传感器课程设计题
光电开关传感器-课程设计[1]
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天津工业大学传感器及测试技术课程设计2010 年11 月24 日摘要本文介绍了光电传感器中光电开关的工作原理及性能,说明了光电开关在现代生活中的重要地位,显示了光电技术在日常生活生产中推广应用的巨大潜力。
从分析光电传感器的原理出发，着重对它在生产生活等领域进行分析。
通过传感器外形结构图和应用电路图，了解光电传开关的工作原理、结构、使用方法以及主要事项。
介绍了该传感器的特点、应用领域、开始与未来的发展以及成像特点。
关键词：光电开关光电传感器目录摘要 (II)第一章光电开关介绍 (1)1.1 光电开关的介绍 (1)1.2 光电开关的分类 (1)1.2.1 按检测方式分 (1)1.2.2 按结构分类 (3)1.3 光点开关的应用图例 (3)1.4 光电开关专用名词的解释 (5)1.5 光电开关的特点 (6)第二章光电开关的原理 (8)2.1 光电效应 (8)2.2 光电开关中的主要光电元件 (8)2.2.1 光敏电阻 (8)2.2.2 光敏二极管 (8)2.2.3 光敏三极管 (9)2.3 光电开关的基本原理 (9)2.4 光电接近开关 (10)2.5 光电开关与光电耦合器的区别 (11)第三章光电开关在实际生活中的应用 (13)3.1 漫射式烟雾报警器 (13)3.2 光电开关在生产线中的应用 (13)第四章光电开关使用注意事项 (15)4.1 避免强光源 (15)4.2 镜面角度影响 (15)4.3 排除背景物影响 (15)参考文献 (16)第一章光电开关介绍1.1 光电开关的介绍光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。
物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。
光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次数。
传感器计算题详解
《传感器与传感器技术》计算题解题指导（供参考）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 ＝402%=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：%4%10021408.01=⨯⨯=γ%16%10081408.02=⨯⨯=γ1-6 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） T y dtdy5105.1330-⨯=+ 式中，y 为输出电压，V ；T 为输入温度，℃。
（2） x y dtdy6.92.44.1=+ 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 =1.5105/3=0.5105(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K =9.6/4.2=2.29(V/Pa)。
1-7 设用一个时间常数=0.1s 的一阶传感器检测系统测量输入为x (t )=sin4t +0.2sin40t 的信号，试求其输出y (t )的表达式。
设静态灵敏度K =1。
解 根据叠加性，输出y (t )为x 1(t )=sin4t 和x 2(t )= 0.2sin40t 单独作用时响应y 1(t )和y 2(t )的叠加，即y (t )= y 1(t )+ y 2(t )。
由频率响应特性：)8.214sin(93.0)1.04arctan(4sin[)1.04(11)]arctan(4sin[)(1)(21211 -=⨯-⋅⨯+=-+⋅+=t t t K t y τωτω)96.7540sin(049.0)]1.040arctan(40sin[2.0)1.040(11)(22 -=⨯-⨯⨯+=t t t y 所以y (t )= y 1(t )+ y 2(t )=0.93sin(4t 21.8)0.049sin(40t 75.96) 1-8 试分析)()(d )(d t Cx t By t t y A =+传感器系统的频率响应特性。
基于虚拟仪器的传感器原理及应用的课程设计
传感器及应用的课程设计任务书2009.11检测技术与仪器目录现状，现有的硬件条件 (4)设计题目 (5)1、基于虚拟仪器和AD590制作一个八路温度巡检系统 (5)1.1、设计任务 (5)1.2、设计目的 (5)1.3、设计内容 (5)1.4、设计提示与分析 (6)1.4.1、AD590温度传感器简介 (6)1.4.2、一路信号的信号调理电路如下图 (6)1.4.3、多路开关CD4051的应用如下图 (7)2、基于虚拟仪器和超声波传感器制作一个超声波测距系统 (8)2.1、设计任务 (8)2.2、设计目的 (8)2.3、设计内容 (8)2.4、设计提示与分析 (8)3、基于虚拟仪器和光电传感器制作一个微型直流电机转速测量系统 (9)3.1、设计任务 (9)3.2、设计目的 (9)3.3、设计内容 (9)3.4、设计提示与分析 (9)4、基于虚拟仪器和硅光电池阵列制作一个光源位置定位测量系统 (10)4.1、设计任务 (10)4.2、设计目的 (10)4.3、设计内容 (10)4.4、设计提示与分析 (10)5、基于虚拟仪器和热电偶制作一个温度测量系统 (11)5.1、设计任务 (11)5.2、设计目的 (11)5.3、设计内容 (11)5.4、设计提示与分析 (11)6、基于虚拟仪器和应变片传感器制作一个电子称 (12)6.1、设计任务 (12)6.2、设计目的 (12)6.3、设计内容 (12)6.4、设计提示与分析 (12)7、基于虚拟仪器制作一个电位器传感器线性度标定系统 (13)7.1、设计任务 (13)7.2、设计目的 (13)7.3、设计内容 (13)7.4、设计提示与分析 (13)8、基于虚拟仪器和热敏电阻制作一个温度测量系统 (14)8.1、设计任务 (14)8.2、设计目的 (14)8.3、设计内容 (14)8.4、设计提示与分析 (14)9、基于虚拟仪器和PT100制作一个温度测量系统 (15)9.1、设计任务 (15)9.2、设计目的 (15)9.3、设计内容 (15)9.4、设计提示与分析 (15)基于虚拟仪器的传感器及应用的课程设计现状，现有的硬件条件07检测今年进入大学三年级第一学期的学习，本学期主要课程有《传感器及其应用》、《虚拟仪器》、《微机原理》等课程。
传感器及检测技术课程设计报告
传感器与检测技术课程设计基于太阳能手机充电器的设计制作、安装、调试XX:王研班级: 14信二学号: 14020221同组成员:左丘霞周海蛟徐一含指导老师:钱显毅考核成绩:2017年6月摘要随着社会的不断进步，数码产品的日益更新，手机成为了人们生活中必不可少的，成为了生活中的重要通讯工具和娱乐工具。
到处可见人们，无论是在街上还是在上班的空闲时间都会拿出自己的手机，然而给手机充电成为了人们棘手的问题。
人们会经常的出差或者是外出旅游，在外边我们有时会携带自备的所谓的一些移动电源，但是这些电源也有没电，而且携带极度不方便，有的甚至会成我们外出的负担。
伴随着数码产品的更新换代，手机充电问题也在日益的得到解决，我们以前都是用自己的手机数据线给手机充电，就不得不到一些有直流电源的地方充电，或者带一些移动电源。
我们经常出差旅游或者办事不可能随时随地找到一些直流电源，或者是就算找到了也会耽误我们的一些事情，更有甚者在我们急需要使用手机的时候手机没电，或者没有合适的电源充电。
伴随着手机电池的不断进步，手机充电器也在不断的被人们改善，不断地发现一些充电器不能满足人们日常的生活，从一开始的一个手机只能采用一个数据线，到后来的多个手机可以采用一个数据线，再到现在的移动电源，手机充电器也在不断进步。
人们慢慢的发现，太阳能是很好的资源，不但绿色环保，而且能够减少不少资源的浪费，在这太随时随地都能找到，不至于我们想要或者需求的时候无法及时找到，这就解决了人们在户外没法充电和充电不及时的问题。
关键词：手机充电器；太阳能电池板；单片机；智能Design and manufacture of solar mobile phone chargerAbstractToday's society, the mobile phone became synonymous with the familiar, basically everyone has a mobile phone, mobile phone is not only a munication tool, but also an entertainment tool, and even bee the pronoun of the fashion. All the time we will use a mobile phone, I think most people have experienced the phone without electricity, take the phone stem worried, some people go out, mobile phone battery is delay some important things, so a good phone charger is very important. We may take phone charger everywhere looking for dc power supply, it is not just delayed us some time, to make matters worse, would bring us convenient things I bring us unnecessary trouble. But some people carry a mobile power supply, mobile power supply will have no electricity, then the burden of mobile power as we go out. In order to solve this problem, to introduce the solar mobile charger, do not need to use dc power charging, directly in the sun after panels convert directly to mobile phone charging, this give us save a lot of time to find mobile power for charging the mobile phone, is that we go out or on a business trip to bring great convenience.Solar presumably everyone not unfamiliar, it had no consumption, environmental protection, renewable became the hottest new energy, its rise speed unmatched. Now have to use solar energy in many ways, both in the aerospace, or the life that occupy the home, can see the use of solar energy. If the application of solar energy to the charger, it will bring great convenience to people, do not need to be looking for power supply, also need not take phone stem worried, everywhere we only need to stand in the sun for a while, the charger will charge your mobile phone for us, don't worry about looking for dc power supply.In this paper, to talk about a kind of solar cell phone chargers, to solve the mobile phone in the case of no electricity, can use the sun to cell phone charging, bring convenience to people's lives. Mainly using solar panels to convert light energy into electrical energy, after a single chip microputer intelligent control circuit, to convert solar energy into dc voltage, in the case of simple and easy to safe and convenient for charging the mobile phone.Keywords: mobile phone charger, solar panels, single chip microputer, intelligent目录：第一章绪论....................................................................................................................................错误!未定义书签。
传感器课程设计
目录摘要 (1)一课程设计任务和功能要求 (1)1.1设计应用背景 (1)1.2设计原理 (1)1.3系统结构 (2)二传感器模块设计 (3)2.1脉冲信号的获得 (3)2.2霍尔传感器 (3)2.3光电传感器 (3)2.4光电编码器 (4)2.5三套方案的选择与比较 (4)三.设计总结 (5)3.1硬件连接 (5)3.2实验程序及分析 (6)3.4原理图 (7)3.5 PCB原理图 (7)四.设计总结 (8)五.参考文献 (9)六.成员及分工情况 (9)附录 (9)摘要测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。
要测速，首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。
使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。
只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。
关键词：拾取信号光电传感器霍尔传感器光电编码器转速一课程设计任务和功能要求任务：电机转速自动检测功能要求：请设计一种电机转速监控装置，能够提供电机转速的电量信息。
1.1设计应用背景电动机作为风机、水泵、机床等设备的动力，广泛应用于工业、农业、商业、公用设施、制造业等各个领域，在我国，电动机的用电量已经占到社会总用电量的60％以上。
我国能源相对缺乏，优质能源严重短缺，同时巨大的能源消耗引起的环境污染已在某种程度上制约了经济的发展，从节约能源，保护环境出发，我国开展了很多节能研究工作电动机作为量大面广的机电产品，降低电动机的损耗、提高电动机的效率已成为节能降耗、降低生产成本、追求经济效益最大化的重要手段，是利国利民的大事。
对老式耗能大的电动机必须进行节能改造，因此，研究其节能问题具有非常重要的意义。
1.2设计原理（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接收开关，圆盘转动一圈即发光电管导通一次，利用此信号作为进行脉冲计数所需。
传感器原理及应用试题库(已做)
一：填空题（每空1分）1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部分组成。
2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计和箔式应变计结构。
3.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。
4.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。
其定义为：传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。
5.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。
按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。
最常用的是最小二乘法线性度。
6.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。
7.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。
8.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。
9.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。
10.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
11.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器=输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)值=△y/△x13.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。
14.根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传感器，化学传感器，生物传感器。
15. 应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为 柱式传感器 、 轮辐式传感器 、 悬梁式传感器 和 环式传感器16. 长为l 、截面积为A 、电阻率为ρ的金属或半导体丝，其电阻为：Al R ρ=。
传感器原理和应用习题和答案
《第一章传感器的一般特性》11）该测速发电机的灵敏度.2）该测速发电机的线性度.2．已知一热电偶的时间常数τ=10s,若用它来测量一台炉子的温度,炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动,周期为80s,静态灵敏度k=1,试求该热电偶输出的最大值和最小值,以与输入与输出信号之间的相位差和滞后时间.3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号,问幅值误差为多少？4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试,如幅值误差要求限制在5%以内,则时间常数应取多少？若在该时间常数下,同一传感器作50Hz正弦信号的测试,这时的幅值误差和相角有多大？5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz,阻尼比ξ=0.1,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围.6．某压力传感器属于二阶系统,其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后,试求其幅值误差和相位滞后.《第二章应变式传感器》1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%,试确定该应变计的灵敏系数.又若在使用该应变计的过程中,采用的灵敏系数为 1.9,试确定由此而产生的测量误差的正负和大小.2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时,R l＝R2＝R3＝R4,与U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0,且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样.在时间t＝0时,在梁的自由端加上一向上的力,然后维持不变,在振荡消失之后,在一稍后的时间t1打开辐射源,然后就一直开着,试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状,并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由.3．一材料为钢的实心圆柱形试件,直径d＝10 mm,材料的弹性模量E＝2 ×1011N／m2,泊松比μ＝0.285,试件上贴有一片金属电阻应变片,其主轴线与试件加工方向垂直,如图1所示,若已知应变片的轴向灵敏度k x ＝2,横向灵敏度C=4%,当试件受到压缩力F＝3×104N作用时.应变片的电阻相对变化ΔR／R为多少.4．在材料为钢的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻120 Ω的金属电阻应变片,如图2所示,把这两片应变片接入差动电桥,已知钢的泊松比μ＝0.285,应变片的灵敏系数k0＝2,电桥电源电压U sr＝6V〔d．C．〕,当试件受轴向拉伸时,测得应变片R1的电阻变化值ΔR1=0.48 Ω,试求电桥的输出电压.图1 图25．一台采用等强度梁的电子秤,在梁的上下两面各贴有二片电阻应变片,做成秤重传感器,如下图所示.已知l＝100 mm,b＝11 mm,t＝3 mm,E＝2.1×104N／mm2,k0＝2,接入直流四臂差动电桥,供桥电压6 V,当秤重0.5 kg时,电桥的输出电压U sc为多大.6．今在〔110〕晶面的〈001〉〈110〉晶面上各放置一电阻条,如下图所示,试求：l〕在0.1MPa 压力作用下电阻条的σr和σt各为何值？2〕此两电阻条为P型电阻条时ΔR／R＝？3〕若为N型电阻条时其ΔR／R？4〕若将这两电阻条改为安置在距膜中心为4.l 7mm处,电阻条上的平均应力σr和σt各为多少？7．现有基长为10 mm与20 mm的两种丝式应变片,欲测钢构件频率为10kHz的动态应力,若要求应变波幅测量的相对误差小于0.5%,试问应选用哪一种？为什么？8．已知一测力传感器的电阻应变片的阻值R＝120Ω,灵敏度系数k0= 2,若将它接入第一类对称电桥,电桥的供电电压U sr＝10V〔d．c．〕,要求电桥的非线性误差e f＜0.5％,试求应变片的最大应变εmax应小于多少,并求最大应变时电桥的输出电压.9．一个量程为10kN的应变式测力传感器,其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力,外径20mm,内径18mm,在其表面粘贴八各应变片,四个沿周向粘贴,应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为2.0,波松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa.要求：1>绘出弹性元件贴片位置与全桥电路；2>计算传感器在满量程时,各应变片电阻变化；3>当桥路的供电电压为10V时,计算传感器的输出电压.10．如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路,图中R2=R3=R是固定电阻,R1与R4是电阻应变片,工作时R1受拉,R4受压,ΔR表示应变片发生应变后,电阻值的变化量.当应变片不受力,无应变时ΔR=0,桥路处于平衡状态,当应变片受力发生应变时,桥路失去了平衡,这时,就用桥路输出电压U cd表示应变片应变后的电阻值的变化量.试证明： U cd=-<E/2><ΔR/R>《第三章电容式传感器》1．试计算带有固定圆周膜片电容压力传感器的灵敏度〔ΔC/C〕/p,如下图.已知在半径r处的偏移量y可用下式表示：式中P——压力；a——圆膜片半径；t——膜片厚度；μ——膜片材料的泊松比.2．在压力比指示系统中采用的电容传感元件与其电桥测量线路如图所示.已知：δ0＝0.25mm,D＝38.2mm,R=5.1kΩ,U＝60V〔A.C〕,f＝400Hz.试求.1）该电容传感器的电压灵敏度〔单位为V/m〕k u？2）当电容传感器活动极板位移Δδ＝10μm时,输出电压U0的值.3．如图所示为油量表中的电容传感器简图,其中1、2为电容传感元件的同心圆筒〔电极〕：3为箱体.已知：R1＝15mm,R2＝12mm；油箱高度H=2m,汽油的介电常数εr=2.1.求：同心圆套筒电容传感器在空箱和注满汽油时的电容量.4．一只电容位移传感器如图所示,由四块置于空气中的平行平板组成.板A,C和D是固定极板.板B是活动极板,其厚度为t,它与固定极板的间距为d.B,C和D极板的长度均为b,A板的长度为2 b,各板宽度为l,忽略板C和D的间隙与各板的边缘效应,试推导活动极板B从中间位置移动x=±b/2时电容C AC和C AD的表达式〔x=0时为对称位置〕.5．试推导下图所示变电介质电容式位移传感器的特性方程C=f<x>.设真空的介电系数为ε0,ε2＞ε1,以与极板宽度为W.其他参数如图所示.《第四章电感式传感器》1．一个铁氧体环形磁心,平均长度为12cm,截面积为1.5cm2,平均相对磁导率μr＝2 000,求：1〕均匀绕线5 00匝时的电感；2> 匝数增加1倍时的电感.2．有一只螺管形差动式电感传感器,已知电源电压U＝4V,f＝400HZ,传感器线圈铜电阻和电感量分别为R＝40Ω,L=30mH,用两只匹配电阻设计成4臂等阻抗电桥,如图1所示,试求：1〕匹配电阻R1和R2的值为多大才能使电压灵敏度达到最大；2>当ΔZ＝10Ω时,分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值；3>用矢量图表明输出电压U0与电源电压U之间的相位差；4〕假设该传感器的两个线圈铜电阻不相等R4≠R3,在机械零位时便存在零位电压,用矢量图分析能否用调整衔铁位置的方法使U0=0.图1 图2a图2 b3．试计算图2a所示差动变压器式传感器接入桥式电路〔顺接法〕时的空载输出电压U0,一、二次侧线圈间的互感为M1、M2,两个二次侧线圈完全相同.又若同一差动变压器式传感器接成图2b所示反串电路〔对接法〕,问两种方法哪一种灵敏度高,高几倍？提示：①将图a所示的二次侧绕组边电路图简化如图2c所示等效电路〔根据已知条件Z1＝Z2；②求出图b 空载输出电压与图a计算的结果进行比较.〕图2 c图34．试推导图3所示差动型电感传感器电桥的输出特性U0=f〔ΔL〕,已知电源角频率为ω,Z1、Z2为传感器两线圈的阻抗,零位时Z1＝Z2= r＋jωL,若以变间隙式传感器接入该电桥,求灵敏度表达式k＝U0／Δδ多大〔本题用有效值表示〕.5．图4中两种零点残余电压的补偿方法对吗？为什么？图中R为补偿电阻.图46．某线性差动变压器式传感器采用的频率为100HZ、峰一峰值为6V的电源激励,假设衔铁的输入运动是频率为10Hz的正弦运动,它的位移幅值为±3mm,已知传感器的灵敏度为2V／mm,试画出激励电压、输入位移和输出电压的波形.7．使用电涡流式传感器测量位移或振幅时对被测物体要考虑哪些因素,为什么？《第五章压电式传感器》1．分析压电式加速度传感器的频率响应特性.又若测量电路的总电容C＝1000PF,总电阻R＝500 MΩ,传感器机械系统固有频率f0=30 kHz,相对阻尼系数ξ=0.5,求幅值误差在2%以内的使用频率范围.2．用石英晶体加速度计与电荷放大器测量机器的振动,已知：加速度计灵敏度为5 pC／g,电荷放大器灵敏度为50 mV／pC,当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值等于2 V,试计算该机器的振动加速度.3．在某电荷放大器的说明书中有如下技术指标：输出电压为±10V,输入电阻大于1014Ω,输出电阻为0.1kΩ,频率响应：0～150kHz,噪声电压〔有效值〕最大为2mV〔指输入信号为零时所出现的输出信号值〕,非线性误差：0.l%,温度漂移：±0.lmV／ºC.l〕如果用内阻为10 kΩ的电压表测量电荷放大器的输出电压,试求由于负载效应而减少的电压值.2〕假设用一输入电阻为2MΩ的示波器并接在电荷放大器的输入端,以便观察输入信号波形,此时对电荷放大器有何影响？3〕噪声电压在什么时候会成为问题？4〕试求当环境温度变化十15o C时,电荷放大器输出电压的变化值,该值对测量结果有否影响？5〕当输入信号频率为180kHZ时,该电荷放大器是否适用？4．试用直角坐标系画出AT型,GT型,DT型,X－30º的晶体切型的方位图.5．压电传感元件的电容为1000PF,k q＝2．5C／cm,连接电缆电容C c＝300 pF,示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为50pF,试求：1〕压电元件的电压灵敏度多大？2>测量系统的高频响应<V／cm〕.3>如系统测量的幅值误差为5%,最低频率是多少？4〕如f j＝10HZ,允许误差为5 %,用并联连接方式,电容量C值是多大？6．石英晶体压电传感元件,面积为1cm2,厚度为0.lcm,固定在两个金属板之间,用来测量通过晶体两面力的变化.材料的杨氏模量为9×1010Pa,电荷灵敏度为2pC／N,相对介质常数为5,lcm2材料相对两面间电阻为1014Ω.一个20pF的电容和一个100MΩ的电阻与极板并联.如果所加力是F＝0.01sin〔103t〕N.求：1〕两个极板间电压峰一峰值；2〕晶体厚度的最大变化.<0.758mv,1.516mv;1.1×10-10cm>7．已知电压前置放大器的输入电阻为100 MΩ,测量回路的总电容为100pF,试求用压电式加速度计相配测量1Hz低频振动时产生的幅值误差.<94%>8．用压电式传感器测量最低频率为1Hz 的振动,要在1Hz 时灵敏度下降不超过5%,若测量回路的总电容为500pF,求所用电压前置放大器的输入电阻为多大？9．已知压电式加速度传感器的阻尼比是ξ=0.1,其无阻尼固有频率f=32kHz,若要求传感器的输出幅值误差在5%以内,试确定传感器的最高响应频率.10．有一压电式加速度计,供它专用的电缆长度为1.2m,电缆电容为100pF,压电片本身的电容为1000pF,据此出厂时标定的电压灵敏度为100mV／g.若使用中改为另一根电缆,其电容为300pF,长为2.9m,问其电压灵敏度作如何改变.<60mv/g>《第六章数字式传感器》1．数字式传感器的特点？根据工作原理数字式传感器可分为那几类？2．光栅传感器的基本原理？莫尔条纹如何形成？有何特点？3．分析光栅传感器具有较高测量精度的原因.《第七章固态传感器》1．霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？2．简述霍尔效应与构成以与霍尔传感器可能的应用场合.3．光电效应可分为几类？说明其原理并指出相应的光电元件.4．试拟定用光敏二极管控制,用交流电源供电照明的明通与暗通直流继电器电路原理图,并说明之.《第八章光纤传感器》1．说明光纤的组成并分析其传光原理,指出光纤传光的必要条件？2．光纤损耗是如何产生的？它对光纤传感器有哪些影响？。
基于电涡流传感器的厚度测量
基于电涡流传感器的测量
为常值；板厚改变时，代表板厚偏差的(x1+x2)所反映的输出电 压发生变化。测量不同厚度的板材时，可通过调节距离 D 来改变 板厚设定值，并使偏差指示为零。这时，被测板厚即板厚设定值 与偏差指示值的代数和。
图1
3.2 电涡流传感器工作原理
如图 2 所示，在金属板一侧的电感线圈中通以高频激励电流 I1 时 线圈将产生高频磁场 由于集肤效应 高频磁场作用于金属 板表面薄层 并在这薄层中产生涡流 涡流 I2 会产生交变磁通 Φ 2 反过作有于线圈 使得线圈中的磁通 Φ1 发生变化而引起自 感量变化 在线圈中产生感应电势 电感的变化随涡流而变 而涡 流又随线圈与金属板间距 X 而变化 因此可以用高频反射式涡流 传感器来测量位移 X 的变化。
图 8 OLED 液晶屏显示模块
在该设计中，对液晶的大小要求不是很大，精致小巧的 oled 更适合在此应用。它具有如下特点：
※OLED 为自发光材料，不需用到背光板，同时视角广、画质 均匀、反应速度快、较易彩色化、用简单驱动电路即可达到发光、 制程简单、可制作成挠曲式面板，符合轻薄短小的原则，应用范 围属于中小尺寸面板。
图2
回路方程：
4
基于电涡流传感器的测量
受涡流影响后线圈的等效阻抗为：
线圈阻抗只与 L1 L2 M 有关而 L1 L2 M 都与 J 有关即 Z =f J 因此 如固定传感器的位置 当间距 J 发生变化时 Z 就发生变 化 从而达到以传感器阻抗变化值来检测被测金属位移量的值。
图 3 电涡流传感器等效电路
指导老师：
刘刚
完成时间：
2017 年 6 月
基于电涡流传感器的测量
摘要
本设计是基于电涡流传感器测量厚度的设计。电涡流传感器, 具有灵敏度高、 频响范围宽、 可实现非接触式测量及适用性强 等特点。此种传感器在金属镀层、 板材厚度测量及材质鉴别中 应用广泛。电涡流传感器有两种类型:低频透射式和高频反射式。 其中低频透射式适于测量较薄的金属镀层或板材的厚度。高频反 射式适于测量较厚板材的厚度。 关键词： 电涡流传感器，测量厚度
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1. 控制要求
某设备要实现一个报警控制功能, 当报警信号成立(BJ=ON) 时, 一方面蜂鸣器鸣叫, 另一方面, 警灯闪烁, 闪烁方式为: 亮2s, 灭1s, 警灯闪烁10 次后, 自动停止报警。
2. 设计步骤
(1) 功能模块划分。
从控制要求分析可知, 报警的条件是报警信号(BJ) 成立, 而当报警信号成立后, 要实现三个功能, 即:
①蜂鸣器鸣叫功能: 当BJ=ON 时, 立即进行鸣叫( 长音) 。
②警灯闪烁功能: 当BJ=ON 时, 立即闪烁, 亮2s, 灭1s 。
③自动停止报警功能: 警灯闪烁10 次后自动停止报警。
进一步分析可知, 功能模块之间还具有相互联系, 即蜂鸣器和警灯是在BJ=ON 时同时开始工作的; 在警灯闪烁10 次后, 蜂鸣器和警灯同时停止工作。
(2) 功能及端口定义。
主要完成PLC 资源的分配及I/O 口接线图。
① PLC 资源分配。
3. 功能模块梯形图程序设计
功能模块梯形图程序设计, 就是设计各个功能的单独控制程序( 程序段), 这些程序在设计时, 往往采用典型的控制程序再加以一定的修改来获得。
(1) 蜂鸣器鸣叫功能程序设计: 由分析可知, 该程序是一个典型的启停控制电路, 根据经验, 可直接画出其梯形图, 如图7 所示。
停止信号先空着, 在程序组合时再进行处理。
2.警灯闪烁功能程序设计: 由分析可知, 该控制程序其实就是一个振荡电路, 可用两个定时器来实现。
警灯闪烁与蜂鸣器是同时开始工作的, 所以可用蜂鸣器的驱动输出线圈Y001 作为警灯闪烁开始的信号, 这样可省掉一个警灯闪烁自锁电路( 读者可自行分析), 设计后的梯形图如图8 所示。
(3) 自动停止报警功能程序设计: 由控制要求可知, 当警灯闪烁10 次后实现自动停止报警, 因此, 可用一个计数器对警灯的驱动输出线圈Y002 进行计数, 当计到10 次时, 实现自动停止报警功能。
当一次报警结束后, 需要对计数器进行复位, 在此可用报警信号来实现( 即在报警前先对计数器进行复位), 为了防止报警信号的闭合时间超过警灯闪烁的周期而使警灯闪烁次数超过10 次( 读者可自行分析原因), 需对报警信号进行一定的处理后才可用于计数器的复位, 设计后的梯形图如图9 所示；
4. 最终梯形图程序
将以上设计的三个功能模块程序进行组合, 并加上一些必要的联锁, 再经过一定的修改, 即可得到符合设计要求的梯形图程序了, 如图10 所示。