級(jí)《傳感器原理》期中試卷

1、2014級(jí)傳感器原理期中試卷福建師范大學(xué)福清分校20152016學(xué)年度下學(xué)期14級(jí)電子信息工程 2班 傳感器技術(shù)期中試卷試卷類別：閉卷考試時(shí)間：120分鐘座號(hào) 姓名 成績(jī)、請(qǐng)畫(huà)出傳感器系統(tǒng)的組成框圖，說(shuō)明各環(huán)節(jié)的作用。(10%)1輸出信息信號(hào)調(diào)節(jié)電路i 敏感元件：直接感受被測(cè)非電量并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系的其 它量的元件。傳感元件：又稱變換器。能將敏感元件感受到的非電量直接轉(zhuǎn)換成電量的器件。 信號(hào)調(diào)節(jié)電路：能把傳感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理、和 控制的有用電信號(hào)的電路。輔助電路通常包括電源等。二、請(qǐng)寫(xiě)出單臂電橋、半橋差動(dòng)和全橋差動(dòng)的輸出電壓和電壓靈敏度表達(dá)式。(10

2、%)三、什么是電渦流？電渦流傳感器為什么也屬于電感傳感器。（10%）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理，塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切 割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流，以上現(xiàn)象 稱為電渦流效應(yīng)。因?yàn)樵陔姕u流傳感器等效電路參數(shù)均是互感系數(shù) M和電感L、 L1的函數(shù)，所以電渦流傳感器也屬于電感傳感器。四、在半導(dǎo)體應(yīng)變片電橋電路中，其一橋臂為半導(dǎo)體應(yīng)變片，其余均為固定電阻,該橋路受到4300應(yīng)變作用。若該電橋測(cè)量應(yīng)變時(shí)非線性誤差為2%,n=R2/R1=1,則該應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為多少？ （ 10%）RiRRi2r dRiR2R11011 -Z- 曰AR/R=4/102

3、ks=9.12R1RR1Ks 1 4.605R1五、電容式傳感器分為哪三種？在設(shè)計(jì)電容傳感器， 如何消除或減小寄生電容的 影響（15%）答：電容式傳感器分為變極距型、變面積型和變介質(zhì)型電容式傳感器。寄生 電容與傳感器電容相并聯(lián)，影響傳感器靈敏度，而它的變化則為虛假信號(hào)影響 儀器的精度，必須消除和減小它。（1）增加傳感器原始電容值（2）注意傳感器 的接地和屏蔽；（3）集成化（4）采用“驅(qū)動(dòng)電纜”（雙層屏蔽等位傳輸）技術(shù)（5）6 / 4采用運(yùn)算放大器法；(6)整體屏蔽法六、請(qǐng)分析AdTCy(t)Cx(t)傳感器系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性。(15%)公虹yt xtC dt令以S)中的$ =/例即。=0,則系

4、統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)七、請(qǐng)寫(xiě)出下圖所示電路是什么電路并分析該電路的工作原理(15%)答：所示電路是二極管相敏檢波電路當(dāng)銜鐵在中間位置時(shí)，位移 x (t) = 0,傳感器輸出電壓UI =0,只有U243起作用。正半周時(shí)R RL , R RL因?yàn)槭菑闹行某轭^，所以u(píng)1= u2 ,故i 3 = i 4。流經(jīng)RL的電流為i 0 = i 4 i 3 = 0,同理負(fù)半周時(shí)，流經(jīng) RL 的電流為i 0 = i 1 i 2=0;當(dāng)銜鐵在零位以上時(shí)，位移 x (t) > 0, U1與U 2同頻同相。正半周時(shí)Ui % i4R RLU2 e2 i3RL故i 4 > i 3 ,流經(jīng)RL的電流為i 0 = i

5、4 i 3 > 0 ,i1負(fù)半周時(shí)u2 e1R RLi2u1e1R RL ,故i 1 > i 2 ,流經(jīng)RL的電流為i 0 = i 1i 2 > 0 ;經(jīng)過(guò)相敏檢波電路后，正位移輸出正電壓，負(fù)位移輸出負(fù)電壓。差動(dòng)變壓器的輸出經(jīng)過(guò)相敏檢波以后，特性曲線如下圖。4同理當(dāng)銜鐵在零位以下時(shí)，位移 x (t) < 0, U1與U 2同頻反相，電流八、請(qǐng)說(shuō)明如圖所示高頻反射式渦流厚度傳感器的工作原理。(15%)均小于00為了克服帶材不夠平整或運(yùn)行過(guò)程中上下波動(dòng)的影響，在帶材的上、下兩側(cè)對(duì)稱地設(shè)置了兩個(gè)特性完全相同的渦流傳感器 S1和S20 S1和S2與被測(cè)帶材表 面之間的距離分別為x1和x2。若帶材厚度不變，則被測(cè)帶材上、下表面之間的 距離總有x1+x2=常數(shù)的關(guān)系存在。兩傳感器的輸出電壓之和為2Uo,數(shù)值不變。 如果被測(cè)帶材厚度改變量為A 6,則兩傳感器與帶材之間的距離也改變一個(gè)A 6