2014级《传感器原理》期中试卷

福建师范大学福清分校20152016学年度下学期14级电子信息工程2班传感器技术期中试卷试卷类别：闭卷 考试时间：120分钟座号 姓名 成绩 一、 请画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。（10%）敏感元件：直接感受被测非电量并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其它量的元件。传感元件：又称变换器。能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的器件。信号调节电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理、和控制的有用电信号的电路。辅助电路通常包括电源等。二、 请写出单臂电桥、半桥差动和全桥差动的输出电压和电压灵敏度表达式。（10%）三、 什么是电涡流？电涡流传感器为什么也属于电感传感器。（10%）根据法拉第电磁感应原理,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈涡旋状的感应电流,此电流叫电涡流,以上现象称为电涡流效应。因为在电涡流传感器等效电路参数均是互感系数M和电感L、L1的函数，所以电涡流传感器也属于电感传感器。四、 在半导体应变片电桥电路中，其一桥臂为半导体应变片，其余均为固定电阻，该桥路受到应变作用。若该电桥测量应变时非线性误差为2%，n=R2/R1=1，则该应变片的灵敏度系数为多少？（10%） AR/R=4/102 ks=9.12五、 电容式传感器分为哪三种？在设计电容传感器，如何消除或减小寄生电容的影响（15%）答：电容式传感器分为变极距型、变面积型和变介质型电容式传感器。寄生电容与传感器电容相并联，影响传感器灵敏度，而它的变化则为虚假信号影响仪器的精度，必须消除和减小它。（1）增加传感器原始电容值（2）注意传感器的接地和屏蔽；（3）集成化（4）采用“驱动电缆”(双层屏蔽等位传输)技术（5）采用运算放大器法；（6）整体屏蔽法。六、 请分析传感器系统的频率响应特性。（15%）七、 请写出下图所示电路是什么电路并分析该电路的工作原理（15%）答：所示电路是二极管相敏检波电路当衔铁在中间位置时，位移x（t）= 0，传感器输出电压=0,只有起作用。正半周时，因为是从中心抽头，所以u1= u ，故i= i。流经RL的电流为i= i i =，同理负半周时，流经RL的电流为i= i i =；当衔铁在零位以上时，位移x（t）> 0，与同频同相。正半周时，故i i，流经RL的电流为i= i i ，负半周时，故i i，流经RL的电流为i= i i ；经过相敏检波电路后，正位移输出正电压， 负位移输出负电压。差动变压器的输出经过相敏检波以后，特性曲线如下图。 同理当衔铁在零位以下时，位移x（t） 0，与同频反相，电流均小于0。八、 请说明如图所示高频反射式涡流厚度传感器的工作原理。（15%）为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响，在带材的上、下两侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器S1和S2。S1和S2与被测带材表面之间的距离分别为x1和x2。若带材厚度不变，则被测带材上、下表面之间的距离总有x1+x2=常数的关系存在。两传感器的输出电压之和为2Uo，数值不变。如果被测带材厚度改变量为，则两传感器与带材之间的距离也改变一个，两传感器输出电压此时为2Uo±U。U经放大器放大后，通过指示仪表即可指示出带材的厚度变化值。 带材厚度给定值与偏差指示值的代数和就是被测带材的厚度。