測試技術(shù)復(fù)習(xí)題和答案

1、 信號部分1 試判斷下述結(jié)論的正誤。 （ 1 ）凡頻譜是離散的信號必然是周期信號。 （ 2 ）任何周期信號都由頻率不同，但成整倍數(shù)比的離散的諧波疊加而成。 （ 3 ）周期信號的頻譜是離散的，非周期信號的頻譜也是離散的。 （ 4 ）周期單位脈沖序列的頻譜仍為周期單位脈沖序列。 （ 5 ）非周期性變化的信號就是隨機信號。 （ 6 ）非周期信號的幅值譜表示的是其幅值譜密度與時間的函數(shù)關(guān)系。 （ 7 ）信號在時域上波形有所變化，必然引起頻譜的相應(yīng)變化。 （ 8 ）各態(tài)歷經(jīng)隨機過程是平穩(wěn)隨機過程。 （ 9 ）平穩(wěn)隨機過程的時間平均統(tǒng)計特征等于該過程的集合平均統(tǒng)計持征。 （ 10 ）兩個周期比不等于有理數(shù)

2、的周期信號之和是周期信號。（ 11 ）所有隨機信號都是非周期信號。（ 12 ）所有周期信號都是功率信號。（ 13 ）所有非周期信號都是能量信號。（ 14 ）模擬信號的幅值一定是連續(xù)的。（ 15 ）離散信號即就是數(shù)字信號。2 對下述問題，選擇正確答案填空。 （ 1 ）描述周期信號的數(shù)學(xué)工具是( ) 。 A. 相關(guān)函數(shù) B. 傅氏級數(shù) C. 拉氏變換 D. 傅氏變換 （ 2 ）描述非周期信號的數(shù)學(xué)工具是( ) 。 A. 三角函數(shù) B. 拉氏變換 C. 傅氏變換 D. 傅氏級數(shù) （ 3 ）時域信號持續(xù)時間壓縮，則頻域中低頻成分( ) 。 A. 不變 B. 增加 C. 減少 D. 變化不定 （ 4 ）

3、將時域信號進行時移，則頻域信號將會( ) 。 A. 擴展 B. 壓縮 C. 不變 D. 僅有相移 （ 5 ）概率密度函數(shù)在( )域、相關(guān)函數(shù)是在( )域、功率譜密度函數(shù)是在( )域上來描述的隨機信號A. 時間 B. 空間 C. 幅值 D. 頻率 3 指出題圖 3 所示的信號時域波形 時刻與 時刻頻譜（幅值譜）有無變化，并說明原因。 題 3 圖 題 6 圖 4 判斷下列序列是否是周期函數(shù)。如果是，確定其周期。 （ 1 ） ；（ 2 ） 。 5 有一組合信號，系由頻率分別為 724Hz 、 44Hz 、 5005410Hz 及 600Hz 的相同正弦波疊加而成。求該信號的周期 T 。 6 求題 6

4、 圖所示，非對稱周期方波信號的傅里葉級數(shù)，并繪出頻譜圖。 7 求題 7 圖所示三角波信號的傅里葉級數(shù)，并繪出頻譜圖。 答案：1. 判斷題（1） 考慮準(zhǔn)周期信號。 （2） 頻率比值為有理數(shù)。 （3） （4） 是周期脈沖序列。 （5） 根據(jù)隨機信號的定義判斷。 （6） 表示的是幅值譜密度與頻率的函數(shù)關(guān)系。 （7） （8） （9） （10） （11） 隨機初相位的正弦信號是周期信號。 （12） （13） （14） （15） 2. 選擇題(1) B (2) C (3) B (4) D (5) B A D 3. 無變化 4. (1) 不是周期函數(shù)。 (2) 是周期函數(shù)，周期為 0.1 秒。 5. 周期為

5、 0.25s 。 6. 頻譜圖略。 測試裝置部分-1 試判斷下述結(jié)論的正誤并講述理由。 (1)在線性時不變系統(tǒng)中，當(dāng)初始條件為零時，系統(tǒng)輸出量與輸入量值比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。 (2)輸入信號x(t)一定時，系統(tǒng)的輸出y(t)將完全取決于傳遞函數(shù)H(s)，而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)(3)傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。 (4)測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。 (5)幅頻特性是指響應(yīng)與激勵信號的振幅比與頻率的關(guān)系。 (6)測量裝置的相頻特性 ()表示了信號各頻率分量的初相位和頻率間的函數(shù)關(guān)系。 (7)一個線性系統(tǒng)不滿足“不失真測量”條件，若用它傳輸一個 1000Hz 的正弦信號

6、，則必然導(dǎo)致輸出波形失真。 2-2 某壓力測量系統(tǒng)由壓電式傳感器、電荷放大器和筆式記錄儀組成。壓電式壓力傳感器的靈敏度為 80 pC/kPa，將它與一臺靈敏度調(diào)到 0.005 V/pC的電荷放大器相聯(lián)。電荷放大器輸出又接到靈敏度調(diào)成 20 的筆式記錄儀上。試計算該測量系統(tǒng)的總靈敏度。又當(dāng)電壓變化為 2.5 kPa時，記錄筆在紙上的偏移量是多少？ 2-3 某壓力傳感器在其全量程 0-5 MPa范圍內(nèi)的定度數(shù)據(jù)如題 2-3 表，試用最小二乘法求出其擬合直線，并求出該傳感器的靜態(tài)靈敏度和非線性度。 2-4 題 2-4 表所列為某壓力計的定度數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)時加載壓力范圍為 0-10 kPa，標(biāo)準(zhǔn)分加在（正

7、行程）和卸載（反行程）兩種方式進行。試根據(jù)題 2-4 表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出該壓力計的定度曲線；用最小二乘法求出擬合曲線，并計算該壓力計的非線性度和回程誤差。 題 2-3 表 壓力傳感器的定度數(shù)據(jù) 題 2-4 表 壓力計定度數(shù)據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)壓力（ MPa ） 讀數(shù)壓力（ MPa ） 標(biāo)準(zhǔn)壓力（ kPa ） 讀數(shù)壓力（ kPa ） 0 0 正行程 反行程 0.5 0.5 0 -1.12 -0.69 1 0.98 1 0.21 0.42 1.5 1.48 2 1.18 1.65 2 1.99 3 2.09 2.48 2.5 2.51 4 3.33 3.62 3 3.01 5 4.5 4.71 23 3.

8、01 5 4.5 4.71 3.5 3.53 6 5.26 5.87 4 4.02 7 6.59 6.89 4.5 4.51 8 7.73 7.92 5 5 9 8.68 9.1 10 9.8 10.2 2-5 用一個時間常數(shù) 的一階裝置（傳遞函數(shù) H(s)=1/(1+s)）去測量周期分別為 1 s、2 s和 5 s的正弦信號，問各種情況的相對幅值誤差將是多少？ 2-6 已知某被測信號的最高頻率為 100 Hz，現(xiàn)選用具有一階動特性的測試裝置去測該信號，若要保證相對幅值誤差小于 5 ，試問應(yīng)怎樣要求裝置的時間常數(shù)？在選定之后，求信號頻率為 50 Hz和 100 Hz時的相位差。答案：2-1 判

9、斷題（1） 應(yīng)該是“輸出量的拉氏變換與輸入量的拉氏變換之比”。 （2） 還與初始條件有關(guān)。 （3） （4） 靈敏度與測量范圍沒有直接的關(guān)系。 （5） （6） （7） 對于單頻率的正弦信號，經(jīng)過該系統(tǒng)，波形不會失真。 2-2 31.815mm 2-3 y=1.005x-0.01 靜態(tài)靈敏度為 1.005 、非線性度為 0.6。 2-4 解題思路同 2.3 。 2-5 在已知時間常數(shù)、被測信號周期的前提下，根據(jù)一階線性系統(tǒng)幅值計算公式進行計算 ，幅值誤差為 ，分別計算得 58.6 、 32.7 、 8.5 。 2-6 解題思路同 2.5 。 傳感器部分一、判斷題（1）能量轉(zhuǎn)換型傳感器直接消耗被測對

10、象的輸入能量，因而必然造成被測對象狀態(tài)的變化而產(chǎn)生測量誤差。（2）物性型傳感器是利用敏感元件本身物理性質(zhì)的變化來實現(xiàn)信號變換的。（3）傳感器的靈敏度與量程呈反比。（4）為提高測量精度，傳感器的靈敏度越高越好。（5）傳感器的線性范圍越寬，表明其工作量程越大。二、填空題1傳感器是 與被測對象接觸的環(huán)節(jié)，它將被測量轉(zhuǎn)換成與 的 的機構(gòu)。它是檢測和控制中最關(guān)鍵的部分。2通常用傳感器的 和 來描述傳感器輸出-輸入特性。3傳感器靜態(tài)特性的主要技術(shù)指標(biāo)包括 、 、 和 。4傳感器測量動態(tài)信號時，其輸出反映被測量的 和被測量變化 的能力稱動態(tài)特性。5傳感器線性度是指實際輸出-輸入特性曲線與理論直線之間的 與輸

11、出 。6傳感器靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下， 與 之比。線性傳感器的靈敏度是個 。7傳感器遲滯是指傳感器輸入量增大行程期間和輸入量減少行程期間， 曲線 。8傳感器的重復(fù)性是指傳感器輸入量在同一方向（增大或減小）做全程內(nèi)連續(xù) 所得輸出-輸入特性曲線 。9傳感器變換的被測量的數(shù)值處在 狀態(tài)時，傳感器的 的關(guān)系稱傳感器的靜態(tài)特性。10傳感器中的彈性元件，形式上分為變換 的彈性元件和變換 的彈性元件。11傳感器一般由 元件和 元件兩部分組成。12傳感器中的敏感元件是指 被測量，并輸出與被測量 的元件。13傳感器中傳感元件是指感受由 輸出的、與被測量成確定關(guān)系的 ，然后輸出 的元件。14傳感器的機械彈性敏感

12、元件中，它們輸入的是 、 、 和 等各種非電量，它們的輸出是彈性元件本身的 ，如 、 和 。15傳感器中彈性元件的彈性特性是指作用在彈性元件上的 與相應(yīng) 之間的關(guān)系，通常用 或 表示。16傳感器中彈性元件的靈敏度是指在 ，彈性元件產(chǎn)生的 。靈敏度大的彈性元件，表明該元件 三、簡答題1試述傳感器的定義及其在檢測中的位置。2傳感器由那兩個部分組成？各自的定義是什么？ 3傳感器靜態(tài)特性和動態(tài)特性的定義是什么？ 4傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)及其各自的定義是什么？5機械彈性元件的輸入和輸出各是什么？ 6彈性元件的彈性特性用什么表示？各自的定義是什么？ 7 選用傳感器的基本原則是什么？在實際中如何運用這些原

13、則？試舉一例說明。8 欲測量液體壓力，擬采用電容式、電感式、電阻應(yīng)變式和壓電式傳感器，試?yán)L出可行方案原理圖，并作比較。9 試按接觸式與非接觸式區(qū)分傳感器，列出它們的名稱、變換原理，用在何處？10在機械式傳感器中，影響線性度的主要因素是什么？11舉出五種你熟悉的機械式傳感器，并說明他們的變換原理。 12欲測量液體壓力，擬采用電容傳感器、電感傳感器、電阻應(yīng)變片傳感器和壓電傳感器，請繪出可行的方案原理圖？ 13有一批渦輪機葉片，需要檢測是否有裂紋，請列舉出兩種以上方法，并簡述所用傳感器工作原理。一、選擇題 1 的基本工作原理是基于壓阻效應(yīng)。 (A) 金屬應(yīng)變片 (B) 半導(dǎo)體應(yīng)變片 (C) 壓敏電阻

14、 (D) 光敏電阻 2 金屬電阻應(yīng)變片的電阻相對變化主要是由于電阻絲的 變化產(chǎn)生的。 (A) 尺寸 (B) 電阻率 (C) 形狀 (D) 材質(zhì) 二、填空題 1 電位器是一種將 轉(zhuǎn)換為 或 的機電轉(zhuǎn)換元件，它由 和 兩個基本部分組成。 2 電位器既可以作 用，又可以作 用，它不僅廣泛地用于 和 的測量技術(shù)中，而且在 的應(yīng)用也十分廣泛。 3 電位器負(fù)載運行時的特性叫 。電位器的負(fù)載越大，其輸出電壓 相對負(fù)載誤差 。 4 電位器按 的不同，可分為線性和非線性電位器兩類，后者又稱為 電位器。常用的非線性電位器有 和 。 5 電阻應(yīng)變片有 、 、 和 等部分組成。其中 是應(yīng)變片的核心部分。 6 電阻應(yīng)變

15、片的主要技術(shù)數(shù)據(jù)有 、 和 。 7 按 材料不同，電阻應(yīng)變片可分為 和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。前者的敏感柵有 、 和 三種類型。8 應(yīng)變片絲式敏感柵的材料是 。為確保應(yīng)變片的性能，對此類材料的主要要求是：應(yīng)變靈敏系數(shù) ，且為 ；電阻率 ；電阻溫度系數(shù) 。9 當(dāng)前，制作絲式敏感柵最理想的材料是 ，它的主要優(yōu)點是： ； ； 和 。 10 由于 而引起導(dǎo)電材料 變化的現(xiàn)象，叫應(yīng)變效應(yīng)。金屬電阻應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)受 和 兩項變化的影響，而半導(dǎo)體應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)則主要受 變化的影響。（變形；電阻； 1+2 ； ； ） 11 應(yīng)變片的 恒小于其敏感柵材料的 的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。采用 、 的 型應(yīng)變片，

16、能減小橫向效應(yīng)的影響。另外，為使橫向效應(yīng)的影響減至忽略不計的程度，可以采用 應(yīng)變片或 應(yīng)變片。 12 應(yīng)變片的幾何尺寸有敏感柵的 和 ，以及應(yīng)變片的 和 。 13 應(yīng)變片的初始電阻值 R 0 有 、 、 、 和 等類型，其中最常用的是 。 14 由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變，而引起應(yīng)變片電阻的附加相對變化量，稱為 ，因此而給測量帶來的附加誤差 ，稱為應(yīng)變片的 ，又叫應(yīng)變片的 。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是由于阻絲 的存在和試件與電阻絲材料 的不同。 15 電阻應(yīng)變片的溫度補償方法通常有 和 兩大類。 16 應(yīng)變片線路補償法最常用的是 補償法，它是將 應(yīng)變片和 應(yīng)變片接到電橋的 橋臂，利用它們對電橋輸出電

17、壓 這一原理，而引起溫度補償作用。 17 通常采用 或 作為電阻應(yīng)變片橋路。該電路不僅沒有 ，而且 也比單臂應(yīng)變電橋時高，同時還能起 作用。 18 應(yīng)變式傳感器是由 、 和 組成的裝置。 19 應(yīng)變式傳感器具有 ， ， ， ， ，以及能在 下工作等優(yōu)點。 20 應(yīng)變式傳感器按用途的不同，可分為 、 、 傳感器等等。 21 金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體有個顯著差別在于金屬的電阻率隨 而 ，而半導(dǎo)體的電阻率隨 而 （少數(shù)除外）。 22 電動測微儀是用于測量 變化的儀器，其主要優(yōu)點為 、 、 以及 等等。 23 金屬電阻受應(yīng)力后，其電阻值的變化主要是由的變化引起的；半導(dǎo)體電阻受應(yīng)力后，電阻的變化主要是由發(fā)生變化

18、引起的。三、簡答題 1 試述電位器的基本概念、組成部分、主要作用和優(yōu)缺點。 2 電位器的空載和有載特性的含義是什么？電位器的非線性誤差與哪些參量有關(guān)？為什么？ 3 說明電阻應(yīng)變片的組成、規(guī)格及分類。 4 什么叫應(yīng)變效應(yīng)？利用應(yīng)變效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變片工作原理 5 電阻絲的應(yīng)變靈敏系數(shù) K0 與應(yīng)變片的靈敏系數(shù) K 有何異同？ 6 什么叫橫向效應(yīng)？應(yīng)變片敏感柵的結(jié)構(gòu)型式與橫向效應(yīng)有和關(guān)系？ 7 試述應(yīng)變片溫度誤差的概念、原因和補償方法。 8 為什么應(yīng)變式傳該器大多采用交流不平衡電橋為測量電路？該電橋為什么又都采用半橋和全橋兩種方式？ 9 采用平膜式彈性元件的應(yīng)變式壓力傳該器，測量電路為全橋時，試

19、問：應(yīng)變片應(yīng)粘貼在平膜片的何處？應(yīng)變片應(yīng)如何連成橋路？ 10 擬在等截面的懸臂梁上粘貼四個完全相同的電阻應(yīng)變片組成差動全橋電路。試問，（ 1 ）四個應(yīng)變片應(yīng)怎樣粘貼在懸臂梁上？（ 2 ）畫出相應(yīng)的電橋電路圖。 11 電阻絲應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何區(qū)別？各有何優(yōu)缺點？應(yīng)如何針對具體情況選用？ 四、計算題 1 一個鉑電阻溫度傳感器用于測量 0 200 的溫度。傳感器的電阻溫度關(guān)系為： 。已知： ， ， 。試計算： （ 1 ） 及 值； （ 2 ）傳感器在 100 時的非線性度。 2 有一鋼板原長，其彈性模量。用 BP-3型箔式應(yīng)變片(原式電阻 ，靈敏系數(shù) )測出鋼板在力 作用下的拉伸應(yīng)

20、變?yōu)?。求鋼板的伸長 ，應(yīng)力 和應(yīng)變片的相對電阻變化 。若要測出 的應(yīng)變，則相應(yīng)的 是多少？ 3 有一電阻應(yīng)變片，其靈敏系數(shù)k=3，電阻 。設(shè)工作時其應(yīng)變?yōu)?，問其電阻變化 若將此應(yīng)變片接成題 3 圖所示電路，試求： (1) 無應(yīng)變時電流表的示值;(2) 有應(yīng)變時電流表的示值;(3) 電流表示值的相對變化量;(4) 這一變化量能否從表中讀出。 題 3 圖 4 一單臂惠斯登電橋的某臂為阻值120的電阻應(yīng)變片。應(yīng)變片的熱膨脹系數(shù)為,電阻溫度系數(shù)為 ，靈敏系數(shù)為 2.1 。若將該應(yīng)變片貼于熱膨脹系數(shù)為 的金屬試件上，忽略電橋其余三臂的熱電阻，設(shè)流經(jīng)應(yīng)變片的電流為 25 ，試計算溫升 60 時電橋的輸

21、出（溫升前電橋處于平衡狀態(tài)）。 5 把一個變阻器式傳感器按題 5 圖接線，它的輸入量是什么？輸出量是什么？在什么條件下它的輸出量與輸入量之間有較好的線性關(guān)系？ 電感式傳感器一、填空題 1 利用 原理，將非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈 （或 ）變化的裝置，叫電感式傳該器。該傳該器可分為 和 兩大類。 2 自感式有 式和 式。以上每種形式又可再分為 式與 式兩種結(jié)構(gòu)。 3 閉磁路變隙式電感傳該器主要有 、 和 等部分組成。而單線圈螺線管式電感傳該器則由 、 和 等部分組成。 4 由單線圈變隙式電感傳該器的基本特性可知，其 與 、 相矛盾。為解決這一矛盾，通常采用 或 電感傳該器。5 在工程技術(shù)中，電感式傳

22、該器經(jīng)常用來測量 、 、 、 、 、 、 、 及 等非電量。 6 由于變隙式差動變壓器的測量范圍 、結(jié)構(gòu) ，因而在工程實際中很少應(yīng)用，而應(yīng)用最多的是 差動變壓器。 7 螺線管式差動變壓器主要由 、 和 三部分組成。 8 螺線管式差動變壓器的線圈繞組按排列方式的不同可分為 、 、 、 以及 等類型，通常采用的是 和 。 9 差動變壓器在 輸出電壓稱為零點殘余電壓，其頻譜主要包括 和 。該電壓會造成傳感器再零點附近的靈敏度 、分辨率 和測量誤差 。 10 當(dāng)采用補償電路來減少零點殘余電壓時，傳感器輸出端串聯(lián)電阻可減少其 分量，并聯(lián)電阻、電容可減少 分量，加反饋支路可使 和 分量都減少。 11 差動

23、變壓器不僅可以直接用于 測量，而且還可以測量與 有關(guān)的任何機械量，如 、 、 、 、 和 等等。 12 既能檢查調(diào)幅波包絡(luò) ，又 能檢查出包絡(luò) 的檢波器稱為差動相敏檢波電路。此電路不僅具有 特性，而且能較好第消除 。13 差動整流式差動變壓器常用的 ，它是先把差動變壓器兩各次級線圈的 分別整流，再將整流后的電流 成通路差動輸出。 14 基于法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象，塊狀金屬導(dǎo)體置于 磁場中或在磁場中的作 運動時，導(dǎo)體將產(chǎn)生呈 的感應(yīng)電流，此電流叫電渦流。 15 電渦流式傳感器測量系統(tǒng)由 和 兩部分組成，兩者利用 來實現(xiàn)測試任務(wù)。16 電渦流式傳感器的電渦流徑向形成范圍大約在線圈外半徑 r as 的

24、到 之內(nèi)，而電渦流密度在短路環(huán)半徑 r= 處為零，在 r= 附近最大。 17 當(dāng)利用電渦流式傳感器測量位移時，只有在 x/r as = 的范圍內(nèi)，才能得到較好的 和較高的 。 18 被測體的電阻率 ，相對導(dǎo)磁率 ，傳感器線圈的激磁頻率 ，則電渦流的軸向貫穿深度 h 越大。19 電渦流式傳感器的測量電路有 電路、 電路和 電路。 20 定頻調(diào)幅式測量電路的原理框圖包括 、 、 、 、 和 等部分。 二、簡答題 1 說明單線圈和差動變隙式傳感器的主要組成、工作原理和基本特性。 2 為什么螺線管式電感傳感器比變隙式電感傳該器有更大的測位移范圍？ 3 電感式傳該器測量電路的主要任務(wù)是什么？變壓式電橋和

25、帶相敏整流的交流電橋，誰能更好的完成這一任務(wù)？為什么？ 4 說明電動測微儀和電感式壓力傳該器的基本組成和工作原理。 5 概述變隙式差動變壓器的組成、工作原理和輸出特性。 6 根據(jù)螺線管式差動變壓器的基本特性，說明其靈敏度和線性度的主要特點。 7 為什么螺線管式差動變壓器比變隙式差動變壓器的測量范圍大？ 8 何謂零點殘余電壓？說明該電壓的產(chǎn)生原因及消除方法。 9 差動變壓器的測量電路有幾種類型？試述它們的組成和基本原理。為什么這類電路可以消除零點殘余電壓？ 10 概述差動變壓器的應(yīng)用范圍，并說明用差動變壓器式傳感器檢測振動的基本原理。 11 什么叫電渦流效應(yīng)？ 12 概述電渦流式傳感器的基本結(jié)構(gòu)

26、與工作原理。 13 電渦流的形式范圍包括哪些內(nèi)容？他們的主要特點式什么？ 14 被測體對電渦式傳感器的靈敏度有何影響？ 15 概述定幅調(diào)頻式測量電路的工作原理？ 16 變磁阻式電感傳感器（自感型）的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度的措施有哪些？采取這些措施后會帶來什么樣的后果？ 17 以變氣隙式自感傳感器位移為例，分析、比較傳感器差動與非差動式的靈敏度。 18 電感傳感器 ( 自感型 ) 的靈敏度與哪些因素有關(guān)，要提高靈敏度可采取那些措施？采取這些措施會帶來什么后果？ 三、計算題 1 一變氣隙式電感傳感器如題 1 圖所示，線圈鐵心由直徑 1 cm的鋼棒彎成直徑 4 cm的半圓，線圈匝數(shù)為 5

27、00 ，銜鐵由厚 0.5 cm的鋼板做成。已知鐵心和銜鐵材料的相對導(dǎo)磁率為 100 ，空氣的相對導(dǎo)磁率為 1 ，真空中的導(dǎo)磁率為 ，試計算氣隙為 1 mm和 3 mm時傳感器的電感。 2 題 2 圖所示為一電感式壓力傳感器,線圈匝數(shù)相等且為純電感。當(dāng)上下兩腔壓力時，兩線圈距膜片距離均為 D ，當(dāng) 時，膜片偏移，使兩線圈磁阻發(fā)生變化，磁阻 的變化可表示為 。式中， 、 K 為常數(shù)， 為膜片偏移量。試證明圖中電橋的無負(fù)載輸出 與膜片偏移量 d成正比，并分析如何判斷是 還是 。 3 渦流式傳感器工作時，被測導(dǎo)體的電渦流效應(yīng)對傳感器線圈參數(shù)有什么影響？當(dāng)被測導(dǎo)體為導(dǎo)磁體或非導(dǎo)磁體時，對線圈參數(shù)的影響有

28、何不同？ 4 渦流傳感器的阻抗 與其到被測導(dǎo)體間距離 的特性曲線如題 4 圖所示，試定性解釋圖中近于水平的兩端。 一、判斷題 變間隙式電容或電感傳感器，只要滿足 條件，則靈敏度就可視為常數(shù)。 二、選擇題 1 為減少變極距型電容傳感器靈敏度的非線性誤差，應(yīng)選用 ( ) 類型的傳感器為最好。 (A) 大間距 (B) 高介電常數(shù) (C) 差動式 (D) 小間距 2 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是 ( ) 傳感器。 （ A ）壓電式 （ B ）電阻式 （ C ）電渦流式 （ D ）電容式 三、填空題 1 按工作原來的不同，電容式傳感器可分為 、 和 三種類型。第一種常

29、用于測量 ，第二種常用于測量 ，第三種常用于測量 。 2 變間隙式電容傳感器的初始間隙 d 0 越小，傳感器的靈敏度 K 0 、非線性誤差 ，以上說明，提高 K 0 與減小 。在實際應(yīng)用中，為使傳感器具有足夠大的 K 0 值，通常使 ，如果還必須使 具有足夠小的值，則還應(yīng)滿足 ，這就是它只能用于測量 的原理。 3 解決變間隙式電容傳感器提高 K 0 與 間的矛盾，可采用 電容傳感器，后者與前者相比，不僅靈敏度 ，而且非線性誤差也 。但是，它還受電容極板間 的限制，為此，常采用 的變間隙式電容傳感器。4 部分固體介質(zhì)的變間隙式電容傳感器的 ，它既是 因子，又是 因子，由于 N 1 ，因此該傳感器

30、是在犧牲 的前提下，換取 提高的。 5 變面積式電容傳感器的電容增量 與動極板位移量 的關(guān)系為 ，其靈敏度 。因此，該傳感器具有 輸出特性，即具有測量線位移的 和靈敏度 K 為 等優(yōu)點。 6 極板長度、 極板間間隙、選介電常數(shù) 介質(zhì)，都可以提高變面積式電容式傳感器的靈敏度。 7 用變介電常數(shù)式電容式傳感器測量介質(zhì)的 比測量其 的性能要好。 8 由于電容式傳感器的電容量 ，即容抗 ，因此，該傳感器具有需要輸入能量 的優(yōu)點和易受 、穩(wěn)定性 的缺點。9 由于電容式傳感器動極板移動過程中 ， 以及兩極板間的 等原因，所以，該傳感器 幾乎沒有零漂。 10 由于電容式傳感器的初始電容 ，因此，該傳感器的最

31、大關(guān)鍵問題是 的影響極其嚴(yán)重，這不僅會造成傳輸效率 ，靈敏度 ，而且會產(chǎn)生很大的 。 11 電容式傳感器配用的 測量電路很多，諸如 、 、 、 和等等。 12 對定型的電容式壓力傳感器而言，其靈敏度為 ，即傳感器具有 特性。 13 各中加速度傳感器都采用 ，將被測加速度變換成 或者 ，而后再通過傳感器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的 。電容式傳感器的主要特點是 、 。 14 由于電容式荷重傳感器具有測量誤差 、受接觸面影響小和溫度漂移可補償?shù)?的程度等優(yōu)點，因此它不僅被廣泛地應(yīng)用于 和 的檢測，而且在自動檢測和控制系統(tǒng)中也常來作 發(fā)送器。 15 差動式面積電容式傳感器的主要優(yōu)點是 和 。 四、簡答題 1 試述電容

32、式傳感器的工作原理與分類？ 2 比較空氣介質(zhì)的變間隙式與差動式電容傳感器的靈敏度和非線性誤差 3 說明部分固體介質(zhì)的變間隙式電容傳感器的設(shè)計目的和特點 4 為什么變面積式傳感器的測位移范圍較大？ 5 為什么采用變介質(zhì)電常數(shù)式傳感器測量介質(zhì)介電常數(shù)變化，比測量介電材料厚度變化的性能要好？ 6 試述電容式傳感器的特點和關(guān)鍵問題。 7 電容式傳感器配用的測量電路有哪幾種？它們的工作原理和主要特點是什么？ 8 說明電容式嚴(yán)厲、加速度、荷重、位移傳感器的組成、原理及主要特點。 五、計算題 1 一電容測微儀,其傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑 r=1mm，工作初始間隙 ，介質(zhì)為空氣。問：（ 1 ）如

33、果傳感器的極板間隙變化量 ，電容變化量是多少？（ 2 ）如果測量電路的靈敏度 ，讀數(shù)儀表的靈敏度 ，在 時，讀數(shù)儀表的實質(zhì)變化多少格？ 2 一平板電容式位移傳感器如題 2 圖所示，其極板寬度 ，極板間距 ，極板間介質(zhì)為空氣，其介電常數(shù) 。若用它來測量 方向的位移，試計算其靈敏度。 題 2 圖 題 3 圖 3 電容式液位計如題 3 圖所示，放入液缸的兩同心金屬圓筒構(gòu)成電容的兩極。設(shè)外筒內(nèi)徑為 ，內(nèi)筒外徑為 ，液位的介電常數(shù)為 ，空氣的介電常數(shù)為 ，電極總長為 ，液面高度為 。求： (1) 液面高度 與電容 的關(guān)系； (2) 液位計的靈敏度 ，并分析 與 是否是線性關(guān)系。 4 題4圖所示為一電容式

34、速度傳感器。證明該傳感器的輸出電流 i 正比于電容器動片的角速度 5 題 5 圖所示為一變介質(zhì)電容式位移傳感器。兩金屬極板為邊長 5cm 的正方形，相距 1mm ，介電板與金屬極板等寬，厚為 1mm ，可在金屬基板間滑動。設(shè)空氣和介電板的相對介電系數(shù)分別為1和4，試計算位移 時傳感器的電容值（真空中的介電常數(shù) ）。第一節(jié)答案 一、判斷題 （1） （2） （3） 靈敏度與變化量有關(guān)，而與量程無關(guān)。 （4） （5） 二、填空題 （1） 最初；被測量有確定對應(yīng)關(guān)系；電量 （2） 靜態(tài)特性；動態(tài)特性 （3） 線性度；靈敏度；回程誤差；穩(wěn)定度 （4） 大小；波形 （5） 最大偏差；滿度值之比 （6） 輸

35、出變化量；輸入變化量；常數(shù) （7） 輸入 - 輸出；不重合程度 （8） 重復(fù)測量；不一致程度 （9） 穩(wěn)定；輸入 - 輸出 （10） 力；壓力 （11） 敏感；傳感 （12） 直接感受；成確定關(guān)系的其它量 （13） 敏感元件；另一種非電量；電量 （14） F （力）； P （壓力）； M （力矩）； T （溫度）；變形；應(yīng)變；位移；轉(zhuǎn)角 （15） 力；變形；剛度；靈敏度 （16） 單位力作用下；變形；軟，變形大 三、簡答題 略。 第二節(jié)答案 一、選擇題 1. B 2. C 二、填空題 （1） 機械位移；電阻；電壓；電阻元件；電刷 （2） 變阻器；分壓器；電量；非電量；電子工程中 （3） 負(fù)載特

36、性；越低；越大 （4） 工作特性、函數(shù)、變骨架、變節(jié)距兩種形式 （5） 敏感柵；基片；覆蓋層；引線；敏感柵 （6） 阻值；靈敏度；線柵尺寸 （7） 敏感柵；金屬；絲式；箔式；薄膜式 （8） 金屬電阻絲； K 0 大；常數(shù)；大；小 （9） 康銅； K 0 大且恒定；大；?。还に囆院?（10） 變形；電阻； 1+2 ； E （11） 靈敏系數(shù) K ；靈敏系數(shù) K 0 ；大基長；窄敏感柵； U ；短接線；箔式 （12） 基長；寬度；基底基長；基底寬度 （13） 60 ； 120 ； 350 ； 600 ； 1000 ； 120 （14） 溫度誤差；溫度誤差；熱輸出；電阻溫度系數(shù)；線膨脹系數(shù) （15） 線路補償法；應(yīng)變片自補償法 （16） 電橋；工作；補償；相鄰；不受溫度影響 （17） 差動半橋；差動全橋；非線性誤差；電橋靈敏度；溫度補償 （18） 彈性元件、電阻應(yīng)變片、附件 （19） 測量范圍廣、精度高、線性度好、性能穩(wěn)定、工作可靠、惡劣環(huán)境 （20） 力、壓力、加速度 （21） 溫度升高；增加；溫度升高；減小 （22） 微小位移；重復(fù)性好；精度高；靈敏度高；輸出信號便于處理 （23） 幾何尺寸；電阻率 三、簡答題 略 。四、計算題 （1） 3.9085 10 -3 ， -5.85 10 -7 ； 0.79 （2） 0.3mm ， 63MPa ， 6 1