傳感器復(fù)習(xí)題

PAGEPAGE13一、填空題

傳感器原理復(fù)習(xí)資料器通常由直接感受被測量的＿敏感元件＿和產(chǎn)生可用信號輸出的＿轉(zhuǎn)換元件＿以及相應(yīng)的＿信號轉(zhuǎn)換電路＿組成。通常傳感器由＿敏感元件＿、＿轉(zhuǎn)換元件＿、＿信號轉(zhuǎn)換電路＿三局部組成。傳感器的靜態(tài)特性指標主要有＿靈敏度＿，＿分辨率＿，＿漂移＿，＿線性度＿，＿滯＿，＿重復(fù)性＿等。＿遲滯＿，它一般由實驗方法測得。傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標準條件下，輸出＿增量＿與輸入＿增量＿的比值。對線性傳maxy感器來說，其靈敏度是＿靜態(tài)特性曲線的斜率＿。maxy運算式L

max

ymin

100%

是計算傳感器＿線性度＿的公式。某位移傳感器在輸入量變化為5mmmV/mm＿。電位器是一種將機械＿位移＿轉(zhuǎn)換成電阻或電壓的機電傳感元件。電位器式傳感器按特性不同，可分為＿線性電位器＿和＿非線性電位器＿。＿線性電位器的理想空載特性曲線具有嚴格的＿線性＿關(guān)系。假定電位器全長為X ,其總電阻為maxR X，那么滑臂間的阻值可以用

=X

來計算。假定加在電max

x Xmax

max位器A、B之間的電壓為Vmax

，那么輸出電壓為Vx

X=Xmax

Vmax

R。其電阻靈敏度為max。Xmax電壓靈敏度為

Vmax。Xmax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＿應(yīng)變＿效K象稱為＿橫向＿效應(yīng)。電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這一現(xiàn)象叫做＿應(yīng)變＿。＿非線性誤差起到＿提高靈敏度＿的作用。電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為①＿金屬＿材料和②＿半導(dǎo)體＿＿應(yīng)變效應(yīng)＿變化主要是由＿壓阻＿造成的。＿半導(dǎo)體＿材料傳感器的靈敏度較大。用彈性元件和電阻應(yīng)變片及一些附件可以組成應(yīng)變片傳感器，按用途劃分有應(yīng)變式＿壓力＿傳感器、應(yīng)變式＿加速度＿傳感器等〔任填兩個全橋＿最大靈敏度輸出。應(yīng)變測量電橋的三種接法分別為＿單臂橋＿、＿雙臂橋＿、＿全橋＿。要使直流電橋平衡，必須使電橋相對橋臂電阻值的＿乘積＿相等。RRRRRRR1 2 3 4 1 4 2 3RR衡時，其平衡條件為1 4

RR2 3R1

為應(yīng)變電阻，初始平衡時四個電阻值相等。1R1U4 R inR受應(yīng)變作用后變化1 1

1 ＿用半橋差開工作方式，且兩個應(yīng)變片的特性相同，那么輸出電壓為R1UR 1

，此時輸入輸出關(guān)系為＿線性＿。交流電橋的平衡條件是相對橋臂阻抗幅值的＿乘積＿相等且相對橋臂阻抗的相角＿和＿相等。交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為ZZZZ各阻抗的相位角分別為 ，1 2 3 4假設(shè)電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為1 3

。2 4熱電阻是利用＿金屬＿的電阻值隨溫度變化而變化的特點制成的一種熱敏元件。采用熱電阻作為測量溫度的元件是將＿溫度＿的測量轉(zhuǎn)換為＿電阻＿的測量。熱敏電阻常數(shù)B大于零的是＿正＿溫度系數(shù)的熱敏電阻。熱敏電阻正是利用半導(dǎo)體的＿載流子＿數(shù)目隨著溫度變化而變化的特性制成的敏感元件。熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻類。按熱電偶本身的結(jié)構(gòu)劃分，有＿普通＿熱電偶、鎧裝熱電偶、＿薄膜＿熱電偶。影響，這一結(jié)論被稱為熱電偶的＿中間導(dǎo)體＿定律。熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢是＿接觸電勢＿電勢和＿溫差電勢＿電勢組成的，其表達式為E ,Tab

)=Eab

,T0

)eab

(T)eab

(T)e0

,T0

)eb

,T0

)。在熱電偶溫度補償中補＿冷端＿和＿顯示儀表＿之間接入＿補償導(dǎo)線用是＿延引熱電極＿。電容傳感器主要有＿變間隙變面積變介電常數(shù)＿＿變間隙＿型的輸入被測量與輸出被測量間的關(guān)系是非線性的。電容式壓力傳感器是變＿變間隙＿型的。用＿差動＿式電容傳感器電感式傳感器主要由線圈、鐵芯和＿活動銜鐵＿組成。M＿原邊線圈匝數(shù)＿＿副邊線圈匝數(shù)＿成正比，與磁回路中＿磁阻＿成反比，而單個空氣隙磁阻的大小可用公式S表0示。在變壓器式傳感器中，原邊和副邊互感M的大小與原邊線圈的匝數(shù)成＿正比＿，與副邊線圈的匝數(shù)成＿正比＿，與回路中的磁阻成＿反比＿電渦流式傳感器的激磁線圈通正弦＿高頻交流＿＿磁場。它的存在要消弱激磁線圈內(nèi)＿磁場＿的變化。使線圈＿效阻抗＿發(fā)生變化〔比照無被測金屬時變＿小＿＿幅度和頻率＿＿距離＿等參數(shù)有關(guān)。如果保持上述中的其它參數(shù)不變，而只改變其中的一個參數(shù)，那么傳感器的＿阻抗＿就僅僅是這個參數(shù)的＿單值＿函數(shù)。通過測量線圈電感的變化量，即可實現(xiàn)對該參數(shù)的測量。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圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱＿電渦流式＿傳感器。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＿增大＿。壓電材料可以分為＿天然壓電晶體材料＿和＿人工合成壓電材料＿兩種。壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的＿壓電效應(yīng)＿器。二、選擇題A的各種信號。A敏感元件 B轉(zhuǎn)換元件 C傳感器 D被測量傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的D 。A.線性度越好 遲滯越小 重復(fù)性越好 分辨力越高傳感器在不考慮遲滯蠕變等因素的影響下，其靜態(tài)特性方程為：ya0

axa1

x2axnn

，其中定義為靜態(tài)靈敏度的量為 B 。Aa Ba Ca Da0 1 2 3屬于傳感器動態(tài)特性指標的是D 。重復(fù)性 線性度 靈敏度 固有頻率量將BA增大 B減小 C不變在平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關(guān)系中，是線性的關(guān)系A(chǔ)A變面積型 B變極距型 C變介電常數(shù)型一骨架為圓形截面的電位器，半徑為r，現(xiàn)用直徑為d，電阻率為的導(dǎo)線繞制，繞節(jié)距為t，那么線繞式電位器的電阻靈敏度表達式為B 需考慮導(dǎo)線的直。8rd2t

8(rd)2d2t

8rd2

8(rd)2d2將電阻應(yīng)變片貼在C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 彈性元件 機器組件應(yīng)變片的主要參數(shù)有BC 。A.額定電壓 初始電阻值 允許工作電流 D.額定功率產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要原因有A 。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C．電阻絲承受應(yīng)力方向不同電阻應(yīng)變片的初始電阻數(shù)值有多其中用的最多的是 B A60Ω BCD金屬絲電阻應(yīng)變片的根本特性中對測量結(jié)果影響最大的是D A機械滯后 B溫漂 C蠕變 D橫向效應(yīng)用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小C A．兩個橋臂都應(yīng)當用大電阻值工作應(yīng)變片B．兩個橋臂都應(yīng)當用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián)C．兩個橋臂應(yīng)當分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片D．兩個橋臂應(yīng)當分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片14.通常用應(yīng)變式傳感器測量C。A.溫度 密度C.加速度D.電阻電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為 C的輸出。A.電阻 B.電容 C.電壓 D.電荷熱電偶溫度計采用補償導(dǎo)線的目的是為了B 。A．節(jié)省熱電偶的長度 B.防止使用冷端補償 C.可以直接使用分度通常用熱電阻測量 C 。A．電阻 B．扭矩 C．溫度 D．壓力對于正溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻，隨著溫度上升，電阻率AA.上升 B.迅速下降 保持不變 D.歸零熱電偶可以測量C。A壓力 B電壓 C溫度 D熱電勢熱電偶中產(chǎn)生熱電勢的條件是 BC 。A．兩熱電極材料相同 B．兩熱電極材料不同C．兩熱電極的兩端溫度不同 D．兩熱電極的兩端溫度相A)A.感應(yīng)同步器 B.應(yīng)變電阻式 霍爾式 渦流式電容傳感器的輸入被測量與輸出量間的關(guān)系，除B之外是線性的A.變面積型 變極距型 變介電常數(shù)型目前，我國使用的鉑熱電阻的測量范圍是A 。A.－200850C B.－50850C C.－200150C D.－20050C變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離之間是AA正比關(guān)系 B反比關(guān)系 C無關(guān)系測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為A 。A．變極板面積型 B．變極距型 C．變介質(zhì)型 容柵由A組成交流電橋平衡條件可寫成ZZ=ZZ12 34A、電感和電容 、電阻、電容和電感C、串聯(lián)和并聯(lián) 、并聯(lián)和混聯(lián)以下傳感器中不能做成差動結(jié)構(gòu)的是D。A電阻應(yīng)變式B自感式C電容式 D電渦流式差動電容傳感器采用脈沖調(diào)寬電路作測量電路時，當R1

R，那么其輸出電壓正比于2(B)。A．CC1 2

CCB. 1 2C C1 2

CCC. 1 C C1 2

C CD.C1C21 229.差動變壓器式位移傳感器中線圈之間的互感M B A.始終保持不變 隨被測位移的變化而變化C.不隨被測位移的變化而變化 隨線圈電流的變化而變化以下不是電感式傳感器的是 D。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霍爾式傳感器對于電渦流傳感器的諧振測位移電路，當無金屬導(dǎo)體靠近時，其輸出電壓最大 。電渦流式傳感器激磁線圈的電源是C。A直流 B工頻交流 C高頻交流 D低頻交流三、計算題1．變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器輸出電動勢的頻率f=72Hz，測量齒盤的齒數(shù)Z=36，求：〔1〕被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？〔2〕在上述情況下，如果計數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為±1個數(shù)字，其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少？0℃100200kΩ10kΩ時的電阻值。-1.19mv，此時電位差計所處的環(huán)境溫度為15溫度是多少度？度℃熱電動勢度℃熱電動勢(mv)測量端溫0123456789-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16下面是熱電阻測量電路，試計算：〔1〕.RtPt100T=50℃，試計算出RtRa〔2〕.電路中R1R2R3E，試計算電橋的輸出電壓VAB。其中〔R1=10KΩ，R2=5KΩ，R3=10KΩ，E=5伏〕RL帶來的負載誤差，并計算它與位移x分析以下圖所示自感傳感器當動鐵心左右移x1,x2L變化情況氣氣隙的長度為x1x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ，線圈匝數(shù)W如下圖電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1R4R1Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化E/2〕(ΔR/R)。R2R2R1abUcdR3Rd4E圖示電荷放大器中Ca=100∞，Ri=∞，CF=10。假設(shè)考慮引線電容CC影響，當A0=104190PF/m長度為多少？將一只靈敏度為0.08mv/℃的熱電偶與毫伏表相連,接線端溫度為5060mv,CX為固定電容，假設(shè)運放增益A=∞，輸入阻抗U0析其工作特點。以下圖為一直流應(yīng)變電橋，圖中E=8V，R1=R2=R3=R4=120Ω，試求：電橋輸出電壓U0=？題中，如果R2與R1感受應(yīng)變的極性相反，且增量ΔR1=ΔR2=1.2Ω，電橋輸出電壓U0=？在其特定條件下材料A與鉑配對的熱電勢

(T，T)13.967mV，材料B與鉑配對的熱o電勢Eo

BPt

o

)8.345mV，試求出此條件下材料A與材料B配對后的熱電勢。某霍爾元件lb

為1.00.350.1cm3沿lI1.0mA，在垂直lb面方向加有均勻磁場B/Tq1.6021019C〕1R為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)k2.05R1120F時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變8104，求111。1〔1〕應(yīng)變片電阻變化量R和電阻相對變化量R/R11。1〔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輸出電壓是多少。RFRF1R1等強度梁測力系統(tǒng)圖示為串聯(lián)式測溫電路，其中Rt=R0[1+(t-t0)=0.02/0℃，Rt10kΩ，溫范圍為0℃~400℃，輸出電壓U0的范圍是1V~5V，試計算工作電壓E和常值電阻Rs各取多ERU 0 R少?(

tRs)四、簡答題簡述霍爾電動勢產(chǎn)生的原理。答：在N型半導(dǎo)體薄片的控制電流端通以電流I，那么半導(dǎo)體中的載流子電子將沿著和電流相反的方向運動，再在垂直于半導(dǎo)體薄片平面的方向上加一磁場B，那么由于洛倫茲力的作簡述熱電偶的工作原理。答：由A、B總的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢組成，熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件為：①熱電偶必須采用兩種不同的材料作為熱電極；②熱電偶的熱端和冷端兩個結(jié)點必須具有不同的溫度。以石英晶體為例簡述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理P280-281〕14.金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。力作用發(fā)生形變時，其阻值也隨之改變。即：lAl。A當電阻絲受到拉力Fl，截面積相應(yīng)減小，電阻率的改變?yōu)?，那么電阻的相對變化量為?/p>

dR

ddAR l A用。分析熱電偶測溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法P208-213〕分析應(yīng)變片式傳感器在使用單臂電橋測量電路時由于溫度變化而產(chǎn)生測量誤差的過程?！泊鸢敢奝152〕傳感器的定義和組成框圖？敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。組成框圖如下：被測量被測量敏感元件轉(zhuǎn)換元件信號轉(zhuǎn)換電路輔助電源傳感器組成方框圖感式、互感式、渦流式、電容式、熱電阻式傳感器分別可采用哪種電橋作為測量電路？答：直流電橋：P149-153；交流電橋：P235-236法。17.用應(yīng)變片測量時，為什么要進行溫度補償？使應(yīng)變絲產(chǎn)生附加變形，造成電阻的變化。溫度誤差補償?shù)姆椒ǎ孩僮匝a償法；②線路補償法。以自感式傳感器為例說明差動式傳感器可以提高靈敏度的原理P253-254〕什么是金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？請解釋它與金屬絲靈敏系數(shù)的區(qū)別。原因是應(yīng)變片的橫向效應(yīng)和粘貼膠帶來的應(yīng)變傳遞失真。答：熱阻效應(yīng)P202，半導(dǎo)體熱敏電阻P204-205試簡述電容式傳感器的工作原理及分類。被測量的檢測，就是電容式傳感器的工作原理。有關(guān)，即：Cf(S,，電容式傳感器可通過改變介電常數(shù)S和極板間的距離來改變電容量C而實現(xiàn)測量。所以電容式傳感器可分為變間隙、變面積和變介質(zhì)三類。P280簡述熱電偶的三個根本定律〔要求有適當文字說明及公式表達答：中間溫度定律：熱電偶AB的熱電勢僅取決于熱電偶的材料和兩個結(jié)點的溫度，而與溫度沿熱電極的分布以及熱電極的參數(shù)和形狀無關(guān)。用公式表示為：E ,TAB

)EAB

,TC

)E AB

,T)中間導(dǎo)體定律：在熱電偶AB回路中，只要接入的第三導(dǎo)體兩端的溫度相同，那么對回路的總熱電勢沒有影響。用公式表示為：EABC

,T0

)EAB

(T,T)0EABC

(T,T,T0

)EAB

(T,T)0標準電極定律：當熱電偶回路的兩個結(jié)點溫度為T，T0時，用導(dǎo)體AB組成的熱電偶的熱電勢等于熱電偶AC和熱電偶CB的熱電勢的代數(shù)和，導(dǎo)體C為標準電極，即：E ,TAB

)EAC

,T0

)ECB

,T0

)EAC

,T0

)EBC

(T,T)0五、名詞解釋敏感元件和轉(zhuǎn)換