傳感器原理及應(yīng)用習(xí)題答案完整版.doc

2-4、現(xiàn)有柵長為3mm和5mm兩種絲式應(yīng)變計(jì)，其橫向效應(yīng)系數(shù)分別為5%和3%，欲用來測量泊松比=0.33的鋁合金構(gòu)件在單向應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分布(其應(yīng)力分布梯度較大)。試問：應(yīng)選用哪一種應(yīng)變計(jì)?為什么?答：應(yīng)選用柵長為5mm的應(yīng)變計(jì)。由公式和知應(yīng)力大小是通過測量應(yīng)變片電阻的變化率來實(shí)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(yīng)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(yīng)變而變的部分。以康銅為例，C1，C(1-2)0.4，所以此時(shí)K0=Km2.0。顯然，金屬絲材的應(yīng)變電阻效應(yīng)以結(jié)構(gòu)尺寸變化為主。從結(jié)構(gòu)尺寸看，柵長為5mm的絲式應(yīng)變計(jì)比柵長為3mm的應(yīng)變計(jì)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(yīng)變計(jì)檢測彈性模量E=21011N/m2、密度=7.8g/cm3的鋼構(gòu)件承受諧振力作用下的應(yīng)變，要求測量精度不低于0.5%。試確定構(gòu)件的最大應(yīng)變頻率限。答：機(jī)械應(yīng)變波是以相同于聲波的形式和速度在材料中傳播的。當(dāng)它依次通過一定厚度的基底、膠層(兩者都很薄，可忽略不計(jì))和柵長而為應(yīng)變計(jì)所響應(yīng)時(shí)，就會(huì)有時(shí)間的遲后。應(yīng)變計(jì)的這種響應(yīng)遲后對動(dòng)態(tài)(高頻)應(yīng)變測量，尤會(huì)產(chǎn)生誤差。由式中為聲波在鋼構(gòu)件中傳播的速度；又知道聲波在該鋼構(gòu)件中的傳播速度為：;；可算得。2-6、為什么常用等強(qiáng)度懸臂梁作為應(yīng)變式傳感器的力敏元件? 現(xiàn)用一等強(qiáng)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(yīng)變計(jì)，并接入四等臂差動(dòng)電橋構(gòu)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(dāng)輸入電壓為3V，有輸出電壓為2mV時(shí)的稱重量為多少?答：當(dāng)力F作用在彈性臂梁自由端時(shí)，懸臂梁產(chǎn)生變形，在梁的上、下表面對稱位置上應(yīng)變大小相當(dāng)，極性相反，若分別粘貼應(yīng)變片R1 、R4 和R2 、R3 ，并接成差動(dòng)電橋，則電橋輸出電壓Uo與力F成正比。等強(qiáng)度懸臂梁的應(yīng)變不隨應(yīng)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(dāng)梁上受力時(shí)，R1、R4受拉伸力作用，阻值增大，R2、R3受壓，阻值減小，使差動(dòng)輸出電壓成倍變化?？商岣哽`敏度。2）、當(dāng)輸入電壓為3V，有輸出電壓為2mV時(shí)的稱重量為：計(jì)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(zhì)量*重力加速度；1N=1Kg*9.8m/s2.力的單位是牛頓（N）和質(zhì)量的單位是Kg；所以稱得的重量應(yīng)該是3.4Kg。 ;2-7、何謂壓阻效應(yīng)?擴(kuò)散硅壓阻式傳感器與貼片型電阻應(yīng)變式傳感器相比有什么優(yōu)點(diǎn)，有什么缺點(diǎn)?如何克服?答：“壓阻效應(yīng)”是指半導(dǎo)體材料（鍺和硅）的電阻率隨作用應(yīng)力的變化而變化的現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)是尺寸、橫向效應(yīng)、機(jī)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(diǎn)是電阻值和靈敏系數(shù)隨溫度穩(wěn)定性差，測量較大應(yīng)變時(shí)非線性嚴(yán)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(jié)果有(3-5)%的誤差。壓阻式傳感器廣泛采用全等臂差動(dòng)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(yīng)變片的電阻R=120，k=2.05，用作應(yīng)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(shí)，輸出電壓可按下式計(jì)算：式中nR2/R1，為橋臂比；此處取四個(gè)電阻相等，所以n=1；算得U0=4.92mV。2-9、在材料為鋼的實(shí)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(yīng)變片R1和R2，把這兩片應(yīng)變片接入差動(dòng)電橋（如圖2-19），若鋼的泊松系數(shù)=0.285，應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)k=2，電橋電源電壓U=2V，當(dāng)試件受軸向拉伸時(shí)，測得應(yīng)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(yīng)變引起的電阻變化；可求的軸向應(yīng)變系數(shù);總的應(yīng)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(jì)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(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。也即當(dāng)被測參數(shù)變化使得上式中的S、或發(fā)生變化時(shí)，電容量C也隨之變化。如果保持其中兩個(gè)參數(shù)不變，而僅改變其中一個(gè)參數(shù)，就可把該參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化，這就組成了電容式傳感器。4-5 采用運(yùn)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(yùn)算放大器作為電容傳感器的測量電路時(shí)，其輸出/輸入特性關(guān)系為：。可見運(yùn)算放大器的輸出電壓與極板間距離成線性關(guān)系。因此，運(yùn)算放大器式電路解決了單個(gè)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(shí)，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(yīng)？霍爾電勢與哪些因素有關(guān)？答：置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動(dòng)勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。 霍爾器件工作產(chǎn)生的霍爾電勢為，由表達(dá)式可知，霍爾電勢正比于激勵(lì)電流及磁感應(yīng)強(qiáng)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(diǎn)的因素有哪些？怎樣補(bǔ)償？答：影響霍爾元件輸出零點(diǎn)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(shí)，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(diào)整好初始位置時(shí)，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(bǔ)償？答：霍爾元件的靈敏系數(shù)是溫度的函數(shù)，關(guān)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(bǔ)償溫度變化對霍爾電勢的影響，通常采用一種恒流源補(bǔ)償電路?；舅枷胧牵涸跍囟仍黾拥耐瑫r(shí)，讓激勵(lì)電流相應(yīng)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(bǔ)償導(dǎo)線接線柱 5補(bǔ)償導(dǎo)線6保護(hù)管8毫伏表9、10 毫伏表接線柱7-1在煉鋼廠中，有時(shí)直接將廉價(jià)熱電極（易耗 品，例如鎳鉻、鎳硅熱偶絲，時(shí)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(yīng)；因?yàn)殇撍菍?dǎo)體，又處在同一個(gè)溫度下，把鋼水看作是第三導(dǎo)體接入，利用了熱電偶的導(dǎo)體接入定律；如果被測物不是鋼水，而是熔化的塑料不行，因?yàn)椋芰喜粚?dǎo)電，不能形成熱電勢。圖 729 利用 XCT-101 型動(dòng)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(shí)的熱電勢為29.186mV ，求被測點(diǎn)溫度？答：查K分度表，熱電偶在40時(shí)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(diǎn)溫度值為：740。7-6圖7-29為利用 XCT-101 型動(dòng)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(jīng)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(jīng)內(nèi)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(diǎn)控制交流接觸器的線圈電壓。L1火線經(jīng)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(dāng)直流繼電器吸合時(shí)，交流接觸器線圈得點(diǎn)，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(dāng)溫度低于要求的溫度點(diǎn)時(shí)，交流接觸器線圈得電吸合，退火爐加熱；當(dāng)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(dá)到控制爐溫在設(shè)定的范圍。7-9使用k型熱電偶，基準(zhǔn)接點(diǎn)為0、測量接點(diǎn)為30和900時(shí)，溫差電動(dòng)勢分別為1.203mV和37.326mV。當(dāng)基準(zhǔn)接點(diǎn)為30，測溫接點(diǎn)為900時(shí)的溫差電動(dòng)勢為多少？ 答：由公式，得：當(dāng)基準(zhǔn)接點(diǎn)為30，測溫接點(diǎn)為900時(shí)的溫差電動(dòng)勢為:37.326-1.203=36.123mV。9-1 利用熱導(dǎo)率式氣敏傳感器原理，設(shè)計(jì)一真空檢測儀表，并說明其工作原理。圖9-32熱導(dǎo)率氣敏元件測量電路原理圖答：每種氣體都有固定的熱導(dǎo)率，混合氣體的熱導(dǎo)率也可以近似求得。因?yàn)橐钥諝鉃楸容^基準(zhǔn)的校正比較容易實(shí)現(xiàn)，所以用熱導(dǎo)率變化法測氣體濃度時(shí)，往往以空氣為基準(zhǔn)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(nèi)封存入已知的比較氣體，F(xiàn)1與外界相通，當(dāng)被測氣體與其相接觸時(shí)，由于熱導(dǎo)率相異而使F1的溫度變化，F(xiàn)1的阻值也發(fā)生相應(yīng)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(guān)系，這類氣體傳感器因?yàn)椴挥么呋瘎?，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(jī)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(xué)過的知識設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波探傷實(shí)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(chǎn)生高頻振蕩波 ，發(fā)達(dá)后驅(qū)動(dòng)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(huì)反射回第一個(gè)回波T，一部分超聲波繼續(xù)往前傳播，當(dāng)遇到有砂眼、裂紋等缺陷時(shí)，會(huì)返回一個(gè)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(shí)間差，就可以計(jì)算出缺陷離T面的距離。11-4 試用核輻射原理設(shè)計(jì)一個(gè)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(zhuǎn)換成電信號，從而探測出射線的強(qiáng)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(jì)算確定該材料的厚度。放射源一般用、或射線。當(dāng)射線經(jīng)過有裂紋、沙眼等缺陷的被測物體時(shí)，由于密度不同，使接收器收到的射線強(qiáng)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(xì)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(gè)光電元件1和2，得到兩個(gè)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(jīng)過整形后得兩個(gè)方波信號和。 1、2光電元件；3、4光柵A（A）光柵移動(dòng)方向；B（B）對應(yīng)的莫爾條紋移動(dòng)方向圖1210 辨向邏輯工作原理從圖中波形的對應(yīng)關(guān)系可看出，當(dāng)光柵沿A方向移動(dòng)時(shí)，經(jīng)微分電路后產(chǎn)生的脈沖，正好發(fā)生在的“1”電平時(shí)，從而經(jīng)Y1輸出一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖；而經(jīng)反相并微分后產(chǎn)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(dòng)時(shí)，的微分脈沖發(fā)生在為“0”電平時(shí)，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(shí)，與門Y2輸出一個(gè)計(jì)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(dòng)方向時(shí),所產(chǎn)生的脈沖輸出。 這樣就可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向正確地給出加計(jì)數(shù)脈沖或減計(jì)數(shù)脈沖，再將其輸入可逆計(jì)數(shù)器，實(shí)時(shí)顯示出相對于某個(gè)參考點(diǎn)的位移量。(2) 細(xì)分原理：就是在莫爾條紋信號變化一個(gè)周期內(nèi)，發(fā)出若干個(gè)脈沖，以減小脈沖當(dāng)量，如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖，即可使測量精度提高到n倍，而每個(gè)脈沖相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高到了n倍，因此也稱之為n倍頻。細(xì)分方法有機(jī)械細(xì)分和電子細(xì)分兩類。 傳感器原理與工程應(yīng)用 練習(xí)題一、 單項(xiàng)選擇題1、在整個(gè)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(jìn)行多次重復(fù)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(fù)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(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的是（B ）A重復(fù)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(biāo)的是（ ） A重復(fù)性 B固有頻率 C靈敏度 D漂移2.2 以下那一項(xiàng)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(zhuǎn)換 B. 濾波和放大C. 調(diào)制和解調(diào) D. 傳輸和顯示3.電阻式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(dòng)電路的電壓靈敏度是單臂工作時(shí)的（ ）。A. 不變 B. 2倍 C. 4倍 D. 6倍3.6、影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù)K的主要因素是（ ）。A導(dǎo)電材料電阻率的變化 B導(dǎo)電材料幾何尺寸的變化C導(dǎo)電材料物理性質(zhì)的變化 D導(dǎo)電材料化學(xué)性質(zhì)的變化3.7、產(chǎn)生應(yīng)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(yīng)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(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，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(dòng)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(dòng)相敏檢波電路 D運(yùn)算放大電路差4.2、差動(dòng)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(yīng)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(dòng)結(jié)構(gòu)的是 。 A 電阻應(yīng)變式 B 自感式 C 電容式 D 電渦流式4.6關(guān)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(yīng)原理工作的B、電渦流傳感器是由渦流線圈和支架構(gòu)成的C、電渦流傳感器可以實(shí)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(dòng)態(tài)量。5、電容式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)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(guān)系B 反比關(guān)系C 無關(guān)系5.2、下列不屬于電容式傳感器測量電路的是（ ）A調(diào)頻測量電路 B運(yùn)算放大器電路 C脈沖寬度調(diào)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(dòng)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(dāng)變隙式電容傳感器的兩極板極間的初始距離d0增加時(shí)，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(shí)，應(yīng)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(zhì)變間隙式5.6、關(guān)于差動(dòng)脈沖寬度調(diào)制電路的說法正確的是（ ）。A. 適用于變極板距離和變介質(zhì)型差動(dòng)電容傳感器B. 適用于變極板距離差動(dòng)電容傳感器且為線性特性C. 適用于變極板距離差動(dòng)電容傳感器且為非線性特性D. 適用于變面積型差動(dòng)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(diào)頻測量電路 B運(yùn)算放大器電路C脈沖寬度調(diào)制電路 D相敏檢波電路5.8電容式傳感器采用“驅(qū)動(dòng)電纜”技術(shù)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(yīng) D非線性6、霍爾元件不等位電勢產(chǎn)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(dǎo)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(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分配61、下面不屬于不等位電勢U0產(chǎn)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(dǎo)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(gòu)成；D、激勵(lì)電極接觸不良造成激勵(lì)電流不均勻分布等。6.2、關(guān)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(guān)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(shí)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(shí)間常數(shù)大7.1兩個(gè)型號相同的壓電片串聯(lián)使用時(shí)，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(guān)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(yīng) B. 正壓電效應(yīng) C.逆壓電效應(yīng)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(jī)玻璃7.5、 石英晶體在沿機(jī)械軸y方向的力作用下會(huì)（ b）A產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng) B. 產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng)C不產(chǎn)生壓電效應(yīng) D. 產(chǎn)生逆向壓電效應(yīng)7.6、在運(yùn)算放大器放大倍數(shù)很大時(shí)，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(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也沒有電荷產(chǎn)生。B. 沿光軸方向施加作用力，不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，但會(huì)有電荷產(chǎn)生。C. 沿光軸方向施加作用力，會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，但沒有電荷產(chǎn)生。D. 沿光軸方向施加作用力，會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也會(huì)有電荷產(chǎn)生。7.8、石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)對比正確的是（ ）A. 壓電陶瓷比石英晶體的壓電效應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)明顯，穩(wěn)定性不如壓電陶瓷好7.9、兩個(gè)壓電元件相并聯(lián)與單片時(shí)相比說法正確的是（ ） A. 并聯(lián)時(shí)輸出電壓不變，輸出電容是單片時(shí)的一半B. 并聯(lián)時(shí)輸出電壓不變，電荷量增加了2倍C. 并聯(lián)時(shí)電荷量增加了2倍，輸出電容為單片時(shí)2倍D. 并聯(lián)時(shí)電荷量增加了一倍，輸出電容為單片時(shí)的2倍7.10、兩個(gè)壓電元件相串聯(lián)與單片時(shí)相比說法正確的是（ ）A. 串聯(lián)時(shí)輸出電壓不變，電荷量與單片時(shí)相同B. 串聯(lián)時(shí)輸出電壓增大一倍，電荷量與單片時(shí)相同C. 串聯(lián)時(shí)電荷量增大一倍，電容量不變D. 串聯(lián)時(shí)電荷量增大一倍，電容量為單片時(shí)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(yīng) B. 壓阻效應(yīng)C. 正壓電效應(yīng) D. 逆壓電效應(yīng)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(jī)械強(qiáng)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(dòng)態(tài)的力或壓力C位移 D溫度7.14、石英晶體在沿機(jī)械軸y方向的力作用下會(huì)（ ）。A產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng) B. 產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng)C不產(chǎn)生壓電效應(yīng) D. 產(chǎn)生逆向壓電效應(yīng)7.15、 在運(yùn)算放大器放大倍數(shù)很大時(shí)，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(huì)（ ）A不產(chǎn)生壓電效應(yīng) B. 產(chǎn)生逆向壓電效應(yīng) C. 產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng) D產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng) 7.17、關(guān)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(dǎo)效應(yīng)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(nèi)部的是（）A一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)發(fā)光三極管B一個(gè)光敏二極管和一個(gè)光敏三極管C兩個(gè)發(fā)光二極管或兩個(gè)光敏三極管D一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)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(guān)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(yīng)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(nèi)光電效應(yīng)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(yīng)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(shí)亮電阻很大 B無光照時(shí)暗電阻很小 C無光照時(shí)暗電流很大 D受一定波長范圍的光照時(shí)亮電流很大 9.8、基于光生伏特效應(yīng)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(shí)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(yùn)算是計(jì)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(nèi)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?jǐn)?shù)表示。5、傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)主要有 、 、 、 等。6、半導(dǎo)體應(yīng)變片在應(yīng)力作用下電阻率發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為_效應(yīng)。7、電阻應(yīng)變片一般由_、 、覆蓋層、引線 四個(gè)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(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)體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱_效應(yīng)。9、電阻應(yīng)變式傳感器的核心元件是 ，其工作原理是基于 。10、半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于 效應(yīng)，它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù) 。11、應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生溫度誤差的原因?yàn)?和 。通常采用的溫度補(bǔ)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(zhuǎn)化成_變化的一種機(jī)電轉(zhuǎn)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(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)際上由于兩線圈的結(jié)構(gòu)及參數(shù)不相等，差動(dòng)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(chǔ)上的，電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為或的變化，并通過測量電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實(shí)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(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)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(jìn)行測量，實(shí)際應(yīng)用最多的是 差動(dòng)變壓器。19、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，減少）。20、電容式傳感器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(zhuǎn)換為 的變化來實(shí)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(guān)系。24、忽略邊緣效應(yīng)，變面積型電容式傳感器輸入量與輸出量的關(guān)系為 （線性、非線性），變介質(zhì)型電容式傳感器輸入量與輸出量的關(guān)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(guān)系為 （線性、非線性）。25、變極距型電容傳感器做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)后，靈敏度提高了 倍，而非線性誤差轉(zhuǎn)化為 關(guān)系而得以大大降低。26、將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的壓電效應(yīng)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(zhì)的 為基礎(chǔ)，來實(shí)現(xiàn)非電量電測的目的。28、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)極化方向施加電場時(shí)電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱 效應(yīng)。29、為了分析方便，在晶體學(xué)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(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)，沒有點(diǎn)電荷產(chǎn)生。31、石英晶體的X軸稱為 _，垂直于X軸的平面上 最強(qiáng)；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(yīng)。32、壓電效應(yīng)將 轉(zhuǎn)變?yōu)?，逆壓電效應(yīng)將 轉(zhuǎn)化為 。33壓電式傳感器可等效為一個(gè) 和一個(gè) 并聯(lián)，也可等效為一個(gè)與 相串聯(lián)的電壓源。34、壓電式傳感器使用放大器時(shí)，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(jīng)常應(yīng)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(yīng)還可以用來產(chǎn)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(yīng)指：金屬或半導(dǎo)體置于磁場中，當(dāng)有電流流過時(shí)，在_方向上會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢。39光電效應(yīng)分為 外光電效應(yīng) 、光生伏特效應(yīng) 和 三大類。光電效應(yīng)分為 內(nèi)光電效應(yīng) 和 外光電效應(yīng) 兩大類，其中，光敏電阻的原理是基于 效應(yīng)的。三、名詞解釋：1、傳感器2、重復(fù)性3、線性度2、正壓電效應(yīng)答：壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)物體在沿一定方向受到壓力或拉力作用時(shí)發(fā)生變形，并且在其表面上會(huì)產(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(shù)指標(biāo)有哪些？3金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么不同?答：金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)主要是由于其幾何形狀的變化而產(chǎn)生的，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)則主要取決于材料的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化產(chǎn)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(zhuǎn)換為傳感器電容變化。傳感器有動(dòng)靜兩個(gè)板板，板板間的電容為： ，式中： 0 真空介電常數(shù) r 介質(zhì)的相對介電常數(shù) 兩極板間的距離有關(guān) A 極板的有效面積當(dāng)動(dòng)板板運(yùn)動(dòng)或極板間的介質(zhì)變化就會(huì)引起傳感器電容值的變化，從而構(gòu)成變極距式、變面積式和變介質(zhì)型的電容式傳感器。5、什么是電渦流效應(yīng)？6、石英晶體x、y、z軸的名稱及其特點(diǎn)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(yīng)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(gè)特點(diǎn)（2分）。組合的基