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1、第1章传感器概述1什么是传感器？（传感器定义）2传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用？4解释下列名词术语：1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。第2章传感器特性1传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？2某传感器精度为2%FS ，满度值50mv ，求出现的最大误差。当传感器使用在满刻度值1/2和1/8 时计算可能产生的百分误差，并说出结论。3一只传感器作二阶振荡系统处理，固有频率f0=800Hz，阻尼比=0.14，用它测量频率为400的正弦外力，幅植比，相角各为多少
2、？=0.7时，又为多少？4某二阶传感器固有频率f0=10KHz，阻尼比=0.1若幅度误差小于3%，试求：决定此传感器的工作频率。5. 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV,求其灵敏度。6. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。7测得某检测装置的一组输入输出数据如下：a)试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度；b)用C语言编制程序在微机上实现。8某温度传感器为时间常数 T=3s 的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时
3、间。9某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t时，输出为100mV;在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。10某一阶压力传感器的时间常数为0.5s,若阶跃压力从25MPa,试求二倍时间常数的压力和2s后的压力。11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。12。已知某压力传感器的测定范围为010000Pa，输入特性表示为：y=10(x-0.00007x2+2000)请问这种传感器能使用吗？13。某CO2气体传感器在20。C，浓度范围为0100ppm时的输入特性
4、表示为Rx=x+250(k),用差动法回答以下问题（其中R1=10M,E=2V）:利用最简单的电阻-电压变换电路，绘出X，V0的关系图。利用电桥进行电阻-电压变换电路，绘出20 。C时X，V0的关系图。另外，当30。C时，Rx=x+500(k)，在同一张图上再加上X，V0的关系图，然后进行比较。采用两个差动法的传感器电路绘出20。C，30。C时X，V0的关系，然后与（2）中的图形进行比较。14。设阻抗Rs为1 k俄信号源与100V的动力线有50m的并行走线距离，静电感应所产生的噪声电压为多少？分布电容设为10pF/m。第3章应变式传感器概述1什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？试说
5、明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。2有一吊车的拉力传感器如图所示，电阻应变片R1、R2、R3、R4等截面轴上，已知R1R4标称阻值为120，桥路电压2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2。请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，R3、R4起什么作用？3在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？4。相敏检波电路与普通检波电路有什么不同？请叙述相敏检波电路工作原理。（参考实验讲义p7电路原理图）5。电桥如图所示：试推导电桥平衡条件V0（R1,R2,R3,R4）=0V。6。电桥预调平衡电
6、路如图，初始不平蘅值：R1=348， R2=350 ，R3=120，R4=120，R5=1K， R6=20K，E=24V求：调节滑片，平衡时R7，R8的值。平衡后R1/R2=R3/R4，对吗？7.在用直流电桥测量电阻的时候，若标准电阻Rn=10.0004的电桥已经平衡（则被测电阻Rx=10.0004），但是由于检流计指针偏转在0.3mm以内时，人眼就很难观测出来，因此Rn的值也可能不是10.0004 ,而是Rn=10.0004Rn 。若已知电桥的相对灵敏度Sr=1mm/0.01% ，求对应检流计指针偏转0.3mm时，Rn ？8. 说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？9.
7、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120,灵敏度为2.0,波松比为0.3,材料弹性模量E=2.11011Pa。要求：绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。10. 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？11. 今有一悬臂梁，如图所示，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0.5N,试求此时这四个应变片的电阻值。已知：应变片灵敏系数K=2
8、.1;应变片空载电阻R0=120。12. 如图所示一受拉的10#优质碳素钢杆。试用允许通过的最大电流为30mA的康铜丝应变片组成一单臂受感电桥。试求出此电桥空载时的最大可能的输出电压（应变片的电阻为120）。13钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm2。求钢材的应变。钢材的应变为300*10-6时，粘贴的应变片的电阻变化率为多少?14截面积为1mm2、长度为100m铜线的电阻为多少？具有和它相同电阻的100m铝线的截面积为多大？比较此时的铝线重量和铜线重量。15试推导惠斯顿电桥输入输出之间的关系。16参考有关书籍中的地震式加速度传感器的工作原理并推导出公式：17。
9、给出力平衡测量系统得一个应用实例，并给出系统的信号流方框图。第4章电感式传感器1.叙述变磁阻式传感器的工作原理。2.说明差动变压器（螺线管式）传感器的结构形式与输出特性。3.什么是零点残余电压，有哪些方法可以进行残余电压补偿？4.用差动变压器进行位移测量时采用那种电路形式可以直接由输出电压区别位移的大小和方向？5.什么是电涡流效应？电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量？ 分别利用哪些物理量进行检测，由哪个电参量转换进行电量输出的？6差动电感结构有什么优点，采用什么电路可有线形输出？7电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理是什么？8试分析差动变压器相敏检测电路的工作原理。9分析电感传感器出现非
10、线性的原因，并说明如何改善？10图所示一简单电感式传感器。尺寸已示于图中。磁路取为中心磁路，不记漏磁，设铁心及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为410-7Hm-1,试计算气隙长度为零及为2mm时的电感量。图中所注尺寸单位均为mm.11简述电涡流效应及构成电涡流传感器的可能的应用场合。电感：12问振幅是5V，频率是1000Hz的正弦波交流的有效值为多少？周期为多少？13。在膜厚传感器上，厚度l 越大，线圈的自感系数是变大还是变小？第5章电容式传感器1.电容传感器有哪些类型？2.叙述电容传感器的工作原理，输出特性。3.为什么电感式和电容式传感器的结构多采用差动形式，差动
11、结构形式的特点是什么？4.电容传感器的测量电路有哪些？叙述二极管双T型交流电桥工作原理。5.说明P100图5-17差动式电容压力传感器结构和工作原理。6.P90图5-6，已知变面积型电容传感器的两极板间距离为d=10mm;=50F/m;两极板几何尺寸一样为30mm*20mm*5mm（长*宽*厚）;在外力作用下动极板在原位置向外移动10mm（宽）；试求C=？。7差动式电容测厚传感器系统的工作原理？8如图：电容传感器的双T电桥测量电路，已知R1=R2=R=40K，RL=20K，E=10V，f=1MHz，C1=10pF， C1=1 Pf。求UL的表达试，带入参数求UL的值。9推导差动式电容传感器的灵
12、敏度，并与单极式电容传感器相比较。10根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？11有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止，试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该问题的途径和方法。12总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题。13试推导图F1-8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0, 21 ，以及极板宽度为W。其他参数如图F1-8所示。14. 在上题中，设=d=1mm，极板为正方形（边长50mm）。1 =1,2=4试在x=0到50mm范围内，输出磁位移传感器
13、的特性曲线，并给以适当说明。15. 简述电容式传感器用差动脉冲调宽电路的工作原理及特点。第6章电压式传感器1.什么是正压电效应？什么是逆压电效应？压电效应有哪些种类？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？2.石英晶体X、Y、Z轴的名称是什么？有哪些特征？3.简述压电陶瓷特性，作为压电元件比较他与石英晶体有哪些特点？4.说明电压放大器与电荷放大器的优缺点，各自要解决什么问题？5.用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器振动，已知，加速度计灵敏度为5pc/g;电荷放大器灵敏度为50mv/p，最大加速度时输出幅值2v，试求机器振动加速度。6超声波传感器利用压电材料制成发射器和
14、接收器，说明它们各利用哪种压电效应？7电荷放大器所要解决的核心问题是什么？试推导其输入输出关系。8简述电压试加速传感器的工作原理？9.为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量？10. 设计压电式传感器检测电路的基本考虑点是什么？为什么？11.画出(111)晶面和晶向。并计算(111)晶面内， 晶向的纵向压阻系数和横向压阻系数。第7章磁电式传感器1.为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？2.变磁阻式传感器有哪几种结构形式？可以检测哪些非电量？3.磁电式传感器是速度传感器，它如何通过测量电路获得相对应的位移和加速度信号？4.什么是霍尔效应？霍尔电势的大小与方向和哪些因素有关？影响霍尔电势的
15、因素有哪些？5.集成霍尔器件有哪几种类型？试画出其输出特性曲线。6.有一测量转速装置，调制盘上有100对永久磁极，N、S极交替放置，调制盘由转轴带动旋转，在磁极上方固定一个霍尔元件，每通过一对磁极霍尔元件产生一个方脉冲送到计数器。假定t=5min采样时间内，计数器收到N=15万个脉冲，求转速n=？转/分。7.磁敏元件有哪些？（磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏晶体管）什么是磁阻效应？简述磁敏二极管、晶体管工作原理。8.磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同？与霍尔元件在本质上的区别是什么？9.磁敏晶体管与普通晶体管的区别是什么？10试证明霍尔式位移传感器的输出与位移成正比。11磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？12. 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？13. 简述霍尔效应及构
