傳感器原理習(xí)題

第一篇：傳感器原理習(xí)題

第四章傳感器原理習(xí)題

4-1以阻值R=120?，靈敏系數(shù)K=2.0的電阻應(yīng)變片與阻值120?的固定電阻組成電橋，供橋電壓為3V，并假定負(fù)載電壓為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?με和2000με時(shí)，分別求出單臂、雙臂差動(dòng)電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。

4-2 在材料為鋼的實(shí)心圓柱試件上，沿軸線(xiàn)和圓周方向各貼一片電阻為120Ω的金屬應(yīng)變片R1和R2，把這兩片應(yīng)變片接入差動(dòng)電橋(題圖4-2)。若鋼的泊松比μ=0.285，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2，電橋的電源電壓Ui=2V，當(dāng)試件受軸向拉伸時(shí)，測(cè)得應(yīng)變片R1的電阻變化值?R=0.48?，試求電橋的輸出電壓U0；若柱體直

112徑d=10mm，材料的彈性模量E?2?10N/m，求其所受拉力大小。

題圖4-2 差動(dòng)電橋電路

4-3 一臺(tái)采用等強(qiáng)度的梁的電子稱(chēng)，在梁的上下兩面各貼有兩片電阻應(yīng)變片，做成稱(chēng)重量的傳感器，如習(xí)題圖4-3所示。已知l=10mm，b0=11mm，h=3mm，E?2.1?104N/mm2，K=2，接入直流四臂差動(dòng)電橋，供橋電壓6V，求其電壓靈敏度(Ku=U0/F)。當(dāng)稱(chēng)重0.5kg時(shí)，電橋的輸出電壓U0為多大?

題圖4-3懸臂梁式力傳感器

4-4 有四個(gè)性能完全相同的應(yīng)變片(K=2.0)，將其貼在習(xí)題圖4-4所示的壓力傳感器圓板形感壓膜片上。已知膜片的半徑R=20mm，厚度 h=0.3mm，材料的泊松

112比μ=0.285，彈性模量E?2?10N/m?，F(xiàn)將四個(gè)應(yīng)變片組成全橋測(cè)量電路，供

橋電壓Ui=6V。求：

(1)確定應(yīng)變片在感壓膜片上的位置，并畫(huà)出位置示意圖；(2)畫(huà)出相應(yīng)的全橋測(cè)量電路圖；

(3)當(dāng)被測(cè)壓力為0.1MPa時(shí)，求各應(yīng)變片的應(yīng)變值及測(cè)量橋路輸出電壓U0；(4)該壓力傳感器是否具有溫度補(bǔ)償作用?為什么?(5)橋路輸出電壓與被測(cè)壓力按是否存在線(xiàn)性關(guān)系?

題圖4-4 膜片式壓力傳感器

4-5一測(cè)量線(xiàn)位移的電位器式傳感器，測(cè)量范圍為0~10mm，分辨力為0.05mm，靈敏度為2.7V/mm，電位器繞線(xiàn)骨架外徑d=0.5mm，電阻絲材料為鉑銥合金，其?4ρ?3.25?10Ω?mm。當(dāng)負(fù)載電阻RL=10k?時(shí)，求傳感器的最大負(fù)載誤電阻率為差。

4-6 某差動(dòng)螺管式電感傳感器(題圖4-6)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為單個(gè)線(xiàn)圈匝數(shù)W=800匝，l=10mm，lc=6mm，r=5mm，rc=1mm，設(shè)實(shí)際應(yīng)用中鐵芯的相對(duì)磁導(dǎo)率μr=3000，試求：

(1)在平衡狀態(tài)下單個(gè)線(xiàn)圈的電感量L0=?及其電感靈敏度足KL?(2)若將其接入變壓器電橋，電源頻率為1000Hz，電壓E=1.8V，設(shè)電感線(xiàn)圈有效電阻可忽略，求該傳感器靈敏度K。

(3)若要控制理論線(xiàn)性度在1%以?xún)?nèi)，最大量程為多少?

題圖4-6 差動(dòng)螺管式電感傳感器

4-7 有一只差動(dòng)電感位移傳感器，已知電源電壓Usr=4V，?=400Hz，傳感器線(xiàn)圈銅電阻與電感量分別為R=40?，L=30mH，用兩只匹配電阻設(shè)計(jì)成四臂等阻抗電橋，如題圖4-7所示，試求：(1)匹配電阻R3和R4的值；

(2)當(dāng)?Z=10時(shí)，分別接成單臂和差動(dòng)電橋后的輸出電壓值；(3)用相量圖表明輸出電壓Usc與輸入電壓Usr之間的相位差。

題圖4-7 差動(dòng)電感位移傳感器四臂等阻抗電橋

2S?4?4mm4-8如題圖4-8所示氣隙型電感傳感器，銜鐵截面積,氣隙總長(zhǎng)度δ=0.8mm，銜鐵最大位移?δ=±0.08mm，激勵(lì)線(xiàn)圈匝數(shù)W=2500匝，導(dǎo)線(xiàn)直徑d=0.06mm，電阻率ρ?1.75?10?6Ω?cm，當(dāng)激勵(lì)電源頻率?=4000Hz時(shí)，忽略漏磁及鐵損，求：

(1)線(xiàn)圈電感量；(2)電感的最大變化量；(3)線(xiàn)圈的直流電阻值；(4)線(xiàn)圈的品質(zhì)因數(shù)；

(5)當(dāng)線(xiàn)圈存在200pF分布電容與之并聯(lián)后其等效電感值。

題圖4-8 氣隙型電感式傳感器(變隙式)4-9 試計(jì)算題圖4-9所示各電容傳感元件的總電容表達(dá)式。

圖4-9 4-10 在壓力比指示系統(tǒng)中采用差動(dòng)式變間隙電容傳感器和電橋測(cè)量電路，如題圖4-10所示。已知：δ0=0.25mm，D=38.2mm，R=5.1k?；Usr=60V(交流)，頻率?=400Hz。試求：

(1)該電容傳感器的電壓靈敏度Ku(V/μm)；

(2)當(dāng)電容傳感器的動(dòng)極板位移?δ=10μm時(shí)，輸出電壓Usc值。

題圖4-10 4-11 有一臺(tái)變間隙非接觸式電容測(cè)微儀，其傳感器的極板半徑r=4mm，假設(shè)與被測(cè)工件的初始間隙d0=0.3mm。試求：

(1)如果傳感器與工件的間隙變化量?d=±10μm，電容變化量為多少?(2)如果測(cè)量電路的靈敏度足Ku=100mV/Pf,則在?d=±1μm時(shí)的輸出電壓為多少? 4-12 有一變間隙式差動(dòng)電容傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖13所示。選用變壓器交流電橋作測(cè)量電路。差動(dòng)電容器參數(shù)：r=12mm，d1=d2=d0=0.6mm，空氣介質(zhì)，即

ε?ε0?8.85?10?12F/m。測(cè)量電路參數(shù)：usr=u=Usr?3sinωinωt。試求當(dāng)動(dòng)板上輸

?入位移(向上位移)?x=0.05mm時(shí)，電橋輸出端電壓Usc?

題圖4-12

4-13 一只電容位移傳感器如圖14所示，由四塊置于空氣中的平行平板組成。板A、C和D是固定極板；板B式活動(dòng)極板，其厚度為t，它與固定極板的間距為d。B、C和D極板的長(zhǎng)度均為 a，A板的長(zhǎng)度為2a，各板的寬度為b。忽略板C和D的間隙及各板的邊緣效應(yīng)，試推導(dǎo)活動(dòng)極板刀從中間位置移動(dòng)x=±a/2時(shí)電容CAC和CAD的表達(dá)式(x=0時(shí)為對(duì)稱(chēng)位置)。

題圖4-13 4-14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?(2?2)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d0+b(b=0.01mm)，此時(shí)傳感器的電容值。

4-15 如圖4-15a所示差動(dòng)式同心圓筒柱形電容傳感器，其可動(dòng)內(nèi)電極圓筒外徑d=9.8mm，固定電極外圓筒內(nèi)徑D=10mm，初始平衡時(shí)，上、下電容器電極覆蓋長(zhǎng)度L1=L2=L0=2mm，電極間為空氣介質(zhì)。試求：

(1)初始狀態(tài)時(shí)電容器C1、C2的值；

(2)當(dāng)將其接入圖4-15b所示差動(dòng)變壓器電橋電路，供橋電壓E=10V(交流)，傳感器工作時(shí)可動(dòng)電極筒最大位移?x=±0.2mm，電橋輸出電壓的最大變化范圍為多?

題圖4-15(a)

(b)

4-16 有一壓電晶體，其面積為20mm2，厚度為10mm，當(dāng)受到壓力p=10MPa作用時(shí)，求產(chǎn)生的電荷量及輸出電壓：

(1)零度X切的縱向石英晶體；(2)利用縱向效應(yīng)的BaTiO3。

4-17 某壓電晶體的電容為1000pF，kq=2.5C/cm，電纜電容CC=3000pF，示波器的輸入阻抗為1M?和并聯(lián)電容50 pF，求：

(1)壓電晶體的電壓靈敏度足Ku；(2)測(cè)量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)；

(3)如系統(tǒng)允許的測(cè)量幅值誤差為5%，可測(cè)最低頻率是多少?(4)如頻率為10Hz，允許誤差為5%，用并聯(lián)連接方式，電容式多大? 4-18 分析壓電加速度傳感器的頻率響應(yīng)特性。若測(cè)量電路為電壓前量放大器C總=1000 pF，R總=500M?；傳感器固有頻率?0=30kHz，阻尼比ζ=0.5，求幅值誤差在2%以?xún)?nèi)的使用頻率范圍。

4-19 用石英晶體加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)個(gè)，已知：加速度計(jì)靈敏度為5Pc/g，電荷放大器靈敏度為50mV/pC，當(dāng)機(jī)器達(dá)到最大加速度值時(shí)相應(yīng)的輸出電壓幅值為2V，試求該機(jī)器的振動(dòng)加速度。(g為重力加速度)4-20 用壓電式傳感器測(cè)量最低頻率為1Hz的振動(dòng)，要求在1Hz時(shí)靈敏度下降不超過(guò)5%。若測(cè)量回路的總電容為500pF，求所有電壓前置放大器的輸入電阻為多大? 4-21已知壓電式加速度傳感器的阻尼比ζ=0.1，其無(wú)阻尼固有頻率?0=32kHz，若要求傳感器的輸出幅值誤差在5%以?xún)?nèi)，試確定傳感器的最高響應(yīng)頻率。4-22 某壓電式壓力傳感器為兩片石英晶片并聯(lián)，每片厚度h=0.2mm，圓片半徑r=1cm，εr=4.5，X切型d11?2.31?10?12C/N。當(dāng)0.1MPa壓力垂直作用于PX平面時(shí)，求傳感器輸出電荷Q和電極間電壓Ua的值。

4-23 已知銅熱電阻—Cu100的百度電阻比W(100)=1.42，當(dāng)用此熱電阻測(cè)量50oC溫度時(shí)，其電阻值時(shí)多少?若測(cè)溫時(shí)的電阻值為92?，則被測(cè)溫度是多少? 4-24 用分度號(hào)為Pt100鉑電阻測(cè)溫，在計(jì)算時(shí)錯(cuò)用了Cu100的分度表，查得的溫度為140oC，問(wèn)實(shí)際溫度為多少? 4-25 鎳鉻-鎳硅熱電偶靈敏度為0.04mV/oC，把它放在溫度為1200oC處，若以指示儀表作為冷端，此處溫度為50oC，試求熱電勢(shì)大小。

4-26 用K型熱電偶測(cè)某設(shè)備的溫度，測(cè)得的熱電勢(shì)為20mV，冷端(室溫)為25mV，求設(shè)備溫度?如果改用E型熱電偶來(lái)測(cè)溫，在相同的條件下，E熱電偶測(cè)得的熱電勢(shì)為多少? 4-27 現(xiàn)用一只鎳鉻-銅鎳熱電偶測(cè)某換熱器內(nèi)的溫度，其冷端溫度為30oC，顯示儀表的機(jī)械零位在0oC時(shí)，這時(shí)指示值為400oC，則認(rèn)為換熱器內(nèi)的溫度為340oC

對(duì)不對(duì)?為什么?正確值為多少? 4-28 有一臺(tái)數(shù)字電壓表，其分辨率為100μV/1個(gè)字，現(xiàn)與Cu100熱電阻配套應(yīng)用，測(cè)量范圍為0~100oC，試設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)度變換電路，使數(shù)字表直接顯示溫度數(shù)值。

4-29 試述光電倍增管的結(jié)構(gòu)和工作原理與光電管的異同點(diǎn)。若入射光子為103個(gè)(一個(gè)光子等效于一個(gè)電子電量)。光電倍增管共有16個(gè)倍增級(jí)，輸出陽(yáng)極電流為20A，且16個(gè)倍增級(jí)二次發(fā)射電子數(shù)按自然數(shù)的平方遞增，試求光電倍增管的電流放大倍數(shù)和倍增系數(shù)。

4-30.求光纖n1=1.46，n2=1.45的NA值；如果外部n0=1，求光纖的臨界入射角。4-31 四個(gè)應(yīng)變片粘貼在扭軸上，安排得到的最大靈敏度，應(yīng)變片阻值為121?而應(yīng)變靈敏系數(shù)K=2.04，并接成全橋測(cè)量電路。當(dāng)用750k?的電阻器并聯(lián)在一個(gè)應(yīng)變片上分流以得到標(biāo)定時(shí)，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，求指示的最大應(yīng)變?設(shè)軸為鋼制的，求應(yīng)力(鋼的扭轉(zhuǎn)彈性模量E?1.623?1011N/m2)? 4-32 為防止電容傳感器擊穿，在兩極之間加入厚度為a的兩片云母片，如圖14所示，其相對(duì)介電常數(shù)為εr，空氣接點(diǎn)常數(shù)εo（空氣介電常數(shù)近似于真空介電常數(shù)），求傳感器總?cè)萘浚ㄔO(shè)圓形極板直徑為D兩片云母片之間的距離為δ0）。

題圖4-32 4-33 設(shè)題圖4-33所示電感位移傳感器的鐵心相對(duì)磁導(dǎo)率為104，空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為1，已知真空中的磁導(dǎo)率?0?4π?10?7H/m。試對(duì)下述情況計(jì)算該傳感器的輸出電感：（1）氣隙為0；（2）氣隙為2mm。

題圖4-33

第二篇：傳感器-習(xí)題

傳感器原理：習(xí)題

第一章引言

1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的傳感器定義是什么。它一般有哪兩種元件組成。各舉兩個(gè)有和中間環(huán)節(jié)的傳感器的例子。

2.概述傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。

3.概述傳感器的分類(lèi)。

4.什么是傳感器的靈敏度和線(xiàn)性度。5.什么是傳感器的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)

6.給出零階，一階，二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)及響應(yīng)的公式，并指出基本特征參數(shù)。7.某位移傳感器描述為0.03dxdt，y是壓力（N/m），求?3x?15y，x是位移（m）其靜態(tài)靈敏度和時(shí)間常數(shù)。

d2xdxx?800y，x是位移（m）8.某加速度傳感器描述為42?1000?40000，y是力

dtdt（N），求其靜態(tài)靈敏度、固有頻率和阻尼比。

第二章應(yīng)變式傳感器

1.應(yīng)變式傳感器依據(jù)什么物理效應(yīng)？推導(dǎo)單根導(dǎo)電絲的靈敏度。為什么半導(dǎo)體絲的靈敏度比金屬絲的大，大多少？

2.用基長(zhǎng)L=0.5mm應(yīng)變計(jì)測(cè)量應(yīng)變，應(yīng)變絲用鋼材料，其聲速v=5000m/s，若要使測(cè)量應(yīng)變波幅的相對(duì)誤差e=1%，求其允許測(cè)量的最高工作頻率。3.應(yīng)變式傳感器的轉(zhuǎn)換元件是什么？導(dǎo)出它的（1）平衡條件；（2）電壓靈敏度 4.簡(jiǎn)述應(yīng)用電橋作溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǖ幕舅枷搿?.概述（1）柱式傳感器；（2）筒式壓力傳感器；（3）應(yīng)變式加速度傳感器的基本原理。（各畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）6.什么是（1）薄膜技術(shù)；（2）微細(xì)加工技術(shù)；（3）各有哪幾種基本加工方法。

第三章：光電式傳感器

1．光電式傳感器根據(jù)哪些物理效應(yīng)或光的性質(zhì)，分別概述其原理，并各舉兩個(gè)應(yīng)用的例子。

2．書(shū)中圖3.7是什么曲線(xiàn)。它對(duì)傳感器設(shè)計(jì)有何意義？

3．概述光電池的工作原理。最受重視的是何種光電池，它有何優(yōu)點(diǎn)？ 4．概述光電耦合器件的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。它有哪些突出的優(yōu)點(diǎn)。

第四章光纖傳感器

1.概述光纖傳感器的分類(lèi)，并各舉兩例。2.光纖的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

3.光纖所用材料的折射率是如何設(shè)計(jì)的？數(shù)值孔徑是如何定義的，其意義是什么？階躍型折射率光纖的V值如何定義的，其意義是什么？ 4.光纖的衰減率是如何定義的。3dB/km的意義是什么？ 5.概述彎曲損耗的類(lèi)型。

6.概述微彎光纖壓力傳感器的原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。7.概述邁克爾干涉儀原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

8.概述馬赫—澤德干涉儀基本原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。9.概述薩格奈克干涉儀的原理。為什么薩格奈克干涉儀中激光器和光檢測(cè)器必需與光學(xué)系統(tǒng)一起旋轉(zhuǎn)（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。10.概述法布里—珀羅干涉儀的原理。推導(dǎo)法布里—珀羅干涉儀中下一個(gè)輸出光束的強(qiáng)度時(shí)上一個(gè)的多少倍（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

第五章變磁阻式傳感器

1．概述電動(dòng)式傳感器測(cè)量位移、壓力的基本原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）

第六章壓電傳感器

1.什么叫壓電效應(yīng)？為什么說(shuō)壓電效應(yīng)是可逆的？ 2.主要的壓電材料。

3.概述壓電加速度傳感器的工作原理，推導(dǎo)出它的電荷靈敏度和電壓靈敏度公式，以及傳感器的固有頻率公式。

4.討論壓電加速度傳感器的兩種等效電路，為什么這種傳感器要用電荷放大器？ 5.概述SAW傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理（畫(huà)叉指結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。6.概述SAW氣敏傳感器的基本結(jié)構(gòu)和原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

第七章壓電聲傳感器

1.概述圓柱形壓電水聽(tīng)器的基本結(jié)構(gòu)和原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

2.概述壓電陶瓷雙疊片彎曲振動(dòng)換能器的基本結(jié)構(gòu)和原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。3.概述壓電陶瓷雙疊片彎曲振動(dòng)空氣超生換能器的基本結(jié)構(gòu)（各部件的作用）和原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

第八章半導(dǎo)體傳感器

1.晶體二級(jí)管PN結(jié)熱敏器件的溫度靈敏度是如何導(dǎo)出的？給出數(shù)值的結(jié)果。2.根據(jù)黑體輻射的維恩位移定律，求出人體紅外輻射的峰值波長(zhǎng)。紅外輻射傳感器分為哪兩大類(lèi)型，各期基本原理是什么？

3.提高半導(dǎo)體氣敏傳感器的氣敏選擇性有哪些方法？ 4.什么是納米技術(shù)？納米技術(shù)的兩大效應(yīng)。

5.什么是霍爾效應(yīng)？概述其的基本原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。6.什么是磁阻（MR）器件？概述其基本原理（畫(huà)結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明）。

第三篇：傳感器原理試題

一、填空（30分，每空1.5分）

1、有一溫度計(jì)，它的量程范圍為0∽200℃，精度等級(jí)為0.5級(jí)。該表可能出現(xiàn)的最大誤差為，當(dāng)測(cè)量100℃ 時(shí)的示值相對(duì)誤差為。

2、在選購(gòu)線(xiàn)性?xún)x表時(shí)，必須考慮應(yīng)盡量使選購(gòu)的儀表量程為欲測(cè)量的倍左右為宜。

3、傳感器由、、三部分組成。

4、利用熱敏電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施過(guò)熱保護(hù)，應(yīng)選擇型熱敏電阻。

5、已知某銅熱電阻在0℃時(shí)的阻值為50Ω，則其分度號(hào)是，對(duì)

于鎳鉻-鎳硅熱電偶其正極是。

6、霍爾元件采用恒流源激勵(lì)是為了。

7、用水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫,如從測(cè)量的具體手段來(lái)看它屬于測(cè)量。

二、選擇題(30分，每題2分)

1、在以下幾種傳感器當(dāng)中屬于自發(fā)電型傳感器。

A、電容式B、電阻式C、壓電式D、電感式

2、的數(shù)值越大,熱電偶的輸出熱電勢(shì)就越大。

A、熱端直徑B、熱端和冷端的溫度

C、熱端和冷端的溫差D、熱電極的電導(dǎo)率

3、將超聲波（機(jī)械振動(dòng)波）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是利用壓電材料的。

A、應(yīng)變效應(yīng)B、電渦流效應(yīng)C、壓電效應(yīng)D、逆壓電效應(yīng)

4、在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，則電路中。

A、電容和電感均為變量B、電容是變量，電感保持不變

C、電感是變量，電容保持不變D、電容和電感均保持不變

5、在兩片間隙為1mm的兩塊平行極板的間隙中插入，可測(cè)得最大的容量。

A、塑料薄膜B、干的紙C、濕的紙D、玻璃薄片

6、熱電阻測(cè)量轉(zhuǎn)換電路采用三線(xiàn)制是為了

A、提高測(cè)量靈敏度B、減小非線(xiàn)性誤差

C、提高電磁兼容性D、減小引線(xiàn)電阻的影響

7、當(dāng)石英晶體受壓時(shí)，電荷產(chǎn)生在。

A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上

8、汽車(chē)衡所用的測(cè)力彈性敏感元件是。

A、懸臂梁B、彈簧管C、實(shí)心軸D、圓環(huán)

9、在熱電偶測(cè)溫回路中經(jīng)常使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的最主要的目的是。

A、補(bǔ)償熱電偶冷端熱電勢(shì)的損失B、起冷端溫度補(bǔ)償作用

C、將熱電偶冷端延長(zhǎng)到遠(yuǎn)離高溫區(qū)的地方D、提高靈敏度

10、減小霍爾元件的輸出不等位電勢(shì)的辦法是。

A、減小激勵(lì)電流B、減小磁感應(yīng)強(qiáng)度C、使用電橋調(diào)零電位器

11、測(cè)得某檢測(cè)儀表的輸入信號(hào)中,有用信號(hào)為20毫伏,干擾電壓也為20毫伏, 則此時(shí)的信噪比為。

A、20dBB、1 dBC、0 dB12、發(fā)現(xiàn)某檢測(cè)儀表機(jī)箱有麻電感,必須采取措施。

A、接地保護(hù)環(huán)B、將機(jī)箱接大地C、抗電磁干擾

13、在仿型機(jī)床當(dāng)中利用電感式傳感器來(lái)檢測(cè)工件尺寸，該加工檢測(cè)裝置是采了測(cè)量方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

15、在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量金屬的熔點(diǎn)時(shí),冷端溫度補(bǔ)償采用。

A、計(jì)算修正法B、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法C、冰浴法

三、證明熱電偶的參考電極定律：EAB（t,t0）= EAC（t,t0）-EBC（t,t0）,并畫(huà)出原理圖（本

題10分）

四、有一額定荷重為20×103N的等截面空心圓柱式荷重傳感器，其靈敏度KF為2mV/V。

激勵(lì)源電壓為12V，求：

1、在額定荷重時(shí)的輸出電壓Uom,2、當(dāng)承載為5×103N時(shí)的輸出電壓Uo。(本題10分）

六、已知待測(cè)拉力約為70N左右，現(xiàn)有兩只測(cè)力儀表，一只為0.5級(jí)，測(cè)量范圍為0∽500N；

另一只為1.0級(jí)，測(cè)量范圍為0∽100N。問(wèn)選用哪一只測(cè)力儀表較好?為什么?(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)

程)(本題10分）

參考答案

一、填空題：

1、±1℃，±1%

2、1．5倍

3、敏感元件、傳感元件、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

4、NTC突變

5、CU50，鎳鉻

6、減小溫漂

7、偏位式

8、干擾源，干擾途徑，敏

感接收器

9、屏蔽，浮置，接地，濾波，光電隔離

10、X面

二、選擇題

1、C2、C3、C4、B5、D6、D7、B

8、C9、C10、C11、C12、B13、B14、C15、C

四、24 mV，6 mV

五、K撥至1位，反復(fù)調(diào)節(jié)R0，使儀表指示為0，K撥至3位，反復(fù)調(diào)節(jié)RF，使儀表指示

為滿(mǎn)偏，K撥至2位，進(jìn)行測(cè)量。

六、選用1.0級(jí)，測(cè)量范圍為0∽100N的測(cè)力儀表。

一、填空（本題共39分，每空1.5分）

1、傳感器由、、三部分組成。

2、在選購(gòu)線(xiàn)性?xún)x表時(shí)，必須考慮應(yīng)盡量使選購(gòu)的儀表量程為欲測(cè)量的倍左右為宜。

3、有一溫度計(jì)，它的量程范圍為0∽200℃，精度等級(jí)為0.5級(jí)。該表可能出現(xiàn)的最大誤差

為，當(dāng)測(cè)量100℃ 時(shí)的示值相對(duì)誤差為。

4、利用熱敏電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施過(guò)熱保護(hù)，應(yīng)選擇型熱敏電阻。

5、在壓電晶片的機(jī)械軸上施加力,其電荷產(chǎn)生在。

6、霍爾元件采用恒流源激勵(lì)是為了。

7、用水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫,如從測(cè)量的具體手段來(lái)看它屬于測(cè)量。

8、已知某銅熱電阻在0℃時(shí)的阻值為50Ω，則其分度號(hào)是，對(duì)于鎳鉻-鎳硅熱電偶

其正極是。

9、壓電材料在使用中一般是兩片以上，在以電荷作為輸出的地方一般是把壓電元件起

來(lái)，而當(dāng)以電壓作為輸出的時(shí)候則一般是把壓電元件起來(lái)。

10、熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。

12、金屬電阻的是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。

14、在動(dòng)圈式表頭中的動(dòng)圈回路中串入由NTC組成的電阻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其目的是為了。

二、選擇題（本題共30分，每題2分）

3、在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，則電路中。

A、電容和電感均為變量B、電容是變量，電感保持不變

C、電感是變量，電容保持不變D、電容和電感均保持不變

4、在仿型機(jī)床當(dāng)中利用電感式傳感器來(lái)檢測(cè)工件尺寸，該加工檢測(cè)裝置是采用了測(cè)量

方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

5、熱電阻測(cè)量轉(zhuǎn)換電路采用三線(xiàn)制是為了

A、提高測(cè)量靈敏度B、減小引線(xiàn)電阻的影響

C、減小非線(xiàn)性誤差D、提高電磁兼容性

10、在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量金屬的熔點(diǎn)時(shí),冷端溫度補(bǔ)償采用。

A、冰浴法B、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法C、計(jì)算修正法

11、自感傳感器或差動(dòng)變壓器采用相敏檢波電路最重要的目的是為了。

A、提高靈敏度B、將輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)

C、使檢波后的直流電壓能反映檢波前交流信號(hào)的幅度和相位

12、要測(cè)量微小的氣體壓力之差，最好選用變換壓力的敏感元件。

A、懸臂梁B、平膜片C、彈簧管D、膜盒

13、以下四種傳感器中，屬于四端元件的是。

A、霍爾元件B、壓電晶體C、應(yīng)變片D、熱敏電阻

14、下列不能用做加速度檢測(cè)傳感器。

A、電容式B、壓電式C、電感式D、熱電偶

15、將超聲波（機(jī)械振動(dòng)波）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是利用壓電材料的。

A、應(yīng)變效應(yīng)B、電渦流效應(yīng)C、壓電效應(yīng)D、逆壓電效應(yīng)

三、我國(guó)的模擬儀表有哪些精度等級(jí)？現(xiàn)欲測(cè)量240V左右的電壓，要求測(cè)量示值相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于0.6%，問(wèn)：若選用量程為250V的電壓表，其精度應(yīng)選哪一級(jí)？若選用量

程為500V的電壓表，其精度又應(yīng)選哪一級(jí)？（本題10分）

四、熱電偶參考電極定律有何實(shí)際意義？以知在某特定條件下材料A與鉑配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)為13.967mv, 材料B與鉑配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)為8.345mv,求出在此特定條

件下材料A與B配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)？此時(shí)哪種材料為正極？（本題10分）

五、根據(jù)你所學(xué)的傳感器相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)分別列出下列物理量可以使用什么傳感器來(lái)測(cè)量？（本

題11分）

1、加速度：

2、溫度：

3、工件尺寸：

4、壓力：

參考答案

一、填空題：

1、敏感元件、傳感元件、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路2、1．5倍

3、±1℃，±1%

4、NTC突變

5、X面

6、減小溫漂

7、偏位式

8、CU50，鎳鉻

9、并聯(lián)，串聯(lián)

10、增大

11、屏蔽，浮置，接地，濾波，光電隔離

12、應(yīng)變效應(yīng)

13、干擾源，干擾途徑，敏感接收器

14、溫度補(bǔ)償

二、選擇題

1、C2、D3、B4、B5、B6、A7、C8、C9、A10、C11、D12、A13、D14、C15、C

三、0．10．20．51．01．52．55．0

選用量程為250V的電壓表，其精度應(yīng)選0．5級(jí)，選用量程為500V的電壓表，其精度應(yīng)選0．2級(jí)

四、大大簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作，5．622 mv，A為正極

五、1、電阻應(yīng)變片，電容等

2、熱電偶，熱電阻等

3、電感，電容等

4、壓電，霍爾等

二、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R2=R3=R是固定電

阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1受拉，R4受壓，ΔR=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分）

證明：

略去的二次項(xiàng),即可得

第四篇：傳感器原理學(xué)習(xí)心得

傳感器原理學(xué)習(xí)心得

姓名：哥

08級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)1班

傳感器原理學(xué)習(xí)心得

傳感器應(yīng)用極其廣泛，而且種類(lèi)繁多，涉及的學(xué)科也很多，通過(guò)對(duì)傳感器的學(xué)習(xí)讓我基本了解了傳感器的基本概念及傳感器的靜、動(dòng)態(tài) 特性電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式、磁敏式、光電式傳感器與光纖傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用。

傳感器的特性主要是指輸出入輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量或變化很慢時(shí)，其關(guān)系為靜態(tài)特性。當(dāng)輸入量隨時(shí)間變換較快時(shí)，其關(guān)系為動(dòng)態(tài)特性。

傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線(xiàn)來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線(xiàn)性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等

所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。

傳感器的作用主要是感受和響應(yīng)規(guī)定的被測(cè)量，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成有用輸出，特別是完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換。傳感器的組成并無(wú)嚴(yán)格的規(guī)定。一般說(shuō)來(lái)，可以把傳感器看做由敏感元件（有時(shí)又稱(chēng)為預(yù)變換器）和變換元件（有時(shí)又稱(chēng)為變換器）兩部分組成。

敏感元件

在具體實(shí)現(xiàn)非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有的技術(shù)手段直接變換為電量，有些必須進(jìn)行預(yù)變換，即先將待測(cè)的非電量變?yōu)橐子谵D(zhuǎn)換成電量的另一種非電量。這種能完成預(yù)變換的器件稱(chēng)為敏感元件。變換器

能將感受到的非電量變換為電量的器件稱(chēng)為變換器，例如，可以將位移量直接變換為電容、電阻及電感的電容變換器、電阻變換器及電感變換器，能直接把溫度變換為電勢(shì)的熱電偶變換器。顯然，變換器是傳感器不可缺少的重要組成部分。

在實(shí)際情況中，由于有一些敏感元件直接就可以輸出變換后的電信號(hào)，而一些傳感器又不包括敏感元件在內(nèi)，因此常常無(wú)法將敏感元件與變換器加以嚴(yán)格區(qū)別。

通過(guò)本學(xué)期的學(xué)習(xí)讓我了解在實(shí)際使用中對(duì)傳感器的選擇的要求如下： 1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型

要進(jìn)行 — 個(gè)具體的測(cè)量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定.因?yàn)?即使是測(cè)量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題:量程的大小;被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法,有線(xiàn)或是非接觸測(cè)量;傳感器的來(lái)源,國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制.在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指針.2、靈敏度的選擇

通常,在傳感器的線(xiàn)性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好.因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測(cè)

量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理.但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測(cè)量精度.因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡員減少?gòu)耐饨缫氲膹S(chǎng)擾信號(hào).傳感器的靈敏度是有方向性的.當(dāng)被測(cè)量是單向量,而且對(duì)其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測(cè)量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好.3、頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件,實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好.傳感器的頻率響應(yīng)高,可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低.在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差.4、線(xiàn)性范圍

傳感器的線(xiàn)形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍.以理論上講,在此范圍內(nèi),靈敏度保持定值.傳感器的線(xiàn)性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測(cè)量精度.在選擇傳感器時(shí),當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求.但實(shí)際上,任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線(xiàn)性,其線(xiàn)性度也是相對(duì)的.當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線(xiàn)性誤差較小的傳感器近似看作線(xiàn)性的,這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便.5、穩(wěn)定性

傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性.影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境.因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力.在選擇傳感器之前,應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?減小環(huán)境的影響.傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在超過(guò)使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化.在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn).6、精度

精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指針,它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié).傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以,不必選得過(guò)高.這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器.如果測(cè)量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用絕對(duì)量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測(cè)量值,就需選用精度等級(jí)能滿(mǎn)足要求的傳感器.傳感器的作用

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺(jué)器官。而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說(shuō)，傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官。

新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。

在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀(guān)上要觀(guān)察上千光年的茫茫宇宙，微觀(guān)上要觀(guān)察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀(guān)察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。

由此可見(jiàn)傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。

目前，全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。有關(guān)專(zhuān)家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國(guó)將競(jìng)相加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來(lái)的傳感器市場(chǎng)，比如無(wú)線(xiàn)傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場(chǎng)份額的擴(kuò)大。

通過(guò)對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)開(kāi)闊了我的視野，讓我了解了以前沒(méi)有了解的東西。在韓老師的指導(dǎo)下讓我明白了學(xué)習(xí)要有自覺(jué)性，要自己積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)。

2010年6月28日星期一

07級(jí)自動(dòng)化2班

學(xué)號(hào)：