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1、. . . .传感器原理及其应用习题第1章 传感器的一般特性一、选择、填空题1、 衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度_、_线性度_、_迟滞_、_重复性_ 等。2、通常传感器由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成， 是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。3、传感器的标定是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 粗大 、 系统 和随机误差三类，其中 随机误差 可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。5、一阶传感器的时间常数越_, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率0越_, 其工作频带越
2、宽。6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为 、 、 、 。7、非线性电位器包括 和 两种。8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。A眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤10、属于传感器静态特性指标的是（D ） A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。A. 线性度 B. 灵敏度C. 频域响应 D. 重复性12、下列对传感器动态特性的描述正确的是 （ ）A 一阶传感器的时间常
3、数越大, 其响应速度越快B 二阶传感器的固有频率0越小, 其工作频带越宽C 一阶传感器的时间常数越小, 其响应速度越快。 D 二阶传感器的固有频率0越小, 其响应速度越快。二、计算分析题1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第2章 电阻应变式传感器一、填空题1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称_应变_效应；半导体或固体受到作用力后_电阻率_要发生变化，这种现象称_压阻_效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使
4、灵敏度下降了，这种现象称为_横向_效应。2、产生应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响、试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响。3、应变片温度补偿的措施有电桥补偿法、应变片的自补偿法、 、 。4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥_接法可以得到最大灵敏度输出。5. 半导体应变片工作原理是基于 压阻 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数 大十倍6电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除 线性误差同时还能起到温度补偿的作用。7、若应变计基长L=40mm,应变波速v=5000m/s,则上升时间tk= ,可测频率f= 。8、压阻式传感器测量电桥的电
5、源可采用_也可采用_供电。9、应变式传感器主要用于测量_等物理量；光电式传感器主要用于测量_等物理量；压电式传感器主要用于测量_等物理量。10、应变式传感器是基于_效应工作的。对金属应变片，其电阻的变化主要是由于中的变化引起的湿敏传感器是指能将转换为与其成一定比例关系的电量输出的装置选择:1、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（ C ）。A. 不变 B. 2倍 C. 4倍 D. 6倍2.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C ） A两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D两个桥臂
6、应当分别用应变量变化相同的工作应变片3、产生应变片温度误差的主要原因有（AB）A、电阻丝有温度系数B、试件与电阻丝的线膨胀系数相同C、电阻丝承受应力方向不同4.利用电桥进行温度补偿，补偿片的选择是（A） A与应变片相邻，且同质的工作片 B与应变片相邻，且异质的工作片 C与应变片相对，且同质的工作片 D与应变片相对，且异质的工作片 5通常用应变式传感器测量( C )。A. 温度 B密度C加速度 D电阻6影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（ B ）。A导电材料电阻率的变化 B导电材料几何尺寸的变化C导电材料物理性质的变化 D导电材料化学性质的变化7电阻应变片的线路温度补偿方法有（A B ）
7、。A差动电桥补偿法 B补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C补偿线圈补偿法 D恒流源温度补偿电路8、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由 ( ) 来决定的。A、贴片位置的温度变化 B、 电阻丝几何尺寸的变化 C、电阻丝材料的电阻率变化 D、外接导线的变化二、计算分析题1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。(1) 这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；(2) 易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；(3) 灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；(4) 可以测量各种物理量。2、一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为k = 2 的金属箔式
8、应变片做成秤重传感器。已知梁的L = 100mm，b=11mm，h= 3mm，梁的弹性模量E=2.1104 N/mm2。将应变片接入直流四臂电路，供桥电压Usr =12V。试求：秤重传感器的灵敏度(V/kg)?；当传感器的输出为68mv时，问物体的荷重为多少？提示：等强度梁的应变计算式为=6FL/bh2E 3 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在其表面粘贴八个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120欧，灵敏度为2，泊松系数03，材料弹性模量E=2.1x1011Pa。要求；(1)给出弹性元件贴片位置及全桥电路;(
9、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l0V时，计算传感器的输出电压解：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变；应变片5、6、7、8感受纵向应变；满量程时：（3）4、以阻值R=120，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2和2000时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。解：依题意单臂： 差动： 灵敏度：可见，差动工作时，传感器及其测量的灵敏度加倍。5、 一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做
10、成称重传感器，如图2-12（见教材，附下）所示。已知l=10mm，b0=11mm，h=3mm，E=2.1104N/mm2，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V，求其电压灵敏度(Ku=U0/F)。当称重0.5kg时，电桥的输出电压U0为多大? 图2-12 悬臂梁式力传感器解：等强度梁受力F时的应变为 当上下各贴两片应变片，并接入四臂差动电桥中时，其输出电压： 则其电压灵敏度为 =3.46310-3 (V/N)=3.463(mV/N) 当称重 F=0.5kg=0.59.8N=4.9N时，输出电压为 U0 =Ku F=3.4634.9=16.97(mV) 第3章 电感式传感器一、选择、填空题1
11、.变间隙式自感传感器的测量范围和灵敏度及线性度是相互矛盾的，因此在实际测量中广泛采用差动结构的变隙电感传感器。2.电感式传感器是利用被测量改变磁路的磁阻，导致线圈电感量变化的。 磁电式传感器是利用电磁感应现象产生感应电势的。而霍尔式传感器是利用半导体在磁场中的霍尔效应而输出电势的。3. 电感式传感器种类很多。虽然结构形式多种多样，可分为变气隙式、变面积式、螺线管式三种结构。4.电涡流传感器根据激励电流频率的高低，可以分为高频反射式、低频透射式两种。5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用反向串联 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与 测量范围 的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于 微小位移 的测量。7、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量 增加 （增加，减少）。8、电感式传感器是以电和磁为媒介，利用电磁感应原理将被测非电量如压力、位移、流量等非电量转换成线圈_或_的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置。9、二、计算分析题1、 说明电感式传感器有哪
