传感器技术习题及答案 下载本文

灵敏度 的作用。

8、电阻应变式传感器的核心元件是 电阻应变片 ,其工作原理是基于 应变效应 。

9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的 电阻变化量 转换成 电量 的变化,以便方便地显示被测非电量的大小。

10、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 非线性误差 , 同时还能起到 温度补偿 的作用。

11、应变式传感器是由 弹性元件 和电阻应变片及一些附件组成的。

12、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;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。

13、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化,为显示与记录应变的大小,还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化,完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的_ __ 信号调节电路 _,一般采用测量电桥。

14、电阻应变片的温度误差是由 环境温度 的改变给测量带来的附加误差,其产生的原因有电阻温度系数 的影响和 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数 的影响。

15、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来,需采用特别设计的测量电路,通常采用 直流电桥 或 交流电桥 。

16、减小或消除非线性误差的方法有 提高桥臂比 和采用差动电桥。其中差动电桥可分为 半桥差动 和 全桥差动 两种方式。 三、简答题

1、什么叫应变效应? 利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因。

3、什么是直流电桥?若按桥臂工作方式不同,可分为哪几种?各自的输出电压如何计算? 4、简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿方法。 5、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。 6、 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同? 7、简要说明电阻应变式传感器的工作原理。 8、请简要一下解释压阻效应。 四、计算题

1、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ε=4300μ应变作用。若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R2/R1=1,则该应变片的灵敏系数为多少? 2、图中,设负载电阻为无穷大(开路),图中E=4V, R1=R2=R3=R4=100Ω。

(1)R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为△R1=1.0Ω时,试求电桥的输出电压Uo。 (2)R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的极性和大小都相同,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo。

(3)R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的大小为△R1=△R2=1.0Ω,但极性相反,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo。

Io BR1R2

+ CRLUoA-

R3R4

D

E3、图中,设电阻应变片R1的灵敏度系数K=2.05,未受到应变时,R1=120Ω。当试件受力F时,应变片

承受平均应变ε=800μm/m。试求:

(1)应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/R1。

(2)将电阻应变片R1置于单臂测量电桥,电桥电源电压为直流3V,求电桥输出的电压及其非线性误差。

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(3)如果要减小非新性误差,应采取何种措施?并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。

4、一应变片的电阻R=120 Ω,k=2.05,用作应变片为800μm/m的传感元件。 ①.求ΔR/R和ΔR;

②.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡,求输出电压U0。

11、一个直流应变电桥如图5-38。已知:R1=R2=R3=R4=R=120Ω,E=4V,电阻应变片灵敏度S=2。求:(1)当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化R1/R=1/100时,输出电压为多少?

(2)当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2是否能感受同样极性的应变,为什么?

5、一个直流应变电桥如图(a)所示,已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω, E=4V,电阻应变片灵敏度S=2。 求:1)当R1为工作应变片,其余为外接电阻,R1受力后变化ΔR1/R=1/100时,输出电压为多少? 2)当R2也改为工作应变片,若R2的电阻变化为1/100时,问R1和R2能否感受同样极性的应变,为什么?

3)若要测量图(b)所示悬臂梁的受力F, 四个臂全部为应变片,请在梁上标出R1、R2、R3、R4应变片粘贴的位置。

R1FR2U0R3R4

6、已知一等强度梁测力系统,Rx为电阻应变片,应变片灵敏系数K=2,未受应变时,Rx = 100?。当试件受力F时,应变片承受平均应变ε = 1000μm/m,求: (1)应变片电阻变化量?Rx和电阻相对变化量?Rx/Rx 。

(2)将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥,电桥电源电压为直流3V,求电桥输出电压及电桥非线性误差。 (3)若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍,应采取哪些措施?分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。

E电感式传感器习题

一、单项选择题

1、电感式传感器的常用测量电路不包括( C )。 A. 交流电桥 B. 变压器式交流电桥 C. 脉冲宽度调制电路 D. 谐振式测量电路

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2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时,下列说法不正确的是( C )。 A. 衔铁上、下移动时,输出电压相位相反

B. 衔铁上、下移动时,输出电压随衔铁的位移而变化 C. 根据输出的指示可以判断位移的方向

D. 当衔铁位于中间位置时,电桥处于平衡状态

3、对于差动变压器,采用交流电压表测量输出电压时,下列说法正确的是( D )。 A. 既能反映衔铁位移的大小,也能反映位移的方向 B. 既能反映衔铁位移的大小,也能消除零点残余电压 C. 既不能反映位移的大小,也不能反映位移的方向 D. 既不能反映位移的方向,也不能消除零点残余电压

5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( B )。 A.直流电桥 B.变压器式交流电桥 C.差动相敏检波电路 D.运算放大电路 6、通常用差动变压器传感器测量( C )。 A.位移 B.振动 C.加速度 D.厚度

7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( C )。 A.直流电桥 B.变压器式交流电桥 C.差动相敏检波电路 D.运算放大电路 二、多项选择题BCDE

2、电感式传感器可以对( A BCDE )等物理量进行测量。 A位移 B振动 C压力 D流量 E比重 3、零点残余电压产生的原因是( ABC ) A传感器的两次级绕组的电气参数不同 B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称 C磁性材料磁化曲线的非线性 D环境温度的升高 三、填空题

1、电感式传感器是建立在 电磁感应 基础上的,电感式传感器可以把输入的物理量转换为 线圈的自感系数 或 线圈的自感系数 的变化,并通过测量电路进一步转换为电量的变化,进而实现对非电量的测量。

2、对变隙式差动变压器,当衔铁上移时,变压器的输出电压与输入电压的关系是 反相 。

3、对螺线管式差动变压器,当活动衔铁位于中间位置以上时,输出电压与输入电压的关系是 同频同相 。

4、产生电涡流效应后,由于电涡流的影响,线圈的等效机械品质因数 下降 。

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 顺向串接 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 衔铁位移量 的矛盾。这点限制了它的使用,仅适用于 微小位移 的测量。 三、填空题

7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于 中间 位置时,输出电压应该为零。实际不为零,称它为 零点残余电压 。

8、与差动变压器传感器配用的测量电路中,常用的有两种: 差动整流 电路和 相敏检波电路 电路。

9、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、 铁芯 和 衔铁 等三部分组成。

10、当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时,实际输出仍然存在一个微小的非零电压,该电压称为 零点残余电压 。

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11、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的 自感系数 或 互感系数 的变化,并通过测量电路将 自感系数 或 互感系数 的变化转换为 或 电流 的变化,从而将非电量转换成电信号的输出,实现对非电量的测量。

12、电涡流传感器的测量电路主要有调频 式和 调幅 式。电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量 、 转速测量 和 无损探伤 。

13、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)。 四、简答题

1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理。

2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关? 怎样改善其非线性?怎样提高其灵敏度? 3、差动变压器式传感器有几种结构形式? 各有什么特点?

4、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么?怎样减小和消除它的影响?5、何谓电涡流效应?怎样利电用涡流效应进行位移测量? 6、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理。

7、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围? 8、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 9、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。

电容式传感器习题

一、单项选择题

1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式,则其灵敏度将( B )。 A. 保持不变 B.增大一倍 C. 减小一倍 D.增大两倍

2、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时,将引起传感器的( D A.灵敏度K0增加 B.灵敏度K0不变 C.非线性误差增加 D.非线性误差减小

3、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时,将引起传感器的( B )。A.灵敏度会增加 B.灵敏度会减小 C.非线性误差增加 D.非线性误差不变

4、用电容式传感器测量固体或液体物位时,应该选用( C )。 A.变间隙式 B.变面积式

C.变介电常数式 D.空气介质变间隙式 5、电容式传感器通常用来测量( D )。

A.交流电流 B.电场强度 C.重量 D.位移 6、下列不属于电容式传感器测量电路的是( D )

A.调频测量电路 B.运算放大器电路 C.脉冲宽度调制电路 D.相敏检波电路

7、电容式传感器做成差动结构后,灵敏度提高了( A )倍 A.1 B.2 C.3 D.0 二、多项选择题

1、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有( AB ) A.变面积型电容传感器 B.变介质型电容传感器 C.变电荷型电容传感器 D.变极距型电容传感器 2、电容式传感器信号转换电路中,( AB )用于单个电容量变化的测量 A.调频电路 B.运算放大电路

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) C.二极管双T型交流电桥 D.脉冲宽度调制电路 三、填空题

1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为 电容量 的变化来实现对物理量的测量。 2、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为 变极距型 电容式传感器、 变面积型 电容式传感器和 变介质型 电容式传感器。

3、变极距型电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的 电容相对变化量 。

4、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成 反比 关系。

5、电容式传感器中,变介电常数式多用于 液位 的测量;电容式传感器中,变面积式常用于较大的 位移量 的测量。

6、变间距电容传感器的灵敏度与 电容极板初始距离 成反比,所以适合于微小位移的测量。变面积式电容传感器的灵敏度与 位移量 成正比,所以不适合微小位移的测量。 7、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的 电容相对变化量 。 三、填空题

8、电容式传感器利用了将 非电量 的变化转化为 电容量 的变化来实现对物理量的测量。

9、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除 ② (①变面积型,②变极距型, ③变介电常数型)外是线性的。 10、电容式传感器将非电量变化转换为 电容量 的变化来实现对物理量的测量,广泛应用与 位移 、 振动 、角度、 加速度 等机械量的精密测量。

11、移动电容式传感器动极板,导致两极板有效覆盖面积A发生变化时,将导致电容量变化,传感器电容改变量 与动极板水平位移成 线性 关系、与动极板角位移成 线性 关系。

12、忽略边缘效应,变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为 线性 (线性、非线性),变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为 线性 (线性、非线性),变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为 非线性 (线性、非线性)。

13、变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高了1 倍,而非线性误差转化为 平方 关系而得以大大降低。 四、简答题

1、根据电容式传感器工作原理,可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合? 2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性?

3、电容式传感器有哪几种类型?差动结构的电容传感器有什么优点? 4、简述电容式传感器的工作原理与分类。 5、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些?提高其灵敏度可以采取哪些措施,带来什么后果? 6、根据电容传感器的工作原理说明它的分类,电容传感器能够测量哪些物理参量? 7、简述电容式加速度传感器的工作原理(要有必要的公式推导)

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1—固定电极; C22—绝缘垫;d23—质量块;

54—弹簧; d1C15—输出端; 6—壳体6四、简答题 128、简述变极距型电容传感器的工作原理(要求给出必要的公式推导过程)。 9、试推导差动变极距型电容式传感器的灵敏度,并与单极式相比较。

10、电容式传感器的基本工作原理是什么?根据其基本原理说明它的分类并分别举例说明其应用(要求每种类型至少例出一项应用)。

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