F?S）为50﹣10=40(mV) 可能出现的最大误差为：

?m＝40?2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：

0.8?100%?4@?12 0.8?2??100%?160?8

?1?1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个

微分方程描述，试求这两个系统的时间常数?和静态灵敏度K。 （1）

式中, y——输出电压，V；T——输入温度，℃。

（2）

式中，y——输出电压，?V；x——输入压力，Pa。

解：根据题给传感器微分方程，得 （1） τ=30/3=10(s)，

K=1.5?10?5/3=0.5?10?5(V/℃)；

(2)

第 四 章

1． 分析图1所示的组合逻辑电路，说明电路功能，并画出其简化逻辑电路图。

图1 组合逻辑电路 解答

1 根据给定逻辑电路图写出输出函数表达式 ○

F?ABC?A?ABC?B?ABC?C

2 用代数法简化输出函数表达式 ○

F?ABC?A?ABC?B?ABC?C?ABC(A?B?C)

?ABC?A?B?C?ABC?ABC

3 由简化后的输出函数表达式可知，当ABC取值相同时，即为000或111○

时，输出函数F的值为1，否则F的值为0。故该电路为“一致性电路”。 4 实现该电路功能的简化电路如图2所示。 ○

图2

2． 分析图3所示的逻辑电路，要求：

(1) 指出在哪些输入取值下，输出F的值为1。 (2) 改用异或门实现该电路的逻辑功能。 

图3 组合逻辑电路

解答

分析给定逻辑电路，可求出输出函数最简表达式为 F?A?B?C?A?B?C 1 当ABC取值000、011、101、110时，输出函数F的值为1；

1.力值测量所依据的原理是力的静力效应和动力效应。

（1）力的静力效应是指弹性物体受力作用后产生相应变形的物理现象。

（2）力的动力效应是指具有一定质量的物体受到力的作用时，其动量将发生变化，从而产生相应的加速度的物理现象。只需测出物体的加速度，就可间接测得力值。即利用动力效应测力的特点是通过测量力传感器中质量块的加速度而间接获得力值。

2.测力传感器可以是位移型、加速度型或物性型。按其工作原理则可以分为：弹性式、电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压磁式等。 3.弹性变形式的力传感器：该类传感器的测量基础是弹性元件的弹性变形和作用力成正比的现象，其原则上可简化成图4.1所示的单自由度系统。其输入力和输出弹性变形（或位移）之间的关系为：

式中：c为粘度阻尼系数；k为弹性刚度； f(t)为激振力，为系统的输入；

z振动位移，为系统的输出。

4.图4.2是一种用于测量压缩力的应变片式测力头的典型构造。 图4.2（b）是输出端接放大 器的直流不平衡电桥的电路。第 一桥臂接电阻应变片R1,其它三个 桥臂接固定电阻。当应变片R1未 受力时，由于没有阻值变化，电 桥维持初始平衡条件R1R4?R2R3 因而输出电压为零，即

1.力值测量所依据的原理是力的静力效应和动力效应。

（1）力的静力效应是指弹性物体受力作用后产生相应变形的物理现象。

（2）力的动力效应是指具有一定质量的物体受到力的作用时，其动量将发生变化，从而产生相应的加速度的物理现象。只需测出物体的加速度，就可间接测得力值。即利用动力效应测力的特点是通过测量力传感器中质量块的加速度而间接获得力值。

2.测力传感器可以是位移型、加速度型或物性型。按其工作原理则可以分为：弹性式、电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压磁式等。 3.弹性变形式的力传感器：该类传感器的测量基础是弹性元件的弹性变形和作用力成正比的现象，其原则上可简化成图4.1所示的单自由度系统。其输入力和输出弹性变形（或位移）之间的关系为：

式中：c为粘度阻尼系数；k为弹性刚度； f(t)为激振力，为系统的输入；

z振动位移，为系统的输出。

4.图4.2是一种用于测量压缩力的应变片式测力头的典型构造。 图4.2（b）是输出端接放大 器的直流不平衡电桥的电路。第 一桥臂接电阻应变片R1,其它三个 桥臂接固定电阻。当应变片R1未 受力时，由于没有阻值变化，电 桥维持初始平衡条件R1R4?R2R3 因而输出电压为零，即