传感器考试试题及答案.doc

0 0 0 传感器原理及其应用习题第 1 章 传感器的一般特性一、选择、填空题1、 衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成， 是 能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置.3、传感器的＿＿ 标定 ＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用 条件下的误差关系4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 粗大 、 系统 和随机 误差三类，其中 随机误差 可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结 果的影响5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω 越_________, 其工作频带越宽6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为 、 、 、 7、非线性电位器包括和两种8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D 滤波元件 9、若将计算机比喻成人的大脑,那么传感器则可以比喻为（B )。

A．眼睛 B. 感觉器官 C 手 D 皮肤10、属于传感器静态特性指标的是（D ）A固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）A. 线性度 B. 灵敏度C 频域响应 D 重复性D重复性12、下列对传感器动态特性的描述正确的是 （ )A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快B 二阶传感器的固有频率ω 越小， 其工作频带越宽C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快.D 二阶传感器的固有频率ω 越小, 其响应速度越快二、计算分析题1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义作业 3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第 2 章 电阻应变式传感器一、填空题1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称__应变_____效应；半导 体或固体受到作用力后 _ 电阻率 ______要发生变化，这种现象称 __ 压阻 _____效应. 直线的电阻丝绕成 敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应 2、产生应变片温度误差的主要因素有＿ 电阻温度系数的影响 、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀 系数的影响＿。

3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿ 、 .4 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同,_全桥__接法可以得到最大灵敏度 输出5. 半导体应变片工作原理是基于 压阻 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数 大十 倍6．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除 线性误差 同时还能起到 温度补偿 的作用.k 7、若应变计基长 L=40mm,应变波速 v=5000m/s，则上升时间 t = ，可测频率 f= . 8、压阻式传感器测量电桥的电源可采用__________________也可采用____________________供电 9、应变式传感器主要用于测量_____________________________________等物理量；光电式传感器主 要 用 于 测 量 _____________________________________ 等 物 理 量 ； 压 电 式 传 感 器 主 要 用 于 测 量 _____________________________________等物理量10、应变式传感器是基于 ______________效应工作的 . 对金属应变片，其电阻的变化主要是由于中的 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿变化引起的．湿敏传感器是指能将＿＿＿转换为与其成一定比例关系的电量输出 的装置选择 :1、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（ C ）。

A 不变 B. 2 倍 C 4 倍 D. 6 倍2利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小(C A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片3、产生应变片温度误差的主要原因有（ AB ）A、电阻丝有温度系数B、试件与电阻丝的线膨胀系数相同C、电阻丝承受应力方向不同4利用电桥进行温度补偿，补偿片的选择是（A）A．与应变片相邻，且同质的工作片B．与应变片相邻，且异质的工作片C．与应变片相对，且同质的工作片D．与应变片相对,且异质的工作片5．通常用应变式传感器测量( C ）.A. 温度 B．密度C．加速度 D．电阻6．影响金属导电材料应变灵敏系数 K 的主要因素是（ B ).A．导电材料电阻率的变化 B．导电材料几何尺寸的变化 C．导电材料物理性质的变化 D．导电材料化学性质的变化7．电阻应变片的线路温度补偿方法有（ A B ））A．差动电桥补偿法 B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法 D．恒流源温度补偿电路8、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由 （ ） 来决定的。

A、贴片位置的温度变化B、 电阻丝几何尺寸的变化C、电阻丝材料的电阻率变化 D、外接导线的变化二、计算分析题1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点1) 这类传感器结构简单，使用方便,性能稳定、可靠；(2） 易于实现测试过程自动化和多点同 步测量、远距测量和遥测； (3） 灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量； (4) 可以测量各种 物理量2、一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为 k = 2 的金属箔式应变片做成秤重传感器已知梁的 L = 100mm,b=11mm,h= 3mm，梁的弹性模量 E=2.1×104N/mm2.将应变片接入直流四臂电路，供桥电压 Usr =12V.试求：⑴秤重传感器的灵敏度（ V/kg）？；⑵当传感器的输出为 68mv 时 , 问物体的荷重为多少？ [ 提示：等强度梁的应变计算式为ε=6FL/bh2E]0 u 00 0 u3 一个量程为 10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径 20mm，内径 18mm．在其表面粘贴八个应变片 ,4 个沿轴向粘贴， 4 个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为 120 欧， 灵敏度为 2,泊松系数 0．3，材料弹性模量 E=2.1x1011Pa。

要求；（1)给出弹性元件贴片位置及全桥电路；(2)计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；（3)当桥路的供电电压为 l0V 时，计算传感器的输出电压解:(1)全桥电路如下图所示（2)圆桶截面积应变片 1、2、3、4 感受纵向应变；应变片 5、6、7、8 感受纵向应变;满量程时：（3）4、以阻值 R=120Ω，灵敏系数 K=2.0 的电阻应变片与阻值 120Ω 的固定电阻组成电桥，供桥电压为 3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为 2µε 和 2000µε 时,分别求出单臂、双臂差动电桥的 输出电压,并比较两种情况下的灵敏度解：依题意单臂:差动:灵敏度：可见,差动工作时，传感器及其测量的灵敏度加倍5、 一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如图 2—12（见教材，附下）所示已知 l=10mm,b =11mm,h=3mm，E=2.1×104N/mm2,K=2，接入直 流四臂差动电桥 ,供桥电压 6V，求其电压灵敏度（ K =U /F）.当称重 0.5kg 时，电桥的输出电压 U 为多大?图 2—12 悬臂梁式力传感器解： 等强度梁受力 F 时的应变为当上下各贴两片应变片，并接入四臂差动电桥中时,其输出电压：则其电压灵敏度为=3.463×10—3（V/N)=3。

463（mV/N）当称重 F=0.5kg=0.5×9.8N=4.9N 时，输出电压为U =K F=3463×49=16.97(mV）第 3 章 电感式传感器一、选择、填空题1.变间隙式自感传感器的＿测量范围＿和＿灵敏度及线性度＿是相互矛盾的，因此在实际测量中广泛 采用＿差动＿结构的变隙电感传感器电感式传感器是利用被测量改变磁路的＿ 磁阻＿，导致＿ 线圈电感量 ＿变化的 . 磁电式传感器是 利用＿电磁感应现象＿产生感应电势的而霍尔式传感器是利用＿＿半导体＿在磁场中的霍尔效应而 输出电势的3. 电感式传感器种类很多虽然结构形式多种多样，可分为＿＿ 变气隙式 ＿、＿ 变面积式 ＿、＿ 螺 线管式＿三种结构4.电涡流传感器根据激励电流频率的高低，可以分为＿高频反射式＿、＿低频透射式＿两种5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的， 其次级绕组都用 反向串联 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与 测量范围 的矛盾这点限制了它的使用，仅适 用于 微小位移 的测量.7、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量 增加 （①增加，②减 少)。

c c c r 0 L L 00 L 0 L sr3 4L 3 48、电感式传感器是以电和磁为媒介，利用电磁感应原理将被测非电量如压力、位移、流量等非电量 转换成线圈_________或________的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置. 9、二、计算分析题1、 说明电感式传感器有哪些特点2、分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器的工作原理和灵敏度.3、试分析差动变压器相敏检测电路的工作原理.4、分析电感传感器出现非线性的原因，并说明如何改善？5、某差动螺管式电感传感器的结构参数为单个线圈匝数 W=800 匝，l=10mm，l =6mm，r=5mm， r =1mm，设实际应用中铁芯的相对磁导率 µ =3000,试求：（1)在平衡状态下单个线圈的电感量 L =？及其电感灵敏度足 K =？（2)若将其接人变压器电桥，电源频率为 1000Hz，电压 E=18V，设电感线圈有效电阻可忽略， 求该传感器灵敏度 K3)若要控制理论线性度在 1％以内,最大量程为多少？图 3-15 差动螺管式电感传感器解:（1）根椐螺管式电感传感器电感量计算公式，得差动工作灵敏度：（2） 当 f=1000Hz 时，单线圈的感抗为X =ω L =2πf L =2π×1000×0.46=2890(Ω)显然 X >线圈电阻 R ，则输出电压为测量电路的电压灵敏度为度为而线圈差动时的电感灵敏度为 K =151.6mH/mm ，则该螺管式电感传感器及其测量电路的总灵敏=297.1mV/mm6、有一只差动电感位移传感器,已知电源电 U =4V，f=400Hz，传感器线圈铜电阻与电感量分别为 R=40Ω，L= 30mH，用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如。