《傳感器原理及應(yīng)用》復(fù)習(xí)題

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1.靜態(tài)特性指標(biāo)其中的線性度的定義是指

2．傳感器的差動測量方法的優(yōu)點是減小了非線性誤差、提高了測量靈敏度。3.對于等臂半橋電路為了減小或消除非線性誤差的方法可以采用提高橋臂比，采用差動電橋的方法。

4.高頻反射式電渦流傳感器實際是由線圈和被測體或?qū)w兩個部分組成的系統(tǒng)，兩者之間通過電磁感應(yīng)相互作用，因此，在能夠構(gòu)成電渦流傳感器的應(yīng)用場合中必需存在金屬材料。

5.霍爾元件需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)脑蚴怯捎谄浠魻栂禂?shù)和材料電阻受溫度影響大。使用霍爾傳感器測量位移時，需要構(gòu)造一個磁場。

6.熱電阻最常用的材料是鉑和銅，工業(yè)上被廣泛用來測量中低溫區(qū)的溫度，在測量溫度要求不高且溫度較低的場合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。

7.現(xiàn)有霍爾式、電渦流式和光電式三種傳感器，設(shè)計傳送帶上塑料零件的計數(shù)系統(tǒng)時，應(yīng)選其中的光電傳感器。需要測量某設(shè)備的外殼溫度，已知其范圍是300~400℃，要求實現(xiàn)高精度測量，應(yīng)當(dāng)在鉑銠-鉑熱電偶、鉑電阻和熱敏電阻中選擇鉑電阻。

8.一個二進(jìn)制光學(xué)碼盤式傳感器，為了達(dá)到1″左右的分辯力，需要采用或位碼盤。一個刻劃直徑為400mm的20位碼盤，其外圈分別間隔為稍大于μm。

9.非功能型光纖傳感器中的光纖僅僅起傳輸光信息的作用，功能型光纖傳感器是把光纖作為敏感元件。光纖的NA值大說明集光能力強(qiáng)。

11.光照使半導(dǎo)體電阻率變化的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng)，基于此效應(yīng)的器件除光敏電阻外還有處于反向偏置工作狀態(tài)的光敏二極管。光敏器件的靈敏度可用光照特性表征，它反映光電器件的輸入光量與輸出光電流(電壓)之間的關(guān)系。選擇光電傳感器的光源與光敏器件時主要依據(jù)器件的光譜特性。12.傳感器一般由敏感元件_、轉(zhuǎn)換元件___、測量電路及輔助電源四個部分組成。

13．傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化量與輸入變化量的比值。對線性傳感器來說，其靈敏度是一常數(shù)。

14.已知某銅熱電阻在0℃時的阻值為50Ω，則其分度號是Cu50，對于鎳鉻鎳硅熱電偶其正極是鎳鉻。

15.差動變壓器式傳感器常見的有和兩種結(jié)構(gòu)類型，其中最常用的是差動變壓器。

16.為提高壓電器件的靈敏度，常采用兩個或多個壓電片組合，其中串聯(lián)連接方式適用于電壓輸出、測量高頻信號的場合；并聯(lián)方式適用于電荷輸出、測量低頻信號的場合

17.電渦流傳感器從測量原理來分，可以分為高頻掃射式和低頻透射式兩大類。

1．電容式傳感器的應(yīng)用電路中常采用“驅(qū)動電纜〞技術(shù)。圖1為“驅(qū)動電纜〞技術(shù)原理示意圖。

（1）試簡述采用“驅(qū)動電纜〞技術(shù)的原因；

（2）試結(jié)合“驅(qū)動電纜〞技術(shù)原理圖簡述“驅(qū)動電纜〞技術(shù)工作原理。

圖1“驅(qū)動電纜〞技術(shù)原理示意圖

答：1.）一般電容傳感器電容值很小，假使鼓舞頻率較低，則電容傳感器的容抗很大，因此對傳感器絕緣電阻要求很高；

另一方面，變換器電容極板并聯(lián)的寄生電容也會帶來很大的影響，為戰(zhàn)勝其影響采用驅(qū)動電纜法。

2.）在電容傳感器與測量線路前置極間采用雙層屏蔽電纜。這種接法使傳輸電纜的芯線與內(nèi)層屏蔽等電位，消除了芯線對內(nèi)層屏蔽的容性漏電，從而消除了寄生電容的影響。同時放大器的高輸入阻抗又起到阻抗匹配的作用。

2．為什么壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測量，只能用于動態(tài)測量中？而且是頻率越高越好？

或：答：壓電式傳感器的測量基于壓電效應(yīng)，而且在測量時必需保證：壓電元件在產(chǎn)生壓電效應(yīng)過程中必需沒有電荷泄露。在做靜態(tài)測量時，要做到外力作用在壓電元件時所產(chǎn)生的電荷能在無泄漏的狀況下進(jìn)行完全保存，這實際上是不可能的，因此壓電式傳感器用于靜態(tài)測量是不適合的。要實現(xiàn)測量時電荷無泄漏的條件，只有使壓電元件在交變力的作用下，才能夠促使壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷不斷得到補(bǔ)充，以供給測量回路一定的電流，因此說壓電傳感器只能用于動態(tài)測量。而且頻率越高，補(bǔ)充電荷的時間越短，保證測量時的無電荷泄露效果更好。

3.圖2是應(yīng)用光柵式傳感器進(jìn)行數(shù)控機(jī)床位置控制的原理示意圖，簡述其控制過程，并說明光柵式傳感器主要由哪幾部分組成？其測量系統(tǒng)的精度主要由一部分的精度決定？

圖2數(shù)控機(jī)床位置控制框圖

4．有三臺測溫儀表，量程均為0~800℃，精度等級分別為2.5級、2.0級和1.5級，現(xiàn)要測量500℃的溫度，要求相對誤差不超過2.5％，選那臺儀表合理?

2.5級時的最大絕對誤差值為20℃，測量500℃時的相對誤差為4％；2.0級時的最大絕對誤差值為16℃，測量500℃時的相對誤差為3.2％；1.5級時的最大絕對誤差值為12℃，測量500℃時的相對誤差為2.4％。因此，應(yīng)選中用1.5級的測溫儀器。

5.變間隙電容傳感器的測量電路為運算放大器電路，如圖3所示。C0=200pF，傳感器的起始電容量Cx0=20pF,定動極板距離d0=1.5mm,運算放大器為理想放大器(即K→∞,Zi→∞),Rf極大,輸入電壓u1=5sinωtV。求當(dāng)電容傳感動極板上輸入一位移量△x=0.15mm使d0減小時,電路輸出電壓u0為多少?

RfＣ0uiＣx+-Ｎu0圖3

6.下表為某熱電偶的分度表，測量電路如下圖，數(shù)字電壓表的讀數(shù)為

4.10mV，熱電偶與電壓表用補(bǔ)償導(dǎo)線連接，請問被測溫度Tx是多少，給出計算依據(jù)。（8分）溫度/℃熱電勢/mV2030405080901001101201301400.801.201.602.023.263.384.104.514.905.305.73

7.試說明圖4所示的的微壓力變送器的工作原理。

圖4微壓力變送器(a)結(jié)構(gòu)圖(b)測量電路方框圖

1一接頭2一膜盒3一底座4一線路板5一差動變壓器6一銜鐵7一罩殼

8.圖5是用光敏二極管控制的交流電壓供電的明通及暗通直流電磁控制原理圖，說明為什么要采用晶體管放大電路并簡述此電路的工作原理。

圖5

18.需要用間接測量方式來測量一個大直徑金屬圓柱體的直徑，請選擇適當(dāng)原理的傳感器件、設(shè)計組合傳感器測量系統(tǒng)方案。畫出系統(tǒng)組成示意圖、說明系統(tǒng)工作原理。

選兩只電渦流傳感器（3分），分別布置在被測體兩側(cè)，分別測量兩傳感器距柱體表面的間距（3分），由兩傳感器之間的間距減去兩傳感器與柱面的距離可得被測體直徑（3分）。圖（1分）略。

或者，選兩個直射式光電傳感器，選用光敏二極管（3分），兩傳感器平行布置在被測體兩側(cè)，確定兩傳感器直射光中心線之間的距離和各自的光通路寬度，同時使兩光電傳感器的直射光各有一部分被與圓柱體遮擋（3分）。由光敏二極管輸出的光電信號強(qiáng)度分別得到柱體所遮擋的陰影深度，計算由兩傳感器之間的中心間距減去兩傳感器光通路寬度的一半，再加上由兩傳感器輸出光電信號得到的陰影深度，即得到被測體直徑（3分）。圖（1分）略