成都理工大學(xué)傳感器試題一至六及答案

1、成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題1一 填空（每空1分，共20分）1.通常傳感器由部分組成， 是能把外界轉(zhuǎn)換成器件和裝置。2.金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)；半導(dǎo)體或固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長(zhǎng)度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為效應(yīng)。3.螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時(shí)輸出電壓為零，而實(shí)際上差動(dòng)變壓器輸出電壓不為零，我們把這個(gè)不為零的電壓稱為電壓；利用差動(dòng)變壓器測(cè)量位移時(shí)如果要求區(qū)別位移方向（或正負(fù)）可采用電路。4.把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施

2、加磁場(chǎng)B，在另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與控制電流和磁場(chǎng)成比例的電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為電勢(shì)。外加磁場(chǎng)使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場(chǎng)變化的現(xiàn)象成效應(yīng)。5.某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)時(shí)電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱效應(yīng)。6.在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱效應(yīng)；入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的現(xiàn)象稱效應(yīng)；半導(dǎo)體材料吸收光能后在PN結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)式的效應(yīng)稱效應(yīng)。7、塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，利用該原理

3、制作的傳感器稱傳感器；這種傳感器只能測(cè)量物體。8、不同的金屬兩端分別連在一起構(gòu)成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)；若兩金屬類型相同兩端溫度不同，加熱一端時(shí)電路中電動(dòng)勢(shì)E =。二 選擇題（每空1分，共20分）電阻應(yīng)變片 磁敏電阻 霍爾元件 氣敏傳感器 濕敏傳感器光電耦合器 壓電傳感器 電容傳感器 熱敏電阻 CCD電荷耦合器壓阻式傳感器 光纖傳感器 磁電傳感器 光電二極管 差動(dòng)變壓器熱釋電器件 磁敏晶體管 電渦流傳感器 光電池 超聲波傳感器熱電偶 紅外傳感器 色敏傳感器正確選擇以上傳感器填入以下空內(nèi)：1可以進(jìn)行位移測(cè)量的傳感器有、；2可以完成溫度測(cè)量的有、；3半導(dǎo)體式

4、傳感器是、；4光電傳感器有、；5用于磁場(chǎng)測(cè)量的傳感器、；6進(jìn)行振動(dòng)（或加速度）測(cè)量的傳感器、；7利用物體反射進(jìn)行非電量檢測(cè)的傳感器、；三 計(jì)算 (每題5分，共10分)1、圖為一直流應(yīng)變電橋，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350，求：R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為R1=3.5時(shí)輸出U0=?。R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對(duì)臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。2 石英晶體加速計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)，已知加速度計(jì)靈敏度為5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，

5、當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度時(shí)的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機(jī)械的振動(dòng)加速度(單位g)。四 問(wèn)答題（每題5分，共10分）1壓力傳感器測(cè)量砝碼數(shù)據(jù)如下，試解釋這是一種什么誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是什么。N(g) 0 1.0 2 3 4 5正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.52解釋下列磁敏傳感器：磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么？磁敏電阻與霍爾元件屬同一類磁電轉(zhuǎn)換元件，在本質(zhì)上有什么不同？五 電路分析（每題5分，共20分）。下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤(pán)構(gòu)成差動(dòng)電容C1、C2 ,兩邊壓力分別為P1、

6、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動(dòng)電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析：§ 當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時(shí)負(fù)載電阻RL上的電壓U0值； § 當(dāng)P1>P2時(shí)負(fù)載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負(fù)）。 。圖為酒精測(cè)試儀電路，A是顯示驅(qū)動(dòng)器。問(wèn)：TGS812是什么傳感器？2、5腳是傳感器哪個(gè)部分，有什么作用？分析電路工作原理，調(diào)節(jié)電位器RP有什么意義?。圖為光電傳感器電路，GPIS01是光電斷路器。分析電路工作原理：當(dāng)用物體遮擋光路時(shí)晶體三極管VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止？二極管是一個(gè)什么器件，在電路中起到什么作用？如果二極管反相連接晶體管VT狀態(tài)如何？。

7、下圖是電阻應(yīng)變儀電路框圖，電橋采用交流供電，應(yīng)變信號(hào)為一正弦變化的信號(hào)頻率為20Hz，振蕩頻率4KHz。請(qǐng)畫(huà)出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題1（答案）一.填空（每空1分，共20分）1.通常傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，是能把外界非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件和裝置。2.金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱應(yīng)變效應(yīng)；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長(zhǎng)度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。3.差動(dòng)變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位

8、置時(shí)輸出電壓為零，而實(shí)際上差動(dòng)變壓器輸出電壓不為零，我們把這個(gè)不為零的電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓；利用差動(dòng)變壓器測(cè)量位移時(shí)，如果要求區(qū)別位移方向（或正負(fù)）可采用相敏檢波電路。4.把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施加磁場(chǎng)B，在另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與控制電流和磁場(chǎng)成比例的電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)。外加磁場(chǎng)使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場(chǎng)變化的現(xiàn)象成磁阻效應(yīng)。5.某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)時(shí)電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱逆壓電

9、效應(yīng)。6.在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光電效應(yīng)；入射光強(qiáng)改變物質(zhì)導(dǎo)電率的現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)；半導(dǎo)體材料吸收光能后在PN結(jié)上產(chǎn)生電動(dòng)式的效應(yīng)稱光生伏特效應(yīng)。7、塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱電渦流傳感器；這種傳感器只能測(cè)量金屬物體。8、不同的金屬兩端分別連在一起構(gòu)成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱熱電效應(yīng)效應(yīng)；若兩金屬類型相同兩端溫度不同，加熱一端時(shí)電路中電動(dòng)勢(shì)E =0。二.選擇題（每空1分，共20分）電阻應(yīng)變片 磁敏電阻 霍爾元件 氣敏傳感器 濕敏傳感器光電耦合器 壓電傳感器

10、 電容傳感器 熱敏電阻 CCD電荷耦合器壓阻式傳感器 光纖傳感器 磁電傳感器 光電二極管 差動(dòng)變壓器熱釋電器件 磁敏晶體管 電渦流傳感器 光電池 超聲波傳感器熱電偶 紅外傳感器 色敏傳感器正確選擇以上傳感器填入以下空內(nèi)：1.可以進(jìn)行位移測(cè)量的傳感器有光纖傳感器、差動(dòng)變壓器、電阻傳感器；2.可以完成溫度測(cè)量的有熱電偶、熱敏電阻；熱釋電；3.半導(dǎo)體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器；4.光電傳感器有光電耦合器、色敏傳感器、光纖傳感器、光電二極管；5.用于磁場(chǎng)測(cè)量的傳感器霍爾器件、磁敏晶體管；6.進(jìn)行振動(dòng)（或加速度）測(cè)量的傳感器磁電傳感器、壓電傳感器；7.利用物體反射進(jìn)行非電量檢測(cè)的傳

11、感器超聲波傳感器、紅外傳感器；三.計(jì)算 (每題5分，共10分)1.圖為一直流應(yīng)變電橋，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350，求：R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為R1=3.5時(shí)輸出U0=?。R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對(duì)臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。解：2.石英晶體加速計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)，已知加速度計(jì)靈敏度為5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度時(shí)的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機(jī)械的振動(dòng)加速度(單位g)。解：四.問(wèn)答題（每題

12、5分，共10分）1.壓力傳感器測(cè)量砝碼數(shù)據(jù)如下，試解釋這是一種什么誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是什么。N(g)012345正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5解：遲滯誤差；靜態(tài)誤差；傳感器本身材料的缺陷造成。2.解釋下列磁敏傳感器：磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么？磁敏電阻與霍爾元件屬同一類磁電轉(zhuǎn)換元件，在本質(zhì)上有什么不同？解：磁敏晶體管有放大作用；普通晶體管無(wú)磁靈敏度；磁敏電阻不能區(qū)別磁極性。五.電路分析（每題5分，共20分）1.下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤(pán)構(gòu)成差動(dòng)電容C1、C2 ,兩邊

13、壓力分別為P1、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動(dòng)電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析：§ 當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時(shí)負(fù)載電阻RL上的電壓U0值； § 當(dāng)P1>P2時(shí)負(fù)載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負(fù)）。 解：U0=0U0=UfM（C1-C2）因?yàn)?C1 C2所以 U0 0 ，輸出負(fù)電壓。2.圖為酒精測(cè)試儀電路，A是顯示驅(qū)動(dòng)器。問(wèn)：§ TGS812是什么傳感器？ § 2、5腳是傳感器哪個(gè)部分，有什么作用？ § 分析電路工作原理，調(diào)節(jié)電位器RP有什么意義? 解：氣敏傳感器；加熱電極，可加速還原反應(yīng)提高氣敏傳感

14、器靈敏度；調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍和滿度值。3.圖為光電傳感器電路，GPIS01是光電斷路器。分析電路工作原理：當(dāng)用物體遮擋光路時(shí)晶體三極管VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止？二極管是一個(gè)什么器件，在電路中起到什么作用？如果二極管反相連接晶體管VT狀態(tài)如何？解：截止；紅外發(fā)射管，起控制作用；截止。4.下圖是電阻應(yīng)變儀電路框圖，電橋采用交流供電，應(yīng)變信號(hào)為一正弦變化的信號(hào)頻率為20Hz，振蕩頻率4KHz。請(qǐng)畫(huà)出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題2（80分）1在右下圖所示的電橋中，R1=1000，R3=1500，C2=1F時(shí)電橋平衡。電容C4是多少？（5分）2作為光

15、波5m紅外線的傳感器材料有哪些？（5分）3在用光開(kāi)關(guān)檢測(cè)物體的系統(tǒng)中，指出輸出電壓的時(shí)間波形。（5分）4由光電二極管二維陣列組成面型傳感器進(jìn)行圖像檢測(cè)，對(duì)圖像的分辨率由光電二極管的個(gè)數(shù)決定，試說(shuō)明理由。（5分）5高溫加熱的鋼板為紅色，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)變?yōu)榘咨?，試說(shuō)明原因。（5分）6試舉坑內(nèi)甲烷氣體量傳感器的例子。（5分）試舉工廠排水污濁監(jiān)視用傳感器的例子。試舉汽車(chē)排氣成分調(diào)整用傳感器的例子。7已知某壓力傳感器的測(cè)定范圍為010000Pa，輸入特性表示為y=10(x-0.00007x2+2000)請(qǐng)問(wèn)這種傳感器能使用嗎？（5分）8某CO2氣體傳感器在20。C，濃度范圍為0100ppm時(shí)的輸入特性

16、表示為Rx=x+250(k),用差動(dòng)法回答以下問(wèn)題（其中R1=10M,E=2V）: （15分）· 利用最簡(jiǎn)單的電阻-電壓變換電路，繪出X，V0的關(guān)系圖。 · 利用電橋進(jìn)行電阻-電壓變換電路，繪出20 。C時(shí)X，V0的關(guān)系圖。另外，當(dāng)30。C時(shí)，Rx=x+500(k)，在同一張圖上再加上X，V0的關(guān)系圖，然后進(jìn)行比較。 · 采用兩個(gè)差動(dòng)法的傳感器電路繪出20。C，30。C時(shí)X，V0的關(guān)系，然后與（2）中的圖形進(jìn)行比較。 9設(shè)阻抗Rs為1k俄信號(hào)源與100V的動(dòng)力線有50m的并行走線距離，靜電感應(yīng)所產(chǎn)生的噪聲電壓為多少？分布電容設(shè)為10pF/m。（10分）10（1）采

17、用超聲波或光脈沖信號(hào)，由從對(duì)象反射回來(lái)的脈沖的時(shí)間進(jìn)行距離檢測(cè)，空氣中的音速為340m/s，軟鋼中縱波的因素為5900 m/s，光的速度為3*108 m/s，求這三種情況下1 ms的往復(fù)時(shí)間對(duì)應(yīng)得距離。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，比較采用光脈沖所需要系統(tǒng)得信號(hào)處理速度要比采用超聲波脈沖時(shí)的系統(tǒng)速度快幾倍？（2）根據(jù)（1）的結(jié)果，討論利用脈沖往復(fù)時(shí)間測(cè)距，采用超聲波和光波各有什么特點(diǎn)。（10分）11為了實(shí)現(xiàn)以下目的，試從低通、高通、帶通和帶阻濾波中選擇最合適的一種：（10分）· 除去麥克風(fēng)中混入的廣播電波信號(hào)； · 從天線接收的電視波中僅選擇第三頻道； · 除去混入所取出的腦電波

18、信號(hào)中的電力線頻率（頻率為50Hz）干擾。 成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題2（答案）1答：根據(jù)平衡條件，C4= C2 R1/ R3=1*1000/15000.667F。2答：有InSb,Hg0.8Cd0.2Te等材料。3答：光進(jìn)入受光器輸出電壓為0V，光不進(jìn)入，輸出6V，所以右圖為所示波形。4答：面型傳感器由許多銷(xiāo)的單元構(gòu)成二維平面，其中每一個(gè)小單元都是一個(gè)光電二極管，稱為像素。用面型傳感器測(cè)量物體的形狀所得的圖像的分辨率最高只能是一個(gè)像素。如果所測(cè)得圖像長(zhǎng)為l ，對(duì)應(yīng)N個(gè)像素，分辨率為l/N。假設(shè)N為200，則分辨率最高只能使1/200。5答：與溫度相對(duì)應(yīng)，物體放射出具有一定波長(zhǎng)分布的光，

19、高溫時(shí)，所有波長(zhǎng)的能量增大，波長(zhǎng)分布的峰值向短波長(zhǎng)方向移動(dòng)。對(duì)應(yīng)于黑體的波長(zhǎng)分布可由普朗克分布規(guī)則求得。1000。C的鋼板，波長(zhǎng)分布的峰值在近紅外區(qū)域，發(fā)出的光波長(zhǎng)在0.6m以上，屬于可視光的紅光區(qū)域，因此看到的光呈現(xiàn)紅色。溫度升高使得波長(zhǎng)分布的峰值向短波方向移動(dòng)?？梢暪獾亩滩ǔ煞衷黾?，可視光所有波長(zhǎng)成分混合使鋼板顏色接近白色。6答：接觸燃燒式氣體傳感器。氧氣傳感器。氧氣氣體傳感器。7答：dy/dx=1-0.00014x。微分值在x<7143Pa時(shí)為正，x>7143Pa時(shí)為負(fù)，故不能使用。8答：20。C時(shí)，0100ppm對(duì)應(yīng)得電阻變化為250350 k。o V0在48.7867.6

20、3mV之間變化。 o 如果R2=10 M，R3=250 k，20。C時(shí)，V0在018.85mV之間變化。30。C時(shí)V0在46.46mV（0ppm）64.43mV（100ppm）之間變化。 o 20。C時(shí)，V0為018.85mV，30。C時(shí)V0為017.79mV，如果零點(diǎn)不隨溫度變化，靈敏度約降低4.9%。但相對(duì)（2）得情況來(lái)說(shuō)有很大的改善。 9答：感應(yīng)電壓=2fCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1k, VN=100代入，并保證單位一致，得：感應(yīng)電壓=2*60*500*10-12*1000*100V=1.8*10-2V10答：（1）1 ms的時(shí)間內(nèi)超聲波在空氣和軟鋼中的傳播距離分別為0.

21、17m和3.0m，而光的傳播距離為1.5*105 m，故要求有105倍高的處理速度。（2）采用光時(shí)，1m的處理速度只能測(cè)量100m以上的距離，不能進(jìn)行近距離測(cè)量。如果要求分辨力為1m，則要求10ns的處理速度。所以光脈沖法用于遠(yuǎn)距離分辨率要求不高的場(chǎng)合，而超聲波用于近距離測(cè)量。11答：（1）因?yàn)橐ジ哳l成分，故選用低通濾波器。（2）要消除第二通道以下和第三通道以上的頻率成分，故選用帶通濾波器。（3）要消除特定成分的頻率成分，故選用帶阻濾波器。成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題3一、填空：（20分每題2分）1金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)；固體受到作用力后電

22、阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長(zhǎng)度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為效應(yīng)。2測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有。3霍爾元件靈敏度的物理意義是。4光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下效應(yīng)有；第二類是利用在光線作用下效應(yīng)，這類元件有；第三類是利用在光線作用下效應(yīng)，這類元件有。5熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是電勢(shì)和電勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T，To）=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在和之間，接入，它的作用。· 把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施加磁

23、場(chǎng)B，在另外 兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與控制電流和磁場(chǎng)成比例的電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱效應(yīng)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為電勢(shì)。外加磁場(chǎng)使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場(chǎng)變化的現(xiàn)象成效應(yīng)。7變氣隙式自感法感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈電感量（增加減小不變）8儀表的精度等級(jí)是用儀表的（ 相對(duì)誤差 絕對(duì)誤差 引用誤差）來(lái)表示的。9. 電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出被測(cè)量間的關(guān)系，除（ 變面積型 變極距型 變介電常數(shù)型）外是線性的。10差動(dòng)變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時(shí)輸出電壓為零，而實(shí)際上差動(dòng)變壓器輸出電壓不為零，我們把這個(gè)不為零的電壓稱為電壓；利用差動(dòng)變壓器測(cè)量位移時(shí)如果要求區(qū)別位移方向（或正負(fù)）可采用電路。二

24、、用鎳鉻-鎳硅勢(shì)電偶測(cè)量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻，從電位差計(jì)測(cè)得熱電熱為-1.19mv，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度？（20分）鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表測(cè)量端溫度0123456789熱電動(dòng)勢(shì)(mv)-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.0

25、80.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16三、電路分析（每題10分，共20分）o 下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤(pán)構(gòu)成差動(dòng)電容C1、C2 ,兩邊壓力分別為P1、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動(dòng)電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析： § 當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時(shí)負(fù)載電阻RL上的電壓U0值； § 當(dāng)P1>P2時(shí)負(fù)載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負(fù)

26、）。 o 圖為酒精測(cè)試儀電路，A是顯示驅(qū)動(dòng)器。問(wèn)： § TGS812是什么傳感器？ § 2、5腳是傳感器哪個(gè)部分，有什么作用？ § 分析電路工作原理，調(diào)節(jié)電位器RP有什么意義? 四、下面是熱電阻測(cè)量電路，試說(shuō)明電路工作原理并計(jì)算（5分）1. 已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測(cè)量溫度為T(mén)=50，試計(jì)算出Rt的值和Ra的值（10分）2. 電路中已知R1、R2、R3和E，試計(jì)算電橋的輸出電壓VAB。（5分）其中（R1=10K，R2=5K，R3=10K，E=5伏）.成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題3（答案）一、填空：（20分每題2分）1金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的

27、電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱電阻應(yīng)變效應(yīng)；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長(zhǎng)度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。2測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。3霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度相單位控制電流時(shí)的霍爾電勢(shì)的大小。4光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng),這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)，這

28、類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光生伏特效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。5熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T，To）=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長(zhǎng)線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。6把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施加磁場(chǎng)B，在另外兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與控制電流和磁場(chǎng)成比例的電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)。外加磁場(chǎng)使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場(chǎng)變化的現(xiàn)象

29、成磁阻效應(yīng)。7變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈電感量（增加）8儀表的精度等級(jí)是用儀表的（ 引用誤差）來(lái)表示的。9電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出被測(cè)量間的關(guān)系，除（ 變極距型）外是線性的。10差動(dòng)變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時(shí)輸出電壓為零，而實(shí)際上差動(dòng)變壓器輸出電壓不為零，我們把這個(gè)不為零的電壓稱為零點(diǎn)殘余電壓；利用差動(dòng)變壓器測(cè)量位移時(shí)，如果要求區(qū)別位移方向（或正負(fù)）可采用相敏檢波電路。二、用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻,從電位差計(jì)測(cè)得熱電勢(shì)為-1.19mv，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度

30、？（20分）鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表測(cè)量端溫度0123456789熱電動(dòng)勢(shì)(mv)-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.

31、920.961.001.041.081.121.16三、電路分析（每題10分，共20分）o 下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤(pán)構(gòu)成差動(dòng)電容C1、C2 ,兩邊壓力分別為P1、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動(dòng)電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析： § 當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時(shí)負(fù)載電阻RL上的電壓U0值； § 當(dāng)P1>P2時(shí)負(fù)載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負(fù)）。 解：U0=0U0=UfM（C1-C2）因?yàn)?C1 C2所以 U0 0 ，輸出負(fù)電壓。o 圖為酒精測(cè)試儀電路，A是顯示驅(qū)動(dòng)器。問(wèn)： § TGS812是什么傳感器？

32、§ 2、5腳是傳感器哪個(gè)部分，有什么作用？ § 分析電路工作原理，調(diào)節(jié)電位器RP有什么意義? 解：氣敏傳感器；加熱電極，可加速還原反應(yīng)提高氣敏傳感器靈敏度；調(diào)節(jié)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍和滿度值。四、下面是熱電阻測(cè)量電路，試說(shuō)明電路工作原理并計(jì)算（5分）1. 已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測(cè)量溫度為T(mén)=50，試計(jì)算出Rt的值和Ra的值（10分）2. 電路中已知R1、R2、R3和E，試計(jì)算電橋的輸出電壓VAB。（5分）其中（R1=10K，R2=5K，R3=10K，E=5伏）答：該熱電阻測(cè)量溫度電路由熱敏電阻、測(cè)量電阻和顯示電表組成。圖中G為指示電表，R1、R2、R3為固定電阻，Ra

33、為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過(guò)電阻分別為r2、r3、Rg的三個(gè)導(dǎo)線和電橋連接，r2和r3分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的Rg分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會(huì)影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在零位調(diào)整時(shí)，應(yīng)使R4=Ra+Rt0為電阻在參考溫度（如0°C）時(shí)的電阻值。三線連接法的缺點(diǎn)之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題4一、填空題：（30分）1、傳感器是_傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的_產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的_以及相應(yīng)的_組成。2、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為 _ 材料和 _體材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電

34、阻發(fā)生變化，其中金屬材料的電阻變化主要是由_形成的，而半導(dǎo)體材料的電阻變化主要是由 _造成的。材料傳感器的靈敏度較大。3、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與成正比，與_成正比，與磁回路中_成反比，而單個(gè)空氣隙磁阻的大小可用公式 _表示。4、測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差，按性質(zhì)可被分為_(kāi) 、_ 、和_ 三類，其中 _可以通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求_ 的方法來(lái)減小它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。5、光電傳感器的工作原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致有三大類：第一類是利用在光線作用下_現(xiàn)象，即效應(yīng)，_傳感器屬于這一類；第二類是利用在光線作用下_現(xiàn)象，即效應(yīng)。傳感器屬于這一類。第三類是利用在光線作

35、用下現(xiàn)象，即_效應(yīng)，_ 傳感器屬于這一類。6、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由_電勢(shì)和_電勢(shì)組成。其表達(dá)式為Eab（T，T = ）_。在熱電偶溫度補(bǔ)償中，補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是把_導(dǎo)線與熱電偶配接。它的作用是_。二、問(wèn)答題：（30分）1、什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性？（10分）2、簡(jiǎn)述霍爾電勢(shì)產(chǎn)生的原理。（10分）3、分析應(yīng)變片式傳感器在使用單臂電橋測(cè)量電路時(shí)由于溫度變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差的過(guò)程。（10分）三、分析、計(jì)算題：（40分）1、分析如圖1所示自感傳感器當(dāng)動(dòng)鐵心左右移動(dòng)（x1,x2發(fā)生變化

36、時(shí)自感L變化情況。已知空氣所隙的長(zhǎng)度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為，線圈匝數(shù)W不變）。（10分）2、分析如圖2所示變介質(zhì)平板電容傳感器，電容（C）變化對(duì)液位變化（x）的靈敏度。已知長(zhǎng)方形極板的長(zhǎng)為l，高為h，極板間距離為d，容器內(nèi)下面介質(zhì)的高度為x(x h)，介電常數(shù)為2，容器內(nèi)上面介質(zhì)的介電常數(shù)為1。（10分）3、設(shè)5次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.810.010.19.910.2厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體的最小估計(jì)區(qū)間。（10分）4、在對(duì)量程為10MPa的壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，傳感器輸出電壓值與壓力值之間的關(guān)系如下表所示，

37、簡(jiǎn)述最小二乘法準(zhǔn)則的幾何意義，并討論下列電壓-壓力直線中哪一條最符合最小二乘法準(zhǔn)則？（10分）測(cè)量次數(shù)I12345壓力xi（MPa）245810電壓yi（V）10.04320.09330.15340.12850.072（1）y=5.00x-1.05（2）y=7.00x+0.09（3）y=50.00x-10.50（4）y=-5.00x-1.05（5）y=5.00x+0.07成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題4（答案）一、填空題：（30分）1、傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換

38、電路組成。2、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為_(kāi)金屬_材料和_半導(dǎo)體_體材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電阻發(fā)生變化，其中金屬材料的電阻變化主要是由_電阻應(yīng)變效應(yīng)_形成的，而半導(dǎo)體材料的電阻變化主要是由 壓阻效應(yīng) 造成的。半導(dǎo)體_材料傳感器的靈敏度大。3、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與繞組匝數(shù) 成正比，與穿過(guò)線圈的磁通成正比，與磁回路中磁阻成反比。4、測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差，按性質(zhì)可被分為_(kāi)絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差 _、和引用誤差三類，其中絕對(duì)誤差可以通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求平均的方法來(lái)減小它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。5、光電傳感器的工作原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致有三大類：第

39、一類是利用在光線作用下材料中電子溢出表面的_現(xiàn)象，即外光電效應(yīng)，光電管以及光電倍增管_傳感器屬于這一類；第二類是利用在光線作用下材料電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象，即內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻傳感器屬于這一類。第三類是利用在光線作用下 光勢(shì)壘現(xiàn)象，即_光生伏特_效應(yīng)，光敏二極管及光敏三極管_傳感器屬于這一類。6、熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T,To）=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中，補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長(zhǎng)線它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。二、問(wèn)答題：（30分）1

40、、什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性？（10分）答：傳感器的特性是指?jìng)鞲衅魉赜行再|(zhì)的總稱。而傳感器的輸入輸出特性是其基本特性，一般把傳感器作為二端網(wǎng)絡(luò)研究時(shí)，輸入輸出特性是二端網(wǎng)絡(luò)的外部特性，即輸入量和輸出量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于輸入量的狀態(tài)（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）不同分靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入-輸出特性。動(dòng)態(tài)特性指當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入-輸出特性。可以從時(shí)域和頻域來(lái)研究動(dòng)態(tài)特性2、簡(jiǎn)述霍爾電勢(shì)產(chǎn)生的原理。（10分）答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(

41、磁場(chǎng)方向垂直于薄片)中，當(dāng)有電流I流過(guò)時(shí)，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時(shí)，電子積累也平衡，這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)UH。3、分析應(yīng)變片式傳感器在使用單臂電橋測(cè)量電路時(shí)由于溫度變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差的過(guò)程。（10分）答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)及柵絲與試件膨脹系數(shù)（）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時(shí)會(huì)產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)的誤差。三、分析、計(jì)算題：（40分）1、分析如圖1所示自感傳感器當(dāng)動(dòng)鐵心左

42、右移動(dòng)（x1,x2發(fā)生變化時(shí)自感L變化情況。已知空氣隙的長(zhǎng)度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為，線圈匝數(shù)W不變）。（10分）解：， 又空氣隙的長(zhǎng)度x1和x2各自變而其和不變，其他變量都不變故L不變。2、分析如圖2所示變介質(zhì)平板電容傳感器，電容（C）變化對(duì)液位變化（x）的靈敏度。已知長(zhǎng)方形極板的長(zhǎng)為l，高為h，極板間距離為d，容器內(nèi)下面介質(zhì)的高度為x(x h)，介電常數(shù)為2，容器內(nèi)上面介質(zhì)的介電常數(shù)為1。（10分）3、設(shè)5次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.810.010.19.910.2厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體的最小估計(jì)區(qū)間。（10

43、分）分別為-0.200.1-0.10.24、在對(duì)量程為10MPa的壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，傳感器輸出電壓值與壓力值之間的關(guān)系如下表所示，簡(jiǎn)述最小二乘法準(zhǔn)則的幾何意義，并討論下列電壓-壓力曲線中哪條最符合最小二乘法準(zhǔn)則？（10分）測(cè)量次數(shù)I12345壓力xi（MPa）245810電壓yi（V）10.04320.09330.15340.12850.072（1）y=5.00x-1.05（2）y=7.00x+0.09（3）y=50.00x-10.50（4）y=-5.00x-1.05（5）y=5.00x+0.07答：最小二乘法準(zhǔn)則的幾何意義在于擬和直線精密度高即誤差小。將幾組x分別帶入以上五式，與y值相差

44、最小的就是所求，（5）為所求。成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題5一、填空：（20分）1通常傳感器由_部分組成，是能把外界各種_轉(zhuǎn)換成_器件和裝置。2.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由_電勢(shì)和_電勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T,To）=_。在熱電偶溫度補(bǔ)償中，補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在_和之間，接入它的作用是_。3.光電傳感器的工作原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致有三大類：第一類是利用在光線作用下_效應(yīng)，這類器件有_等；第二類是利用在光線作用下效應(yīng)，這類器件有_等；第三類是利用在光線作下效應(yīng)，這類器件有_。4.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)

45、械應(yīng)力，從而引起_，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生_，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)。5.磁電式傳感器是利用_產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的。而霍爾式傳感器為_(kāi)在磁場(chǎng)中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢(shì)的。霍爾式傳感器可用來(lái)測(cè)量_，_，_，_。6.測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差。絕對(duì)誤差是指_其表達(dá)式為_(kāi)；相對(duì)誤差是指其表達(dá)式為_(kāi)；引用誤差是指_其表達(dá)式為_(kāi)7.光柵傳感器中莫爾條紋的一個(gè)重要特性是具有位移放大作用。如果兩個(gè)光柵距相等，即W=0.02mm，其夾角=0.1°，則莫爾條紋的寬度B=_莫爾條紋的放大倍數(shù)K=_。8.測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)通常用_來(lái)表征。9某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ?/p>

46、形時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)時(shí)電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱_效應(yīng)。10. 同位素的原子核在沒(méi)有外力作用下自動(dòng)發(fā)生衰變，衰變中釋放出_射線，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)。二、寄生電容與電容傳感器相聯(lián)時(shí)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號(hào)影響傳感器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。（15分）三、在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量金屬板的厚度，非金屬板材的鍍層厚度時(shí)常用渦流傳感器。試簡(jiǎn)要敘述說(shuō)明利用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度的工作原理及實(shí)現(xiàn)工藝。（15分）四、計(jì)算與問(wèn)答題(每題10分，共20分)1、有一吊車(chē)的

47、拉力傳感器如右圖所示。其中電阻應(yīng)變片R1、R2、R3、R4貼在等截面軸上。已知R1、R2、R3、R4標(biāo)稱阻值均為120，橋路電壓為2V，物重m引起R1、R2變化增量為1.2。· 畫(huà)出應(yīng)變片組成的電橋電路。 · 計(jì)算出測(cè)得的輸出電壓和電橋輸出靈敏度。 · 說(shuō)明R3、R4起到什么作用？ 2石英晶體加速計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)，已知加速度計(jì)靈敏度為5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度時(shí)的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機(jī)械的振動(dòng)加速度(單位g)。五、下圖是一紅外測(cè)溫裝置，測(cè)量溫度高于1000，紅外探測(cè)器是熱釋電元件，利用熱輻射測(cè)溫。請(qǐng)回答下列

48、器件各起到什么作用？（10分）o 光學(xué)系統(tǒng)：透鏡_；濾光片_ ； o 步進(jìn)電機(jī)與調(diào)制盤(pán)_； o 溫度傳感器_ o 紅外探測(cè)器_。 成都理工大學(xué)傳感器原理與應(yīng)用試題5（答案）一、填空：（20分）1通常傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，是能把外界各種非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件和裝置。2熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T,To）=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中，補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長(zhǎng)線它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。3.光電傳感器的工作原理是

49、基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致有三大類：第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng)，這類器件有光電管、光電倍增管等；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)，這類器件有光敏電阻等；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光生伏特效應(yīng)，這類器件有光電池、光電儀表。4.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。5.磁電式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。而霍爾式傳

50、感器是利用霍爾元件在磁場(chǎng)中的電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢(shì)的?；魻柺絺鞲衅骺捎脕?lái)測(cè)量電流，磁場(chǎng)，位移，壓力。6.測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差。絕對(duì)誤差是指測(cè)量值與被測(cè)量真實(shí)值之間的差值其表達(dá)式為；相對(duì)誤差是指絕對(duì)誤差與被測(cè)量真實(shí)值的比值其表達(dá)式為；引用誤差是指絕對(duì)誤差與測(cè)量?jī)x表的上量限（滿度）值A(chǔ)的百分比其表達(dá)式為。7.光柵傳感器中莫爾條紋的一個(gè)重要特性是具有位移放大作用。如果兩個(gè)光柵距相等，即W=0.02mm，其夾角=0.1°，則莫爾條紋的寬度B=11.43莫爾條紋的放大倍數(shù)K= 573.2。8.測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)通常用輸入量與輸出量的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)表征。9某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫?/p>

51、力而變形時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)時(shí)電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱逆壓電效應(yīng)。10. 同位素的原子核在沒(méi)有外力作用下自動(dòng)發(fā)生衰變，衰變中釋放出、射線，這種現(xiàn)象稱為核衰變。二、寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號(hào)影響傳感器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。（15分）三、在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量金屬板的厚度，非金屬板材的鍍層厚度時(shí)常用渦流傳感器。試簡(jiǎn)要敘述說(shuō)明利用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度的工作原理及實(shí)現(xiàn)工藝。（15分）四、計(jì)算與問(wèn)答題(每題10分，共20

52、分)1、有一吊車(chē)的拉力傳感器如右圖所示。其中電阻應(yīng)變片R1、R2、R3、R4貼在等截面軸上。已知R1、R2、R3、R4標(biāo)稱阻值均為120，橋路電壓為2V，物重m引起R1、R2變化增量為1.2。畫(huà)出應(yīng)變片組成的電橋電路。· 計(jì)算出測(cè)得的輸出電壓和電橋輸出靈敏度。 · 說(shuō)明R3、R4起到什么作用？ 應(yīng)變片組成半橋電路；R3、R4可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。2石英晶體加速計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)械振動(dòng)，已知加速度計(jì)靈敏度為5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度時(shí)的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機(jī)械的振動(dòng)加速度(單位g)。解：五、下圖是一紅外測(cè)溫裝置，測(cè)量溫度高于1000，紅外探測(cè)器是熱釋電元件，利用熱輻射測(cè)溫。請(qǐng)回答下列器件各起到什么作用？（10分）o 光學(xué)系統(tǒng)：透鏡聚焦；濾光片波長(zhǎng)選擇； o 步進(jìn)電機(jī)與調(diào)制盤(pán)將被測(cè)紅外輻射調(diào)制為按一定頻率變化的溫度信號(hào)； o 溫度傳感器用于電路補(bǔ)償?shù)臏囟?/p>