传感器原理及应用复习题库.doc

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1、.....传感器原理及应用复习题库第一章概述1、传感器一般由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成。62、传感器图用图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，正方形表示转换元件，三角形表示敏感元件，“X”表示被测量，“*”表示转换原理。7第二章传感器的基本特性1、传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？答：1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率；阻尼系数。2）含义：τ越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率越高响应曲线上升越快；当为常数时响应特性取决于阻尼比，阻尼系数越大，过冲现象减弱，时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。

2、2、有一温度传感器，微分方程为，其中为输出电压（mV),为输入温度（℃）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。解：对微分方程两边进行拉氏变换，Y(s)(30s+3)=0.15X(s)则该传感器系统的传递函数为：该传感器的时间常数τ=10，灵敏度k=0.053、测得某检测装置的一组输入输出数据如下：x0.92.53.34.55.76.7y1.11.62.63.24.05.0.资料........试用最小二乘法原理拟合直线，求其线性度和灵敏度。（10-12）1、解:代入数据求得∴故：拟合直线灵敏度,线性度±7%。第三章电阻式传感器1、何为电阻应变效应？怎样利用这种效

3、应制成应变片？答：导体在受到拉力或压力的外界力作用时，会产生机械变形，同时机械变形会引起导体阻值的变化，这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。(22)当外力作用时，导体的电阻率、长度、截面积都会发生变化，从而引起电阻值的变化，通过测量电阻值的变化，检测出外界作用力的大小。（23）2、为什么增加应变片两端电阻条的横截面积便能减小横向效应？答：敏感栅越窄，基长越长的应变片，横向效应越小，因为结构上两端电阻条的横截面积大的应变片横向效应较小。应变片温度误差的主要来源有：一是应变片本身电阻温度系数α1的影响；二是试件材料线膨胀系数β1的影响。25

4、应变片温度误差补偿的目的是消除由于温度变化引起的应变输出对测量应变的干扰。26常用的应变片温度误差补偿方法有温度自补偿法、电桥线路补偿法、辅助测量补偿法、热敏电阻补偿法、计算补偿法等。26图3-283、在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2（如图3-28a.资料........所示），把这两应变片接入电桥（见图3-28b）。若钢的泊松系数，应变片的灵敏系数k=2，电桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值。试求：①轴向应变；②电桥的输出电压。29解1：1）则轴向应变为：2）电桥的输出

5、电压为：解2：4、一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3-29a所示。R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面轴上。已知:等截面轴的截面积为0.00196m2，弹性模量E=2×1011N/m2，泊松比，且R1=R2=R3=R4=120Ω,所组成的全桥型电路如题图3-29b所示，供桥电压U=2V。现测得输出电压U0=2.6mV。求：①等截面轴的纵向应变及横向应变为多少？②力F为多少？29解：图3-29.资料........半桥电压灵敏度是单臂电桥的2倍，全桥电压灵敏度是单臂电桥的4倍。29第四章电容式传感器电容式传感器可分为3种结构形式，分别是：变面积型电容式传感器、

6、变极距型电容式传感器和变介质型电容式传感器。431、一平板式电容位移传感器如图4-5所示，已知：极板尺寸，极板间隙，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿方向移动，求此时电容量。47解：对于平板式变面积型电容传感器，它的静态灵敏度为：极板沿x方向相对移动2mm后的电容量为：差动式变极距型电容传感器，若初始容量，初始距离，当动极板相对于定极板位移了时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？474.3解：若初始容量，初始距离，当动极板相对于定极板位移了时，非线性误差为：故：改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差为：故：

7、.资料........4.7压差传感器结构如图4-30a所示，传感器接入二极管双T型电路，电路原理示意图如图4-30b所示。已知电源电压UE=10V，频率f=1MHz，R1=R2=40kΩ，压差电容C1=C2=10pF，RL=20kΩ。试分析，当压力传感器有压差PH＞PL使电容变化ΔC=1pF时，一个周期负载电阻上产生的输出电压URL平均值的大小与方向。54a)b)图4-304.7解：当时，；由于，电压UE的负半周占优势，故的方向下正上负。电容式传感器的测量电路有：交流电桥、二极管双T型电路、差动脉冲调宽电路和运算放大电路。49-52第五章电感式传感器1、何谓电

8、感式传感器？电感式传感器