傳感器原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)試題庫

-.-...word.zl.傳感器原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)題庫第一章 概述1、傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、根本電路三局部組成。62、傳感器圖用圖形符號由符號要素正方形和等邊三角形組成，正方形表示轉(zhuǎn)換元件，三角形表示敏感元件，“X〞表示被測量，“*〞表示轉(zhuǎn)換原理。7第二章 傳感器的根本特性1、傳感器動態(tài)特性的主要技術(shù)指標有哪些？它們的意義是什么？答：1〕傳感器動態(tài)特性主要有：時間常數(shù)τ；固有頻率n

；阻尼系數(shù)。2〕含義：τ越小系統(tǒng)需要到達穩(wěn)定的時間越少；固有頻率

越高響應(yīng)曲線上升越快；當

n 1時無過沖，為常數(shù)時響應(yīng)特性取決于阻尼比n

越大，過沖現(xiàn)象減弱，不存在振蕩，阻尼比直接影響過沖量和振蕩次數(shù)。有一溫度傳感器，微分方程為30dy/dt3y0.15x，其中y為輸出電壓mV), x為解：對微分方程兩邊進展拉氏變換，Y(s)(30s+3)=0.15X(s)那么該傳感器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：Y(s) 0.15 0.05H(s)

X(s) 30s3 10s1該傳感器的時間常數(shù)τ=10，靈敏度k=0.053、測得某檢測裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：x0.92.53.34.55.76.7y1.11.62.63.24.05.0試用最小二乘法原理擬合直線，求其線性度和靈敏度10-12〕解: ykxb yi

(kxi

b)nxyxyk i i i ii

(x)2i(xb i

2yiy)i i ii

(x)2i代入數(shù)據(jù)求得k0.68b0.25∴y0.68x0.250.2381

0.353

0.164

0.115

0.1266

0.194 L

LmaxyFS

100%故：擬合直線靈敏度k故：擬合直線靈敏度k0.68,線性度±7%。第三章 電阻式傳感器1、何為電阻應(yīng)變效應(yīng)？怎樣利用這種效應(yīng)制成應(yīng)變片？(22)、長度l、截面積SR化，通過測量電阻值的變化，檢測出外界作用力的大小23〕2、為什么增加應(yīng)變片兩端電阻條的橫截面積便能減小橫向效應(yīng)？答：敏感柵越窄，基長越長的應(yīng)變片，橫向效應(yīng)越小，因為構(gòu)造上兩端電阻條的橫截面積大的應(yīng)變片橫向效應(yīng)較小。應(yīng)變片溫度誤差的主要來源有：一是應(yīng)變片本身電阻溫度系數(shù)α1

的影響；二是試件材料線膨脹系數(shù)β1

的影響。25應(yīng)變片溫度誤差補償?shù)哪康氖窍捎跍囟茸兓鸬膽?yīng)變輸出對測量應(yīng)變的干擾。26263、在以鋼為材料的實心圓柱形試件上，沿軸線和圓周方向各貼一片電阻為120Ω的金屬應(yīng)變片R1

和R〔如圖3-28a所示〕，把這兩應(yīng)變片接入電橋〔見圖3-28b〕。假設(shè)鋼的泊松系數(shù)20.285，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)k=2，電橋電源電壓變片R1

的電阻變化值R1

0.48。試求：①軸向應(yīng)變；②電橋的輸出電壓。29解1：〕kR1/R1

那么軸向應(yīng)變?yōu)椋?R/R0.48/1200.0021k 22〕電橋的輸出電壓為：U 1Uk(1)1220.0021.2855.14mV0 2 2解2：

k2;Rk2;R1

0.48;U2V R/R軸向應(yīng)變：

1 10.002k

UR

4mV3-280 2 1 13-28一測量吊車起吊重物的拉力傳感器如圖3-29a所示。R4按要求貼在等截面軸上。:等截面軸的截面積為0.00196m2，彈性模量E=2×1011N/m2，泊松比0.3，且R1=R2=R3=R4=120Ω,所組成的全橋型電路如題圖3-29b所示，供橋電壓U=2V?，F(xiàn)測得輸出電壓U0=2.6mV。求：①等截面軸的縱向應(yīng)變及橫向應(yīng)變?yōu)槎嗌?？②力F為多少？29解：RR1 2RR1 23 4

0.3;S0.00196m2;E21011N/m2;U;U0U

2.6mV按全橋計算：R

0R0.156U軸向應(yīng)變：l

R/R

R/

0.0008125l k 12r l橫向應(yīng)變：r l

0.0004875力：FSE3.185105N半橋電壓靈敏度是單臂電橋的2倍，全橋電壓靈敏度是單臂電橋的4倍29 圖3-29第四章 電容式傳感器電容式傳感器可分為3種構(gòu)造形式，分別是：變面積型電容式傳感器、變極距型電容式傳感器和變介質(zhì)型電容式傳感器。43一平板式電容位移傳感器如圖4-5ab4mm0

0.5mm，極板間介質(zhì)為空氣。求該傳感器靜態(tài)靈敏度；假設(shè)極板沿x方向移動2mm，求此時電容量。47解：對于平板式變面積型電容傳感器，它的靜態(tài)靈敏度為：k C0

b 88.8510127.081011Fm10g a 0極板沿x方向相對移動2mm后的電容量為：b(ax) 8.8510120.0042C0

0.5

1.4161013F差動式變極距型電容傳感器，假設(shè)初始容量CC

80pF，初始距離

4mm，當動極板相對于0.75mm 1 2 0定極板位移了非線性誤差有多大？47

時，試計算其非線性誤差。假設(shè)改為單極平板電容，初始值不變，其4.3解：假設(shè)初始容量 CC1 2

80pF，初始距離

4mm，當動極板相對于定極板位移了00.75mm時，非線性誤差為： 0L

2100%故： 2100%0.752100%3.5% L 改為單極平板電容，初始值不變，其非線性誤差為： L

100%故： L

100%0.75100%18.75%-.4.7壓差傳感器構(gòu)造如圖4-30a所示，傳感器接入二極管雙T型電路，電路原理示意圖如圖4-30b所示。電源電壓U 頻率f==R壓差電容C=CE 1 2 1 2R。試分析，當壓力傳感器有壓差P使電容變化ΔC=1pF時，一個周期負載電L H LRL阻上產(chǎn)生的輸出電壓U 平均值的大小與方向。54RLb)圖4-30H L 1 2 2 14.7解：當P P時，CC；CC2H L 1 2 2 1R(R2R) 4080EURULLEURULLRL (RR)2L

f(C1

C) 21041010621012260602

0.36V由于C1C2，電壓UE的負半周占優(yōu)勢，故U的方向下正上負。電容式傳感器的測量電路有：交流電橋、二極管雙T型電路、差動脈沖調(diào)寬電路和運算放大電路。49-52第五章 電感式傳感器1、何謂電感式傳感器？電感式傳感器分為哪幾類？各有何特點？58磁感應(yīng)定律將被測非電量轉(zhuǎn)換為電感或互感的變化。2、電感式傳感器根據(jù)工作原理可以分為：自感式電感傳感器和互感式電感傳感器；根據(jù)構(gòu)造可以分為：變磁阻式、渦流式和變壓器式。3、提高電感式傳感器線性度有哪些有效的方法。答：電感傳感器采用差動形式，轉(zhuǎn)換電路采用相敏檢波電路可有效改善線性度。65答：差動變壓器式傳感器的鐵芯處于中間位置時，在零點附近總有一個最小的輸出電壓U0，將鐵芯處于中間位置時，最小不為零的電壓稱為零點剩余電壓。產(chǎn)生零點剩余電壓的主要原因是由于兩個次級線圈繞組電氣系數(shù)〔互感M、電感L、阻R〕不完全一樣，幾何尺寸也不完全一樣，工藝上很難保證完全一致。5、為減小零點剩余電壓的影響，除工業(yè)上采取措施外，一般要用電路進展補償：①串聯(lián)電阻；②并聯(lián)電阻、電容，消除基波分量的相位差異，減小諧波分量；③加反應(yīng)支路，初、次級間參加反應(yīng)，減小諧波分量；④相敏檢波電路對零點剩余誤差有很好的抑制作用。.word.zl.-.-...word.zl.6、為什么螺線管式電傳感器比變間隙式電傳感器有更大的測位移圍？63答：1~100mm什么叫電渦流效應(yīng)？說明電渦流式傳感器的根本構(gòu)造與工作原理。168268第六章磁電、磁敏式傳感器1、磁電感應(yīng)式傳感器根據(jù)構(gòu)造可以分為恒磁通式和變磁通式兩種。75還會出現(xiàn)電流密度下降、電阻率增大的現(xiàn)象。所選半導(dǎo)體晶片尺寸不同，電阻值增大也不同。863、說明磁電感應(yīng)式傳感器產(chǎn)生誤差的原因及補償方法。答：需要采用補償線圈與工作線圈相串聯(lián)加以補償。當環(huán)境溫度變化較大時傳感器溫度誤差較大，必須加以補償。4、為什么磁電感應(yīng)式傳感器的靈敏度在工作頻率較高時，將隨頻率增加而下降？答：因為磁電感應(yīng)式傳感器的靈敏度為(e/)，振動頻率過高時，線圈阻抗增大，使傳感器靈敏度隨振動頻率增加而下降。5、什么是霍爾效應(yīng)？80勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。6、霍爾元件不等位電勢產(chǎn)生的原因有哪些？接觸不良，半導(dǎo)體材料不均勻造成電阻率不均勻等原因。7、某一霍爾元件尺寸為L10mm，b3.5mm,d1.0mm，沿L方向通以電流I1.0mA，在垂直于L和b的方向加有均勻磁場B，靈敏度為/(AT，試求輸出霍爾電勢及載流子濃度。2、解：KH22V(AT),I1.0mA,B所以：輸出霍爾電勢：U KH

IB221.00.36.6mVL10mm,,b3.5mm,,de1.0mm,,e1.61019IB0.001IB0.0010.30.00661.610190.001n 28.411019U edH

第七章 壓電元件超聲波傳感器什么是壓電效應(yīng)？什么是正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？94答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于部電極化現(xiàn)象同時在兩個外表稱為逆壓電效應(yīng)。用石英晶體加速度計及電荷放大器測量加速度P/靈敏度為解：已知加速度計靈敏度為5PC/g，電荷放大器靈敏度為50mV/PC當輸出幅值為2V時，機器振動加速度為：2V/50mV/PCg5PC/g

0.8g第八章 光電效應(yīng)及光電器件光電效應(yīng)可以分為應(yīng)。1142、什么是光電效應(yīng)？什么是外光電效應(yīng)？說明其工作原理并指出相應(yīng)的典型光電器件。11412〕在光線作用下，物體的電子逸出物體外表向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，典型的光電器件有光電管、光電倍增管。3、普通光電器件都有哪些主要特性和參數(shù)？120答：光照特性；光譜特性；伏安特性；溫度特性；頻率特性等.1324、莫爾條紋的特點是什么？132〕莫爾條紋間距對光柵柵距具有放大作用。〔2〕莫爾條紋對光柵柵距局部誤差具有誤差平均效應(yīng)，莫爾條紋的大柵線對光柵的刻劃誤差有平均作用。第十二章 熱電式傳感器1、什么是熱電效應(yīng)？熱電偶測溫回路的熱電動勢由哪兩局部組成？由同一種導(dǎo)體組成的閉合回路能產(chǎn)生熱電勢嗎？194-196答：1〕兩種不同類型的金屬導(dǎo)體兩端分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當兩個結(jié)點有溫差時，導(dǎo)體回路里有電流流動會產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。2〕熱電偶測溫回路中熱電勢主要是由接觸電勢和溫差電勢兩局