傳感器原理及應用習題答案完整版.doc

2-4、現(xiàn)有柵長為3mm和5mm兩種絲式應變計，其橫向效應系數(shù)分別為5%和3%，欲用來測量泊松比=0.33的鋁合金構件在單向應力狀態(tài)下的應力分布(其應力分布梯度較大)。試問：應選用哪一種應變計?為什么?答：應選用柵長為5mm的應變計。由公式和知應力大小是通過測量應變片電阻的變化率來實現(xiàn)的。電阻的變化率主要由受力后金屬絲幾何尺寸變化所致部分（相對較大）加上電阻率隨應變而變的部分（相對較?。?。一般金屬0.3，因此(1+2)1.6；后部分為電阻率隨應變而變的部分。以康銅為例，C1，C(1-2)0.4，所以此時K0=Km2.0。顯然，金屬絲材的應變電阻效應以結構尺寸變化為主。從結構尺寸看，柵長為5mm的絲式應變計比柵長為3mm的應變計在相同力的作用下，引起的電阻變化大。2-5、現(xiàn)選用絲柵長10mm的應變計檢測彈性模量E=21011N/m2、密度=7.8g/cm3的鋼構件承受諧振力作用下的應變，要求測量精度不低于0.5%。試確定構件的最大應變頻率限。答：機械應變波是以相同于聲波的形式和速度在材料中傳播的。當它依次通過一定厚度的基底、膠層(兩者都很薄，可忽略不計)和柵長而為應變計所響應時，就會有時間的遲后。應變計的這種響應遲后對動態(tài)(高頻)應變測量，尤會產生誤差。由式中為聲波在鋼構件中傳播的速度；又知道聲波在該鋼構件中的傳播速度為：;；可算得。2-6、為什么常用等強度懸臂梁作為應變式傳感器的力敏元件? 現(xiàn)用一等強度梁：有效長=150mm，固支處寬b=18mm，厚h=5mm，彈性模量E=2105N/mm2，貼上4片等阻值、K=2的電阻應變計，并接入四等臂差動電橋構成稱重傳感器。試問：1)懸臂梁上如何布片?又如何接橋?為什么?2)當輸入電壓為3V，有輸出電壓為2mV時的稱重量為多少?答：當力F作用在彈性臂梁自由端時，懸臂梁產生變形，在梁的上、下表面對稱位置上應變大小相當，極性相反，若分別粘貼應變片R1 、R4 和R2 、R3 ，并接成差動電橋，則電橋輸出電壓Uo與力F成正比。等強度懸臂梁的應變不隨應變片粘貼位置變化。1）、懸臂梁上布片如圖2-20a所示。接橋方式如圖2-20b所示。這樣當梁上受力時，R1、R4受拉伸力作用，阻值增大，R2、R3受壓，阻值減小，使差動輸出電壓成倍變化?？商岣哽`敏度。2）、當輸入電壓為3V，有輸出電壓為2mV時的稱重量為：計算如下：由公式：代入各參數(shù)算F=33.3N；1牛頓=0.102千克力；所以，F(xiàn)=3.4Kg。此處注意：F=m*g；即力=質量*重力加速度；1N=1Kg*9.8m/s2.力的單位是牛頓（N）和質量的單位是Kg；所以稱得的重量應該是3.4Kg。 ;2-7、何謂壓阻效應?擴散硅壓阻式傳感器與貼片型電阻應變式傳感器相比有什么優(yōu)點，有什么缺點?如何克服?答：“壓阻效應”是指半導體材料（鍺和硅）的電阻率隨作用應力的變化而變化的現(xiàn)象。優(yōu)點是尺寸、橫向效應、機械滯后都很小，靈敏系數(shù)極大，因而輸出也大，可以不需放大器直接與記錄儀器連接，使得測量系統(tǒng)簡化。缺點是電阻值和靈敏系數(shù)隨溫度穩(wěn)定性差，測量較大應變時非線性嚴重；靈敏系數(shù)隨受拉或壓而變，且分散度大，一般在(3-5)%之間，因而使得測量結果有(3-5)%的誤差。壓阻式傳感器廣泛采用全等臂差動橋路來提高輸出靈敏度，又部分地消除阻值隨溫度而變化的影響。2-8 、一應變片的電阻R=120，k=2.05，用作應變片為800m/m的傳感元件。a.求R/R和R；b.若電源電壓U=3V，惠斯登電橋初始平衡，求輸出電壓U0。答：此處=800m/m；所以；全橋電路連接時，輸出電壓可按下式計算：式中nR2/R1，為橋臂比；此處取四個電阻相等，所以n=1；算得U0=4.92mV。2-9、在材料為鋼的實心圓柱形試件上，沿軸線和圓周方向各貼一片電阻為120的應變片R1和R2，把這兩片應變片接入差動電橋（如圖2-19），若鋼的泊松系數(shù)=0.285，應變片的靈敏度系數(shù)k=2，電橋電源電壓U=2V，當試件受軸向拉伸時，測得應變片的電阻變化R1=0.48 ，求電橋的輸出電壓U0為多少？圖2-12a半橋電路答：由軸向應變引起的電阻變化；可求的軸向應變系數(shù);總的應變系數(shù)；又 或：也可以根據(jù)分壓定律來做。得U0=2.567mV。4-1 有一只變極距電容傳感元件，兩極板重疊有效面積為810-4m2，兩極板間的距離為1mm，已知空氣的相對介電常數(shù)是1.0006，試計算該傳感器的位移靈敏度。答：由變極距型電容傳感器知識可知，其位移靈敏度，由已知條件可知，代入數(shù)據(jù)可以求得：。4-2 簡述電容式傳感器的工作原理答： 有物理知識可知，物體間的電容量，電容式傳感器的基本原理就是基于物體間的電容量與其結構參數(shù)之間的關系來實現(xiàn)。也即當被測參數(shù)變化使得上式中的S、或發(fā)生變化時，電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個參數(shù)不變，而僅改變其中一個參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉換為電容量的變化，這就組成了電容式傳感器。4-5 采用運算放大器作為電容傳感器的測量電路，其輸出特性是否為線性？為什么？答：采用運算放大器作為電容傳感器的測量電路時，其輸出/輸入特性關系為：?？梢娺\算放大器的輸出電壓與極板間距離成線性關系。因此，運算放大器式電路解決了單個變極板間距離式電容傳感器的非線性問題。但要求輸入阻抗Zi及放大倍數(shù)足夠大。同時，為保證儀器精度，還要求電源電壓的幅值和固定電容C值穩(wěn)定。6-4 什么是霍爾效應？霍爾電勢與哪些因素有關？答：置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應。 霍爾器件工作產生的霍爾電勢為，由表達式可知，霍爾電勢正比于激勵電流及磁感應強度，其靈敏度與霍爾系數(shù)成正比，而與霍爾片厚度成反比。6-5 影響霍爾元件輸出零點的因素有哪些？怎樣補償？答：影響霍爾元件輸出零點的因素主要是霍爾元件的初始位置?；魻栁灰苽鞲衅?，是由一塊永久磁鐵組成磁路的傳感器，在霍爾元件處于初始位置時，霍爾電勢不等于零?；魻柺轿灰苽鞲衅鳛榱双@得較好的線性分布，在磁極端面裝有極靴，霍爾元件調整好初始位置時，可以使霍爾電勢0。6-6 溫度變化對霍爾元件輸出電勢有什么影響？如何補償？答：霍爾元件的靈敏系數(shù)是溫度的函數(shù)，關系式為：，大多數(shù)霍爾元件的溫度系數(shù)是正值，因此，它們的霍爾電勢也將隨溫度升高而增加T倍。 補償溫度變化對霍爾電勢的影響，通常采用一種恒流源補償電路。基本思想是：在溫度增加的同時，讓激勵電流相應地減小，并能保持乘積不變，也就可以相對抵消溫度對靈敏系數(shù)增加的影響，從而抵消對霍爾電勢的影響。圖727 用浸入式熱電偶測量熔融金屬示意圖1 鋼水包；2鋼熔融體； 3熱電極A 、 B4 、7補償導線接線柱 5補償導線6保護管8毫伏表9、10 毫伏表接線柱7-1在煉鋼廠中，有時直接將廉價熱電極（易耗 品，例如鎳鉻、鎳硅熱偶絲，時間稍長即熔化）插入鋼水中測量鋼水溫度，如圖 7-27所示。試說明測量鋼水溫度的基本原理？為什么不必將工作端焊在一起？ 要滿足哪些條件才不影響測量精度？采用上述方法是利用了熱電偶的什么定律？如果被測物不是鋼水，而是熔化的塑料行嗎？為什么？ 答：測量鋼水溫度的基本原理是利用了熱電效應；因為鋼水是導體，又處在同一個溫度下，把鋼水看作是第三導體接入，利用了熱電偶的導體接入定律；如果被測物不是鋼水，而是熔化的塑料不行，因為，塑料不導電，不能形成熱電勢。圖 729 利用 XCT-101 型動圈儀表組成熱電偶測溫、控溫電路7-5用鎳鉻-鎳硅（K）熱電偶測溫度，已知冷端溫度為40，用高精度毫伏表測得這時的熱電勢為29.186mV ，求被測點溫度？答：查K分度表，熱電偶在40時相對于0的熱電勢為：1.6118mV;由公式：=29.186+1.6118mV=30.798mV;查K分度表得被測點溫度值為：740。7-6圖7-29為利用 XCT-101 型動圈儀表組成的熱電偶測溫、控溫電路。請正確連線。 答：主回路：380V交流電從接線排引入，經過交流接觸器，到退火電爐主加熱回路。檢測回路：取220V單相電給控制盒，獲得低壓直流電，給檢測回路供電；熱電偶接入控制盒輸入端，經內部處理電路，控制直流繼電器線圈，用直流繼電器的常開觸點控制交流接觸器的線圈電壓。L1火線經過交流接觸器的線圈一端，線圈另一端接直流繼電器的常開觸電端，直流繼電器的公共端接交流電的零線。使得當直流繼電器吸合時，交流接觸器線圈得點，吸合。工作過程：上電后，熱電偶傳感器檢測退火爐中的溫度，當溫度低于要求的溫度點時，交流接觸器線圈得電吸合，退火爐加熱；當傳感器檢測到退火爐的溫度高于要求值后，控制直流繼電器釋放，交流接觸器線圈失電，主回路斷電，退火爐不加熱。從而達到控制爐溫在設定的范圍。7-9使用k型熱電偶，基準接點為0、測量接點為30和900時，溫差電動勢分別為1.203mV和37.326mV。當基準接點為30，測溫接點為900時的溫差電動勢為多少？ 答：由公式，得：當基準接點為30，測溫接點為900時的溫差電動勢為:37.326-1.203=36.123mV。9-1 利用熱導率式氣敏傳感器原理，設計一真空檢測儀表，并說明其工作原理。圖9-32熱導率氣敏元件測量電路原理圖答：每種氣體都有固定的熱導率，混合氣體的熱導率也可以近似求得。因為以空氣為比較基準的校正比較容易實現(xiàn)，所以用熱導率變化法測氣體濃度時，往往以空氣為基準比較被測氣體。其基本測量電路如圖9-32所示，其中F1、F2可用不帶催化劑的白金線圈制作，也可用熱敏電阻。F2內封存入已知的比較氣體，F(xiàn)1與外界相通，當被測氣體與其相接觸時，由于熱導率相異而使F1的溫度變化，F(xiàn)1的阻值也發(fā)生相應變化，電橋失去平衡，電橋輸出信號的大小與被測氣體的種類中濃度有確定的關系，這類氣體傳感器因為不用催化劑，所以不存在受催化劑影響而使特性變壞的問題，它除了用于測量可燃性氣體外，也可用于無機氣體及濃度的測量。圖10-4 超聲波探傷原理框圖10-4根據(jù)你已學過的知識設計一個超聲波探傷實用裝置(畫出原理框圖)，并簡要說明它探傷的工作過程?答：高頻發(fā)生器產生高頻振蕩波 ，發(fā)達后驅動超聲波發(fā)生器，將超聲波發(fā)生器和被測工件充分接觸，在接觸的表面會反射回第一個回波T，一部分超聲波繼續(xù)往前傳播，當遇到有砂眼、裂紋等缺陷時，會返回一個波到接收探頭F，超聲波繼續(xù)前行遇到工件B面再反射回波B到探頭接收器。通過將接收到的回波整形，測量T波到F波的時間差，就可以計算出缺陷離T面的距離。11-4 試用核輻射原理設計一個物體探傷儀，并說明其工作原理。圖答：核輻射探測器的作用是將核輻射信號轉換成電信號，從而探測出射線的強弱和變化。對于一定的放射源和一定的材料就有一定的和，則測出和。即可計算確定該材料的厚度。放射源一般用、或射線。當射線經過有裂紋、沙眼等缺陷的被測物體時，由于密度不同，使接收器收到的射線強度和其他部分不同。125 試述光柵傳感器中莫爾條紋的辨向和細分的原理。答：（1）辨向原理：在相隔BH/4間距的位置上，放置兩個光電元件1和2，得到兩個相位差/2的電信號u1和u2（畫圖，在圖中波形是消除直流分量后的交流分量），經過整形后得兩個方波信號和。 1、2光電元件；3、4光柵A（A）光柵移動方向；B（B）對應的莫爾條紋移動方向圖1210 辨向邏輯工作原理從圖中波形的對應關系可看出，當光柵沿A方向移動時，經微分電路后產生的脈沖，正好發(fā)生在的“1”電平時，從而經Y1輸出一個計數(shù)脈沖；而經反相并微分后產生的脈沖，則與的“0”電平相遇,與門Y2被阻塞，無脈沖輸出。在光柵沿A方向移動時，的微分脈沖發(fā)生在為“0”電平時，與門Y1無脈沖輸出；而的反相微分脈沖則發(fā)生在 的“1”電平時，與門Y2輸出一個計數(shù)脈沖，則說明的電平狀態(tài)作為與門的控制信號，來控制在不同的移動方向時,所產生的脈沖輸出。 這樣就可以根據(jù)運動方向正確地給出加計數(shù)脈沖或減計數(shù)脈沖，再將其輸入可逆計數(shù)器，實時顯示出相對于某個參考點的位移量。(2) 細分原理：就是在莫爾條紋信號變化一個周期內，發(fā)出若干個脈沖，以減小脈沖當量，如一個周期內發(fā)出n個脈沖，即可使測量精度提高到n倍，而每個脈沖相當于原來柵距的1/n。由于細分后計數(shù)脈沖頻率提高到了n倍，因此也稱之為n倍頻。細分方法有機械細分和電子細分兩類。 傳感器原理與工程應用 練習題一、 單項選擇題1、在整個測量過程中，如果影響和決定誤差大小的全部因素（條件）始終保持不變，對同一被測量進行多次重復測量，這樣的測量稱為（C ）A組合測量 B靜態(tài)測量C等精度測量 D零位式測量1.1在直流電路中使用電流表和電壓表測量負載功率的測量方法屬于（ ）。A. 直接測量 B. 間接測量C. 組合測量 D. 等精度測量2、屬于傳感器動態(tài)特性指標的是（B ）A重復性 B固有頻率 C靈敏度 D漂移21不屬于傳感器靜態(tài)特性指標的是（ ） A重復性 B固有頻率 C靈敏度 D漂移2.2 以下那一項不屬于電路參量式傳感器的基本形式的是( )。A.電阻式 B.電感式C.電容式D.電壓式2.2傳感器的主要功能是（ ）。A. 檢測和轉換 B. 濾波和放大C. 調制和解調 D. 傳輸和顯示3.電阻式傳感器是將被測量的變化轉換成( )變化的傳感器。A.電子B.電壓 C.電感D.電阻3.1電阻應變片配用的測量電路中，為了克服分布電容的影響，多采用（c ）。A直流平衡電橋 B直流不平衡電橋C交流平衡電橋 D交流不平衡電橋3.2電阻應變片的初始電阻數(shù)值有多種,其中用的最多的是 （B ）。A、 60 B、 120 C、 200 D、 3503.3電阻應變片式傳感器一般不能用來測量下列那些量（）、位移、壓力、加速度、電流3.4直流電橋的平衡條件為（ ）A相鄰橋臂阻值乘積相等 B相對橋臂阻值乘積相等C相對橋臂阻值比值相等 D相鄰橋臂阻值之和相等3.5全橋差動電路的電壓靈敏度是單臂工作時的（ ）。A. 不變 B. 2倍 C. 4倍 D. 6倍3.6、影響金屬導電材料應變靈敏系數(shù)K的主要因素是（ ）。A導電材料電阻率的變化 B導電材料幾何尺寸的變化C導電材料物理性質的變化 D導電材料化學性質的變化3.7、產生應變片溫度誤差的主要原因有（ ）。A電阻絲有溫度系數(shù) B試件與電阻絲的線膨脹系數(shù)相同C電阻絲承受應力方向不同 D電阻絲與試件材料不同3.8、直流電橋平衡的條件是（ ）。A 相臨兩臂電阻的比值相等 B 相對兩臂電阻的比值相等C相臨兩臂電阻的比值不相等 D 所有電阻都相等4、變氣隙式自感傳感器，當銜鐵移動使磁路中空氣縫隙的面積增大時，鐵心上線圈的電感量將（A）。A增大 B減小 C不變 D無法確定4.1、差動螺線管式電感傳感器配用的測量電路有( )。 A直流電橋 B變壓器式交流電橋C差動相敏檢波電路 D運算放大電路差4.2、差動變壓器屬于( )。A.電容式傳感器B.壓電式傳感器C.電阻式傳感器D.電感式傳感器4.3、渦流式壓力傳感器利用渦流效應將壓力的變化變換成線圈的( )。A.電阻變化B.電容變化C.渦流變化D.阻抗變化4.4下列不是電感式傳感器的是 。A 變磁阻式自感傳感器 B 電渦流式傳感器 C 變壓器式互感傳感器 D 霍爾式傳感器4.5下列傳感器中不能做成差動結構的是 。 A 電阻應變式 B 自感式 C 電容式 D 電渦流式4.6關于電渦流傳感器說法不正確的是（ ）A、電渦流傳感器是基于電磁感應原理工作的B、電渦流傳感器是由渦流線圈和支架構成的C、電渦流傳感器可以實現(xiàn)無接觸測量D、電渦流傳感器只測量靜態(tài)量，不能測量動態(tài)量。5、電容式傳感器是將被測量的變化轉換成(A )變化一種傳感器A.電容量 B.電感量C.介電常數(shù) D.距離5.1變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離d0之間是（c）。A 正比關系B 反比關系C 無關系5.2、下列不屬于電容式傳感器測量電路的是（ ）A調頻測量電路 B運算放大器電路 C脈沖寬度調制電路 D相敏檢波電路5.3、如將變面積型電容式傳感器接成差動形式，則其靈敏度將（ ）。A. 保持不變 B.增大一倍C. 減小一倍 D.增大兩倍5.4、當變隙式電容傳感器的兩極板極間的初始距離d0增加時，將引起傳感器的（ ）A靈敏度K0增加 B靈敏度K0不變C非線性誤差增加 D非線性誤差減小5.5、用電容式傳感器測量固體或液體物位時，應該選用（ c）。A變間隙式 B變面積式C變介電常數(shù)式 D空氣介質變間隙式5.6、關于差動脈沖寬度調制電路的說法正確的是（ ）。A. 適用于變極板距離和變介質型差動電容傳感器B. 適用于變極板距離差動電容傳感器且為線性特性C. 適用于變極板距離差動電容傳感器且為非線性特性D. 適用于變面積型差動電容傳感器且為線性特性5.7、下列不屬于電容式傳感器測量電路的是（ ）A調頻測量電路 B運算放大器電路C脈沖寬度調制電路 D相敏檢波電路5.8電容式傳感器采用“驅動電纜”技術是為了減少或消除（ ）的影響。A溫度變化 B寄生電容 C邊緣效應 D非線性6、霍爾元件不等位電勢產生的主要原因不包括（ c ）A霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位上B半導體材料不均勻造成電阻率不均勻或幾何尺寸不均勻C周圍環(huán)境溫度變化D激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分配61、下面不屬于不等位電勢U0產生原因的是（ ）。A、霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位面上； B、半導體材料不均勻造成了電阻率不均勻或幾何尺寸不均勻； C、元件由金屬或絕緣體構成；D、激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分布等。6.2、關于霍爾傳感器說法不正確的是（ ） A、霍爾片越厚，霍爾傳感器輸出靈敏度越大B、霍爾片越薄，霍爾傳感器輸出靈敏度越大C、霍爾傳感器可以作測量元件D、霍爾傳感器可以作開關元件7、 壓電晶片的連接方式中串聯(lián)接法（ a ）A、輸出電壓大，本身電容小，適宜用于以電壓作輸出信號B、輸出電荷大，本身電容大， 時間常數(shù)大C、輸出電壓小，本身電容大，適宜用于以電壓作輸出信號D、輸出電荷小，本身電容小， 時間常數(shù)大7.1兩個型號相同的壓電片串聯(lián)使用時，下列說法正確的是（ ）A、等效輸出電荷增大一倍 B、等效輸出電容增加一倍C、等效輸出電壓增加一倍 D、都不正確7.2關于壓電式傳感器中壓電元件的連接，以下說法正確的是（ ）A與單片相比，并聯(lián)時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓不變 B. 與單片相比，串聯(lián)時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓增大1倍C與單片相比，并聯(lián)時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓增大1倍 D. 與單片相比，串聯(lián)時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓不變7.3 用于厚度測量的壓電陶瓷器件利用了 原理。A.磁阻效應 B. 正壓電效應 C.逆壓電效應7.4 下面材料中不是壓電材料有（D ）。A石英晶體 B氧化鋅C鈮酸鉀晶體 D有機玻璃7.5、 石英晶體在沿機械軸y方向的力作用下會（ b）A產生縱向壓電效應 B. 產生橫向壓電效應C不產生壓電效應 D. 產生逆向壓電效應7.6、在運算放大器放大倍數(shù)很大時，壓電傳感器輸入電路中的電荷放大器的輸出電壓與（ ）成正比。A輸入電荷 B.反饋電容C電纜電容 D.放大倍數(shù)7.7對石英晶體，下列說法正確的是（ ）。A. 沿光軸方向施加作用力，不會產生壓電效應，也沒有電荷產生。B. 沿光軸方向施加作用力，不會產生壓電效應，但會有電荷產生。C. 沿光軸方向施加作用力，會產生壓電效應，但沒有電荷產生。D. 沿光軸方向施加作用力，會產生壓電效應，也會有電荷產生。7.8、石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應對比正確的是（ ）A. 壓電陶瓷比石英晶體的壓電效應明顯，穩(wěn)定性也比石英晶體好B. 壓電陶瓷比石英晶體的壓電效應明顯，穩(wěn)定性不如石英晶體好C. 石英晶體比壓電陶瓷的壓電效應明顯，穩(wěn)定性也比壓電陶瓷好D. 石英晶體比壓電陶瓷的壓電效應明顯，穩(wěn)定性不如壓電陶瓷好7.9、兩個壓電元件相并聯(lián)與單片時相比說法正確的是（ ） A. 并聯(lián)時輸出電壓不變，輸出電容是單片時的一半B. 并聯(lián)時輸出電壓不變，電荷量增加了2倍C. 并聯(lián)時電荷量增加了2倍，輸出電容為單片時2倍D. 并聯(lián)時電荷量增加了一倍，輸出電容為單片時的2倍7.10、兩個壓電元件相串聯(lián)與單片時相比說法正確的是（ ）A. 串聯(lián)時輸出電壓不變，電荷量與單片時相同B. 串聯(lián)時輸出電壓增大一倍，電荷量與單片時相同C. 串聯(lián)時電荷量增大一倍，電容量不變D. 串聯(lián)時電荷量增大一倍，電容量為單片時的一半7.11、用于厚度測量的壓電陶瓷器件利用了（ ）原理。A. 磁阻效應 B. 壓阻效應C. 正壓電效應 D. 逆壓電效應7.12、壓電陶瓷傳感器與壓電石英晶體傳感器的比較是（）。A前者比后者靈敏度高 B后者比前者靈敏度高C前者比后者性能穩(wěn)定性好 D前者機械強度比后者的好7.13、壓電式傳感器目前多用于測量（ ）。A靜態(tài)的力或壓力 B動態(tài)的力或壓力C位移 D溫度7.14、石英晶體在沿機械軸y方向的力作用下會（ ）。A產生縱向壓電效應 B. 產生橫向壓電效應C不產生壓電效應 D. 產生逆向壓電效應7.15、 在運算放大器放大倍數(shù)很大時，壓電傳感器輸入電路中的電荷放大器的輸出電壓與（ ）成正比。A輸入電荷 B.反饋電容C電纜電容 D.放大倍數(shù)7.16、石英晶體在沿電軸X方向的力作用下會（ ）A不產生壓電效應 B. 產生逆向壓電效應 C. 產生橫向壓電效應 D產生縱向壓電效應 7.17、關于壓電式傳感器中壓電元件的連接，以下說法正確的是（ ）A與單片相比，并聯(lián)時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓不變 B. 與單片相比，串聯(lián)時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓增大1倍C與單片相比，并聯(lián)時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓增大1倍 D. 與單片相比，串聯(lián)時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓不變9下列光電器件中，基于光電導效應工作的是（ ） A光電管 B光敏電阻 C光電倍增管 D光電池9.1、封裝在光電隔離耦合器內部的是（）A一個發(fā)光二極管和一個發(fā)光三極管B一個光敏二極管和一個光敏三極管C兩個發(fā)光二極管或兩個光敏三極管D一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管9.2、光電二極管工作是需（ ） A、加正向工作電壓 B、加反向工作電壓 C、不需加電壓 D、正、反電壓都可以9.3、有關光敏電阻的描述，正確的是（ ）A、暗電阻大 B、亮電阻大C、一樣大 D、無法比較9.4、基于外光電效應的光電器件有（ ）A、光電倍增管 B、光電池 C、光敏電阻 D、發(fā)光二極管9.5、利用內光電效應原理制成的光電元件是（D ）。A光電管 B光電倍增管C光電池 D光敏電阻9.6、下列器件中是基于外光電效應制成的是 。A 光敏電阻 B 光電池 C 光電倍增管 D 光敏晶體管9.7光敏電阻的特性是（ ） A有光照時亮電阻很大 B無光照時暗電阻很小 C無光照時暗電流很大 D受一定波長范圍的光照時亮電流很大 9.8、基于光生伏特效應工作的光電器件是（ ）A光電管 B.光敏電阻C光電池 D.光電倍增管10不能實現(xiàn)非接觸式測量的傳感器是 。A 壓電式 B 電渦流式 C 光電式 D 光纖式二、 填空題1、運算是計算傳感器 的公式。2、要使直流電橋平衡，必須使電橋相對臂電阻值的 相等。3、量程是指傳感器在_內的上限值與下限值之差。4、相對誤差是指測量的_與被測量量真值的比值，通常用百分數(shù)表示。5、傳感器靜態(tài)特性指標主要有 、 、 、 等。6、半導體應變片在應力作用下電阻率發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為_效應。7、電阻應變片一般由_、 、覆蓋層、引線 四個部分組成，其中_ 是核心部件。8、金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱_效應；半導體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱_效應。9、電阻應變式傳感器的核心元件是 ，其工作原理是基于 。10、半導體應變片工作原理是基于 效應，它的靈敏系數(shù)比金屬應變片的靈敏系數(shù) 。11、應變式傳感器產生溫度誤差的原因為 和 。通常采用的溫度補償方法有 、 、 等。12、 電感式傳感器是利用_原理，將被測量的變化轉化成_變化的一種機電轉換裝置。13、自感式傳感器主要有變間隙式、變截面式和螺管式三種類型。14、差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上由于兩線圈的結構及參數(shù)不相等，差動變壓器輸出電壓不為零，此電壓稱為_。15、在電感式傳感器中，線圈之間的沒有耦合的是 自感 式傳感器，被測對象也是磁路一部分的是 互感 傳感器。16、電感式傳感器是建立在基礎上的，電感式傳感器可以把輸入的物理量轉換為或的變化，并通過測量電路進一步轉換為電量的變化，進而實現(xiàn)對非電量的測量。17、電感式傳感器根據(jù)工作原理的不同可分為 、 和 等種類。18、差動變壓器結構形式有 、 和 等，但它們的工作原理基本一樣，都是基于 的變化來進行測量，實際應用最多的是 差動變壓器。19、變氣隙式自感傳感器，當街鐵移動靠近鐵芯時，鐵芯上的線圈電感量 （增加，減少）。20、電容式傳感器按結構特點可分為變極距型、型和變面積型等三種。21、電容式傳感器利用了將非電量的變化轉換為 的變化來實現(xiàn)對物理量的測量。 22、電容式傳感器根據(jù)其工作原理的不同可分為 電容式傳感器、電容式傳感器和電容式傳感器。23、變極距型電容式傳感器單位輸入位移所引起的靈敏度與兩極板初始間距成 關系。24、忽略邊緣效應，變面積型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為 （線性、非線性），變介質型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為 （線性、非線性），變極距型電容式傳感器輸入量與輸出量的關系為 （線性、非線性）。25、變極距型電容傳感器做成差動結構后，靈敏度提高了 倍，而非線性誤差轉化為 關系而得以大大降低。26、將電能轉變?yōu)闄C械能的壓電效應稱為 。27、壓電式傳感器是一種典型的 傳感器（或發(fā)電型傳感器），其以某些電介質的 為基礎，來實現(xiàn)非電量電測的目的。28、某些電介質當沿一定方向對其施力而變形時內部產生極化現(xiàn)象，同時在它的表面產生符號相反的電荷，當外力去掉后又恢復不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為效應；在介質極化方向施加電場時電介質會產生形變，這種效應又稱 效應。29、為了分析方便，在晶體學中把石英晶體用三根互相垂直的軸x、y、z來描述，分別稱為 軸、 軸和 軸。30、石英晶體沿 方向施加作用力不會產生壓電效應，沒有點電荷產生。31、石英晶體的X軸稱為 _，垂直于X軸的平面上 最強；Y軸稱為 ，沿Y軸的 最明顯；Z軸稱為光軸或中性軸，Z軸方向上無壓電效應。32、壓電效應將 轉變?yōu)?，逆壓電效應將 轉化為 。33壓電式傳感器可等效為一個 和一個 并聯(lián)，也可等效為一個與 相串聯(lián)的電壓源。34、壓電式傳感器使用放大器時，輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長度變化的影響。35、壓電元件測量電路采用前置放大器的目的是： 、 。目前經常應用的前置放大器有 和 兩種。36、目前壓電式傳感器的常用的材料有 壓電晶體 、 壓電陶瓷 和高分子電致伸縮材料等三類，其中 壓電晶體 具有良好的溫度穩(wěn)定性，常用于高精度的測量。壓電材料的 逆壓電 效應還可以用來產生超聲波。37、霍爾元件有兩對電極，一對用來施加_，稱為_電極，另一對用來輸出_，稱為_電極。38、霍爾效應指：金屬或半導體置于磁場中，當有電流流過時，在_方向上會產生電動勢。39光電效應分為 外光電效應 、光生伏特效應 和 三大類。光電效應分為 內光電效應 和 外光電效應 兩大類，其中，光敏電阻的原理是基于 效應的。三、名詞解釋：1、傳感器2、重復性3、線性度2、正壓電效應答：壓電效應：某些電介質物體在沿一定方向受到壓力或拉力作用時發(fā)生變形，并且在其表面上會產生電荷，若將外力去掉，它們又重新回到不帶電的狀態(tài)。具有壓電效應材料有石英晶體、人工制造的壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛等。逆壓電效應四、簡答題1、解釋什么是傳感器？傳感器的基本組成包括哪兩大部分？這兩大部分各自起什么作用？2、什么是傳感器的靜態(tài)特性，描述靜態(tài)特性的技術指標有哪些？3金屬電阻應變片與半導體材料的電阻應變效應有什么不同?答：金屬電阻的應變效應主要是由于其幾何形狀的變化而產生的，半導體材料的應變效應則主要取決于材料的電阻率隨應變所引起的變化產生的。4、 簡要說明電容式傳感器的工作原理。答：電容式傳感能將被測量轉換為傳感器電容變化。傳感器有動靜兩個板板，板板間的電容為： ，式中： 0 真空介電常數(shù) r 介質的相對介電常數(shù) 兩極板間的距離有關 A 極板的有效面積當動板板運動或極板間的介質變化就會引起傳感器電容值的變化，從而構成變極距式、變面積式和變介質型的電容式傳感器。5、什么是電渦流效應？6、石英晶體x、y、z軸的名稱及其特點是什么？ 7、畫出壓電元件的兩種等效電路。8、畫出壓電式傳感器中采用電荷放大器的電路圖，并分析證明輸出電壓幾乎不受聯(lián)接電纜長度變化的影響。9試說明壓電式傳感器中，壓電片并聯(lián)和串聯(lián)后對測量的影響。答：壓電元件能夠方便地組合應用，起到提高電壓輸出靈敏度的作用，這是壓電式傳感器的一個特點（2分）。組合的基