采用环形二极管充放电法，具体电路下图2（P147）所示。可将直流电流表改为直流电压表与负载电阻R的并联，R上的电压为U0，则有：
BD1CxU0?RI?Rf?E(Cx?Cd)
其中，Cx为电容式液位计的电容值，
Vi1AV V VD2f为方波的频率，ΔE=E2-E1为方波的
幅值，Cd为平衡电容传感器初始电容的调零电容。当h=0时调节
E1AE2T1T2eR C i4C VD4i2CCd?C0?2??H，则输出电压U0D1ndi3Cd环形二极管电容测量电路原理图
与液位h之间呈线性关系。
4.19 试对利用霍尔式传感器实现转速测量进行解释。
n?f?60( / )Z
解：转盘的输入轴与被测转轴相连，当被测转轴转动时，转盘随之转动，固定在转盘附近的霍尔传感器便可在每一个小磁铁通过时产生一个相应的脉冲，检测出单位时间的脉冲数，便可知被测转速。根据磁性转盘上小磁铁数目多少就可确定传感器测量转速的分辨率。
n-转速；f-信号频率；Z-槽数。
4.20 某电容式液位传感器由直径为40mm和8mm的两个同心圆柱体组成。储存罐也是圆柱形，直径为50cm，高为1.2m。被储存液体的εr＝2.1。计算传感器的最小电容和最大电容以及当传感器用在该储存罐内时的灵敏度。（真空介电常数ε0＝8.854310F/m）（10分）
提示： 套管型电容的的计算公式为C?-12
2??L?12，真空介电常数为8.85?10F/m Dlnd
13 VD3
【解答】已知传感器的电容量C被测液位高度h成正比，则当h＝0时电容量最小，
Cmin2??0h2???8.854?10?12?1.2???41.46pF。…………3分 ln(r2/r1)ln(1008)同理，被测液位高度最大时，传感器的电容量最大，
Cmax2??0?rh2???2.1?8.854?10?12?1.2???87.07pF。……………3分 ln(r2r1)ln(128)储存罐的容积为V??d2h4???(0.5)2?1.24?235.6L，
故传感器的灵敏度为K?Cmax?Cmin87.07?41.46??0.19pF/L。……4分
V235.64．21 力的测量方法中可以归纳为哪几种测量力的原理。
答：力的测量方法可以归纳为利用力的动力效应和静力效应两种测量力的原理。 力的动力效应是可以改变物体的机械运动状态或改变物体所具有的动量使物体产生加速度。
力的静力效应是使物体产生变形，在材料中产生应力。 4．22 常用于测量压力的方法中，按工作原理可以分为哪四种？ 答：常用于测量压力的方法按原理可以有四种方法： 1)以流体静力学原理为基础制成的液压式测压法。
2)根据弹性组件受力变形原理并利用机械机构将变形量放大的弹性变压测压法 3)基于静力平衡原理与作用在已知面积上重量相比较的负荷测压法。 4)通过弹性组件制成测力传感器将被测压力转换成电阻量、电感量、电容量、
频率量等各种电学量测压力的方法。
第5章 阐述题
1.超声波测量流量/液位的原理：
电路管道B1LB2超声波传感器1超声波传感器2在流体中设置两个超声波传感器，它们既可以发射超声波又可以接收超声波，一个装在上游，一个装在下游，其距离为L。如设顺流方向的传播时间为t1，逆流方向的传播时间为t2，流体静止时的超声波传播速度为c，流体流动速度为v，则
Lt?1 流体的流速远小于超声波在流体中的传播速度， 因此超声波
c?v2LvL?t?t?t?21 14 22t2?c?vc?v
传播时间差为
由于c>>v, 从上式便可得到流体的流速， 即
2． 电容式物位计原理《传感器P48》 3
．
简
述
相
位
差
式
转
矩
测
量
仪
的
工
作
原
理
。
c2v??t2L
采用相位差式转矩测量仪时，在转轴上固连一对测量圆盘（1,2），在基座上安装一对信号拾取器（3,4）。当转轴不受扭矩时，两线圈输出信号相同，相位差为零。转轴承受扭矩后，相位差不为零，且随两齿轮所在横截面之间相对扭转角的增加而加大，其大小与相对扭转角、扭矩成正比。
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4.阐述振动加速度测量原理：推导见P179
5. 阐述酒精测试仪原理P235
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第6章 综合设计题（每题10分）。
1、 选用一种传感器来设计一种酒店大厅的自动门控制器。主要功能是：客人走进门，门
自动为客人打开，人离开门后门自动关闭。答题要求： （1） 根据功能要求画出控制器的原理框图；
说明你所选用传感器的理由； （2） 阐述你所设计的控制器工作原理；
2、 试设计一个教室灯光自动控制器，该控制器保证教室的光强度适合于人阅读，同时达
到解决能源的目的。
答题要求：1）、画出控制器的电路结构框图； 2）、分析电路的工作原理. 3.根据所学知识，设计一数显温度计 数显温度计的主要技术指标为：
a、 测温范围为33℃~43℃； b、 精度为±0.1℃； c、 数字显示。 答题要求：
①阐述原理 ………………….3 ②设计思想…………………………………….3 ③框图 ……………….4
EG1 采用数字温度芯片DS18B20 测量温度，输出信号全数字化。便于单片机处理及控制，省去传统的测温方法的很多外围电路。且该芯片的物理化学性很稳定，它能用做工业测温元件，此元件线形较好。在0—100 摄氏度时，最大线形偏差小于1 摄氏度。DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器AT89S51构成的温度测量装置,它直接输出温度的数字信号,可直接与计算机连接。这样,测温系统的结构就比较简单,体积也不大。采用51 单片机控制，软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便。
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