傳感器技術(shù)教材

判斷題5-1傳感器的靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的被測量越小。5-2傳感器的響應(yīng)特性必須在所測頻率范圍內(nèi)努力保持不失真測試條件。5-3傳感器的靜態(tài)特性中，輸出量的變化量與引起此變化的輸入量的變化量之比稱為線性度。5-4金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上都是利用金屬形變引起電阻的變化。5-5半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度隨半導(dǎo)體尺寸的不同而不同。5-6測量小應(yīng)變時，應(yīng)選用靈敏度高的金屬絲應(yīng)變片，測量大應(yīng)變時，應(yīng)選用靈敏度低的半導(dǎo)體應(yīng)變片。5-7為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應(yīng)選用電壓放大器作后續(xù)處理比較合適。5-8能夠感受濕度的電容式傳感器屬于變極距的電容傳感器。5-9壓電傳感器的前置放大器的主要作用是對傳感器輸出信號進(jìn)行解調(diào)。5-10壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的壓阻效應(yīng)而工作的。5-11差動式電容傳感器的靈敏度比單極式提高一倍，而且非線性也大為減小。5-12渦流式傳感器可以作為位移、振動測量，還可作為測厚。5-13霍耳元件所產(chǎn)生的霍耳電勢取決于元件所在磁場的磁感應(yīng)強度。5-14在壓電式傳感器中，為了提高靈敏度，往往采用多片壓電芯片構(gòu)成一個壓電組件。5-15已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器的測速齒輪的齒數(shù)為20，若測得感應(yīng)電動勢的頻率為300Hz，則被測軸的轉(zhuǎn)速為900轉(zhuǎn)/分。5-16電荷放大器使壓電加速度計輸出的電荷量得到放大，由此而得電荷放大器的名稱。5-17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，與穿過線圈的磁通成正比，與磁回路中磁阻成正比。5-18半導(dǎo)體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器及色敏傳感器等。5-19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磁電式傳感器。5-20用光電二極管二維陣列組成面型傳感器測量物體的形狀所得的圖像的分辨率最高只能是一個像素。如果所測得圖像長為l，對應(yīng)N個像素，分辨率為l/N。假設(shè)N為200，則分辨率最高只能使1/200。2.選擇題5-21傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)之一是。A．幅頻特性；B．相頻特性；C．穩(wěn)定時間；D．線性度5-22無源傳感器又稱為型傳感器A．能量控制；B．能量轉(zhuǎn)換；C．能量供給；D．能量消耗5-23在下面的傳感器的主要性能指標(biāo)中，能反映傳感器對于隨時間變化的動態(tài)量的響應(yīng)特征是______，能夠反映多次連續(xù)測量測量值的分散度是______。A．靈敏度動態(tài)特性；B．動態(tài)特性線性度；C．動態(tài)特性重復(fù)度；D．穩(wěn)定度動態(tài)特性5-24壓電傳感器的前置放大器的主要作用是。A．把傳感器的低阻抗輸出變換為高阻抗輸出；B．把傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；C．對傳感器的輸出信號進(jìn)行濾波；D．對傳感器輸出信號進(jìn)行解調(diào)5-25能夠感受濕度的電容式傳感器屬于變______的電容傳感器A．相對面積；B．極距；C．介質(zhì)；D．參數(shù)5-26霍耳元件所產(chǎn)生的霍耳電勢取決于。A．霍耳元件材料；B．元件尺寸；C．元件所在磁場的磁感應(yīng)強度；D．雜質(zhì)濃度5-27為了提高變極距型電容傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實際應(yīng)用時常常采用工作方式。A．同步；B．異步；C．共模輸入；D．差動5-28下列不屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器是______。A．壓電式傳感器；B．磁電式傳感器；C．熱電偶傳感器；D．電容式傳感器5-29電阻應(yīng)變式傳感器是利用金屬的______將被測機械量轉(zhuǎn)換成______。A．電阻應(yīng)變效應(yīng)，電阻變化；B．壓電效應(yīng)，電壓變化；C．熱電效應(yīng)，電流變化；D．熱阻效應(yīng)，電阻變化5-30壓電式傳感器目前多用于測量。A．靜態(tài)的力；B．動態(tài)的力；C．速度；D．加速度與動態(tài)的力5-31壓阻式傳感器和應(yīng)變式傳感器相比，工作原理類似，以下說法正確的是：。A．兩者都主要依靠改變電阻率和截面積而改變阻值大小；B．前者主要依靠改變電阻率改變阻值大小，后者主要依靠變形改變阻值大?。籆．前者主要依靠變形改變阻值大小，后者主要依靠改變電阻率改變阻值大小；D．以上都對5-32下列四種方法，不能作為金屬應(yīng)變片的溫度補償法的是______。A．橋路補償法；B．應(yīng)變片的自補償；C．熱敏電阻法；D．濾波器5-33半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的。A．壓阻效應(yīng)；B．應(yīng)變效應(yīng)；C．霍耳效應(yīng)；D．光電效應(yīng)5-34半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度隨的不同而不同A．半導(dǎo)體材料；B．雜質(zhì)濃度；C．載荷的大?。籇．半導(dǎo)體尺寸5-35電渦流效應(yīng)中，線圈阻抗的變化與______有關(guān)。A．線圈和金屬板間距離；B．被測物的材料；C．渦流的大?。籇．線圈所通電流的大小5-36壓磁效應(yīng)是當(dāng)外力作用時，引起鐵磁材料______的變化。A．壓電系數(shù)；B．電阻率；C．介電常數(shù)；D．磁導(dǎo)率5-37利用光電效應(yīng)的傳感器屬于傳感器。A．電阻型；B．物性型；C．結(jié)構(gòu)型；D．電容型5-38變磁通式磁電傳感器可用來測量物體的______。A．角速度；B．加速度；C．相對于磁場的運動速度；D．位移5-39智能化傳感器在智能化方面還不夠強，未來最有應(yīng)用價值的技術(shù)沒有下來哪一項。A．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；B．人工智能；C．控制網(wǎng)絡(luò)；D．專家系統(tǒng)5-40智能化傳感器中可以對信號進(jìn)行數(shù)字化處理并實現(xiàn)多種補償，是基于功能。數(shù)據(jù)壓縮；B．邏輯控制；C．信號轉(zhuǎn)換；D．信號調(diào)理二、選擇題（補充）1.A是測試系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，將被測系統(tǒng)或過程中需要觀測的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號。A敏感元件B轉(zhuǎn)換元件C傳感器D被測量2.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B.遲滯越小C.重復(fù)性越好D.分辨力越高3.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：，其中定義為靜態(tài)靈敏度的量為B。ABCD4.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.變氣隙式電感傳感器，當(dāng)銜鐵移動使磁路中空氣縫隙的大小增大時，鐵芯上線圈的電感量將BA增大B減小C不變6.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7.一骨架為圓形截面的電位器，半徑為，現(xiàn)用直徑為，電阻率為的導(dǎo)線繞制，已知繞線節(jié)距為，則線繞式電位器的電阻靈敏度表達(dá)式為B(需考慮導(dǎo)線的直徑)。A.B.C.D.8.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C.彈性元件D.機器組件9.應(yīng)變片的主要參數(shù)有BC。A.額定電壓B.初始電阻值C.允許工作電流D.額定功率10.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)相同C．電阻絲承受應(yīng)力方向不同11.電阻應(yīng)變片的初始電阻數(shù)值有多種,其中用的最多的是B。A60ΩB120ΩC200ΩD350Ω12.金屬絲電阻應(yīng)變片的基本特性中對測量結(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)13.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(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14.通常用應(yīng)變式傳感器測量C。A.溫度B.密度C.加速度D.電阻15.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16.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.避免使用冷端補償C.可以直接使用分度表17.通常用熱電阻測量C。A．電阻B．扭矩C．溫度D．壓力18.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A。A.上升 B.迅速下降C.保持不變 D.歸零19.熱電偶可以測量C。A壓力B電壓C溫度D熱電勢20.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同21.常用于測量大位移的傳感器有(A)A.感應(yīng)同步器 B.應(yīng)變電阻式C.霍爾式D.渦流式22.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B.變極距型C.變介電常數(shù)型23.目前，我國使用的鉑熱電阻的測量范圍是A。A.－200850CB.－50850CC.－200150CD.－20050C24.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A。A正比關(guān)系B反比關(guān)系C無關(guān)系25.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D．容柵型26.由A組成交流電橋平衡條件可寫成Z1Z2=Z3Z4A、電感和電容B、電阻、電容和電感C、串聯(lián)和并聯(lián)D、并聯(lián)和混聯(lián)27.下列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28.差動電容傳感器采用脈沖調(diào)寬電路作測量電路時，當(dāng)，則其輸出電壓正比于(B)。A．B.C.D.29.差動變壓器式位移傳感器中線圈之間的互感MB。A.始終保持不變B.隨被測位移的變化而變化C.不隨被測位移的變化而變化D.隨線圈電流的變化而變化30.下列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31.對于電渦流傳感器的諧振測位移電路，當(dāng)無金屬導(dǎo)體靠近時，其輸出電壓最大。32.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低頻交流填空5-41通常傳感器組成，是能把外界轉(zhuǎn)換成的器件和裝置。5-42傳感器的輸入輸出特性指標(biāo)可分為_______和動態(tài)指標(biāo)兩大類，線性度和靈敏度是傳感器的___________指標(biāo)，而頻率響應(yīng)特性是傳感器的指標(biāo)。5-43按能量角度分析，典型的傳感器構(gòu)成方法有三種，即、以及，前兩者屬于能量，后者是能量。5-44實際使用中的傳感器，其特性要受到環(huán)境變化的影響，為消除環(huán)境干擾的影響，廣泛采用的線路補償法包括補償型、補償型、補償型。5-45導(dǎo)電絲材的截面尺寸發(fā)生變化后其電阻會發(fā)生變化，用這一原理可制成的傳感器稱為______式傳感器，利用材料具有磁致伸縮效應(yīng)可制成的_______傳感器也可用以測量力，而壓電式傳感器則利用了一些具有離子型晶體電介質(zhì)的___效應(yīng)，它敏感的最基本的物理量也是力。5-46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)象稱為；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為。5-47電感式傳感器也稱為傳感器，它是利用原理將被測物理量轉(zhuǎn)換成線圈和的變化，再由測量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，從而實現(xiàn)非電量到電量的轉(zhuǎn)換。5-48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；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。5-49電容式傳感器有型、型和型三種類型，其中型靈敏度最高。5-50為克服電容式傳感器的邊緣效應(yīng)，可采用方法和結(jié)構(gòu)。為消滅寄生電容的影響可采用、以及采用方法。5-51基于外光電效應(yīng)的器件有和；基于內(nèi)光電效應(yīng)的器件有、、和等。5-52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。5-53壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機械應(yīng)力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場的作用下會產(chǎn)生機械變形，這種現(xiàn)象稱為。5-54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，這個電動勢稱為。外加磁場使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象稱為。5-55用于制作壓電傳感器的常用壓電材料是和。5-56在磁敏式傳感器中，傳感器和傳感器屬于體型磁敏傳感器，和屬于結(jié)型磁敏傳感器。5-57通常情況下，半導(dǎo)體NTC熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而；光敏電阻的阻值隨光強的增加而；LiCl濕敏電阻的阻值隨濕度的減小而。5-58將溫度轉(zhuǎn)換為電勢大小的熱電式傳感器是傳感器，而將溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻大小的熱電式傳感器是（金屬材料）或（半導(dǎo)體材料）。5-59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,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，這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動勢的，這類元件有光電池、光電儀表。5-60光纖傳感器由、和三部分組成，光纖傳感器一般分為兩大類，即光纖傳感器，也稱為非功能性光纖傳感器，另一類是光纖傳感器，也稱為功能型光纖傳感器，前者多使用光纖，而后者只能用光纖。1.傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，傳感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。2.通常傳感器由＿敏感元件＿、＿轉(zhuǎn)換元件＿、＿信號轉(zhuǎn)換電路＿三部分組成。3.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有＿靈敏度＿，＿分辨率＿，＿漂移＿，＿線性度＿，＿遲滯＿，＿重復(fù)性＿等。4.傳感器在正(輸人量增大)反(輸入量減小)行程中輸出輸入曲線不重合稱為＿遲滯＿，它一般由實驗方法測得。5.傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出＿增量＿與輸入＿增量＿的比值。對線性傳感器來說，其靈敏度是＿靜態(tài)特性曲線的斜率＿。6.運算式是計算傳感器＿線性度＿的公式。7.某位移傳感器在輸入量變化為5mm時，輸出電壓變化800mV，其靈敏度為＿160mV/mm＿。8.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。9.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(yán)格的＿線性＿關(guān)系。假定電位器全長為,其總電阻為，它的滑臂長度為，則滑臂間的阻值可以用=來計算。假定加在電位器A、B之間的電壓為，則輸出電壓為=。其電阻靈敏度為。電壓靈敏度為。10.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，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為＿橫向＿效應(yīng)。11.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＿。12.電阻應(yīng)變片的配用測量電路采用差動電橋時，不僅可以消除＿非線性誤差＿，同時還能起到＿提高靈敏度＿的作用。13.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＿材料。它們在受到外力作用時電阻發(fā)生變化，其中①的電阻變化主要是由＿應(yīng)變效應(yīng)＿形成的，而②的電阻變化主要是由＿壓阻＿造成的。＿半導(dǎo)體＿材料傳感器的靈敏度較大。14.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）。15.在電橋測量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，＿全橋＿接法可以得到最大靈敏度輸出。16.應(yīng)變測量電橋的三種接法分別為＿單臂橋＿、＿雙臂橋＿、＿全橋＿。17.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。18.由R1、R2、R3、R4四個電阻構(gòu)成的直流電橋，其中R1和R4對臂，R2和R3對臂。當(dāng)電橋平衡時，其平衡條件為。若R1為應(yīng)變電阻，初始平衡時四個電阻值相等。當(dāng)R1受應(yīng)變作用后變化ΔR1，在作一級近似后，電橋的輸出電壓為＿＿。若采用半橋差動工作方式，且兩個應(yīng)變片的特性相同，則輸出電壓為，此時輸入輸出關(guān)系為＿線性＿。19.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＿之和＿相等。20.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，，，若電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為。21.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。22.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。23.熱敏電阻常數(shù)B

大于零的是＿正＿溫度系數(shù)的熱敏電阻。24.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。25.熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度熱敏電阻型三大類。26.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。27.在熱電偶中，當(dāng)引入第三個導(dǎo)體時，只要保持其兩端的溫度相同，則對總熱電動勢無影響，這一結(jié)論被稱為熱電偶的＿中間導(dǎo)體＿定律。28.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(dá)式為=。在熱電偶溫度補償中補償導(dǎo)線法（即冷端延長線法）是在＿冷端＿和＿顯示儀表＿之間接入＿補償導(dǎo)線＿，它的作用是＿延引熱電極＿。29.電容傳感器主要有＿變間隙＿，＿變面積＿，＿變介電常數(shù)＿三種類型，其中＿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。30.電容式壓力傳感器是變＿變間隙＿型的。31.變間隙式電容傳感器中，提高靈敏度和減少非線性誤差是矛盾的，為此，實際中大都采用＿差動＿式電容傳感器32.電感式傳感器主要由線圈、鐵芯和＿活動銜鐵＿組成。33.在變壓器式傳感器中，原邊和副邊互感M的大小與＿原邊線圈匝數(shù)＿成正比，與＿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表示。34.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＿。（請?zhí)钫然蚍幢龋?5.電渦流式傳感器的激磁線圈通正弦＿高頻交流＿時，在其周圍產(chǎn)生交變＿磁場＿，使被測金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生＿電渦流＿。它的存在要消弱激磁線圈內(nèi)＿磁場＿的變化。使線圈＿等效阻抗＿發(fā)生變化（對比無被測金屬時變＿小＿）。該變化完全取決于被測金屬導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)。而電渦流效應(yīng)的大小與被測金屬導(dǎo)體的電阻率、磁導(dǎo)率及幾何形狀有關(guān)，又與線圈的幾何尺寸、線圈中激磁電流的＿幅度和頻率＿有關(guān)，還與線圈與被測金屬導(dǎo)體間的＿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)，則傳感器的＿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。36.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＿電渦流式＿傳感器。37.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＿增大＿。38.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。39.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)＿，是一種典型的有源傳感器。4．問答題5-61應(yīng)變片測量技術(shù)有何特點？說明金屬電阻應(yīng)變片的組成和種類。電阻應(yīng)變片有哪些主要特性參數(shù)？應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因及減小或補償溫度誤差的方法是什么？答：應(yīng)變片電測技術(shù)之所以得到廣泛應(yīng)用，是由于它具有以下優(yōu)點：（1）非線性小，電阻的變化同應(yīng)變成線性關(guān)系；（2）應(yīng)變片尺寸小（我國的應(yīng)變片柵長最小達(dá)0.178mm），重量輕（一般為0.1~0.2g），慣性小，頻率響應(yīng)好，可測0～500kHz的動態(tài)應(yīng)變；（3）測量范圍廣，一般測量范圍為10~10-4量級的微應(yīng)變；用高精度、高穩(wěn)定性測量系統(tǒng)和半導(dǎo)體應(yīng)變片可測出10-2量級的微應(yīng)變；（4）測量精度高，動態(tài)測試精度達(dá)1%，靜態(tài)測試技術(shù)可達(dá)0.1%；（5）可在各種復(fù)雜或惡劣的環(huán)境中進(jìn)行測量。如從-270℃（液氦溫度）深冷溫度到+1000金屬電阻應(yīng)變片由四部分組成：敏感柵、基底、蓋層、粘結(jié)劑、引線。分為金屬絲式和箔式。金屬電阻應(yīng)變片主要特性參數(shù)：靈敏系數(shù)、橫向效應(yīng)、機械滯后、零漂及蠕變、溫度效應(yīng)、應(yīng)變極限、疲勞壽命、絕緣電阻、最大工作電流、動態(tài)響應(yīng)特性。應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因是敏感元件與彈性元件溫度誤差不同產(chǎn)生虛假誤差，可采用自補償和線路補償?shù)姆椒▉頊p小或補償溫度誤差。5-62應(yīng)變儀有哪幾種？各有何特點？應(yīng)變儀按被測應(yīng)變的變化頻率及相應(yīng)的電阻應(yīng)變儀的工作頻率范圍可分為：靜態(tài)應(yīng)變儀、動態(tài)應(yīng)變儀、超動態(tài)應(yīng)變儀。按放大器工作原理可分為直流放大和交流放大兩類。（1）靜態(tài)電阻應(yīng)變儀：主要測量靜載荷作用下物理量的變化，其應(yīng)變信號變化十分緩慢或變化一次后能相對穩(wěn)定。靜態(tài)應(yīng)變儀一般是載波放大式的，使用零位法進(jìn)行測量，進(jìn)行多點測量時需選配一個預(yù)調(diào)平衡箱。各傳感器和箱內(nèi)電阻一起組橋，并進(jìn)行預(yù)調(diào)平衡。預(yù)調(diào)或?qū)崪y時需另配一手動或自動的多點轉(zhuǎn)換開關(guān)，依次接通測量。（2）靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀：靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀測量靜態(tài)應(yīng)變?yōu)橹?，也可測量頻率較低的動態(tài)應(yīng)變。（3）動態(tài)電阻應(yīng)變儀：動態(tài)應(yīng)變儀與各種記錄儀配合用以測量動態(tài)應(yīng)變。測量的工作頻率可達(dá)0～2000Hz。個別可達(dá)10kHz。動態(tài)應(yīng)變儀具有電橋、放大器、相敏檢波器和濾波器等。動態(tài)應(yīng)變儀用“偏位法”進(jìn)行測量，可測量周期或非周期性的動態(tài)應(yīng)變。（4）超動態(tài)電阻應(yīng)變儀：工作頻率高于10kHz的應(yīng)變儀稱超動態(tài)應(yīng)變儀，用于測量沖擊等變化非常劇烈的瞬間過程。超動態(tài)電阻應(yīng)變儀工作頻率比較高，要求載波頻率就更高，因此，多采用直流放大器。5-63應(yīng)變片有哪些主要工作參數(shù)？如何選用粘合劑？說明應(yīng)變片的粘貼工藝。答：應(yīng)變片主要工作參數(shù)：應(yīng)變片的尺寸、應(yīng)變片的電阻值、機械滯后、熱滯后、零點漂移、蠕變、應(yīng)變極限、絕緣電阻、疲勞壽命、最大工作電流。選用粘合劑時要根據(jù)應(yīng)變片的工作條件、工作溫度、潮濕程度、有無化學(xué)腐蝕、穩(wěn)定性要求，加溫加壓、固化的可能性，粘貼時間長短要求等因素考慮，并注意粘合劑的種類是否與應(yīng)變片基底材料相適應(yīng)。應(yīng)變片粘貼工藝：①應(yīng)變片檢查：外觀檢查和電阻值檢查；②修整應(yīng)變片；③試件表面處理；④劃粘貼應(yīng)變片的定位線；⑤貼應(yīng)變片；⑥粘合劑的固化處理；⑦應(yīng)變片粘貼質(zhì)量的檢查；⑧引出線的固定保護(hù)；⑨應(yīng)變片的防潮處理。5-64應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與電阻絲（敏感柵）的靈敏系數(shù)有何不同？為什么？答：(1)一般情況下，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)小于電阻絲的靈敏系數(shù)。(2)原因是：當(dāng)應(yīng)變片粘貼于彈性體表面或者直接將應(yīng)變片粘貼于被測試件上時，由于基底和粘結(jié)劑的彈性模量與敏感柵的彈性模量之間有差別等原因，彈性體或試件的變形不可能全部均勻地傳遞到敏感柵。另外絲柵轉(zhuǎn)角及接線的影響。5-65金屬電阻與半導(dǎo)體熱敏電阻各有什么特點？答：金屬電阻具有正當(dāng)電阻溫度系數(shù)，一般溫度每升高1，電阻增加0.4%～0.6%，而半導(dǎo)體制成的熱敏電阻大多具有負(fù)溫度系數(shù)，溫度升高1，電阻減小2%～6%。金屬電阻有較穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，電阻隨溫度變化有很好的單值函數(shù)關(guān)系，復(fù)現(xiàn)性好；熱敏電阻的優(yōu)點是電阻溫度系數(shù)大，是金屬熱電阻的十幾倍，故靈敏度高。另外，熱敏電阻的電阻值高，統(tǒng)稱在常溫下為數(shù)千歐姆以上，所以連接導(dǎo)線電阻對測量的影響可以忽略不計，給使用帶來方便。它還體積小、熱慣性小、結(jié)構(gòu)簡單可靠且價格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點。其缺點是測量范圍較窄。5-66試分析差動變壓器相敏檢測電路的工作原理。答：相敏檢測電路原理是通過鑒別相位來辨別位移的方向，即差分變壓器輸出的調(diào)幅波經(jīng)相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測量信號。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負(fù)位移輸出負(fù)電壓，電壓值的大小表明位移的大小，電壓的正負(fù)表明位移的方向。5-67磁電式傳感器與電感式傳感器有哪些不同？磁電式傳感器主要用于測量哪些物理參數(shù)？答：磁電式傳感器是通過磁電作用將被測量轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器，電感式傳感器是利用線圈自感或互感的變化來測量的一種裝置；磁電式傳感器具有頻響寬、動態(tài)范圍大的特點；而電感式傳感器存在交流零位信號，不宜于高頻動態(tài)信號檢測，其響應(yīng)速度較慢，也不宜做快速動態(tài)測量。磁電式傳感器測量的物理參數(shù)有：磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速。5-68用電渦流傳感器實時監(jiān)測軋制鋁板厚度的裝置，試畫出測試裝置圖，簡要說明其工作原理。答：采用雙距測厚方法，裝置如圖5.6所示。工作原理為將兩電渦流傳感器之間的距離固定為，鋁板從兩者之間穿過，A傳感器測出其與鋁板上表面距離，B傳感器測出其與鋁板下表面之間距離，將、和的信號送入運算器，完成運算即可實時測得鋁板厚度。圖5.6題5-68解圖5-69試比較自感式傳感器與差動變壓器式傳感器的異同。答：(1)不同點：自感式傳感器把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)的變化；差動變壓器式傳感器把被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。(2)相同點：兩者都屬于電感式傳感器，都可以分為氣隙型、截面型和螺管性三種類型。5-70在自感式傳感器中，螺管式自感傳感器的靈敏度最低，為什么在實際應(yīng)用中卻應(yīng)用最廣泛？答：(1)在自感式傳感器中，雖然螺管式自感傳感器的靈敏度最低，但示值范圍大、線性也較好。(2)同時還具備自由行程可任意安排、制造裝配方便、可互換性好等優(yōu)點。(3)由于具備了這些優(yōu)點，而靈敏度低的問題可在放大電路方面加以解決，故目前螺管式自感傳感器應(yīng)用中最廣泛。5-71三段式螺管差動變壓器電感液位傳感器測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5.2（a）所示，電氣線路圖如圖5.2(b)所示，簡要說明其測液位的工作原理及其測量過程。（a）結(jié)構(gòu)圖（b）電氣線路圖圖5.2題5.71題圖答：差動變壓器的兩個次級線圈反相串接，其工作原理是建立在互感變化的基礎(chǔ)上，當(dāng)某一設(shè)定液位使鐵芯處于中心位置時，差動變壓器輸出信號為0，當(dāng)液位上升或下降時，差動變壓器輸出信號不為0，通過相應(yīng)的測量電路便能確定液位的高低。5-72電容式傳感器有哪些優(yōu)缺點？說明其主要應(yīng)用場合以及使用中應(yīng)注意的問題。答：優(yōu)點：溫度穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性強、動響應(yīng)好；缺點：可以實現(xiàn)非接觸測量、具有平均效應(yīng)、輸出阻抗高、負(fù)載能力差、寄生電容影響大、輸出特性非線性。電容傳感器作為頻響寬、應(yīng)用廣、非接觸測量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動、轉(zhuǎn)速、流量及成分分析的測量等方面得到了廣泛的應(yīng)用。使用時要注意保護(hù)絕緣材料的的絕緣性能；消除和減小邊緣效應(yīng)；消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。5-73為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？答：(1)傳感器兩極板之間的電容很小，僅幾十個μF，小的甚至只有幾個μF。(2)傳感器與電子儀器之間的連接電纜卻具有很大的電容，如屏蔽線的電容最小的l米也有幾個μF，最大的可達(dá)上百個μF。這不僅使傳感器的電容相對變化大大降低，靈敏度也降低，更嚴(yán)重的是電纜本身放置的位置和形狀不同，或因振動等原因，都會引起電纜本身電容的較大變化，使輸出不真實，給測量帶來誤差。(3)解決的辦法，一種方法是利用集成電路，使放大測量電路小型化，把它放在傳感器內(nèi)部，這樣傳輸導(dǎo)線輸出是直流電壓信號，不受分布電容的影響;另一種方法是采用雙屏蔽傳輸電纜，適當(dāng)降低分布電容的影響。由于電纜分布電容對傳感器的影響，使電容式傳感器的應(yīng)用受到一定的限制。5-74什么叫壓電材料？有哪幾種？選用壓電材料需要考慮哪些因素？答：具有壓電效應(yīng)的敏感材料叫壓電材料?？煞譃閮纱箢?，即壓電晶體與壓電陶瓷，前者是單晶體，后者是多晶體。選用壓電材料時應(yīng)考慮以下幾個方面：（1）轉(zhuǎn)換性能：具有較大的壓電常數(shù)。（2）機械性能：壓電元件作為受力元件，希望它強度高，剛度大，以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動頻率。（3）電性能：希望具有高的電阻率和大的介電常數(shù)，以期減弱外部分布電容的影響范圍和良好的低頻特性。（4）溫度和濕度穩(wěn)定性要好：具有較高的居里點，以期得到較寬的工作溫度范圍。（5）時間穩(wěn)定性：壓電特性不隨時間蛻變。5-75用壓電式傳感器能測量靜態(tài)或變化很緩慢的信號嗎？為什么？答：（1）由于不可避免地存在電荷泄漏，利用壓電式傳感器測量靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)量值時，必須采取一定措施，使電荷從壓電元件經(jīng)測量電路的漏失減小到足夠小的程度。（2）而在作動態(tài)測量時，電荷可以不斷補充，從而供給測量電路一定的電流，故壓電式傳感器適宜作動態(tài)測量。5-76參量式傳感器與發(fā)電式傳感器有何主要不同？答：參量式傳感器，如電阻應(yīng)變式是、電感式和電容式等，它們是無源器件，需要外加電源，通過改變電阻、電感、電容等物理參數(shù)產(chǎn)生正比于被測量的電信和輸出。而發(fā)電式傳感器，如壓電式，它的工作原理是以壓電材料的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，直接產(chǎn)生正比于被測量的電信號輸出。磁電式傳感器也屬于發(fā)電式傳感器，但它是一種結(jié)構(gòu)型的而非物性型的。5-77為什么多數(shù)氣敏傳感器要加加熱器工作？答：加熱電極，可加速還原反應(yīng)提高氣敏傳感器靈敏度；燒掉金屬網(wǎng)罩上的灰塵和油滋，提高響應(yīng)速度。5-78光電傳感器對光源的選擇要考慮哪些因素？光源有哪些類型？各有何特點？光源特性包含哪些要素？答：光源是光電式傳感器的一個組成部分，大多數(shù)光電傳感器都離不開光源，光電式傳感器對光源的選擇主要考慮波長、譜分布、相干性、體積、造價、功率等因素。光源主要有：（1）白熾光源：白熾光源中最常用的是鎢絲燈，它產(chǎn)生的光，譜線較豐富，包含可見光與紅外光。使用時，常加用濾色片來獲得不同窄帶頻率的光。（2）氣體放電光源：氣體放電光源光輻射的持續(xù)，不僅要維持其溫度，而且有賴于氣體的原子或分子的激發(fā)過程。氣體放電光源常用的有碳弧、低壓水銀弧、高壓水銀弧、鈉弧、氙弧燈等。（3）發(fā)光二極管：發(fā)光二極管是一種電致發(fā)光的半導(dǎo)體器件，它與鎢絲白熾燈相比具有體積小、功能低、壽命長、響應(yīng)快、便于與集成電路相匹配等優(yōu)點。（4）激光器：激光是新穎的高亮度光，它是由各類氣體、固體或半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的頻率單純的光。工作波長為0.638μm或1.5μm的氦氖激光器是最常用的氣體激光器，它使用方便，亮度很高。光源特性包含光源的輻射特性（如白熾燈輻射為非相干的朗勃光源）、光譜特性（輻射的中心波長l和譜寬Δl）、光電轉(zhuǎn)換特性（淘汰的電偏置與光源幅射的光學(xué)特性之間的關(guān)系）及淘汰的環(huán)境特性（熱系數(shù)、長時間漂移和老化等）等參量。5-79光纖損耗是如何產(chǎn)生的？它對光纖傳感器有哪些影響？光導(dǎo)纖維為什么能夠?qū)Ч?？光?dǎo)纖維有哪些優(yōu)點？答：光纖損耗主要有：（1）吸收性損耗：吸收損耗與組成光纖材料的中子受激和分子共振有關(guān)，當(dāng)光的頻率與分子的振動頻率接近或相等時，會發(fā)生共振，并大量吸收光能量，引起能量損耗。（2）散射性損耗：是由于材料密度的微觀變化、成分起伏，以及在制造過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上的不均勻性或缺陷引起。一部分光就會散射到各個方向去，不能傳輸?shù)浇K點，從而造成散射性損耗。（3）輻射性損耗：當(dāng)光纖受到具有一定曲率半徑的彎曲時，就會產(chǎn)生輻射磁粒。光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時，就會在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。5-80畫出用線陣CCD傳感器測量較大物體尺寸的原理圖，并推導(dǎo)出物體尺寸的表達(dá)式。解：采用兩套光學(xué)成像系統(tǒng)及兩個ＣＣＤ器件，分別對被測對被測物的兩端進(jìn)行測量，被測物體的總尺寸：，為兩個CCD均監(jiān)測不到的盲區(qū)長度，固定值，設(shè)為物距，為像距，為芯片ＣＣＤ的長度；為CCD總像素數(shù)目，為CCD受光照的像素數(shù)目，則對CCD1：，，則同樣對CCD2：，所以物體的總尺寸為：四、簡答題：1.彈性敏感元件在傳感器中起什么作用？答：彈性敏感元件在傳感器技術(shù)中占有很重要的地位，是檢測系統(tǒng)的基本元件，它能直接感受被測物理量（如力、位移、速度、壓力等）的變化，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化為本身的應(yīng)變或位移，然后再由各種不同形式的傳感元件將這些量變換成電量。2.傳感器有哪些組成部分？在檢測過程中各起什么作用？答：傳感器通常由敏感元件、傳感元件及測量轉(zhuǎn)換電路三部分組成。各部分在檢測過程中所起作用是：敏感元件是在傳感器中直接感受被測量，并輸出與被測量成一定聯(lián)系的另一物理量的元件，如電阻式傳感器中的彈性敏感元件可將力轉(zhuǎn)換為位移。傳感元件是能將敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換為適于傳輸和測量的電參量的元件，如應(yīng)變片可將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻量。測量轉(zhuǎn)換電路可將傳感元件輸出的電參量轉(zhuǎn)換成易于處理的電量信號。3.傳感器有哪些分類方法？各有哪些傳感器？答：按工作原理分有參量傳感器、發(fā)電傳感器、數(shù)字傳感器和特殊傳感器；按被測量性質(zhì)分有機械量傳感器、熱工量傳感器、成分量傳感器、狀態(tài)量傳感器、探傷傳感器等；按輸出量形類分有模擬式、數(shù)字式和開關(guān)式；按傳感器的結(jié)構(gòu)分有直接式傳感器、差分式傳感器和補償式傳感器。4.變氣隙式傳感器主要由哪幾部分組成？有什么特點？答：變氣隙式自感式傳感器由鐵心線圈、銜鐵、測桿及彈簧等組成。變氣隙式傳感器的線性度差、示值范圍窄、自由行程小，但在小位移下靈敏度很高，常用于小位移的測量。5.什么是電阻應(yīng)變效應(yīng)？答：導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外力作用下產(chǎn)生機械變形（拉伸或壓縮）時，其電阻值也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，這種現(xiàn)象即為電阻應(yīng)變效應(yīng)。6.感應(yīng)同步器有哪幾種？直線感應(yīng)同步器主要由哪幾部分組成？答：感應(yīng)同步器按其用途不同，可分為測量直線位移的直線感應(yīng)同步器和測量角位移的圓感應(yīng)同步器兩大類。直線感應(yīng)同步器由定尺與滑尺組成。在定尺和滑尺上制作有印刷電路繞組，定尺上是連續(xù)繞組，節(jié)距(周期)W為2mm；滑尺上的繞組分兩組，在空間差90°相角(即1／4節(jié)距)，分別稱正弦和余弦繞組，兩組節(jié)距相等，W1為1.5mm。定尺一般安裝在設(shè)備的固定部件上(如機床床身)，滑尺則安裝在移動部件上。7.根據(jù)工作原理可將電容式傳感器分為哪幾種類型？各自用途是什么？答：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，電容式傳感器有三種基本類型，即變極距(d)型（又稱變間隙型）、變面積(A)型和變介電常數(shù)(ε)型。變間隙型可測量位移，變面積型可測量直線位移、角位移、尺寸，變介電常數(shù)型可測量液體液位、材料厚度。8.電感式傳感器的工作原理是什么？能夠測量哪些物理量？答：電感式傳感器是利用電磁感應(yīng)原理，將被測非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈的電感（或互感）變化的一種機電轉(zhuǎn)換裝置。利用電感式傳感器可以把連續(xù)變化的線位移或角位移轉(zhuǎn)換成線圈的自感或互感的連續(xù)變化，經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換電路再變成電壓或電流信號以供顯示。它除了可以對直線位移或角位移進(jìn)行直接測量外，還可以通過9.光電效應(yīng)有哪幾種類型？與之對應(yīng)的光電元件各有哪些？簡述各光電元件的優(yōu)缺點。答：光電效應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生結(jié)果的不同，通常可分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種類型。光電管和光電流倍增管是屬于外光電效應(yīng)的典型光電元件。光電倍增管的優(yōu)點是靈敏度高，比光電管高出幾萬倍以上，輸出線性度好，頻率特性好；缺點是體積大、易破碎，工作電壓高達(dá)上千伏，使用不方便。因此它一般用于微光測量和要求反應(yīng)速度很快的場合。基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管。光敏電阻具有很高的靈敏度，光譜響應(yīng)的范圍可以從紫外線區(qū)域到紅外線區(qū)域，而且體積小，性能穩(wěn)定，價格較低，所以被廣泛應(yīng)用在自動監(jiān)測系統(tǒng)中。在使用光敏電阻時，光電流并不是隨光強改變而立刻做出相應(yīng)的變化，而是具有一定的滯后，這也是光敏電阻的缺點之一。光敏三極管的靈敏度比二極管高，但頻率特性較差，暗電流較大。光敏晶閘管輸出功率比它們都大，主要用于光控開關(guān)電路及光耦合器中。基于光生伏特效應(yīng)的光電元件主要是光電池。應(yīng)用最廣泛的是硅光電池，它具有性能穩(wěn)定，光譜范圍寬，頻率特性好，傳遞效率高、能耐高溫輻射等優(yōu)點。10.試說明熱電偶的測溫原理。答：兩種不同材料構(gòu)成的熱電變換元件稱為熱電偶，導(dǎo)體稱為熱電極，通常把兩熱電極的一個端點固定焊接，用于對被測介質(zhì)進(jìn)行溫度測量，這一接點稱為測量端或工作端，俗稱熱端；兩熱電極另一接點處通常保持為某一恒定溫度或室溫，稱冷端。熱電偶閉合回路中產(chǎn)生的熱電勢由溫差電勢和接觸電勢兩種電勢組成。熱電偶接觸電勢是指兩熱電極由于材料不同而具有不同的自由電子密度，在熱電極接點接觸面處產(chǎn)生自由電子的擴散現(xiàn)象；擴散的結(jié)果，接觸面上逐漸形成靜電場。該靜電場具有阻礙原擴散繼續(xù)進(jìn)行的作用，當(dāng)達(dá)到動態(tài)平衡時，在熱電極接點處便產(chǎn)生一個穩(wěn)定電勢差，稱為接觸電勢。其數(shù)值取決于熱電偶兩熱電極的材料和接觸點的溫度，接點溫度越高，接觸電勢越大。11.什么叫順壓電效應(yīng)？什么叫逆壓電效應(yīng)？常用壓電材料有那幾種？答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在其表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。這種機械能轉(zhuǎn)化成電能的現(xiàn)象，稱為“順壓電效應(yīng)”。反之，在電介質(zhì)的極化方向上施加交變電場或電壓，它會產(chǎn)生機械變形，當(dāng)去掉外加電場時，電介質(zhì)變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”。應(yīng)用于壓電式傳感器中的壓電材料通常有三類：一類是壓電晶體，它是單晶體，如石英晶體、酒石酸鉀鈉等；另一類是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷，它是人工合成的多晶體，如鈦酸鋇等；第三類是有機壓電材料，是新型的壓電材料，如聚偏二氟乙烯等。12.分析超聲波汽車倒車防撞裝置的工作原理。答：把約40kHz的超聲波脈沖從汽車后面發(fā)射出去，根據(jù)超聲波碰到障礙物后的返回時間換算成距離，便可檢測障礙物的位置，通過指示燈或蜂鳴器告知駕駛員。13.何謂電阻式傳感器？它主要分成哪幾種？答：電阻式傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換成電阻值，再經(jīng)相應(yīng)測量電路處理后，在顯示器記錄儀上顯示或記錄被測量的變化狀態(tài)的一種傳感器。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏電阻、氣敏電阻及濕敏電阻等電阻式傳感器。14.常用壓電材料有那幾種？答：應(yīng)用于壓電式傳感器中的壓電材料通常有三類：一類是壓電晶體，它是單晶體，如石英晶體、酒石酸鉀鈉等；另一類是經(jīng)過極化處理的壓電陶瓷，它是人工合成的多晶體，如鈦酸鋇等；第三類是有機壓電材料，是新型的壓電材料，如聚偏二氟乙烯等。15.干擾有哪些途徑？抑制干擾有哪些基本措施？答：干擾的途徑有“路”和“場”兩種形式。抑制干擾的基本措施是：第一，消除或抑制干擾源。第二，破壞干擾途徑。第三，削弱接收電路對干擾信號的敏感性。16.測量誤差是如何分類的？答：按表示方法分有絕對誤差和相對誤差；按誤差出現(xiàn)的規(guī)律分有系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差按誤差來源分有工具誤差和方法誤差按被測量隨時間變化的速度分有靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差按使用條件分有基本誤差和附加誤差按誤差與被測量的關(guān)系分有定值誤差和積累誤差。17.試分析霍爾效應(yīng)產(chǎn)生的原因。答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流通過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。如將N型半導(dǎo)體薄片,垂直置于磁場中。在薄片左右兩端通以電流，這時半導(dǎo)體中的載流子（電子）將沿著與電流相反的方向運動。由于外磁場的作用，電子將受到磁場力（洛侖茲力）的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上積累了電子而帶負(fù)電，前端面則因缺少電子而帶正電，從而在前后端面間形成電場。該電場產(chǎn)生的電場力也將作用于半導(dǎo)體中的載流子，電場力方向和磁場力方向正好相反，當(dāng)與大小相等時，電子積累達(dá)到動態(tài)平衡。這時，在半導(dǎo)體前后兩端面之間建立的電動勢就稱為霍爾電動勢。18.霍爾電動勢的大小、方向與哪些因素有關(guān)？答：霍爾電動勢的大小正比于激勵電流與磁感應(yīng)強度，且當(dāng)或的方向改變時，霍爾電動勢的方向也隨著改變，但當(dāng)和的方向同時改變時霍爾電動勢極性不變。一定的感受機構(gòu)對一些能夠轉(zhuǎn)換成位移量的其他非電量，如振動、壓力、應(yīng)變、流量等進(jìn)行檢測。1．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，則半導(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，則由于洛倫茲力的作用，電子向一邊偏轉(zhuǎn)，并使該邊形成電子積累，另一邊則積累正電荷，于是產(chǎn)生內(nèi)部電場，該電場阻止運動電子的繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電場力與洛倫茲力大小相等時，電子的積累便達(dá)到動態(tài)平衡。此時，在薄片兩端面之間建立的電場稱為霍爾電場，相應(yīng)的電勢即為霍爾電動勢。2.簡述熱電偶的工作原理。答：由A、B兩種不同導(dǎo)體材料兩端相互緊密地連接在一起，形成一個閉合回路，這樣構(gòu)成一個熱電偶。當(dāng)兩結(jié)點溫度不等時，回路中就會產(chǎn)生電勢，從而形成電流，這就是熱電偶的工作原理。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。4.簡述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理。14.金屬電阻應(yīng)變片的工作原理。答：電阻應(yīng)變式傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)來實現(xiàn)的，當(dāng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外力作用發(fā)生形變時，其阻值也隨之改變。即：設(shè)金屬電阻絲，長度為，截面積為，電阻率為，則該導(dǎo)體的電阻為：。當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時，伸長，截面積相應(yīng)減小，電阻率的改變?yōu)?，則電阻的相對變化量為：7.傳感器的定義和組成框圖？答：傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件和裝置，由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。組成框圖如下：9.為什么要對應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補償方法。17.用應(yīng)變片測量時，為什么要進(jìn)行溫度補償？答：用電阻應(yīng)變片進(jìn)行測量時，要求被測量只隨應(yīng)變而變，而不受任何其他因素的影響，但應(yīng)變片的電阻變化受溫度影響很大，給測量帶來很大的誤差，即溫度誤差，所以要對應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補償。導(dǎo)致溫度誤差的主要原因：①電阻的熱效應(yīng)；②試件與應(yīng)變絲的材料線膨脹系數(shù)不一致，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。11.什么是金屬應(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。答：金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)：應(yīng)變片的電阻相對變化與應(yīng)變片軸向應(yīng)變的比值，即單位應(yīng)變所引起的阻值的改變量的大小。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)小于同種材料金屬絲的靈敏系數(shù)，主要大原因是應(yīng)變片的橫向效應(yīng)和粘貼膠帶來的應(yīng)變傳遞失真。13.試簡述電容式傳感器的工作原理及分類。答：物體間的電容量與其結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)而改變物體間的電容量來實現(xiàn)對被測量的檢測，就是電容式傳感器的工作原理。物體間的電容量與構(gòu)成電容元件的兩個極板的形狀、大小、相互位置以及極板間的介電常數(shù)有關(guān)，即：，電容式傳感器可通過改變介電常數(shù)，兩極板相互覆蓋的面積和極板間的距離來改變電容量而實現(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。16．簡述熱電偶的三個基本定律（要求有適當(dāng)文字說明及公式表達(dá)）。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?zé)犭姌O的分布以及熱電極的參數(shù)和形狀無關(guān)。用公式表示為：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，則對回路的總熱電勢沒有影響。用公式表示為：標(biāo)準(zhǔn)電極定律：當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)電極，即：1.如圖5.5所示氣隙型電感傳感器，銜鐵截面積，氣隙總長度，銜鐵最大位移，激勵線圈匝數(shù)匝，導(dǎo)線直徑，電阻率，當(dāng)激勵電源頻率時，忽略漏磁及鐵損，求：（1）線圈電感值；（2）電感的最大變化量；（3）線圈的直流電阻值；（4）線圈的品質(zhì)因數(shù)：（5）當(dāng)線圈存在分布電容與之并聯(lián)后其等效電感值。圖5.5題5-90題圖解：（1）線圈電感值為：（2）銜鐵位移時，其電感值為：銜鐵位移時，其電感值為：故位移時，電感的最大變化量為（3）線圈的直流電阻值設(shè)為每匝線圈的平均長度，則（4）線圈的品質(zhì)因數(shù)為（5）當(dāng)線圈存在分布電容時，其等效電感值為：2.可變磁阻式傳感器鐵芯導(dǎo)磁截面積A=1.5cm2，長度=20cm，鐵芯相對磁導(dǎo)率μ=5000，線圈匝數(shù)W=3000，原始?xì)庀?=0.5cm，Δ=±0.1mm。（1）求其靈敏度ΔL/Δ=？（2）采用差動方式其靈敏度ΔL/Δ=？解：(1)鐵芯磁導(dǎo)率與空氣隙的磁阻相比是很小的，所以(2)差動時時，時，所以3.有一電容測微儀，其傳感器的圓形板極半徑r=5mm，開始初始間隙=0.3mm，問（1）工作時，如果傳感器與工件的間隙縮小1μm，電容變化量是多少？（2）若測量電路靈敏度S1=100mv/PF，讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格/mv，上述情況下，儀表的指示值變化多少格？解：（1）因為，對空氣所以：，所以(2)儀表的指示值變化為5．分析計算題5-81已知某傳感器的參數(shù)為：正反行程輸出值間的最大差值ΔHmax=3cm，量程范圍為0-50cm，試求該傳感器的遲滯值。解：由傳感器遲滯的定義知，將已知數(shù)據(jù)代入上式得，5-82已知某廠生產(chǎn)的線性繞線電位器參數(shù)為：導(dǎo)線的電阻率ρ=3.14×10-3Ωm，導(dǎo)線橫截面積S=3.14×10-6m2，繞線節(jié)距t＝1mm，電位器骨架的高h(yuǎn)=50mm，寬b=30mm，試求：（1）該電位器的電阻靈敏度SR；（2）若通過導(dǎo)線的電流為I=3A，求其電壓靈敏度Su。，將已知數(shù)據(jù)代入得：（Ω/m）（V/m）5-83有一金屬電阻應(yīng)變片，其靈敏度S=2.5，R=120Ω，設(shè)工作時其應(yīng)變?yōu)?200μ，問ΔR是多少？若將此應(yīng)變片與2V直流電源組成回路，試求無應(yīng)變時和有應(yīng)變時回路的電流各是多少？解:無應(yīng)變時有應(yīng)變5-84應(yīng)變片稱重傳感器，其彈性體為圓柱體，直徑D=10cm，材料彈性模量E=205×109N/m2，用它稱50噸重物體，若用電阻絲式應(yīng)變片，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)S=2，R=120Ω，問電阻變化多少？解：因為：，所以5-85有一應(yīng)變式測力傳感器，彈性元件為實心圓柱，直徑D=40mm。在圓柱軸向和周向各貼兩片應(yīng)變片（靈敏度系數(shù)S=2），組成差動全橋電路，供橋電壓為10v。設(shè)材料彈性模量E=2.1×1011pa，泊松比υ=0.3。試求測力傳感器的靈敏度SF。解：設(shè)受壓縮力為F,軸向貼的應(yīng)變片橫向貼的應(yīng)變片：設(shè)原電阻，則受力F后：,,,電橋輸出電壓變化：，而測力傳感器靈敏度：又因為：所以：5-86在用直流電橋測量電阻的時候，若標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn=10.0004Ω的電橋已經(jīng)平衡（則被測電阻Rx=10.0004Ω），但是由于檢流計指針偏轉(zhuǎn)在±0.3mm以內(nèi)時，人眼就很難觀測出來，因此Rn的值也可能不是10.0004Ω,而是Rn=10.0004Ω±ΔRn。若已知電橋的相對靈敏度Sr=1mm/0.01%，求對應(yīng)檢流計指針偏轉(zhuǎn)±0.3mm時，ΔRn？解：已知，由得5-87今有一懸臂梁，如圖5.3所示，在其中上部上、下兩面各貼兩片應(yīng)變片，組成全橋，該梁在其懸臂梁一端受一向下力F=0.5N,試求此時這四個應(yīng)變片的電阻值。已知：應(yīng)變片靈敏系數(shù)S=2.1，應(yīng)變片空載電阻R0=120Ω，懸臂梁長、寬、厚、彈性模量，。解：等強度梁受力F時的應(yīng)變?yōu)椋簣D5.3題5-87題圖5-88如圖5.4所示柱式力傳感器，實心圓主題鋼試件直徑d=10mm，材料的彈性模量E=2×1011N/m2，泊松比。試件上貼四片相同的電阻應(yīng)變片，其靈敏度系數(shù)S=2.0，并采用直流電橋線路進(jìn)行測量。為了提高測量精度和靈敏度，在四片電阻應(yīng)變片應(yīng)如何粘貼和怎樣接入電橋線路，畫出相應(yīng)的粘貼方式圖和電橋電路圖；若所受力F=3×104N,供橋電壓Ui=6v，此時電橋的輸出電壓U0為多少？解：（1）粘貼方式如圖5.8（a）所示，電橋電路如圖5.8(b)所示。（a）粘貼方式圖（b）電橋電路圖圖5.8題5-88解圖（2）電橋輸出電壓為：（a）實心圓柱體鋼試件（b）實心圓柱體鋼試件側(cè)面展開圖圖5.4題5-88題圖5-89四個應(yīng)變片粘貼在扭軸上，安排得到最大靈敏度，應(yīng)變片阻值為而應(yīng)變靈敏系數(shù)為2.04，并結(jié)成全橋測量電路。當(dāng)用的電阻器并聯(lián)在一個應(yīng)變片上分流以得到標(biāo)定時，電橋輸出在示波器上記錄到2.20cm的位移。如果變形的軸引起示波器3.2cm的偏移，求指示燈最大應(yīng)變？設(shè)軸為鋼制的，求應(yīng)力(鋼的扭轉(zhuǎn)彈性模量解：，，由得所以5-93已知兩極板電容傳感器，其極板面積為A，兩極板間介質(zhì)為空氣，極板間距1mm，當(dāng)極距減少0.1mm時，其電容變化量和傳感器的靈敏度？若參數(shù)不變，將其改為差動結(jié)構(gòu)，當(dāng)極距變化0.1mm時，求其電容變化量和傳感器的靈敏度？并說明差動傳感器為什么能提高靈敏度和減少線性誤差。解：差動結(jié)構(gòu)：靈敏度提高一倍。非線性改善討論：非差動時：，當(dāng)，展開上式得：差動結(jié)構(gòu)時：，當(dāng)，展開上式得：，所以：與非差動結(jié)構(gòu)相比，差動結(jié)構(gòu)的線性度和靈敏度都會改善。5-94某壓電晶體的電容為，，電纜電容，示波器的輸入阻抗為和并聯(lián)電容為，求：（1）壓電晶體的電壓靈敏度；（2）測量系統(tǒng)高頻響應(yīng)的靈敏度；（3）如系統(tǒng)允許的測量幅值誤差為5%，可測最低頻率是多少？（4）如頻率為，允許誤差為5%，用并聯(lián)方式，電容值是多大？解：（1）（2）高頻（）時，其響應(yīng)的靈敏度為：（3）系統(tǒng)的諧振頻率為，所以有由及幅值誤差為5%得這樣可解得，（4）當(dāng)使用頻率為時，，而所以5-95某壓電式壓力傳感器為兩片石英晶片并聯(lián)，每片厚度，圓片半徑，，切型。當(dāng)壓力垂直作用于平面時，求傳感器輸出電荷和電極電壓的值。解：當(dāng)兩片石英晶片并聯(lián)時，所產(chǎn)生電荷為:總電容為電極間電壓為5-96某霍爾元件，沿方向通以電流I=10mA，在垂直于面方向加有均勻磁場B=0.3T，傳感器的靈敏度系數(shù)為22v/A.T，試求其輸出霍爾電勢及載流子濃度。解：由得5-97已知某霍爾傳感器的激勵電流I=3A，磁場的磁感應(yīng)強度B=5×10-3T，導(dǎo)體薄片的厚度d=2mm，霍爾常數(shù)RH＝0.5，試求薄片導(dǎo)體產(chǎn)生的霍爾電勢UH的大小。解：由霍爾效應(yīng)原理實驗知，將已知數(shù)據(jù)代入得，（V）5-98已知某時氣溫下空氣的飽和水汽壓Ds＝500mmHg，此時用濕度傳感器測量得到大氣的絕對濕度D=300mmHg，試求此時大氣的相對濕度H。解：由相對濕度的定義知，將已知數(shù)據(jù)代入得，5-99設(shè)計一數(shù)字轉(zhuǎn)速計，畫出其結(jié)構(gòu)示意圖并說明其工作原理和工作過程。解：結(jié)構(gòu)示意圖如圖5.9所示，在轉(zhuǎn)軸（或飛輪）上開一鍵槽，靠近軸表面安裝一電渦流傳感器，軸轉(zhuǎn)動時便能檢測出傳感器與軸表面的間隙變化，從而得到相對于鍵槽的脈沖信號，經(jīng)放大、整形后，獲得相對于鍵槽的脈沖方波信號，然后可由頻率計計數(shù)并指示頻率值即轉(zhuǎn)速（脈沖信號頻率與軸的轉(zhuǎn)速成正比）。圖5.9題5-99解圖5-100采用超聲波或光脈沖信號，由從對象反射回來的脈沖的時間進(jìn)行距離檢測，空氣中的音速為340m/s，軟鋼中縱波的音速為5900m/s，光的速度為3×108m/s，求這三種情況下1ms的往復(fù)時間對應(yīng)得距離。根據(jù)計算結(jié)果，比較采用光脈沖所需要系統(tǒng)得信號處理速度要比采用超聲波脈沖時的系統(tǒng)速度快幾倍？根據(jù)答：1ms的時間內(nèi)超聲波在空氣和軟鋼中的傳播距離分別為0.17m和2.95m，而光的傳播距離為1.5×105m，故要求有105【例5.1】有兩個傳感器測量系統(tǒng)，其動態(tài)特性可以分別用下面兩個微分方程描述，試求這兩個系統(tǒng)的時間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度S。(1)，為輸出電壓（），為輸入溫度（）；（2），為輸出電壓(),為輸入壓力（）。解：根據(jù)題中給出傳感器的微分方程可得：（1）（2）【例5.2】有一拉力傳感器，用鋼柱作為敏感元件，其上貼一電阻應(yīng)變片。已知鋼柱的截面積，彈性模量，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。若測量電路對應(yīng)變片電阻相對變化量的分辨力為，試計算該傳感器能測出的最小拉力解：應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為：，則由此得應(yīng)變片對鋼柱應(yīng)變的分辨力為：拉力、應(yīng)力和應(yīng)變間的關(guān)系為所以該傳感器對你能測出的最小拉力為：【例5.3】一應(yīng)變片的電阻，，用作應(yīng)變?yōu)榈膫鞲性Ｇ笈c，若電源電壓，求其惠更斯測量電橋的非平衡輸出電壓。解：由得則其輸出電壓4為【例5.4】如圖5.1所示電感傳感器，尺寸已示于圖中（單位均為mm），磁路取為中心磁路，不記漏磁，設(shè)鐵心及銜鐵的相對磁導(dǎo)率為，空氣的相對導(dǎo)磁系數(shù)為1，真空的磁導(dǎo)率，試對氣隙分別為0和2mm情況計算該傳感器的輸出電感。圖5.1例5.2圖解：匝數(shù)為W磁路電阻為的線圈電感為：，氣隙為0時，氣隙為2mm時，【例5.5】極板間距式電容式傳感器，極板半徑r=4mm，間隙δ=0.5mm，極板介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度。若極板移動2mm，求其電容變化。解：極板間距式電容式傳感器在介質(zhì)為空氣時電容的表達(dá)式為：靜態(tài)靈敏度為：若極板移動2mm，則電容變化量為：【例5.6】壓電加速度計的固有電容為，連接電纜電容為，輸出電壓靈敏度（a為輸入加速度），輸出電荷靈敏度，求：（1）推導(dǎo)出傳感器電壓靈敏度與電荷靈敏度之間的關(guān)系；（2）如已知，，標(biāo)定的電壓靈敏度為100（，則電荷靈敏度為多少？如果改用的電纜則此時的電壓靈敏度為多少？電荷靈敏度有無變化？（g為重力加速度）解：（1）因為，，而所以或（2）當(dāng)，，時，有：如改用的電纜則此時的電荷靈敏度不變，而電壓靈敏度改變?yōu)椋骸纠?.7】石英晶體壓電式傳感器，面積為100mm2，厚度為1mm，固定在兩金屬板之間，用來測量通過晶體兩面力度變化。材料的彈性模量為，電荷靈敏度為，相對介電常數(shù)是5.1，材料相對兩面間電阻式。一個的電容和一個的電阻與極板并聯(lián)。若說加力，求（1）兩極板間電壓峰-峰值；（2）晶體厚度的最大變化值。解：（1）石英壓電晶體片的電容為：由于，并聯(lián)電容電阻則總電阻為，總電容又因為，，所以電荷為：兩極板間電壓為：兩極板間電壓峰-峰值為（2）應(yīng)變厚度最大變化量為【例5.8】已知恒磁通磁電式速度傳感器的固有頻率為10Hz，質(zhì)量塊重2.08N，氣隙磁感應(yīng)強度為1T，單匝線圈長度為4mm，線圈中匝數(shù)1500匝，試求彈簧剛度K值和電壓靈敏度Su值[mv/(m/s)]。解：由得【例5.9】有一霍爾元件，其靈敏度，把它放在一個梯度為的磁場中，如果額定控制電流是20mA，設(shè)霍爾元件在平衡點附近作的擺動，問輸出電壓范圍為多少？解：對于梯度為的磁場，當(dāng)霍爾元件在平衡點附近作的擺動時，其磁場的變化為：則霍爾元件輸出電壓的變化范圍為：【例5.10】用四個光敏二極管接受長光柵的莫爾條紋信號，如果光敏二極管的響應(yīng)時間為，光柵的柵線密度為50線/mm，試計算一下光柵所允許的運動速度。解：設(shè)光柵移動速度為，當(dāng)移動一條柵線的時間≥光敏二極管的響應(yīng)時間時，能保證二極管能正常采樣，所以光柵所允許的運動速度為：6.已知平板電容傳感器極板間介質(zhì)為空氣，極板面積S=a×a=(2x2)cm2，間隙d0=0.1mm。求：傳感器的初始電容值；若由于裝配關(guān)系，使傳感器極板一側(cè)間隙d0，而另一側(cè)間隙為d0+b(b=0.01mm)，此時傳感器的電容值。解：初始電容=35.4×10-12(F)=35.4pF當(dāng)裝配不平衡時可取其平均間隙