傳感與檢測技術(shù)B習題及答案

第一章 檢測技術(shù)的基本概念一、填空題：1、傳感器有、 、組成2、傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標準條件下，輸出與輸入的比值。3、從輸出曲線看，曲線越陡，靈敏度 二4、下面公式是計算傳感器的-(1-9)y= Lmax-x10O%(1-9)L ymaxymin5、某位移傳感器的輸入變化量為 5mm，輸出變化量為800mv，其靈敏度為。二、選擇題：1、標準表的指示值100KPa，甲乙兩表的讀書各為101.0KPa和99.5KPa。它們的絕對誤差為 。A1.0KPaff-0.5KPaB1.2、下列哪種誤差不屬于按誤差數(shù)值表示-A絕對誤差 B相對誤差 C隨機誤差 D引用誤差3、有一臺測量儀表，其標尺范圍0—500KPa，已知絕對誤差最大值APmax=4KPa，則該儀表的精度等級 。A4、選購線性儀表時，必須在同一系列的儀表中選擇適當?shù)牧砍?。應選購的儀表量程為測量值的倍。A5、電工實驗中，常用平衡電橋測量電阻的阻值，是屬于測量，而用水銀溫度計測量水溫的微小變化，是屬于測量。A偏位式B零位式 C微差式TOC\o"1-5"\h\z6、因精神不集中寫錯數(shù)據(jù)屬于 。系統(tǒng)誤差B隨機誤差 C粗大誤差7、有一臺精度2.5級，測量范圍0—100KPa，則儀表的最小分格。A45 B40 C30 D208、重要場合使用的元件或儀表，購入后進行高、低溫循環(huán)老化試驗，目的是為了 。A提高精度 B加速其衰老 C測試其各項性能指標 D提高可靠性9、傳感器能感知的輸入量越小，說明越高。A線性度好 B遲滯小 C重復性好 D分辨率高三、判斷題TOC\o"1-5"\h\z1、回差在數(shù)值上等于不靈敏度 （ ）2、靈敏度越大，儀表越靈敏 （ ）3、同一臺儀表，不同的輸入輸出段靈敏度不同 （ ）4、靈敏度其實就是放大倍數(shù) （ ）5、測量值小數(shù)點后位數(shù)越多，說明數(shù)據(jù)越準確 （ ）6、測量數(shù)據(jù)中所有的非零數(shù)字都是有效數(shù)字 （ ）7、測量結(jié)果中小數(shù)點后最末位的零數(shù)字為無效數(shù)字 （ ）四、問答題1、什么是傳感器的靜態(tài)特性，有哪些指標。2、產(chǎn)生隨機誤差的原因是什么，如何減小隨機誤差對測量結(jié)果的影響。3、系統(tǒng)誤差分幾類，怎樣減小系統(tǒng)誤差。4、如何判斷系統(tǒng)中存在粗大誤差。五、分析與計算題1、有一溫度計，它的測量范圍為0—2000C，精度為0.5級，求1）該表可能出現(xiàn)的最大絕對誤差。2）當示值分別為200C、1000C的示值相對誤差。2、預測240V左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于0.6%，問1）若選用量程250V的電壓表，精度選哪一級。2）若選用量程300V、500V的電壓表，精度各選哪一級。3、已知預測拉力約為70N。有兩只測力儀表，一只為0.5級，測量范圍為0—500N，另一只為1.0級，測量范圍為0—500N，問選哪一只儀表好，為什么。4、某測溫環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)的靈敏度如下：放大器的輸出電壓為0—2VQ/0C 精度為0.01%Q精度為0.07%求：分別利用絕對值合成法、方均根法計算測溫系統(tǒng)的總靈敏度以及總的最大滿度相對誤差。5、用儀器測同一電路輸出電壓Uo大小，在同條件下測了160次，結(jié)果分別是：20個12.01mV、15個12.03mV、60個12.00mV、20個11.99mV、11個12.05mV、10個11.95mV、1個15.83mV、1個17.0mV、3個12.15mV、3個11.86mV、16個11.97mV。問：1）從產(chǎn)生的來源看，這些結(jié)果含有的誤差都屬于哪些類型？2）在整理計算時，哪些結(jié)果不予考慮？原因？3）被測電壓的大小為多少？4）若又知此儀器的固定量程為50mV，求其精度等級S？答案：一、填空題二、選擇題：A 2、B 3、C 4、A 5、CB6、C7、D8、D 9、D三、判斷題1、J2、X3、X4、X5、X 6、J 7、X四、問答題1、什么是傳感器的靜態(tài)特性，有哪些指標。指傳感器的靜態(tài)輸入、輸出特性。有靈敏度、分辨力、線性度、遲滯、穩(wěn)定性、電磁兼容性、可靠性。2、是測量中獨立的、微小的、偶然的因素引起的結(jié)果。既不能用實驗的方法消除，也不能修正。可以通過增加測量次數(shù)，利用概率論的一些理論和統(tǒng)計學的方法進行數(shù)據(jù)結(jié)果處理，服從正態(tài)分布。3、分為恒值誤差，例如刻度盤分度差錯。變值誤差，環(huán)境溫度的影響、零點漂移等。系統(tǒng)誤差有規(guī)律。可以通過實驗的方法引入修正值的方法計算修正，也可以重新調(diào)整測量儀表的有關(guān)部件予以剔除。4、粗大誤差是測量人員的粗心大意及電子測量儀器收到突然強大的干擾所引起的，粗大誤

差明顯超過正常條件下的誤差。五、分析與計算題：1解：1)卜=200X+%=+10C2)±1/20X100%=5% 土1/100X100%=1%2解：1)0.6%X %2)0.6%X %0.6%X500=3V3、解：0.5%X X100%=3.59%用1.0級儀表測量時，可能出現(xiàn)的最大示值相對誤差1.0%X500=5 5/70X100%=7.2%4、解1)用絕對值合成法計算測量誤差Y=±(|八|+Y21+???+Y|)=±(0.01%X2+0.07%X2+0.08%x2+0.05%x2)=±0.201%X2二±0.402%2)用方均根合成法Y=士\：(0.01%)2+(0.07%)2+(0.08%)2+(0.05%)2X2=%X%5、解：1)有粗大誤差，隨機誤差。因為是粗大誤差。1個15.83mV、1個17.0mV不予考慮。求平均值：U=1/(160-2)Sx.△mmV

y

m△mmV

y

mIAxI m_X100%0.3%V0.2%<0.3%<0.5%，精度等級S為0.5。第二章電阻傳感器一、填空題：1、電位移傳感器是將轉(zhuǎn)換成的傳感器。2、常用彈性敏感元件一般用制成。3、電阻應變式傳感器可直接測量的物理量是,電阻應變片的制作材料分為和兩種。它們收到外力電阻發(fā)生變化，第一種是由形成的，第二種是由造成的。的靈敏度較大。4、電阻應變片配有橋式測量轉(zhuǎn)換電路的作用是 二5、應變測量電橋的三種接法是、 、 。輸出電壓分別為、 、 。電橋轉(zhuǎn)換電路，因接法不同，靈敏度也不同，的靈敏度最大，實驗證明輸出電壓與應變或受力成（線性/非線性）關(guān)系。6、要使直流電橋平衡，必須使相對橋臂的電阻值的相等。7、電阻應變效應做成的傳感器可以測量、 、 。8、測溫熱電阻分為和 。9、MQN氣敏電阻可測量TiO2氣敏電阻可測量-10、帶有調(diào)零、調(diào)滿度的熱電阻測量轉(zhuǎn)換電路調(diào)試過程的步驟是。若發(fā)現(xiàn)毫伏表的滿度值偏大，應將RP2往調(diào)。11、測溫熱電阻分按結(jié)構(gòu)分為、、熱敏電阻按溫度系數(shù)又可分、。TOC\o"1-5"\h\z12、濕敏電阻傳感器按結(jié)構(gòu)形式分為、 、O二、選擇題1、將應變片貼在上，可以分別做成測量位移、力、加速度傳感器。A試件B質(zhì)量塊 C應變電阻2、產(chǎn)生應變片誤差的主要原因 。A電阻有溫度系數(shù) B試件與電阻絲的線膨脹系數(shù)相同C電阻絲承受應變力方向不同3、應變片的標稱電阻A60 B100 C120 D2004、通常用應變式傳感器測量 。A溫度 B密度 C加速度 D電阻5、電橋測量轉(zhuǎn)換電路的作用是將傳感器的參量變化為的輸出。A電阻 B電容 C電壓 D電荷6、電子秤中所使用的應變片應選擇應變片；為提高集成度，測量氣體壓力應選擇；一次性、幾百個應力試驗測點應選擇—應變片。A.金屬絲式 B.金屬箔式C.電阻應變儀 D.固態(tài)壓阻式傳感器7、應變測量中，希望靈敏度高、線性好、有溫度自補償功能，選擇的測量轉(zhuǎn)換電路。A單臂半橋B雙臂半橋 C全橋8、測量溫度不可用傳感器。A.熱電阻B.熱電偶C.電阻應變片 D.熱敏電阻TOC\o"1-5"\h\z9、MQN型氣敏電阻使用時一般隨氧氣濃度增加，電阻 。靈敏度 。A.減小 B.增大 C.不變10、TiO2型氣敏電阻使用時一般隨氣體濃度增加，電阻 。A.減小 B.增大 C.不變11、濕敏電阻使用時一般隨周圍環(huán)境濕度增加，電阻 。A.減小 B.增大 C.不變12、MQN型氣敏電阻可測量的濃度，TiO2型氣敏電阻的濃度。A.CO2 B.N2 C.氣體打火機間的有害氣體D鍋爐煙道中剩余的氧氣。13、濕敏電阻利用交流電作為激勵源是為了 。A提高靈敏度B防止產(chǎn)生極化、電解作用C減小交流電橋平衡難度14、使用測謊器時，被測人員由于說謊、緊張而手心出汗，可用傳感器來測量A應變片 B熱敏電阻 C氣敏電阻 D濕敏電阻15、某NTC的特性如圖曲線1所示。將它與電視機的顯像管的燈絲串連，求：（1）指出各曲線代表的電阻。（2）在室溫（25℃）時的阻值為。，在150℃時的阻值為。。（3）電視機上電的瞬間，流過顯像管燈絲的電流接近于。當該PTC的溫度上升到150℃（PTC與一個專用加熱電阻封裝在一個殼體內(nèi)），顯像管的燈絲電流顯著（增大/減?。２捎迷撾娐?，可以達到使顯像管（快/慢）啟動的目的。三、問答題1、解釋應變效應、壓阻效應。2、電阻應變傳感器在單臂電橋測量轉(zhuǎn)換電路在測量時由于溫度變化產(chǎn)生誤差的過程。電阻應變式傳感器進行溫度補償?shù)姆椒ㄊ鞘裁此?、分析與計算題1、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？

2、采用阻值R=120Q靈敏度系數(shù)K=2.0的電阻金屬應變片與阻值R=120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當應變片應變￡=1000um/m時，若要使輸出電壓大于10mV則可采用何種工作方式。(設輸出阻抗為無窮大)第二章習題答案：一、填空題：1、位移或角位移電阻或電壓2、合金鋼3、力金屬半導UiAR全橋Uo= UiAR全橋Uo= 4RUUiARTTUARARARAR、全橋線性Uo= U——{■(1-2-+ 3-4)全橋線性2Ro4RRRR12 3 46、乘積7、力加速度固態(tài)壓力8熱電阻熱敏電阻9測量還原性氣體的濃度測量氧濃度10先調(diào)節(jié)RP1再RP2小11普通鎧裝薄膜PTCNTC12金屬氧化物陶瓷傳感器金屬氧化物膜型傳感器高分子材料濕敏電阻13NTC14D151)1-突變NTC2-負指數(shù)NTC3-線性PTC4-突變PTC5-伯熱電阻2)106010。3)小大快二、選擇題1、A2、A3、C4、C5、C6、BDA7、C8、C9、AB10、B11、A12、CD13、B 14、D三、問答題1、導體或半導體材料在外界力的作用下，會產(chǎn)生機械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化。半導體受力后，電阻會改變，成為壓阻效應。2、因-UiAR+ARUo― 1—4R輸出電壓受溫度的影響。因應變電阻R1與R2完全相同，從下式看出輸出電壓與溫度無關(guān)Ui/AR+AR AR-AR、UARUo———(1 1t—+2 2t-)——i4R R 2R補償?shù)姆椒ㄊ遣捎秒p臂半橋或全臂全橋。四、分析與計算題1、R1與R2為壓應變，R3與R4為拉應變2、解： Uikg=10X2X1000X10-=0.02V=20mV.可采用雙臂半橋或全橋的工作方式。第三章 電感傳感器一、填空題：1、根據(jù)參數(shù)的變換，電感式傳感器按原理可分為、式和。2、對于變隙式電感傳感器，電感L與氣隙厚度6成比，6小，靈敏度就。為了保證一定的線性度，變隙式電感傳感器只能用于位移的測量。3、變截面式電感傳感器理的電感量L與氣隙截面積A是（線性/非線性）關(guān)系。，靈敏度為。4、單線圈電感傳感器與差動式電感傳感器的特性比較可以看出，差動式電感傳感器的線性較，靈敏度較。5、差動電感和變壓器線性范圍約為線圈骨架長度的左右。二、選擇題1、適當提高勵磁電壓，能提高靈敏度。以 為宜。電源頻率以 為宜。A.220V（發(fā)熱）B.1V（勵磁電流太?。〤.10VD.10mVA.4kHzB.50Hz（工頻）C.直流電D.100Hz（磁滯損耗）。2、欲測量極微小的位移，應選擇 自感傳感器。希望線性好、靈敏度高、量程為1mm左右、分辨力為1m左右，應選擇自感傳感器為宜。A.變隙式 B.變面積式 C.螺線管式3、希望線性范圍為1mm,應選擇線圈骨架長度為左右的螺線管式自感傳感器或差動變壓器。A.2mm B.20mm C.400mm D.1mm4、螺線管式自感傳感器采用差動結(jié)構(gòu)是為了。A,加長線圈的長度從而增加線性范圍B.提高靈敏度，減小溫漂C.降低成本 D.增加線圈對銜鐵的吸引力5、自感傳感器或差動變壓器采用相敏檢波電路最重要的目的是為了。A.提高靈敏度 B.將輸出的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號C.使檢波后的直流電壓能反映檢波前交流信號的相位和幅度6、某車間用電感測微儀的裝置來測量直徑范圍為010mm±1mm軸的直徑誤差，應選擇線性范圍為的電感傳感器為宜（當軸的直徑為010mm土mm時，預先調(diào)整電感傳感器的安裝高度，使銜鐵正好處于電感傳感器中間位置）。A.10mm B.3mm C.1mm D.12mm7、希望遠距離傳送信號，應選用具有輸出的標準變送器。A.0?2V B.1?5V C.0?10mA D.4?20mA三、問答題：1、某些傳感器在工作時采用差動結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)相對于基本結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點？2、試分析差動變壓器式電感傳感器的相敏整流測量電路的工作過程。帶相敏整流的電橋電路具有哪些優(yōu)點？3、差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？四、分析與計算題1、差動變壓器式壓力傳感器，其壓力與膜盒撓度的關(guān)系、差動變壓器銜鐵的位移與輸出電壓的關(guān)系如下圖所示。求：1）當輸出電壓為50mV時，壓力p為多少千帕？2）在圖a、b上分別標出線性區(qū)，綜合判斷整個壓力傳感器的壓力測量范圍是（線性誤差小于2.5%）。A.0?50 B.-60?60V C.-55?55 D.-70?70差動變壓器式壓力變送器特性曲線2、有一臺兩線制壓力變送器，量程范圍為 0?1MPa，對應的輸出電流為4?20mA。求：1）壓力p與輸出電流I的關(guān)系表達式（輸入/輸出方程）。當p為0MPa和0.5MPa時變送器的輸出電流。2）如果希望在信號傳輸終端將電流信號轉(zhuǎn)換為1?5V電壓，求負載電阻RL的阻值。3）請將圖中的各元器件及儀表正確地連接起來。第三章電感傳感器答案：一、填空題：1、變隙式變面積式變介電常數(shù)式2、反比高微小3、線性N2u。/2do4、好大5、1/10 ° °二、選擇題1、CA 2、AC 3、B 4、B 5、C 6、B 7、D三、問答題：1、差動形式誤差小、線性范圍寬、靈敏度大2、優(yōu)點：可以消除零點殘余電壓輸出；線性范圍大；可以判斷銜鐵移動的方向。3、銜鐵處于零點附近存在的微小誤差電壓稱為零點殘余電壓。它一方面限制了系統(tǒng)的分辨力，另一方面造成非線性。消除的方法：提高框架和線圈的對稱性；盡量采用正弦波作為激勵源；正確選擇磁路材料，適當減小線圈的勵磁電流，使銜鐵工作在磁化曲線的線性區(qū)；在線圈上并聯(lián)阻容移向網(wǎng)絡，補償相位誤差；采用相敏檢波電路。三、分析與計算題1、1）50KPa2）-60—60mV2、第四章電渦流傳感器習題一、選擇題1、電渦流接近開關(guān)可以利用電渦流原理檢測出的靠近程度。A.人體B.水 C.黑色金屬零件 D.塑料零件2、電渦流探頭的外殼用制作較為恰當。3、當電渦流線圈靠近非磁性導體（銅）板材后，線圈的等效電感L，調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率f。A.不變 B.增大 C.減小4、欲探測埋藏在地下的金銀財寶，應選擇直徑為左右的電渦流探頭。A.0.1mm B.5mm C.50mm D.500mm二、填空題：1、欲測量鍍層厚度，電渦流線圈的激勵源頻率約為。2、用于測量小位移的螺線管式自感傳感器以及差動變壓器線圈的激勵源頻率通常約為。3、欲測量油管表面和細小裂紋，應選擇直徑為左右的探頭。三、問答題mV/mm。最大線性范圍（優(yōu)于1%）為5mm。現(xiàn)將傳感器安裝在主軸的右側(cè)，使用高速記錄儀記錄下的振動波形如下圖所示。問：1、軸向振動amsint的振幅am為多少？2、主軸振動的基頻f是多少？3、為了得到較好的線性度與最大的測量范圍，傳感器與被測金屬的安裝距離l為多少毫米為佳？

第四章答案:二、填空題:三、問答題圖電渦流式測振儀測量示意圖一、選擇題：1、C2、B3、CB 4、D1、100kHz?2MHz2、1?10kHz3、第四章答案:二、填空題:三、問答題圖電渦流式測振儀測量示意圖一、選擇題：1、C2、B3、CB 4、D1、100kHz?2MHz2、1?10kHz3、5mm1、答：振幅am=16mm2、答：基頻f=50Hz。3、答：安裝距離lmm第五章電容傳感器習題、選擇題1、在兩片間隙為1mm的兩塊平行極板的間隙中插入，可測得最大的電容量。A.塑料薄膜B.干的紙C.濕的紙2、電子卡尺的分辨率可達，行程可達器型式是。200mm，它的內(nèi)部所采用的電容傳感A.A.C.A.A.C.變極距式在電容傳感器中，B.變面積式C.變介電常數(shù)式若采用調(diào)頻法測量轉(zhuǎn)換電路，則電路中電容和電感均為變量電容保持常數(shù)，電感為變量電容式接近開關(guān)對玻璃B.塑料B.電容是變量，電感保持不變D,電容和電感均保持不變的靈敏度最高。C.紙D.雞飼料自來水公司到用戶家中抄自來水表數(shù)據(jù)，得到的是瞬時流量，單位為t/h

瞬時流量，單位為k/gB.累積流量，單位為t或m3D.累積流量，單位為kg二、填空題：1、管道中流體的流速越快，壓力就越2、電容傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路有三種，分別是3、電容傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路測量。4、電容傳感器的最大特點是―測量。三、問答題1、下圖是利用分段電容傳感器測量液位的原理示意圖。玻璃連通器3的外圓壁上等間隔地套著N個不銹鋼圓環(huán)，顯示器采用101線LED光柱（第一線常亮，作為電源指示）。

客址檢測，混研電聯(lián)客址檢測，混研電聯(lián)圖光柱顯示編碼式液位計原理示意圖1—儲液罐2—液面3—玻璃連通器5—不銹鋼圓環(huán) 6—101段LED光柱1）、該方法采用了電容傳感器中變極距、變面積、變介電常數(shù)三種原理中的哪一種？2）、被測液體應該是導電液體還是絕緣體？3）、分別寫出該液位計的分辨率（％）及分辨力（幾分之一米）的計算公式，并明如何提高此類液位計的分辨率。4）、設當液體上升到第個N不銹鋼圓環(huán)的高度時,101線LED光柱全亮。若N=32,則當液體上升到第八個不銹鋼圓環(huán)的高度時，共有多少線LED亮？2、加速電容傳感器安裝在轎車上，可以做保護裝置，解釋工作原理？答案：一、選擇題：1、C2、B3、B4、D5、B二、填空題：1、小2、變隙式、變面積式、變介電常數(shù)式 3、調(diào)頻電路 4、非接觸三、問答題1、1）、答：變介電常數(shù)2）、答：導電液體3）、答：1/114）、答：252、加速度傳感器安裝在轎車上，可以作為碰撞傳感器，當正常剎車和輕微碰擦時，傳感器輸出信號較小，當其測得的負加速度值超過設定值時，CPU判斷發(fā)生碰撞，啟動轎車前部的折疊式安全氣囊迅速充氣而膨脹，托住駕駛員及前排乘員的胸部和頭部。第六章壓電傳感器一、填空1）自發(fā)電式傳感器是指只有在時才會產(chǎn)生電量。2）壓電傳感器里常見的壓電元件有、和三種。二、單項選擇題1）使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳感器可測量 。A.人的體重 B.車刀的壓緊力C.車刀在切削時感受到的切削力的變化量 D.自來水管中的水的壓力2）動態(tài)力傳感器中，兩片壓電片多采用接法，可增大輸出電荷量；在電子打火機和煤氣灶點火裝置中，多片壓電片采用接法，可使輸出電壓達上萬伏，從而產(chǎn)生電火花。A.串聯(lián) B.并聯(lián) C.既串聯(lián)又并聯(lián)3)測量人的脈搏應采用靈敏度K約為的PVDF壓電傳感器；在家用電器(已包裝)做跌落試驗，以檢查是否符合國標準時，應采用靈敏度K為的壓電傳感器。A.10V/g B.100mV/g C.0.001mV/g4)在實驗室作檢驗標準用的壓電儀表應采用壓電材料；能制成薄膜，粘貼在一個微小探頭上、用于測量人的脈搏的壓電材料應采用；用在壓電加速度傳感器中測量振動的壓電材料應采用。A.PTC B.PZT C.PVDF D.SiO2三、分析問答題1、什么是壓電效應？用壓電效應傳感器能否測量靜態(tài)和變化緩慢的信號？為什么？2、常用的壓電元件有哪幾種？哪種測量精度最高？3、根據(jù)下圖所示石英晶體切片上第一次受力情況下產(chǎn)生的電荷極性，試標出其余三種受力情況下的產(chǎn)生的電荷極性？四、計算題3、現(xiàn)有一測單向脈動力的壓電傳感器如圖所示，壓電元件用兩片壓電陶瓷并聯(lián)，壓電常數(shù)為200X10-12C/N,電荷放大器的反饋電容Cf=2000pF,測得輸出電壓u=5sin3t(V)。求：1)0該傳感器產(chǎn)生的電荷為多少？2)此被測脈動力大小是多少？石英晶片 上筑習題答案：一、填空1)工作2)石英晶片、壓電陶瓷和分子材料二、選擇1)C2)BA3)AB4)DCB三、分析問答1、某些電介質(zhì)，當沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r，其內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，其又重新恢復到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱壓電效應。不能。因為當作用于壓電元件力為靜態(tài)力（3=0）時，則前置放大器的輸入電壓等于零，因為電荷會通過放大器輸入電阻和傳感器本身漏電阻漏掉，所以壓電傳感器不能用于靜態(tài)力測量。2、壓電傳感器里常見的壓電元件有石英晶片、壓電陶瓷和分子材料三種。U?―q0Cf得Q=Uq,CF=5sin?tX2000pf=10-8sin3t（C）2） F=Q/d=2°00><10-12/10-8sin3t=0.02sin3t（N）第七章超聲波傳感器一、填空題1）超聲波的頻率大于KHz。2）超聲波從水中向空氣傳播，在交界面其能量反射率較。二、單項選擇題1）人講話時，聲音從口腔沿水平方向向前方傳播，則沿傳播方向的空氣分子A.從口腔附近通過振動，移動到聽者的耳朵B.在原來的平衡位置前后振動而產(chǎn)生橫波C.在原來的平衡位置上下振動而產(chǎn)生橫波一束頻率為1MHz的超聲波（縱波）在鋼板中傳播時，它的波長約為聲速約為。A.5.9m B.340m C.5.9mmkm/s F.340m/s3）超聲波頻率越高，。A.波長越短，指向角越小，方向性越好B.波長越長，指向角越大，方向性越好C.波長越短，指向角越大，方向性越好D.波長越短，指向角越小，方向性越差4）超聲波在有機玻璃中的聲速比在水中的聲速 ，比在鋼中的聲速 A.大 B.小 C.相等5）超聲波從水（密度小的介質(zhì)），以45傾斜角入射到鋼（密度大的介質(zhì)）中時，折射角于入射角。A.大于 B.小于 C.等于三、分析問答1、超聲波傳感器的發(fā)射探頭和接收探頭各自的工作原理分別是基于那些電學效應？2、什么是耦合劑？其在超聲波傳感器的工作過程中起到的作用是什么？四、計算題用超聲波傳感器對一器件進行探傷，采用如圖所示的反射法，探頭包括發(fā)射、接收兩部分，已知td1=3.0X10uS,td2=2x10uS,tf=1.2x10uS,。問：1)b)、c)兩圖中哪一個是對應此種情形的熒光屏所示信號波形？2)其中各脈沖電壓各對應什么信號？3)由熒光屏上的結(jié)果可知此器件中的缺陷在何位置？a) b) c)習題答案：一、填空題1)402)大二、選擇題D2)CE3)A4)AB5)A三、分析與問答1、發(fā)射探頭：基于逆壓電效應接收探頭：基于壓電效應2、減小探頭與被測物表面間的薄氣層造成的超聲波能量衰減。四、計算題1)是圖b)F是發(fā)射信號，T是缺陷處的反射脈沖，B是底面反射信號3)經(jīng)計算得H=1.96cm即在表面向下1.96cm深處。第八章霍爾傳感器習題一、選擇題1、屬于四端元件的。A.應變片B.壓電晶片 C.霍爾元件D.熱敏電阻2、公式E=KIBcos 中的角 是指。A.磁力或與霍爾薄片平面之間的夾角B.磁力線與霍爾元件內(nèi)部電流方向的夾角C.磁力線與霍爾薄片的垂線之間的夾角3、電流互感器時，其二次側(cè)電流多為。A.1AB.7AC.3AD.5A4、霍爾元件采用恒流源激勵是為了。A.提高靈敏度 B.克服溫漂 C,減小不等位電勢5、減小霍爾元件的輸出不等位電勢的辦法是。A.減小激勵電流B.減小磁感應強度 C.使用電橋調(diào)零電位器二、填空題：1、多將開關(guān)型霍爾IC制作成具有史密特特性是為了,其回差（遲滯）越大，它的能力就越強。2、OC門的基極輸入為低電平、其集電極不接上拉電阻時，集電極的輸出為。3、電流互感器的工作原理和相似，其二次側(cè)電流多為A；電流互感器的二次回路不允許。4、霍爾集成電路可分為和。5、霍爾電流變送器的輸出有和。三、問答題1、解釋霍爾交直流鉗形表的工作原理？四、計算題某霍爾電流變送器的額定匝數(shù)比為1/1000，額定電流值為100A，被測電流母線直接穿過鐵心，測得二次側(cè)電流為0.05A，則被測電流為多少？答案：一、選擇題：1、C2、C3、D4、B5、C二、填空題：1、抗機械振動干擾、抗機械振動干擾2、高阻態(tài)3、變壓器、5A、開路4、線性型、開關(guān)型5、電壓型、電流型三、問答題答：霍爾交直流鉗形表是利用霍爾電流變送器的工作原理工作的，它的結(jié)構(gòu)是用一環(huán)形（有時也可以是方形）導磁材料作成鐵心，包圍在被測電流流過的導線（也稱電流母線）上，導線電流感生的磁場聚集在鐵心中。利用變壓器的原副線圈的電流與線圈匝數(shù)的關(guān)系，可以求出被測線圈的電流值。四、計算題答案：50A第九章熱電偶傳感器一、單項選擇題1）正常人的體溫為37C，則此時的華氏溫度約為，熱力學溫度約為。A.32F，100K B.99F，236K C.99F，310K D.37F，310K2）的數(shù)值越大，熱電偶的輸出熱電勢就越大。A.熱端直徑 B,熱端和冷端的溫度C.熱端和冷端的溫差 D.熱電極的電導率3）測量鋼水的溫度，最好選擇熱電偶；測量鋼退火爐的溫度，最好選擇熱電偶；測量汽輪機高壓蒸氣（200C左右）的溫度，且希望靈敏度高一些，選擇熱電偶為宜。A.R B.B C.S D.K E.E4）測量CPU散熱片的溫度應選用 型的熱電偶；測量鍋爐煙道中的煙氣溫度，應選用 型的熱電偶；測量100m深的巖石鉆孔中的溫度，應選用 型的熱電偶。A.普通 B.鎧裝 C.薄膜 D.熱電堆5)在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補償導線的最主要的目的是。A.補償熱電偶冷端熱電勢的損失 B.起冷端溫度補償作用C.將熱電偶冷端延長到遠離高溫區(qū)的地方 D.提高靈敏度二、分析與問答1、簡述熱電偶與熱電阻的測量原理的異同。2、設一熱電偶工作時產(chǎn)生的熱電動勢可表示為EAB(t,t0)，其中A、B、t、t0各代表什么意義？t0在實際應用時常應為多少？3、用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端補償？冷端補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？三、計算題1、用一K型熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40℃，用高精度毫伏表測得此時的熱電動勢為29.186mV，求被測的溫度大??？2、用一K型熱電偶測鋼水溫度，形式如圖示。已知A、B分別為銀銘、鑲硅材料制成，A、、B、為延長導線。問：1)滿足哪些條件時，此熱電偶才能正常工作？2)A、B開路是否影響裝置正常工作？原因？3)采用A、、B、的好處？4)若已知t01=t02=40℃，電壓表示數(shù)為37.702mV，則鋼水溫度為多少？5)此種測溫方法的理論依據(jù)是什么？3、試說明下面各圖中分別是測量哪些被測溫度量?習題答案：一、單項選擇題：1)C2)C3)ADE4)CAB5)A二、分析與問答題：1、二者相同點：都能測溫度且只能直接測溫度量不同點：熱電阻傳感器原理為阻值大小變化對應溫度變化，而熱電偶傳感器為熱電動勢大小變化對應溫度變化2、A、B——兩熱電極T——熱端溫度，即被測溫度t0__冷端溫度t0常應為0℃3、因工作現(xiàn)場常常缺乏使熱電偶傳感器的冷端保持在0℃的條件三、計算題：1、EAB（10，t）=EAB（10，tn）+EAB（tn，t）即EAB（0，t）=EAB（0，40℃）+EAB（40℃，t）查表，得EAB（0，40℃）=所以EAB（0，t）=+29.186=30.798（mV）查表，得t=740℃2、Dt01=t02tn1=tn22）不影響。因鋼水導電且溫度處處相同。3）為了使冷端遠離高溫區(qū)，降低測量成本。4）由EAB（t，10）=EAB（t，tn）+EAB（tn，10）得，EAB（t，10）=+37.702=（mV）查表得t=950℃5）中間溫度定律3、圖a）是測多點溫度之和圖b）是測兩點溫度之差圖c）是測多點溫度的平均值第十章光電傳感器一、單項選擇題1、曬太陽取暖利用（）；人造衛(wèi)星的光電池利用（）；植物生長利用了（）；A光電效應 B光化學效應 C光熱效應 D感光效應2、藍光的波長比紅光（），相同光通量的藍光能量比紅光（）。一TOC\o"1-5"\h\zA大 B小 C長 D短3、光敏二極管屬于（B），光電池屬于（）。A外光電效應 B內(nèi)光電效應 C光生伏特效應4、光敏二極管在測光電路中應處于（ ）偏置狀態(tài)，光電池處于偏置狀態(tài)（）A正向 B反向 C零5、光纖通信中，與出射光纖耦合的光電元件選用（ ）。A光敏電阻 B光敏三極管 Capd光敏二極管D光電池6、溫度上升，光敏三極管、光敏二極管的暗電流（ ）。A上升 B下降 C不變7、普通硅光電池的峰值波長為（） 落在區(qū)域（）。A0.8m B0.8um C可見光 D近紅外光8、利用光電池驅(qū)動液晶計算器1.5-1.8v，需幾片串聯(lián)（）能工作。A2 B3 C4 D5二、問答題1、光電效應及分類？2、試用所學光電傳感器分析a、超市用激光掃描檢測商品的條形碼b、洗手間紅外反射式干手機工作原理。習題答案：一、選擇題：1、c/a/b2、d/a3、b/c4、b/a5c6a7bd8b二、問答題:1、用光照射某一物體，可以看到物體受到一連串能量為hf的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子的能量而發(fā)生相應電效應的物理現(xiàn)象稱為光電效應。光電效應通常分為三類，分別是外光電效應、內(nèi)光電效應、光電池。2、a利用被測光吸收光通量的原理。b被測光遮蔽光通量原理。第十一章 數(shù)字式傳感器一、單項選擇題1、數(shù)字式位置傳感器不能用于測量（）。A機床刀具的位移B機械手的旋轉(zhuǎn)角度C人體步行速度D機床位置控制2、不能直接用于直線位移測量的傳感器是（）A長光柵B長磁柵C標準感應同步器D角編碼器3、容柵傳感器是根據(jù)電容的工作原理來工作的（）。A變極距B變面積C變介質(zhì)4、光柵中采用sin和cos兩套光電元件是為了（）A提高信號幅度B辯向C抗干擾D三角函數(shù)運算5、某直線光柵每毫米刻線為50線，采用四細分技術(shù)，則該光柵的分辨率為（）A5umB50umC4umD20um6、一只十碼道的絕對角編碼器，其分辨率為（）A°°7、粉塵較多的場合不應采用傳感器（）A光柵B磁柵C感應同步器8、增量式位置傳感器輸出的信號是（）A電流信號B二進制格雷碼C脈沖信號二、問答題1、角編碼器的有幾種用途？2、磁柵傳感器工作原理？習題答案：一、單項選擇題Cdbbbcab二、問答題1、1）直接測量角位移2）間接測量直線位移3）數(shù)字測速4）控制伺服電機5）工位編碼2、利用與錄音技術(shù)相似的方法，通過錄磁頭在磁性尺（或盤）上錄制出間隔嚴格相等的磁波這一過程稱為錄磁。已錄制好磁波的磁性尺稱為磁柵尺。磁柵尺上相鄰柵波的間隔距離稱為磁柵的波長，又稱為磁柵的節(jié)距（柵距）。磁柵的一個重要特點是磁柵尺與磁頭處于接觸式的工作狀態(tài)。磁柵的工作原理是磁電轉(zhuǎn)換，為保證磁頭有穩(wěn)定的輸出信號幅度，考慮到空氣的磁阻很大，故磁柵尺與磁頭之間不允許存在較大和可變的間隙，最好是接觸式的。第十二章檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)一、選擇題：1、測得某檢測儀表的輸入信號中，有用信號為20mV，干擾電壓亦為20mV，則此時的信噪比為。A.20dB B.1dB C.0dB D.40dB2、附近建筑工地的打樁機一開動，數(shù)字儀表的顯示值就亂跳，這種干擾屬于__,應采取措施。一進入類似我國南方的黃梅天氣，儀表的數(shù)值就明顯偏大，這屬于,應采取措施。盛夏一到，某檢測裝置中的計算機就經(jīng)常死機，這屬于—，應采取措施。車間里的一臺電焊機一工作，計算機就可能死機，這屬于—，在不影響電焊機工作的條件下，應采取 措施。A.電磁干擾 B.固有噪聲干擾 C.熱干擾 D.濕度干擾E.機械振動干擾F.改用指針式儀表 6降溫或移入空調(diào)房間 H.重新啟動計算機I.在電源進線上串接電源濾波器 J.立即切斷儀器電源K.不讓它在車間里電焊L.關(guān)上窗戶 M.將機箱密封或保持微熱 N.將機箱用橡膠-彈簧墊腳支撐3、調(diào)頻（FM）收音機未收到電臺時，喇叭發(fā)出煩人的“流水”噪聲，這是造成的。A.附近存在電磁場干擾 B.固有噪聲干擾C.機械振動干擾 D.空氣中的水蒸氣流動干擾4、減小放大器的輸入電阻時，放大器受到的―。A.熱干擾減小，電磁干擾也減小B.熱干擾減小，電磁干擾增大C.熱干擾增大，電磁干擾也增大D.熱干擾增大，電磁干擾減小5、考核計算機的電磁兼容是否達標是指。A.計算機能在規(guī)定的電磁干擾環(huán)境中正常工作的能力B.該計算機不產(chǎn)生超出規(guī)定數(shù)值的電磁干擾C.兩者必須同時具備6、發(fā)現(xiàn)某檢測儀表機箱有麻電感，必須采取—措施。A.接地保護環(huán)B.將機箱接大地C.抗電磁干擾7、發(fā)現(xiàn)某檢測緩變信號的儀表輸入端存在50Hz差模干擾，應采取—措施。A.提高前置級的共模抑制比 B.在輸入端串接高通濾波器C.在輸入端串接低通濾波器 D.在電源進線側(cè)串接電源濾波器8、檢測儀表附近存在一個漏感很大的50Hz電源變壓器（例如電焊機變壓器）時，該儀表的機箱和信號線必須采用。A.靜電屏蔽 B.低頻磁屏蔽C.電磁屏蔽 D.機箱接大地9、飛機上的儀表接地端必須。A.接大地 B.接飛機的金屬構(gòu)架及蒙皮 C.接飛機的天線10、經(jīng)?？吹綌?shù)字集成電路的VDD端（或VCC端）與地線之間并聯(lián)一個F的獨石電容器，這是為了。A.濾除50Hz鋸齒波 B.濾除模擬電路對數(shù)字電路的干擾信號C.濾除印制板數(shù)字IC電源走線上的的脈沖尖峰電流11、光耦合器是將一信號轉(zhuǎn)換為*信號再轉(zhuǎn)換為——信號的耦合器件。（注：*表示答案相同）A.光f電壓f光 B.電流f光f電流 C.電壓f光f電壓二、簡答題1、抑制電磁干擾的基本方法？2、光耦合器的特點？3、抑制電磁干擾的基本措施？第十二章檢測系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)習題答案一、選擇題：1、C2、ENDMCGAI3、B4、A5、C6、B7、C8、B9、B10、C11、B二、簡答題1、答：1）消除或抑制噪聲源：是最積極主動的措施，它能從根本上消除或減小干擾。2）破壞干擾的耦合通道：主要有以“路”的形式侵入的干擾和以“場”的形式侵入的干擾兩種。3）消除接收電路對干擾的敏感性：一般高輸入阻抗電路比低輸入阻抗電路易接收干擾；模擬電路比數(shù)字電路易于接收干擾；布局松散的電子裝置比結(jié)構(gòu)緊湊的易于接收干擾。為消弱電路對干擾的敏感性，可以采用濾波、選頻、雙絞線、對稱電路和負反饋等措施。4）采用軟件抑制干擾：通過編入一定的程序進行信號處理和分析判斷，達到抑制干擾的目的。2、答：光耦合器是一種電------光——電耦合器件，它的輸入量是電流，輸出量也是電流，可是兩者之間從電氣上卻是絕緣的。有如下特點：1輸入輸出回路絕緣電阻高，耐壓超過1000v。2因為光的傳輸是單向的，所以輸出信號不會反饋和影響輸入端。3輸入、輸出回路在電氣上是完全隔離的，能很好地解決不同電位、不同邏輯電路之間的隔離和傳輸?shù)拿堋?、答：1）屏蔽：（1）靜電屏蔽：靜電屏蔽原理；靜電屏蔽效果估算；驅(qū)動屏蔽。⑵電磁屏蔽：用來防止高頻電磁場對智能儀器的影響，采用導電良好的金屬材料做成屏蔽層，利用高頻電磁場對金屬屏蔽層的作用，在屏蔽金屬內(nèi)產(chǎn)生電渦流，由渦流產(chǎn)生的磁場抵消或減弱干擾磁場的影響，從而達到屏蔽的目的。（3）低頻磁屏蔽：用來防止低頻磁場的干擾。采用高導磁材料作屏蔽層，使低頻干擾磁通限制在磁阻很小的磁屏蔽層的內(nèi)部，防止其干擾作用。2）接地：主要講授接地的目的與作用；地線的種類；各種地線的處理原則；接地方法等內(nèi)容。3）浮置：只有在對電路要求高且采用多層屏蔽的條件下，才采用浮置技術(shù)。電路的浮置包括供電電源，即對浮置供電系統(tǒng)單獨供電，否則浮置將是無效4）對稱電路：對稱電路有抑制干擾的能力。實際的電路很難做到完全對稱，因此，電路抑制噪聲的能力取決于電路的對稱程度。5）隔離技術(shù)：包括電磁隔離、光電隔離、隔離放大器等內(nèi)容。6）濾波：電源濾波；信號濾波；有源濾波7）脈沖電路的噪聲抑制第1章傳感器特性.什么是傳感器？（傳感器定義）.傳感器由哪幾個部分組成？分別起到什么作用？.傳感器特性在檢測系統(tǒng)中起到什么作用？.解釋下列名詞術(shù)語：1）敏感元件;2）傳感器；3）信號調(diào)理器;4）變送器。.傳感器的性能參數(shù)反映了傳感器的什么關(guān)系？靜態(tài)參數(shù)有哪些？各種參數(shù)代表什么意義？動態(tài)參數(shù)有那些？應如何選擇？.某傳感器精度為2%FS，滿度值50mv,求出現(xiàn)的最大誤差。當傳感器使用在滿刻度值1/2和1/8時計算可能產(chǎn)生的百分誤差，并說出結(jié)論。.一只傳感器作二階振蕩系統(tǒng)處理，固有頻率f0=800Hz,阻尼比￡=0.14,用它測量頻率為400的正弦外力，幅植比格喉，相角耿列各為多少？￡=0.7時，格切，豕啊又為多少？.某二階傳感器固有頻率f0=10KHz,阻尼比￡=0.1若幅度誤差小于3%,試求：決定此傳感器的工作頻率。.某位移傳感器，在輸入量變化5mm時，輸出電壓變化為300mV,求其靈敏度。.某測量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度為：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=/V,求系統(tǒng)的總的靈敏度。.測得某檢測裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：a）試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度;b）用C語言編制程序在微機上實現(xiàn)。X0.92.53.34.55.76.7y1.11.62.63.24.05.0.某溫度傳感器為時間常數(shù)T=3s的一階系統(tǒng)，當傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器指示出溫差的1/3和1/2所需的時間。.某傳感器為一階系統(tǒng)，當受階躍函數(shù)作用時，在t=0時，輸出為10mV;t-8時，輸出為100mV;在t=5s時，輸出為50mV,試求該傳感器的時間常數(shù)。.某一階壓力傳感器的時間常數(shù)為0.5s,若階躍壓力從25MPa,試求二倍時間常數(shù)的壓力和2s后的壓力。.某壓力傳感器屬于二階系統(tǒng)，其固有頻率為1000Hz,阻尼比為臨界值的50%,當500Hz的簡諧壓力輸入后，試求其幅值誤差和相位滯后。.已知某壓力傳感器的測定范圍為0?10000Pa,輸入特性表示為：y=10（x-0.00007x2+2000）請問這種傳感器能使用嗎？.某CO2氣體傳感器在20。C,濃度范圍為0?100Ppm時的輸入特性表示為Rx=x+250（k。），用差動法回答以下問題（其中R1=10MQ,E=2V）:⑴利用最簡單的電阻-電壓變換電路，繪出X,V0的關(guān)系圖。⑵利用電橋進行電阻-電壓變換電路，繪出20°C時X,V0的關(guān)系圖。另外，當30。C時，Rx=x+500（k。），在同一張圖上再加上X,V0的關(guān)系圖，然后進行比較。⑶采用兩個差動法的傳感器電路繪出20。C,30。C時X,V0的關(guān)系，然后與（2）中的圖形進行比較。.設阻抗Rs為1k。俄信號源與100V的動力線有50m的并行走線距離，靜電感應所產(chǎn)生的噪聲電壓為多少？分布電容設為10pF/m。第3章電感式傳感器.敘述變磁阻式傳感器的工作原理。.說明差動變壓器（螺線管式）傳感器的結(jié)構(gòu)形式與輸出特性。.什么是零點殘余電壓，有哪些方法可以進行殘余電壓補償?.用差動變壓器進行位移測量時采用那種電路形式可以直接由輸出電壓區(qū)別位移的大小和方向？.什么是電渦流效應？電渦流傳感器可以進行哪些非電量參數(shù)測量？分別利用哪些物理量進行檢測，由哪個電參量轉(zhuǎn)換進行電量輸出的？.差動電感結(jié)構(gòu)有什么優(yōu)點，采用什么電路可有線形輸出？.電感式傳感器有哪些種類？它們的工作原理是什么？.試分析差動變壓器相敏檢測電路的工作原理。.分析電感傳感器出現(xiàn)非線性的原因，并說明如何改善？.圖所示一簡單電感式傳感器。尺寸已示于圖中。磁路取為中心磁路，不記漏磁，設鐵心及銜鐵的相對磁導率為104,空氣的相對磁導率為1,真空的磁導率為4nx10-7H.m-1,試計算氣隙長度為零及為2mm時的電感量。圖中所注尺寸單位均為mm..簡述電渦流效應及構(gòu)成電渦流傳感器的可能的應用場合。電感：.問振幅是5V,頻率是1000Hz的正弦波交流的有效值為多少？周期為多少？.在膜厚傳感器上，厚度l越大，線圈的自感系數(shù)是變大還是變??？第4章電容式傳感器.電容傳感器有哪些類型？.敘述電容傳感器的工作原理，輸出特性。.為什么電感式和電容式傳感器的結(jié)構(gòu)多采用差動形式，差動結(jié)構(gòu)形式的特點是什么？.電容傳感器的測量電路有哪些？敘述二極管雙T型交流電橋工作原理。.說明P100圖5-17差動式電容壓力傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理。.P90圖5-6,已知變面積型電容傳感器的兩極板間距離為d=10mm;e=50uF/m;兩極板幾何尺寸一樣為30mm*20mm*5mm（長*寬*厚）；在外力作用下動極板在原位置向外移動10mm（寬）；試求AC=？。.差動式電容測厚傳感器系統(tǒng)的工作原理?.如圖：電容傳感器的雙T電橋測量電路，已知R1=R2=R=40K門，RL=20K「，E=10V，f=1MHz，C1=10pF，二C1=1Pf。求UL的表達試，帶入?yún)?shù)求UL的值。.推導差動式電容傳感器的靈敏度，并與單極式電容傳感器相比較。.根據(jù)電容傳感器的工作原理說明它的分類，電容傳感器能夠測量哪些物理參量？.有一個直徑為2m、高5m的鐵桶，往桶內(nèi)連續(xù)注水，當注水數(shù)量達到桶容量的80%時就應當停止，試分析用應變片式或電容式傳感器系統(tǒng)來解決該問題的途徑和方法。.總結(jié)電容式傳感器的優(yōu)缺點，主要應用場合以及使用中應注意的問題。.試推導圖F1-8所示變電介質(zhì)電容式位移傳感器的特性方程C=f(x)。設真空的介電系數(shù)為￡0,e2>￡1,以及極板寬度為W。其他參數(shù)如圖F1-8所示。.在上題中，設3=d=1mm,極板為正方形(邊長50mm)0￡1=1,￡2=4試在x=0到50mm范圍內(nèi)，輸出磁位移傳感器的特性曲線，并給以適當說明。.簡述電容式傳感器用差動脈沖調(diào)寬電路的工作原理及特點第5章磁電式傳感器.為什么說磁電感應式傳感器是一種有源傳感器？.變磁阻式傳感器有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？可以檢測哪些非電量?.磁電式傳感器是速度傳感器，它如何通過測量電路獲得相對應的位移和加速度信號？.什么是霍爾效應？霍爾電勢的大小與方向和哪些因素有關(guān)？影響霍爾電勢的因素有哪些?.集成霍爾器件有哪幾種類型？試畫出其輸出特性曲線。.有一測量轉(zhuǎn)速裝置，調(diào)制盤上有100對永久磁極，N、S極交替放置，調(diào)制盤由轉(zhuǎn)軸帶動旋轉(zhuǎn)，在磁極上方固定一個霍爾元件，每通過一對磁極霍爾元件產(chǎn)生一個方脈沖送到計數(shù)器。假定t=5min采樣時間內(nèi)，計數(shù)器收到N=15萬個脈沖，求轉(zhuǎn)速n=？轉(zhuǎn)/分。.磁敏元件有哪些？（磁敏電阻、磁敏二極管、磁敏晶體管）什么是磁阻效應？簡述磁敏二極管、晶體管工作原理。.磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？與霍爾元件在本質(zhì)上的區(qū)別是什么？.磁敏晶體管與普通晶體管的區(qū)別是什么？.試證明霍爾式位移傳感器的輸出與位移成正比。.磁電式傳感器與電感式傳感器有哪些不同？磁電式傳感器主要用于測量哪些物理參數(shù)？.霍爾元件能夠測量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等位電勢的概念是什么？溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？.簡述霍爾效應及構(gòu)成以及霍爾傳感器可能的應用場合。.發(fā)電機是利用導線在永久磁鐵的磁場中作旋轉(zhuǎn)運動而發(fā)電的。無論負載怎樣消耗這個電能，永久磁鐵不會變?nèi)?，這是什么道理？第6章壓電式傳感器.什么是正壓電效應？什么是逆壓電效應？壓電效應有哪些種類？壓電傳感器的結(jié)構(gòu)和應用特點是什么？能否用壓電傳感器測量靜態(tài)壓力？.石英晶體X、Y、Z軸的名稱是什么？有哪些特征？.簡述壓電陶瓷特性，作為壓電元件比較他與石英晶體有哪些特點？.說明電壓放大器與電荷放大器的優(yōu)缺點，各自要解決什么問題？.用石英晶體加速度計及電荷放大器測量機器振動，已知，加速度計靈敏度為5pc/g;電荷放大器靈敏度為50mv/p,最大加速度時輸出幅值2v,試求機器振動加速度。.超聲波傳感器利用壓電材料制成發(fā)射器和接收器，說明它們各利用哪種壓電效應？.電荷放大器所要解決的核心問題是什么？試推導其輸入輸出關(guān)系。.簡述電壓試加速傳感器的工作原理?.為什么壓電傳感器通常都用來測量動態(tài)或瞬態(tài)參量?.設計壓電式傳感器檢測電路的基本考慮點是什么？為什么？.畫出(111)晶面和＜110＞晶向。并計算(111)晶面內(nèi)，＜110＞晶向的縱向壓阻系數(shù)和橫向壓阻系數(shù)。第7章光電式傳感器.什么是外光電效應？內(nèi)光電效應？光生伏特效應？光電導效應？.光電器件中的光照特性、光譜特性分別描述的是光電器件的什么性能？.試述光敏電阻、光敏晶體管、光電池的器件結(jié)構(gòu)和工作原理。一um時宜采用哪種材料的光敏元件進行測量？.敘述電荷耦合器件(CCD)的結(jié)構(gòu)和存儲電荷與轉(zhuǎn)移電荷的工作過程。—29；P145圖8—31。.光纖傳感器在位移測量中有哪些特點？反射光的光強弱對測量有哪些影響？.求光纖n1=1.46,n2=1.45的NA值；外部n0=1時，求最大入射角。=?。.功能型光纖傳感器與非功能型光纖傳感器有什么區(qū)別？各有哪些功能？.使用光電耦合器組成下面的邏輯運算電路：A=B+C,A=BC.求光纖n1=1.46n2=1.45的值。如光纖外部介質(zhì)的n0=1,求最大入射角拒=？.光纖損耗是如何產(chǎn)生的？它對光纖傳感器有哪些影響？.光導纖維為什么能夠?qū)Ч?？光導纖維有哪些優(yōu)點？光纖式傳感器中光纖的主要優(yōu)點有哪些？.作為光波5um紅外線的傳感器材料有哪些？.作光電管的CdS材料和InSb晶體的性質(zhì)差異是什么？.在用光開關(guān)檢測物體的系統(tǒng)中，指出輸出電壓的時間波形。.在用光開關(guān)檢測物體的系統(tǒng)中，由受光器的受光次數(shù)，可計算通過輸送帶上物體的個數(shù)，那么，用輸送帶搬運兩種高度的物體時，畫出能分別計算兩種高度的物體個數(shù)的系統(tǒng)組成圖。.由光電二極管二維陣列組成面型傳感器進行圖像檢測，對圖像的分辨率由光電二極管的個數(shù)決定，試說明理由。第8章溫度傳感器.熱電偶冷端溫度對熱電偶的熱電勢有什么影響？為消除冷端溫度影響可采用哪些措施？半導體熱敏電阻的主要優(yōu)缺點是什么？在電路中是怎樣克服的？.PN結(jié)為什么可以用來作為溫敏元件？.集成溫度傳感器的測溫原理，有何特點？.如果需要測量1000。。和20℃溫度時，分別宜采用哪種類型的溫度傳感器？.采用一只溫度傳感器能否實現(xiàn)絕對溫度、攝氏溫度、華氏溫度的測量？怎樣做？.熱電阻傳感器主要分為幾種類型？它們應用在什么不同場合？.什么叫熱電動勢、接觸電動勢和溫差電動勢？說明熱電偶測溫原理及其工作定律的應用。分析熱電偶測溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法。.試述熱電偶測溫的基本原理和基本定理。.試比較電阻溫度計與熱電偶溫度計的異同點。.試解釋負電阻溫度系數(shù)熱敏電阻的伏安特性并說明其用途。.有一串聯(lián)的熱敏電阻測溫電路，如圖所示。試設計其最佳線性工作特性，并計算其線性度，最后，用坐標紙每5℃一點繪出電路圖中u=f(t)的曲線。12。鉑線電阻在20。C時為10。。求50。C時的電阻。

10smlatf10smlatf10IIIIIIU40 80 120 1B0 200?Jtt[BC]13.下圖1所示的鋁測溫電阻元件，當溫度由0。。上升到100。C時，電阻變化率AR/R0為多少？下圖2所示的熱敏電阻（皿=28卜。），其AR/R0為多少？：■：：■：：■：：■■：：■：：■：：■：jrjr!■：!■：HI：MWMW!!!.!!.!!■!!.!?MM圖1圖214。上圖1所示的鋁測溫電阻元件，在0?200。C范圍內(nèi)的電阻溫度系數(shù)為多少？15.要測1000。C左右的高溫，用什么類型的熱電偶好？要測1500。C左右的高溫呢？16.使用k型熱電偶，基準接點為0。C、測量接點為30。C和900。C時，溫差電動勢分別為1.203mV和37.326mV。當基準接點為30。C，測溫接點為900。C時的溫差電動勢為多少？.0。C時鉑金熱電阻的阻值為100。。按下圖所示進行溫度測量。R1=100Q,R2=200Q,R3=300Q時橋路達到平衡。此時溫度為多少？假設鉑金電阻的溫度系數(shù)為0.0038510C-1,電阻與溫度成線性關(guān)系，另外導線的電阻可忽略不計。.0°C時的電阻為100。的鉑金熱電阻。300°C時的阻值按下面兩種方法計算，其結(jié)果之差換算成溫度差是多少？。）電阻值與溫度為二次函數(shù)關(guān)系。用一次方程近似時，溫度誤差為多少？.某熱敏電阻00C時電阻為30k。，若用來測量100°C物體的溫度，其電阻為多少？設熱敏電阻的系數(shù)B為3450K。.和人體體溫（36°C）相同的黑體，其熱輻射的分光輻射輝度為最大時波長為多少？第1章傳感器特性習題答案：5.答：靜特性是當輸入量為常數(shù)或變化極慢時，傳感器的輸入輸出特性，其主要指標有線性度、遲滯、重復性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實際測繪中獲得。人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇合適的傳感器。9.解:41山 心 ：：,■…/工整時，f*小3向?…之弱2 Z擬合直線靈敏度0.68,線性度±7%。上網(wǎng)徐心震凸叱產(chǎn)：：：：4日室0%工， ，也---01t.6?:於士 露玲13.解:此題與爐溫實驗的測試曲線類似:層f%甘X：；；■,■■■ ":巧.5I.解:[＞（辦歐52 ，”,/*）[ 7^0.2打廣◎：：；；,工千三.解:所求幅值誤差為1.109,相位滯后33042

IGO畤A中:匹-*/!.!.：JIGO畤A中:匹-*/!.!.：JJ所求幅值誤差為1.109,相位滯后33042.答：dy/dx=1-0.00014x。微分值在x<7143Pa時為正，x>7143Pa時為負，故不能使用。.答：⑴20。C時，0?100Ppm對應得電阻變化為250?350k。。V0在48.78?67.63mV之間變化。⑵如果R2=10M。，R3=250k。，20。C時，V0在。?18.85mV之間變化。30。C時V0在46.46mV(0ppm)?64.43mV(100ppm)之間變化。⑶20。C時，V0為0?18.85mV,30。C時V0為0?17.79mV,如果零點不隨溫度變化，靈敏度約降低4.9%。但相對(2)得情況來說有很大的改善。.答:感應電壓=2nfCRSVN,以f=50/60Hz,RS=1k。，VN=100代入，并保證單位一致，得：感應電壓=2n*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V第3章應變式傳感器概述習題答案9.答：(1).全橋電路如下圖所示口島u&u昌口昌心感也占T△.自Q-IQ-I'『I u'P+u-C.圓桶截面積A=7r(R2A=7r(R2-r2)=59.7式10―應變片1、2、3、4感受縱向應變;應變片5、6、7、8感受縱向應變;滿量程時:aal=較&&=kjRaal=較&&=kjR鵬工R

hxAS=2,Ox也號二戰(zhàn)二△號==-0.3x0.191=-0.0573TT q△〃二上及“十口）￡2 、 ;AS^2.0x(l+0.3)F59.7k10-6x2.1x1011=1.團父1口510.答:敏感元件與彈性元件溫度誤差不同產(chǎn)生虛假誤差，可采用自補償和線路補償。11.解:^1=0.1AA=禰。彳=25.2Q片二用二用十以尺=141,2門%=&=琦—=94,8G.解:.二6口一討工19田4350kR=女=——=1166.70.3口二1L空二Y1.W°4收;7=30^xl20Cix2=7.2Z.解：AR「V f3j7——RI① 是AR/R=2(A1/1)。因為電阻變化率是AR/R=0.001,所以Al/l(應變)=0.0005=5*10-4。②因A1/1=300*10-6,所以，AR/R=2*300*10-6=6*10-4。

14.答:R=p（l/S）中，P（鎳）是（95?104）*10-8Q?m,P（銅）是1.72*10-8Q?m,所以R（銀）/R（銅）=P（銀）/P（銅）=（95?104）/1.72=55.2?60.5。15.答：假定輸入輸出端沒有電流流過，流過阻抗Z4和Z1的電流為i4,流過阻抗Z3和Z2的電流為i3,由基爾霍夫電壓定律得以下關(guān)系式：(Z4+Z1)i4=(Z3+Z2)i3=Vi(1)i4Z4=i3Z3+Vi(2)由(1)式得 卷(3)將（3）和（4）代入（2）求得V0為：V0=i4Z4-i3Z3乙乙 -Z4=（4+4 .+4）Vi」Z十'口十4）1i16.答：由等效力學模型得，當有位移輸入口仕)時，盛物器的相對位移x的運動方向為:16.因此，如果物體以振動頻率f(角頻率a=2nf)、振幅U0作正弦振動u(t)=U0sinat則上述微分方程為：2廬j&+2廬j&+P口工二毋0sin近，0=2對（7）其中p-/tf叫y=d2J網(wǎng)/因此，（7）的特解，求得如下:x(t)=X0sin(at+力)(8)X0,“用入=a/p表示，則有(9)-1/=tan(10)其中p-/tf叫y=d2J網(wǎng)/因此，（7）的特解，求得如下:x(t)=X0sin(at+力)(8)X0,“用入=a/p表示，則有(9)-1/=tan(10)如果入《1,則由（9）得\PJ4(11)即p2X0=a2U0,a=2nf(12)17.答：方框圖如下:敏:紀部分 性移傳感豢搟淑郎分G6第3章電感式傳感器答案7.答:

①種類：自感式、渦流式、差動式、變壓式、壓磁式、感應同步器。②原理：自感、互感、渦流、壓磁。.答:相敏檢測電路原理是通過鑒別相位來辨別位移的方向，即差分變壓器輸出的調(diào)幅波經(jīng)相敏檢波后，便能輸出既反映位移大小，又反映位移極性的測量信號。經(jīng)過相敏檢波電路，正位移輸出正電壓，負位移輸出負電壓，電壓值的大小表明位移的大小，電壓的正負表明位移的方向。.答:①原因是改變了空氣隙長度②改善方法是讓初始空氣隙距離盡量小，同時靈敏度的非線性也將增加，最好使用差動式傳感器，其靈敏度增加非線性減少。.解:空氣氣隙為零時:￡啟空氣氣隙為2mm￡啟空氣氣隙為2mm時：品白甕十鼻.答:應用場合有低頻透射渦流測厚儀，探傷，描述轉(zhuǎn)軸運動軌跡軌跡儀。.答：有效值（p.73）=為$’73.54V。周期（p.71）=1/1000=10-3s=1ms。.答：變大。第5章電容式傳感器答案.答：差動式電容傳感器的靈敏度比單極式提高一倍，而且非線性也大為減小。.答：原理：由物理學知，兩個平行金屬極板組成的電容器。如果不考慮其邊緣效應，其電容為C=eS/D式中e為兩個極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為兩個極板對有效面積，D為兩個極板間的距離。由此式知，改變電容C的方法有三：其一為改變介質(zhì)的介電常數(shù)；其二為改變形成電容的有效面積；其三為改變各極板間的距離；而得到的電參數(shù)的輸出為電容值的增量這就組成了電容式傳感器。類型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器、變介電常數(shù)型電容傳感器。電容傳感器的應用：可用來測量直線位移、角位移、振動振幅。尤其適合測溫、高頻振動振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機械量。還可用來測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。.答:可選用差分式電容壓力傳感器，通過測量筒內(nèi)水的重力，來控制注水數(shù)量。或者選用應變片式液徑傳感器。.答:①優(yōu)點：a溫度穩(wěn)定性好b結(jié)構(gòu)簡單、適應性強c動響應好②缺點：a可以實現(xiàn)非接觸測量，具有平均效應b輸出阻抗高、負載能力差c寄生電容影響大③輸出特性非線性：電容傳感器作為頻響寬、應用廣、非接觸測量的一種傳感器，在位移、壓力、厚度、物位、濕度、振動、轉(zhuǎn)速、流量及成分分析的測量等方面得到了廣泛的應用。使用時要注意保護絕緣材料的的絕緣性能；消除和減小邊緣效應；消除和減小寄生電容的影響；防止和減小外界的干擾。.解：￡4…耳）稔再十/核d 占.答:工作原理：假設傳感器處于初始狀態(tài)，即Cx1=Cx2=C0,且A點為高電平，即Ua=U;而B點為低電平，即Ub=0差分脈沖調(diào)寬型電路的特點就在于它的線性變換特性。第5章磁電式傳感器答案.答：a.磁電式傳感器是通過磁電作用將被