感測技術復習

1、、選擇填空：1. 變氣隙式自感傳感器，當街鐵移動靠近鐵芯時，鐵芯上的線圈電感量（ A ）A.增加B.減小C.不變2. 電容傳感器的輸入被測量與輸出量間的關系，除（ B ）外是線性的。A 變面積型 B 變極距型 C 變介電常數(shù)型3. 測量微位移工作臺的位移量（行程 200（im,分辨力1（im）,可選用：（C ）A. 應變傳感器B. 電感傳感器C. 電容傳感器4. 差動變壓器一般具有幾個線圈： （ C ）A. 1 個線圈B. 2 個線圈C. 3 個線圈5. 測量微位移工作臺的位移量（行程 200（im,分辨力1（im）,可選用：（C ）A. 應變傳感器 B. 電感傳感器C. 電容傳感器6. 測量

2、油庫儲油罐內(nèi)油的液位高度，適于采用：（ B ）A 電阻應變傳感器 B 電容液位傳感器C 磁電液位開關7. 電容式液位傳感器屬于下列那一種型式：（ C ）A 變極距型B 變面積型C 變介質(zhì)型8. 對生產(chǎn)流水線上的塑料零件進行自動計數(shù)，可采用的傳感器為：（）A 光電傳感器B 霍爾傳感器C 電容傳感器9. （ A ）傳感器屬于無源型傳感器。A.壓電式B.霍爾式C.電感式D .電容式10. 電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化為（C ）的輸出。A .電阻B .電容C .電壓D .電荷11. 半導體應變片具有（ A ）等優(yōu)點。A .靈敏度高B.溫度穩(wěn)定性好C .參數(shù)一致性高D .接口電路簡單12. 當

3、半導體材料某一軸向受外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱（B ）A.光電效應B.壓阻效應C.壓電效應D.霍爾效13. 導體或半導體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時， 其電阻值發(fā)生相應變化的現(xiàn) 象，稱（ A ）A.應變效應B.光電效應C.壓電效應D.霍爾效應14. 差動變壓器式傳感器可測出微小位移，如想分辨出位移的方向，則應在電路中加C ）電路。A. 調(diào)頻電路B.放大電路C.相敏檢波電路D.交流電橋15. 電感式和電容式傳感器采用差動連接的目的是（D ）。A 改善回程誤差B 提高固有頻率C 提高精度D 提高靈敏度16.2: 電容傳感器做成差動式之后，靈敏度1 ），而且非線性誤差（2 ）。 （

4、 B ）A.1提高， 2 增大B.1提高，2減小C.1 降低， 2 增大D.1 降低， 2減小17.光敏電阻受到一定波長范圍的光照時, 阻值（亮電阻 ）急?。? ），電路中電流迅速2 ）。( C )。A.1 增大， 2 減小 B.1 增大， 2 增大C.1 減小，2 增大D.1 減小， 2 減小18. 電渦流式傳感器激磁線圈的電源是C ）。A 直流 B 工頻交流 C 高頻交流D 低頻交流19. 傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的A. 線性度越好B. 遲滯越小C.重復性越好D.分辨力越高20. 封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的是A. 兩個發(fā)光二極管B個光敏二極管和一個光敏三極管C. 兩個光敏二

5、極管D個發(fā)光二極管和一個光敏三極管21. 電渦流接近開關可以利用電渦流原理檢測出（C ）的靠近程度。A. 人體B. 水C.金屬零件D. 塑料零件22. 在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測量轉(zhuǎn)換電路，則電路中（ B ）A. 電容和電感均為變量B. 電容是變量，電感保持不變C. 電容保持常數(shù)，電感為變量D. 電容和電感均保持不變23. 使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳感器可測量（ C ）A. 人的體重B. 車刀的壓緊力D. 自來水管中的水的壓力C. 車刀在切削時感受到的切削力的變化量24. 將電阻應變片貼在 （ C ）上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感 器。A.質(zhì)量塊 B.導體C.彈性元件D

6、.機器組件25. 通常用差動變壓器傳感器測量（ A ）。A .位移B .振動C .加速度D .厚度、填空1. 霍爾集成電路按輸出信號的類型不同，可分為（ 模擬信號 ）和（ 開關信號）兩 類。2. 塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時， 導體內(nèi)部會產(chǎn)生 一圈圈閉合的電流， 利用該原理制作的傳感器稱 （電渦流） 傳感器；這種傳感器只能測量 （金 屬）物體。3. 電渦流傳感器的線圈與被測物體的距離減少時，互感系數(shù) M 將（增大）。4. 利用電渦流位移傳感器測量轉(zhuǎn)速時，被測軸齒盤的材料必須是（金屬材料） 。5. 利用電磁感應原理將被測非電量如位移、 壓力、流量等轉(zhuǎn)換成線圈的（自感）

7、或互 感量的變化，這種裝置稱為（電感式）傳感器。6. 傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標準條件下，輸出（的電參數(shù)） 與輸入（的非電量的物理 量之間）的比值。對線性傳感器來說，其靈敏度是（一個常數(shù)） 。7、金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱（應變）效應；直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應變不同，圓弧部分使靈敏度 K下降了，這種現(xiàn)象稱為（橫向）效應。8、螺線管式差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實 際上差動變壓器輸出電壓 （不為零） ，我們把這個不為零的電壓稱為 （零點殘余電壓） 電壓； 利用差動變壓器測量位移時如果要求區(qū)別位移方向（或正負）可采用

8、（相敏檢波）電路。9、傳感器的輸入輸出特性指標可分為（靜態(tài)）和動態(tài)指標兩大類，線性度和靈敏度是 傳感器的（靜態(tài)）指標，而頻率響應特性是傳感器的（動態(tài)）指標。10、采用（交流）電源供電的電橋稱為交流電橋。11、采用（直流）電源供電的電橋稱為直流電橋。三、判斷對錯（正確：“，錯誤：X）1. 接觸式傳感器將會產(chǎn)生測量力，從而帶來測量誤差，影響測量精度。（X ）2. 半導體應變傳感器的靈敏度遠遠高于金屬應變傳感器， 主要是因為半導體材料的壓 阻效應占主要地位。（V ）3. 用于測量金屬板材厚度的電渦流傳感器， 常采用兩個測頭和較高的激勵頻率， 以便 滿足大多數(shù)板材厚度的測量需求。 （ V ）電荷放大器

9、是將傳感器輸出的電荷進行放大的前置放大器， 由于它可以使用較長的電纜并不受分布電容的影響，因而收到歡迎。( X )4. 壓電式力傳感器既可以測量靜態(tài)力，也可以測量動態(tài)力。（X ）5. 熱敏電阻的電阻值將隨著溫度的升高而下降。（X ）6. 由于光敏電阻的光照特性是非線性的，因此不宜用作精密測量元件。（V ）7. 由于光電池的開路輸出電壓與光強成正比，因此可以用于測量光強。（ X ）8. 電感式位移傳感器由于屬于接觸式測量，所以不適于高頻動態(tài)位移的測量。（ X ）9. 調(diào)頻式電感傳感器轉(zhuǎn)換電路由于輸出信號是脈沖信號，因此抗干擾能力強， 易于數(shù)字化和遠距離傳輸信號。 （ V ）10. 如果電容傳感器

10、的電纜丟失了， 更換另一個電纜后， 可以不必對測量系統(tǒng)重新進行 標定，也可直接使用。 （ X ）11. 由于光敏電阻的光照特性是非線性的， 因此不宜用作測量元件。 但由于光敏電阻的 響應時間很短，因此可以用作高速光電開關。 （ V ）12. 遲滯（或稱遲環(huán) ）特性表明傳感器在正 （輸入量增大 ）反（輸入量減小 ）行程期間輸出 和輸入特性曲線不重合的程度。 （ V ）13. 話筒是一種常用的聲傳感器，其作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲信號（X）14. 電子秤所使用的測力裝置是力傳感器（V ）四、簡答題：1、傳感器的定義？ 能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用的輸出電信號的器件或裝置。2、傳感器由哪

11、幾部分組成？各部分的作用？ 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件：它是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一種量的元件。轉(zhuǎn)換元件： 敏感元件的輸出量就是轉(zhuǎn)換元件的輸入量， 轉(zhuǎn)換元件把輸入量轉(zhuǎn)換成電路參 量。轉(zhuǎn)換電路：把轉(zhuǎn)換元件的輸出電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。3、用什么來描述傳感器的基本特性？用動態(tài)特性和靜態(tài)特性來描述傳感器的基本特性。4、什么是傳感器靜態(tài)特性？傳感器靜態(tài)特性的主要技術指標有哪些？傳感器的靜態(tài)特性是指當輸入量為常量或變化極慢時傳感器輸入一輸出特性。靜態(tài)特性的主要技術指標有線性度、靈敏度、遲滯性、重復性、分辨率、漂移等。5、什么是傳感

12、器動態(tài)特性？動態(tài)特性是指檢測系統(tǒng)的輸入為隨時間變化的信號時，系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關系。主要動態(tài)特性的性能指標有時域單位階躍響應性能指標和頻域頻率特性性能指標6、什么是傳感器的標定？傳感器的標定是指在明確傳感器的輸出與輸入關系的前提下，利用某種標準器具對傳感器進行標度。7、傳感器的標定分為幾種？分為動態(tài)標定和靜態(tài)標定兩種。8、什么是應變效應？導體或半導體材料在受到外界力（拉力或壓力）作用時， 將產(chǎn)生機械變形，機械變形會導致其阻值變化，這種因形變而使其阻值變化的現(xiàn)象成為“應變效應”。9、電阻應變片的測量電路有哪些？各有何特點？請畫出相應電路示意圖？電阻應變片的測量電路分直流電橋和交流電橋兩種電路

13、，其中直流電橋電路又分為單臂電橋、差動半橋和差動全橋電路。單臂電橋：UoERf有溫漂，有溫漂。4R差動半橋：UoER，有溫度補償作用。2R差動全橋：UoE-R，有溫度補償作用。R電路略:10、什么是正壓電效應?內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象， 同時某些電介質(zhì)物質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時,在其表面上產(chǎn)生電荷； 當外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象稱為“正壓電效應”。11、什么是逆壓電效應？在電介質(zhì)的極化方向上施加電場，它會產(chǎn)生機械變形， 當去掉外加電場時， 電介質(zhì)的變形隨之消失。這種將電能轉(zhuǎn)化為機械能的現(xiàn)象稱為“逆壓電效應”12、舉例說明“正壓電效應”和“逆壓電效應

14、”在實際中的應用？13、壓電傳感器的前置放大器電路形式主要有哪兩種？一種是電壓放大器， 其輸出電壓與輸入電壓（傳感器的輸出電壓）成正比；另一種是電荷放大器，其輸出電壓與輸入電荷成正比。電荷放大器是一個高增益， 帶電容反饋的運算放14、測量的定義？所以，測量也就是將被測量是以確定被測量的值或獲取測量結(jié)果為目的的一系列操作。測量與同種性質(zhì)的標準量進行比較，確定被測量對標準量的倍數(shù)。15、什么是測量值的絕對誤差、相對誤差、引用誤差？答：絕對誤差是測量結(jié)果與真值之差，即：絕對誤差=測量值一真值相對誤差是絕對誤差與被測量真值之比，常用絕對誤差與測量值之比，以百分數(shù)表示，即：相對誤差=絕對誤差/測量值X1

15、00%+E-Uo引用誤差是絕對誤差與量程之比 ，以百分數(shù)表示，即：引用誤差=絕對誤差/量程X100%16、什么是直流電橋？若按橋臂工作方式不同，可分為哪幾種？各自的輸出電壓如何計算？答：如圖所示電路為電橋電路。若電橋電路的工作電源E為直流電源，則該電橋稱為直流電橋。按應變所在電橋不同的工作橋臂，電橋可分為:單臂電橋電路，R 1為電阻應變片，R 2、R 3、R 4為電橋固定電阻。其輸出電壓為5差動半橋電路，R 1、R 2為兩個所受應變方向相反的應變片，R 3、R 4為電橋固定電U嚴己屮阻。其輸出電壓為：2局。差動全橋電路，R1、R2、R3 R4均為電阻應變片，且相鄰兩橋臂應變片所受應變方向相反。

16、其輸出電壓為:17、電容式傳感器有幾種基本類型？各有什么特點？電容式傳感器可以有三種基本類型即變極距或變間隙型、（用來測量微小變化量）變面積（S）型、（可測量范圍較大的線位移和角位移）變介電常數(shù)型。（用來測量電介質(zhì)，位移，液位，根據(jù)極間介質(zhì)的介電常數(shù)隨溫度和濕度改變而變化測量溫度和濕度）18、電感式傳感器有幾種類型？有三種，即自感式，差動變壓器式，電渦流式傳19、簡述電阻應變片式傳感器的工作原理？電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，即在導體產(chǎn)生機械變形時， 它的電阻值相應發(fā)生變化。20、直流電橋和交流電橋有何區(qū)別？根據(jù)電源不同分為直流和交流電橋。直流電橋優(yōu)點：高穩(wěn)定度直流電源容易獲得，電橋

17、平衡電路簡單，傳感器至測量儀表的連接導線分布參數(shù)影響小。但是后續(xù)要采用直流放大器, 容易產(chǎn)生零點漂移，線路也較復雜。交流電橋在這些方面都有改進。它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件， 如電阻應變片，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元件，如電阻應變片、電容、電感元件。21、 為什么說壓電式傳感器只適用于動態(tài)測量而不能用于靜態(tài)測量？因為壓電式傳感器是將被子測量轉(zhuǎn)換成壓電晶體的電荷量，可等效成一定的電容， 如被測量為靜態(tài)時，很難將電荷轉(zhuǎn)換成一定的電壓信號輸出，故只能用于動態(tài)測量。22、簡述電容式傳感器的工作原理。cd兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應，其電容量為-式中：s

18、板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S極板的遮蓋面積；S 板間的距離。當被測量的變化使式中的s S或3任一參數(shù)發(fā)生變化時，電容量C也就隨之變化。23、差動變壓器式傳感器有幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么樣特點？變間隙式差動變壓器，適合微位移測量。螺線管式差動變壓器，適合范圍較大的位移測量。變截面式差動變壓器，適合旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速的測量。差動傳感器有三個優(yōu)點：靈敏度提高一倍，非線性誤差降低一級，補償溫度誤差24、傳感器的分辨力分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。 也就是說，如果輸入量從某 一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數(shù)值時， 傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳 感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。

19、 只有當輸入量的變化超過分辨力時， 其輸出才會發(fā) 生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同， 因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生 階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。 上述指標若用滿量程的百分比表 示，則稱為分辨率。分辨率與傳感器的穩(wěn)定性有負相相關性五、綜合題1、有一測力傳感器利用等強度梁制成，梁的上下面各粘貼兩片相同的電阻應變片，并構(gòu)成全等臂橋路，如下圖所示。(1)請在電橋的四個橋臂上填寫正確的應變片符號;(2)請推導全等臂電橋輸出公式:UoU蘭RFRi R2bf /1R3 R4»l證明過程略。2、有一等截面圓環(huán)受力如圖所示，為測壓力在環(huán)內(nèi)表面貼有四個同類型

20、的應變片，請在圖上隨意畫出環(huán)上四應變片的位置編號，并說明各自產(chǎn)生的應變類型及對應變片阻值的影響？(應變類型為拉力還是壓力？應變片阻值的影響是阻值增大還是減少？)E3、如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡 化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是兩個相同的 電阻應變片，工作時 R1受拉，R4受壓，當 R=0,橋路處于 平衡狀態(tài)，當應變片受力發(fā)生應變時，橋路失去平衡，這時， 就用橋路輸出電壓 Ucd表示應變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd證明：因為R2=R3=RRiRRR4R RRR2R RUcdUcb UdbEE2 2 ER R RRR R4R2R2因為R很小，R2就更小

21、了，故略去R的二次項ER,即可得Ucd2 R4、圖為用電阻應變式傳感器測量金屬材料的彎曲變形的原理圖，簡支梁在力F的作用下發(fā)性彎曲，在梁的上下表面各貼一片應變片，試說明這個測量系統(tǒng)的工作原理。a.畫出測試電路的原理圖，并給出計算公式。b 圖中用兩個應變片有什么好處？)電路如圖所示是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中2、F4為固定電阻且F3=F4, R、R2是兩個相同的電阻應變片，當不受力時R=F2=R, R=0橋路處于平衡狀態(tài)，當工作受力時 F受壓，F(xiàn)2受拉，即R- R, Ra+A R,應變片受力發(fā)生應變時，橋路失去平衡,這時，就用橋路輸出電壓 Ucd表示應變片變后電阻值的變化量。即

22、: UcdER或Ucd ER。2R2R電路中用兩個應變片可以使電路的輸出靈敏度和溫度穩(wěn)定性得到提高，減小溫漂。5、如下圖所示，請說出相應的傳感器類型及其特點?I II HXXH汀Iiti</>(a)、(b)變間隙式差動變壓器，適合微位移測量。(c)、(d)螺線管式差動變壓器，適合范圍較大的位移測量。(e)、(f)變截面式差動變壓器，適合旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)速的測量。差動傳感器有三個優(yōu)點：靈敏度提高一倍，非線性誤差降低一級，補償溫度誤差6、圖為一直流應變電橋，E = 4V，R仁R2=R3=R4=350Q,求：R1為應變片其余為外接電阻，R1增量為 R1=3.5Q時輸出Ub=?ox U0=?oR1、R2是應變片，感受應變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出 R1、R2感受應變極性相反，輸出U0=?o7、圖1為一直流應變電橋。 R1、R2、R3、R4都是應變片,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?oU i 5V, R R2 R3 R4120 ，試求:Ri為金屬應變片，其余為外接電阻，當Ri變化量為 Ri 1.2時，電橋輸出電壓x x R、R2都是應變片，且批號相同，感受應變的極性和