感测技术基础 第二版 (孙传友 孙晓斌 著) 电子工业出版社 课后答案 第１２章习题解答 3页

'第12章习题解答1、怎样用两支热电偶测量空气中的湿度?答：用两个热电偶取代图12-1-3所示干湿球湿度计中的两个温度计，并将这两个热电偶连接成图10-2-9电路，测得电路输出电压，即可测得“干球”和“湿球”的温度差，从而测量出空气中的湿度。2、怎样用电容传感器分别测量固体中的水分和空气中的湿度?答：由于水的相对介电常数是空气的８２倍，干物料吸收水分以后，其介电常数将大大增加，根据物料介电常数与水分的关系，通过测量以物料为电介质的电容器的电容值即可确定物料的水分。用具有迅速吸湿和脱湿能力的绝缘性高的高分子聚合物做成感湿薄膜，复盖在叉指形金电极(下电极)上，然后在感湿薄膜表面上再蒸镀一层多孔金属膜(上电极)，构成一个平行板电容器。由于水的介电常数比高分子聚合物的大得多，当环境中的水分子沿着上电极的毛细微孔进入感湿薄膜而被吸附时，高分子膜的介电常数随着其吸水量增加而增大，从而，高分子湿敏电容的电容值也随着其吸水量增加而增大，而吸水量的多少取决于气体湿度的大小，因此，在一定温度下，高分子湿敏电容的电容值与气体中相对湿度之间成线性关系。测量出湿敏电容的电容值即可测量出空气中的湿度。3、为什么振筒式传感器既能测流体压力，又能测流体密度?依据的原理有何异同?工作情况有何异同?答：因为振筒内流体压力和流体密度都能使振筒振动的频率发生改变，所以通过测量振筒振动的频率就可测量流体的压力或密度。依据的原理都是公式（7－4－12）即振筒的固有频率由振筒的刚度和振筒的质量决定，Ekf=am区别是，振筒内流体压力变化是通过改变振筒的刚度k而使振筒振动的频率变化，振筒内流体密度变化是通过改变振筒的质量m而使振筒振动的频率变化。对比图7－4－5和图7－4－6可见，二者都是用激振器激励振筒振动，拾振器产生感应课后答案网电压，放大振荡电路也基本相同。不同之处在于振筒的结构有些差别。4、热导式气体分析仪与磁式氧量分析仪有何异同?答：相同点：都是采用热电阻传感器电桥，将热电阻随被测量的变化转换成电桥电压的www.hackshp.cn变化。通过测量电桥电压以测出被测量。不同点：在热导式气体分析仪中，热导池内的热电阻随被测混合气体的导热系数变化，从而使电桥电压变化，因此通过测量电桥电压可测出被测混合气体的导热系数，如果测出两种导热系数已知的气体混合而成的混合气体的导热系数，就可依据公式（12－3－1）计算出这两种气体的百分数含量。在磁式氧量分析仪中，被分析的气体含氧量越高，流过热磁式对流检测器中间通道里的气流就越强，两热电阻丝元件的温差越大，相应阻值变化就越大，电桥输出电压越大，因此通过测量电桥电压可测出气体含氧量。5、图11-2-16所示光电比色温度计与图12-3-4所示用于气体分析的光电比色计有何异同?答：图11-2-16(b)与图12-3-4对比可见，二者相同点：都分成两条光路和两个光电检测元件，并对两路的检测结果作对比分析，以确定和显示被测量。不同点：光电比色温度计是根据两个波长的亮度比，随温度变化的原理来实现测量的。因此图11-2-16(b)中，光源是被测对象，被测对象发出的光分成两路，分别通过不同颜色 的滤光片，两种颜色的光信号经检测和放大处理，得到被测温度值。用于气体分析的光电比色计是基于被测介质对通过光束的某些波长有一定的吸收作用,测量被测介质的含量。因此图12-3-4中，光源发出的光分成两路，分别通过被测介质比色皿和参比介质比色皿，两路光信号经检测和比较放大，最后显示出被测介质的含量。6、设计一个司机酗酒报警断电器，当司机酗酒进入驾驶室时，发出报警，并切断汽车点火电路。答：司机酗酒报警断电器电路如下图所示。QM—J1为酒敏元件，当司机酗酒进入驾驶室时，使A、B间电阻下降，功率开关集成电路TWH8751的2脚电位也随之降低。当酒气浓度超过安全值时，使TWH8751的2脚电位降到1.2V以下，TWH8751的4脚变为低电平，继电器J线圈通电而动作，其常闭触点JKl断开。此时即使司机打开锁头开关，也不能使汽车点火器得到电瓶供点而点火发动汽车。与此同时，继电器的常开触点JK2闭合，报警器报警。电位器W2应依据规定的酒气的安全值进行调整。7、设计一个婴儿尿湿踢被报警电路。答：婴儿尿湿踢被报警电路如下图所示。两晶体管组成振荡器。热敏电阻包裹好放到婴儿腹部，梳状电极包裹好放到婴儿尿布上。当婴儿没有尿湿也没有踢被时，BG1的基极电位低于0.7V,振荡器不振荡，喇叭不发声，LED也不闪光。当婴儿尿湿时，热敏电阻R课后答案网t增大,当婴儿踢被时，梳状电极间电阻Rd减小，都会使BG1的基极电位高于0.7V,振荡器振荡，喇叭发声，LED也闪光。www.hackshp.cn8、导出图12-1-5电路的输出电压与Cp关系式。⎡1⎤答：图12-1-5中，U=E1+R(+jωC)⎥，仿照公式（３－４－９），可推得，S⎢FPR⎣P⎦ 图12-1-5中相敏检波器的输出电压为2U=kERC，与C成正比。0FPP9、分析图1所示家用煤气报警器的工作原理并说明电位器的调节功能。图1家用煤气报警器答：图１为一个简易的家用有害气体报警电路。图中变压器次级绕组为气敏电阻QM-N6提供加热器电源。变压器初级中心抽头产生的110V交流电压，加到由1kΩ电位器、气敏电阻和蜂鸣器串联组成的测量电路。当CO等还原性有害气体的浓度上升时，气敏电阻减小，流过蜂鸣器的电流增大，当有害气体的浓度使蜂鸣器的电流增大到一定值时，蜂鸣器就鸣叫报警。调整电位器可调整蜂鸣器灵敏度，即产生报警的有害气体最低浓度。图中氖灯LD用作电源指示。为防止意外短路，变压器初级安装了0.5A的保险丝。课后答案网www.hackshp.cn'