【传感器和检测技术】试题(库）

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1、《传感器与检测技术》题库1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。2.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。3.试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题?答：如图所示是一直线位移型电

2、容式传感器的示意图。当动极板移动△x后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为C=εb（a-△x）/d=C0-εb·△x/d（1）电容因位移而产生的变化量为其灵敏度为可见增加b或减小d均可提高传感器的灵敏度。直线位移型电容式传感器4.变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图4所示。C0=200pF，传感器的起始电容量Cx0=20pF,定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器(即K→∞,Zi→∞),Rf极大,输入电压u1=5sinωtV。求当电容传感动极板上输入一位移量△x=0.15mm使d0减小时,电路输出电压u0为多少

3、?图4运算放大器电路解：由测量电路可得/V1.如图5所示正方形平板电容器,极板长度a=4cm,极板间距离δ=0.2mm.若用此变面积型传感器测量位移x,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气,。图5所示正方形平板电容器解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。/pF(x的单位为米)/pF1.有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如图6所示。电容传感器起始时b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm极距d=2mm，极间介质为空气，测量电路u1=3sinωtV，且u=u0。试求当

4、动极板上输入一位移量△x=5mm时,电桥输出电压u0。图6平面直线位移差动传感器解：根据测量电路可得/mV2.热电阻传感器的测量电路有哪些？说明每种测量电路的特点。答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果，则由于环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。1.试分析金属导体产生接触电动势和温差电动势的原因。答：当A和B两种不同材料的导体接触时，由于两者内部单位体积的自由电子数目不同(即电子密度不同)，因此，电子

5、在两个方向上扩散的速率就不一样。现假设导体A的自由电子密度大于导体B的自由电子密度，则导体A扩散到导体B的电子数要比导体B扩散到导体A的电子数大。所以导体A失去电子带正电荷，导体B得到电子带负电荷，于是，在A、B两导体的接触界面上便形成一个由A到B的电场。该电场的方向与扩散进行的方向相反，它将引起反方向的电子转移，阻碍扩散作用的继续进行。当扩散作用与阻碍扩散作用相等时，即自导体A扩散到导体B的自由电子数与在电场作用下自导体B到导体A的自由电子数相等时，便处于一种动态平衡状态。在这种状态下，A与B两导体的接触处就产生了电位差，称为接触电动势。对于导

6、体A或B，将其两端分别置于不同的温度场t、t0中(t>t0)。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。2.已知镍铬-镍硅(K)热电偶的热端温度t＝800℃，冷端温度t0＝25℃，求E(t，to)是多少毫伏?图7热电偶测温回路解：由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=33.275mV，E(2

7、5，0)=1.024mV，故可得E(800，5)=33.275-1.024=32.251mV3.如图7所示之测温回路，热电偶的分度号为K，毫伏表的示值应为多少度?答：毫伏表的示值应为(t1-t2-60)℃。4.用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的温度。解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.638mV，计算出再通过分度表查出其对应的实际温度为℃1.用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图8所示，已知：冷端温度固定在0℃，t0＝30℃，仪表指示温度

8、为210℃，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线，相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?解：实际温度应为270℃，因为接反后不但没有补