常用傳感器的原理與應用習題

1、第3章 常用傳感器的工作原理及應用31電阻式傳感器填空：1、常用的電阻應變片分為兩大類： 和 。2、金屬電阻的 是金屬電阻應變片工作的物理基礎。3、金屬電阻應變片有 、 及 等結構形式。4、電位器式傳感器都是由 、 和 三部分構成。5、半導體應變片是利用半導體材料 制成的一種純電阻性元件。6、半導體應變片與金屬電阻應變片相比較: 其靈敏度更高， 溫度穩(wěn)定性差。7、彈性元件在傳感器中起什么作用？8、 試列舉金屬絲電阻應變片與半導體應變片的相同點和不同點。9、 繪圖說明如何利用電阻應變片測量未知的力。10、電阻應變片阻值為，靈敏系數(shù)K2，沿縱向粘貼于直徑為0.05m的圓形鋼柱表面，鋼材的，。求鋼柱

2、受10t拉力作用時，應變片的相對變化量。又若應變片沿鋼柱圓周方向粘貼、受同樣拉力作用時，應變片電阻的相對變化量為多少？11、采用阻值為120、靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應變片和阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負載電阻無窮大。當應變片上的應變分別為1和1000時，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋以及全橋工作時的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。3.2電容式傳感器1、電容式傳感器采用 作為傳感元件，將不同的 變化轉換為 的變化。2、根據(jù)工作原理的不同，電容式傳感器可分為 、 和 三種。3、電容式傳感器常用的轉換電路有： 、 、運算放大器電路、 和 等 。4、電容式傳感器有

3、什么特點？試舉出你所知道的電容傳感器的實例。5、試分析電容式物位傳感器的靈敏度？為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應注意什么問題？6、為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的？采取什么措施可改善其非線性特征？7、變間隙電容傳感器的測量電路為運算放大器電路，如圖所示。傳感器的起始電容量，定動極板距離，運算放大器為理想放大器（即），極大，輸入電壓V。求當電容傳感器動極板上輸入一位移量使減小時，電路輸出電壓為多少？8、 如圖所示正方形平板電容器，極板長度，極板間距離。若用此變面積型傳感器測量位移，試計算該傳感器的靈敏度并畫出傳感器的特性曲線。極板間介質為空氣，。9、一電容式傳感器的兩個極板均為邊

4、長為10cm的正方形，間距為1mm，兩極板間氣隙恰好放置一邊長為10cm，厚度為1mm，相對介電常數(shù)為4的正方形介質。該介質可在氣隙中自由滑動。若用該電容式傳感器測量位移，試計算當介質極板向某一方向移出極板相互覆蓋部分的距離分別為1cm、2cm、3cm時，該傳感器的輸出電容值分別是多少？10、一個變極距性電容式位移傳感器的有關參數(shù)為：初始極距=1mm，r=1，S=314mm2 。當極板極距變化為=10m時，計算該電容傳感器的電容絕對變化量和相對變化量各是多少？3.3電感式傳感器1、電感式傳感器是利用被測量的變化引起線圈 或 的變化，從而導致線圈 改變這一物理現(xiàn)象來實現(xiàn)測量的。2、根據(jù)電感式傳感

5、器的轉換原則，可分為 和 傳感器3、自感式傳感器主要有 、 和 三種類型。4、自感式傳感器的結構主要有 、 和 三部分構成。5、差動式電感傳感器分為 、 和 三種類型。6、互感式傳感器的工作原理類似 的作用原理，其結構主要包括 、 和 等。7、差動變壓器式傳感器的測量電路主要有 電路和 電路。8、自感型電感傳感器的靈敏度與哪些因素有關？要提高靈敏度可采取哪些措施？9、電感式傳感器有幾大類？各有何特點？10、比較差動式自感傳感器和差動變壓器在結構上及工作原理上的異同之處。11、試述應變電橋產(chǎn)生非線性的原因及削減非線性誤差的措施。12、在電感傳感器中常采用相敏整流電路，其作用是什么？3.4壓電式傳

6、感器1、壓電式傳感器是一種 傳感器，亦即 型傳感器。2、在外力作用下，壓電材料的表面上產(chǎn)生電荷，從而實現(xiàn) 到 的轉換。3、常見的壓電材料分為三類： 、 和 。4、壓電式傳感器利用 效應工作，常用的前置放大器有電壓放大器和 。5、用石英晶體制作的壓電式傳感器，晶面上產(chǎn)生的 與作用在晶面上的壓強成正比，而與晶片 和面積無關。6、由于外力作用在壓電傳感元件上所產(chǎn)生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存，即需要測量回路具有無限大的內阻抗，這實際上是達不到的。因此，壓電式傳感器 。壓電元件只有在交變力的作用下，電荷才能源源不斷地產(chǎn)生，可以供給測量回路以一定的電流，故 。7、什么是壓電效應？以石英晶體為例說明

7、壓電晶體是怎樣產(chǎn)生壓電效應的？8、 常用的壓電材料有哪些？各有哪些特點？9、為什么說壓電式傳感器只適用于動態(tài)測量而不適合于靜態(tài)測量？石英晶片的受力示意圖10、根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標出晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號。 3.5霍爾傳感器1、霍爾傳感器是利用 作為媒介。2、霍爾傳感器有 和 兩種類型。3、霍爾元件工作的物理基礎是 。4、根據(jù)輸出信號的形式，可將霍爾集成電路分為 和 兩種形式。5、線性型霍爾集成電路通常由 、 、 和 四部分組成。其特點是輸出電壓與外加磁感應強度B成 關系。6、開關型霍爾集成電路的開關形式有 和 兩種。7、什么是霍爾效應？其物理本質是什么？8、用霍爾元件可測

8、量哪些物理量？試舉例說明。9、為什么導體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？10、霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關系？11、有一個霍爾元件，其靈敏度KH 是1.2mV/mA·kGs,將它置于一個梯度為5kGs/mm的磁場中，額定控制電流I是20mA，如果霍爾元件在平衡點附近作0.1mm的擺動，則輸出電壓范圍是多少？3.6熱敏傳感器1、熱敏傳感器主要有 和 兩種2、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。3、熱電偶的冷端溫度補償常用的方法有 法、 法、 法和 法。4、熱電勢由兩部分組成，一部分是兩種導體的 ，另一部分是單一導體的溫差電勢。5、熱電偶的熱電勢大小與 和 有關，為了保證輸出熱電勢是被測溫度的單值函數(shù)，必須保持冷端溫度 。6、在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補償導線的最主要的目的是 。7、什么是金屬導體的熱電效應？試說明熱電偶的測量原理。8、試述熱電偶冷端溫度補償?shù)膸追N主要方法和補償原理。9、試分析金屬導體產(chǎn)生接觸電動勢的原因。10、如下圖所示鎳鉻-鎳硅熱電偶，