總結(jié)傳感器題目

1、答：差動變壓器式傳感器的特性幾乎完全是線性的，其靈敏度不僅取決于磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時取決于初級線圈、次級線圈的匝數(shù)比及勵磁電源電壓的大小?？梢酝ㄟ^改變匝數(shù)比及提高電源電壓的辦法來提高靈敏度。3. 交流電橋的平衡條件是什么？答：相對橋臂阻抗模之積相等，相對橋臂阻抗幅角之和相等。9下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中CX為傳感器電容，C為固定電容，假設(shè)運放增益A=，輸入阻抗Z=；試推導(dǎo)輸出電壓U0與極板間距的關(guān)系，并分析其工作特點。6某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r = 4(mm)，工作初始極板間距離0=mm，介質(zhì)為空氣。問：如果極板間距離變化量= ±1(m)

2、，電容的變化量C 是多少？1.什么是應(yīng)變效應(yīng)？試說明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處。答：電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體（電阻絲）的電阻值隨便行（伸長或縮短）而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象；金屬絲式電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體式應(yīng)變片的主要區(qū)別在于：前者是利用金屬導(dǎo)體形變引起電阻的變化，后者則是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化。2屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（ d ） A重復(fù)性 B線性度 C靈敏度 D固有頻率 5利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。?c ） A兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片 B兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián) C兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片

3、D兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片 24交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為Z1， Z2， Z3， Z4，各阻抗的相位角分別為 123 4，若電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為 。 25簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時各自的特點。 25傳感器與電壓放大器連接的電路,其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比,但容易受電纜電容的影響。 傳感器與電荷放大器連接的電路,其輸出電壓與壓電元件的輸出電荷成正比,電纜電容的影響小。 32一熱敏電阻在0和100時，電阻值分別為200k和10k。試計算該熱敏電阻在20時的電阻值。 3.在電阻應(yīng)變片公式，dR/R=(1+2

4、)+E中，代表_。 9.熱電偶電動勢由_電動勢和接觸電動勢兩部分組成。 12.采用_電源供電的電橋稱為交流電橋。2.( )傳感器可用于醫(yī)療上-50150之間的溫度測量。 A.金屬輻射式 B.熱電偶 C.半導(dǎo)體三極管 D.比色計 12.將電阻應(yīng)變片貼在( )上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。 A.質(zhì)量塊 B.導(dǎo)體 C.彈性元件 D.機器組件 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)生機械形變時它的電阻值將發(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度相同但應(yīng)變不同，圓 弧部分

5、使靈敏度K 下降了，這種現(xiàn)象稱為效應(yīng)。 3.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 實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為 電壓；利用差動變壓器測量位移時如果要求區(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，在垂直方向施加磁場B，在 另外兩側(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現(xiàn)象稱 效應(yīng)，這個電動勢稱為電勢。外加磁場 使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場變化的現(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內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在 它的表面產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種 現(xiàn)象

6、稱為效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場時電介質(zhì)會產(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)生電動式的效應(yīng)稱效應(yīng)。 7、塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi) 部會產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱 傳感器；這種傳感器只能測量物體。 三 計算 (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 時輸出U0=?。 R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同，

7、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,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。 2 石英晶體加速計及電荷放大器測量機械振動，已知加速度計靈敏度為 5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，當(dāng)機器達(dá)到最大加速度時的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機械的振動加速度(單位g)。 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)用物體遮擋光路時晶體三極管VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止？ 二極管是一個什么器件，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。

8、 例1: 如圖所示氣隙型電感傳感器，銜鐵斷面積S=4×4mm2，氣隙總長度l=，銜鐵最大位移l =0.08 mm，激勵線圈匝數(shù)N=2500匝，導(dǎo)線直徑d=，電阻率=×10-6·cm。當(dāng)激勵電源頻率f=4 000Hz時，忽略漏磁及鐵損。要求計算： (1)線圈電感值； (2)電感的最大變化量； (3)當(dāng)線圈外斷面積為11X11mm2時求其直流電阻值； (4)線圈的品質(zhì)因數(shù)解：（1）（2）當(dāng)銜鐵最大位移l=±時，分別計算l=+時電感L1為l=時電感L2為所以當(dāng)銜鐵最大位移變化±時相應(yīng)的電感變化量L=L2L1=65mH （3）線圈直流電阻式中l(wèi)CP為線

9、圈的平均每匝長度。根據(jù)鐵心截面積4×4mm2及線圈外斷面11×11mm2計算每匝總長度lCP=4×7.5=30mm。（4）線圈品質(zhì)因數(shù)例2: 試證明在簡單自感式電感傳感器測量線路中（如圖所示），假設(shè)忽略鐵芯磁阻和電感線圈的電阻，則測量電路中的電流I與氣隙大小d成正比關(guān)系。證明：設(shè)線圈中的電流為I ，氣隙磁阻為Rg，鐵芯磁阻為RF，線圈電阻為R，氣隙長度為d，氣隙截面積為S，氣隙磁導(dǎo)率為0。根據(jù)電感的定義，一個N匝線圈的自感量L為：在電流I的作用下產(chǎn)生的磁通量為：忽略鐵芯磁阻，則磁通量為：將（2）式代入（1）式由于將（4）式代入（3）式，得電路中電流I為：忽略線圈電

10、阻時有將（5）式代入（6）式可得由上式可知測量電路中的電流I與氣隙大小d成正比。例： 已知：差動式電容傳感器的初始電容C1=C2=100pF，交流信號源電壓有效值 U=6V，頻率f=100kHz。求： (1)在滿足有最高輸出電壓靈敏度條件下設(shè)計交流不平衡電橋電路，并畫出電路原理圖； (2)計算另外兩個橋臂的匹配阻抗值； (3)當(dāng)傳感器電容變化量為±10pF時，求橋路輸出電壓。解：(1)根據(jù)交流電橋電壓靈敏度曲線可知，當(dāng)橋臂比A的模=1，相角=90o時，橋路輸出電壓靈敏度系數(shù)有最大值km=0.5，按此設(shè)計的交流不平衡電橋如圖所示。例1： 有一壓電晶體，其面積S=3cm2，厚度t=

11、15;10-12C/N。求受到壓力p=10MPa作用時產(chǎn)生的電荷q及輸出電壓U0。解：受力F作用后，石英晶體產(chǎn)生電荷量為 q=d11×F=d11×p×S代入數(shù)據(jù)得×10-12×10×106×3×10-4晶體的電容量C=0rS/t式中0真空介電常數(shù)，0=8.85×10-12Fm；r石英晶體相對介電常數(shù)r=4.5。則則輸出電壓2把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感變化的互感式傳感器是根據(jù)變壓器的基本原理制成的，其次級繞組都用同名端反向形式連接，所以又叫差動變壓器式傳感器。3閉磁路變隙式電感傳感器工作時，銜鐵與被測

12、物體連接。當(dāng)被測物體移動時，引起磁路中氣隙尺寸發(fā)生相對變化，從而導(dǎo)致圈磁阻的變化。4當(dāng)變間隙式電容傳感器兩極板間的初始距離d增加時，將引起傳感器的（B,D）。A靈敏度增加 B靈敏度減小C非統(tǒng)性誤差增加 D非線性誤差減小簡述霍爾電動勢產(chǎn)生的原理BBACACAD有源 量程差動 鉑四、熱電偶參考電極定律有何實際意義？13、以下四種傳感器中，屬于四端元件的是 。A、霍爾元件 B、壓電晶體 C、應(yīng)變片 D、熱敏電阻10、熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而 這一特性來測量溫度的。5、在壓電晶片的機械軸上施加力,其電荷產(chǎn)生在 。3. 渦流傳感器的線圈與被測物體的距離減小時，互感系數(shù)M將_。4. 半導(dǎo)體應(yīng)變片以

13、壓阻效應(yīng)為主，它的靈敏度系數(shù)為金屬應(yīng)變片的_倍。5. 測量準(zhǔn)靜態(tài)力信號時，要求電荷放大器的輸入阻抗_1012()。1用石英晶體制作的壓電式傳感器中，晶面上產(chǎn)生的電荷與作用在晶面上的壓強成正比，而與晶片幾何尺寸和面積無關(guān)。3間導(dǎo)體定律由導(dǎo)體A、B組成的熱電偶，當(dāng)插入第三種導(dǎo)體時，只要該導(dǎo)體兩端的溫度相同，插入導(dǎo)體C后對回路總的熱電勢無影響。電橋電路靈敏度和非線性誤差的特點1.什么是應(yīng)變效應(yīng)？試說明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處。2.如圖所示為等強度梁測力系統(tǒng)，R1為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)k = ，未受應(yīng)變時R1 = 120，當(dāng)試件受力F 時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變= 8×104，求（1）應(yīng)變片電阻變化量R1和電阻相對變化量R1/R1。（2）將電阻應(yīng)變片置于單臂測量電橋，電橋電源電壓為直流3V ，求電橋輸出電壓是多少。4. 單臂電橋存在非線性誤差，試說明解決方法。5. 為什么電感式傳感器一般都采用差動形式?6. 交流電橋的平衡條件是什么？6某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r = 4(mm)，工作初始極板間距