传感器作业习题
《传感器》作业4-7章答案
1、如何改善单组式变极距型电容传感器的非线性？答：对于变极距单组式电容器由于存在着原理上的非线性，所以在实际应用中必须要改善其非线性。
改善其非线性可以采用两种方法。
（1）使变极距电容传感器工作在一个较小的范围内（0.01μm至零点几毫米），而且最大△δ应小于极板间距δ的1/5—1/10。
（2）采用差动式，理论分析表明，差动式电容传感器的非线性得到很大改善，灵敏度也提高一倍。
2、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相对覆盖部分的宽度为4mm，两极板的间隙为0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若两极板相对移动2mm，求其电容变化量。
已知：b=4mm，δ=0.5mm，ε0=8.85×10－12F/m 求：（1）k=?；(2)若△a=2mm时△C=?。
6、画出电容式加速度传感器的结构示意图，并说明其工作原理。
答：电容式加速度传感器的结构示意图为：其中：1、5为两个固定极板；2为壳体；3为支撑弹簧片；4质量块；A面和B面为固定在质量块上的电容器的极板。
当测量垂直方向上直线加速度时，传感器的壳体2固定在被测振动体上，振动体的振动使壳体相对质量块运动，因而与壳体固定在一起的两固定极板1、5相对质量块4运动，致使上固定极板5与质量块4的A面组成的电容器Cx1以及下固定极板与质量块4的B面组成的电容器Cx2随之改变，一个增大，一个减小，它们的差值正比于被测加速度，而实现测量加速度的目的。
1、某霍尔元件l 、b 、d 尺寸分别为1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ，沿l 方向通以电流I =1.0mA ，在垂直于lb 面方向加有均匀磁场B=0.3T ，传感器的灵敏度系数为22V/A ·T ，试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。
已知：l ×b ×d=1.0cm ×0.35cm ×0.1cm ；I =1.0mA ；B=0.3T ；k H =22V/A ·T ；求：U H =?；n=？解：如图IB IB V IB k U H H 33106.63.0100.122--⨯=⨯⨯⨯==2、试说明霍尔式位移传感器的输出U H 与位移x 成正比关系。
传感器作业(含答案)
一、选择题1、回程误差表明的是在（）期间输出——输入特性曲线不重合的程度。
( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）( C )A、线性度、灵敏度、阻尼系数B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移D、精度、时间常数、重复性3、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。
这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。
( D )A、箔式应变片B、半导体应变片C、沉积膜应变片D、薄膜应变片4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）。
( C )A、两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B、两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C、两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D、两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5、金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。
( B )A、电阻形变效应B、电阻应变效应C、压电效应D、压阻效应6、下列说法正确的是（）。
( D )A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。
7、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。
( B )A、传感器+通信技术B、传感器+微处理器C、传感器+多媒体技术D、传感器+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。
( T )引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标，用来作为检测仪表的分类标准。
传感器习题及答案
传感器习题及答案传感器是现代科技发展中的重要组成部分，它们可以感知环境中各种物理量，并将其转化为可用的电信号。
在各种领域中，传感器的应用日益广泛，因此对于传感器的理解和掌握变得尤为重要。
本文将为您提供一些与传感器相关的习题及答案，希望能帮助您更好地理解和运用传感器技术。
习题1：问题：什么是传感器？答案：传感器是一种能够感知环境中物理量的装置，它可以将物理量转换成电信号输出，并且可以用于监测、测量和控制等应用。
习题2：问题：传感器的分类有哪些？答案：传感器可以根据其感知的物理量进行分类，常见的分类有光学传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、加速度传感器等。
习题3：问题：什么是光学传感器？它的工作原理是什么？答案：光学传感器利用光的特性进行测量。
其工作原理基于光的散射、反射、吸收和透射等现象，通过对光的变化进行检测和分析，实现对物体的测量和识别。
习题4：问题：传感器在哪些领域中有应用？答案：传感器广泛应用于环境监测、工业控制、医疗设备、汽车电子、智能家居等领域，用于实时监测和控制系统的各种物理量。
习题5：问题：请列举一些常见的传感器技术。
答案：常见的传感器技术包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光敏传感器、声音传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器等。
习题6：问题：在汽车中，传感器有哪些应用？答案：在汽车中，传感器的应用包括发动机温度传感器、氧气传感器、轮胎压力传感器、倒车雷达传感器等，用于监测车辆各个方面的状态并提供数据支持。
习题7：问题：传感器的优势是什么？答案：传感器具有高灵敏度、高稳定性、高精度以及实时性强等优势，能够提供准确的测量结果，为各种系统的运行提供重要支持。
习题8：问题：传感器在智能家居中的应用有哪些？答案：传感器在智能家居中的应用包括温度传感器用于室温控制、湿度传感器用于监测空气湿度、光敏传感器用于自动调节灯光亮度等。
习题9：问题：传感器的故障会对系统造成什么影响？答案：传感器的故障可能导致测量结果不准确或无法得出有效的信号，进而影响整个系统的正常运行和控制。
《传感器技术》作业(2)
《传感器技术》作业（2）一、填空题1、沿应变片轴向的应变εx必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴向的横应变εy也会引起其电阻的相对变化，这种现象成为横向效应。
这种现象的产生和影响与应变片结构有关。
为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用箔式应变片。
2、为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、双丝自补偿法、桥路补偿法。
3、应变片的线性（灵敏度系数为常数）特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。
当试件输入的真实应变超过某一限值时，应变片的输出特性将出现非线性。
在恒温条件下，使非线性达到10%时的真实应变值，称为应变极限εlim。
它是衡量应变片测量范围和过载能力的指标。
4、应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。
5、应变片的选择包括：类型的选择、材料的选择、阻值的选择、尺寸的选择。
6、应变式测力传感器弹性元件即为力敏元件，它将被测力的变化转换成应变量的变化。
弹性元件的形式通常有柱式、悬臂梁式、环式等。
7、利用半导体扩散技术，将P型杂质扩散到一片N型底层上，形成一层极薄的电导P型层，装上引线接点后，即形成扩散型半导体应变片。
若在圆形硅膜上扩散出4个P型电阻构成惠斯通电桥的4个桥臂，这样的敏感器件称为固态压阻器件。
8、压阻器件本身受到温度影响后，要产生零点温度漂移和灵敏度温度漂移。
因此，必须采用温度补偿措施。
9、压阻器件的零点温度漂移是由于4个扩散电阻值及它们的温度系数不一致而造成的，一般用串、并联电阻法来补偿。
10、压阻器件的灵敏度温度漂移是由压阻系数随温度变化而引起的。
补偿灵敏度温漂，可以采用在电源回路中串联二极管的方法。
11、利用导电材料的电阻率随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器，称为热电阻式传感器。
12、电位计传感器也称变阻器式传感器，其工作原理是通过改变电位计触头位置，实现将位移变化转换为电阻的变化。
13、在应用中电容式传感器有三种基本类型，即变极距型或称变间隙(δ)型、变面积(S)型和变介电常数(ε)型。
§5-3 利用传感器制作简单的自动控制装置 (备作业)(解析版)
一、单选题：１.如图，某学校创建绿色校园，甲为新装的一批节能路灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。
如图乙为其内部电路简化原理图，电源电动势为E ，内阻为r ，R 1为光敏电阻（光照强度增大时，其电阻值减小）。
现增大光照强度，则下列判断正确的是（ ）A ．路端电压不变B ．R 0两端电压变大C ．B 灯变暗，A 灯变亮D ．电源总功率不变 【答案】B【解析】增大光照强度，光敏电阻的阻值减小，电路总电阻减小，总电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，A 错误；通过A 灯上的电流减小，则通过R 0的电流增大，R 0两端的电压变大，B 灯上的电压减小，A 、B 两灯均变暗，B 正确，C 错误；电源的总功率P ＝EI 会随着总电流的增大而增大，D 错误。
故选：B 。
２.如图所示是温度自动报警器的工作原理图，图中1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计（水银导电）。
则下列说法正确的是（ ）A ．温度高于警戒温度时，电铃不报警、指示灯亮B ．温度低于警戒温度时，电铃报警、指示灯熄灭C ．温度高于警戒温度时，指示灯亮、电铃报警D ．温度低于警戒温度时，指示灯亮、电铃不响【答案】D第3课时 利用传感器制作简单的自动控制装置第五章 传感器【解析】温度低于警戒温度时，水银柱下降，控制电路处于断路状态，电磁铁没有电流通过，电磁铁没有磁性，此时指示灯通过常闭触点与工作电路接通，通路状态指示灯亮，电铃不报警，故B错误，D正确；温度高于警戒温度时，水银柱上升，控制电路处于接通状态，电磁铁中有电流通过，电磁铁有磁性，此时电铃通过触点3与工作电路接通，电铃报警，此通路状态，指示灯的电路中没有电流，灯不亮，故A、C错误。
故选：D。
３．如图是电熨斗的结构图，下列说法不正确的是（）A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属B．常温下，上下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断【答案】A【解析】由电路可知：温度过高时，双金属片发生弯曲使上下触点分离，因此双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，A错误，B正确；需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，双金属片虽发生弯曲但不使触点分离，应使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移，C正确；利用双金属片热胀冷缩控制电路的通断，D正确。
人教版3-2 第6章 3 实验：传感器的应用 作业
第六章 3 实验：传感器的应用基础达标一、选择题(在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～6题有多项符合题目要求)1．如图所示，R T为半导体热敏电阻，其他电阻都是普通电阻，当灯泡L的亮度变暗时，说明( )A．环境温度变高B．环境温度变低C．环境温度不变D．都有可能【答案】B【解析】当灯泡L的亮度变暗时，说明通过灯泡L的电流变小，R T的阻值变大，只有环境温度变低，R T 的阻值才变大，所以选B.2．如图所示为一测定液面高低的传感器示意图，A 为固定的导体芯，B 为导体芯外面的一层绝缘物质，C 为导电液体，把传感器接到图示电路中，已知灵敏电流表指针偏转方向与电流方向相同．如果发现指针正向右偏转，则导电液体的深度h 变化为( )A ．h 正在增大B ．h 正在减小C ．h 不变D ．无法确定 【答案】B【解析】由电源极性及电流方向可知，A 、B 构成的电容器上的电荷量减小，据C ＝Q U，电容C 在减小，可推知正对面积S 减小，即h 在减小．3．某仪器内部电路如图所示，其中M 是一个质量较大的金属块，左右两端分别与金属丝制作的弹簧相连，并套在光滑水平细杆上，a 、b 、c 三块金属片间隙很小(b 固定在金属块上)，当金属块处于平衡状态时，两根弹簧均处于原长状态，若将该仪器固定在一辆汽车上，下列说法中正确的是( )A．当汽车加速前进时，甲灯亮B．当汽车加速前进时，乙灯亮C．当汽车刹车时，乙灯亮D．当汽车刹车时，甲、乙两灯均不亮【答案】B【解析】汽车向右加速时，M向左移动，与a接触，乙灯亮；当汽车刹车时，M向右移动，与c接触，甲灯亮．4．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中( )A．P、Q构成的电容器的电容增大B．P上电荷量保持不变C ．M 点的电势比N 点的低D ．M 点的电势比N 点的高【答案】D【解析】薄片P 和Q 为两金属极板，构成平行板电容器，由C ＝εr S 4πkd可知，在P 、Q 间距增大过程中即d 增大，电容C 减小，A 错误；电容器始终与电源连接，两极板电压不变，据电容的定义式C ＝Q U知电荷量减少，B 错误；Q 板上的正电荷流向M 点经N 点到电源正极，故φM ＞φN ，C 错误，D 正确．5．(2019·贵州校级检测)传感器是一种采集信息的重要器件，如图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F 作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化．将电容器、灵敏电流计和电源串接成闭合电路，那么以下说法正确的是( )A ．当F 向上压膜片电极时，电容将减小B ．若电流计有示数，则压力F 发生变化C ．若电流计有向右的电流通过，则压力F 在增大D ．若电流计有向右的电流通过，则压力F 在减小【答案】BC【解析】根据电容的决定式C ＝εS4πkd可知，当F 向上压膜片电极时，电极间的距离d 变小，电容将增大，故选项A 错误；若电流计有示数，说明电容的大小在发生变化，从而使电极上的电荷在不断地充电、放电，而使电容的大小不断变化的因素就是力F 发生变化，从而使电极间的距离变化，故选项B 正确；若电流计有向右的电流，说明电源在对电容充电，电极上的电荷量在增加，由于电极间的电压就是电源电压，是不变的，故根据电容的定义式C ＝Q U可知，电容C 在增大，所以电极间的距离在减小，说明压力F 在增大，故选项C 正确，D 错误．6．有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三个元件，将这三个元件分别接入如图所示电路中的A 、B 两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法中正确的是( )A ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是热敏电阻B ．置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这个元件一定是定值电阻C ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这个元件一定是光敏电阻D ．用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这个元件一定是定值电阻【答案】AC【解析】热敏电阻的阻值随温度变化而变化，定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化；光敏电阻的阻值随光照变化而变化，定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化．故正确答案为AC.二、非选择题7．如图是热水器中的恒温集成电路，R 0是热敏电阻，温度较低时其阻值很大，温度较高时阻值很小．如图热水器中没有水或水温较高时，继电器会放开弹簧片，发热器断路，反之会吸住簧片接通发热器．如果热水器中没有水时，电路中BC部分就处于__________(填“断路”或“短路”)，则在电路图的虚线框内的门电路应是__________门，当温度较低时，门电路的输入端A是__________电势(填“高”或“低”)．【答案】断路与高【解析】热水器没有水时，电路中BC部分处于断路，B处于低电势，电路图中的虚线框内为“与”门，则继电器中没电流，继电器放开簧片，发热器断路．当热水器有水时，B 处于高电势；若水温较高，R0阻值很小，A处于低电势，因“与”门使继电器放开弹簧片，发热器断路；若水温低，R0阻值很大，A处于高电势，此时继电器接通发热器．8．如图甲所示，斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，当加在它的输入端A的电势逐渐上升到1.6 V，输出端Y会突然从高电平跳到低电平0.25 V，而当输入端A的电势下降到0.8 V时，输出端Y会从低电平跳到高电平3.4 V.(1)斯密特触发器相当于一种“________”门电路．(2)如图乙所示是一个温度报警器的简易电路图，R T为热敏电阻，R1为可变电阻(最大阻值为1 kΩ)，蜂鸣器工作电压3～5 V，热敏电阻的阻值随温度变化如图丙所示，若要求热敏电阻在感测到80 ℃时报警，则R1应调至________kΩ；若要求热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，R1的阻值应________(选填“增大”“减小”或“不变”)．【答案】(1)非 (2)0.42 减小【解析】(1)输出状态和输入状态相反，相当于“非”门电路．(2)热敏电阻在80 ℃时的电阻是R T ＝80 Ω，斯密特触发器输入端A 的电势是0.8 V 时，输出端Y 的电压为3.4 V ，这时蜂鸣器开始工作．由串联电路分压特点知：R 1R T ＝U 1U T ＝5－0.80.8所以R 1＝80×4.20.8Ω＝420 Ω＝0.42 k Ω. 由热敏电阻的阻值随温度变化的图象可知，温度升高时，热敏电阻的阻值减小，而斯密特触发器输入端的电压仍保持不变，则电阻R 1的阻值应减小．能力提升9．温度传感器广泛应用于室内空调、电冰箱等家用电器中，它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特殊性来工作的．如图甲所示，电源的电动势E＝9 V，内阻不计；G为灵敏电流表，内阻保持不变；R为热敏电阻，其电阻阻值与温度的变化关系如图乙所示．闭合开关S，当R的温度等于20 ℃时，电流表示数I1＝2 mA.当电流表的示数I2＝3.6 mA时，热敏电阻的温度是( )A．60 ℃B．80 ℃C．100 ℃D．120 ℃【答案】D【解析】在20 ℃时，E＝(R G＋R1)I1，即R G＝500 Ω；当I2＝3.6 mA时，E＝(R G ＋R2)I2，即9 V＝(500＋R2)×3.6×10－3V，所以R2＝2 000 Ω.从题图乙中可以看出t ＝120 ℃，故选D.10．(多选)图甲为斯密特触发器，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值(1.6 V)时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平(0.25 V)，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V)，Y会从低电平跳到高电平(3.4 V)．图乙为一光控电路，用发光二极管LED 模仿路灯，R G为光敏电阻．关于斯密特触发器和光控电路的下列说法中正确的是( )A．斯密特触发器的作用是将数字信号转换为模拟信号B．斯密特触发器是具有特殊功能的非门C．要想在天更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些D．当输出端Y突然从高电平跳到低电平时，二极管发光【答案】BCD【解析】斯密特触发器是一种特殊的非门，它把连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，A项说法错误，B项说法正确．把R1的阻值调大些，只有R G的阻值达更大，才能使斯密特触发器的A端电压达到某个值(1.6 V)，即天更暗；当输出端Y突然跳到低电平时，发光二极管导通就发光，C、D项正确．11．如图所示用电磁继电器设计一个高温报警器，要求是：正常情况绿灯亮，有险情时电铃报警．可供选择的器材如下：热敏电阻、绿灯泡、小电铃、学生用电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线．【答案】如图所示．【解析】将热敏电阻、学生用电源、滑动变阻器、开关串联接入继电器的a、b端；将学生用电源与电铃、绿灯泡分别接入c、d、e之间．正常时热敏电阻阻值大，ab间电流小，磁性弱，ce接通，绿灯亮．温度升高时，热敏电阻阻值变小，ab间电流变大，磁性变强，吸住衔铁，cd接通，ce断开，绿灯灭，电铃响．12．如图所示，小铅球P系在细金属丝下，悬挂在O点，开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态．当将小铅球P放入水平流动的水中时，球向左摆动一定的角度θ，水流速度越大，θ越大．为了测定水流对小球作用力的大小，在水平方向固定一根电阻丝BC，其长为L，它与金属丝接触良好，不计摩擦和金属丝的电阻，C端在O点正下方处，且OC＝h.图中还有电动势为E的电源(内阻不计)和一只电压表．请你连接一个电路，使得当水速增大时，电压表示数增大．【答案】见解析【解析】电路图如图所示．设CD＝x，P球平衡时，由平衡条件可得tan θ＝Fmg＝x h①根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可得I＝ER L＝U R x②根据电阻定律可得R L＝ρLS③R x ＝ρx S④ 由①②③④式可得U ＝tan θ·Eh L. 因为水流速度越大，θ越大，所以U 越大．。
传感器作业
《传感器与检测技术》第一章一．名词解释1、传感器2、转换元件3、敏感元件4、测量5、检测6、灵敏度7、测量方法8、测量误差9、分辨力10、绝对误差11、满度相对误差12、标称相对误差13、系统误差14、随机误差15、粗大误差16、直接测量17、间接测量18、线性度19、标定20、静态标定21、动态标定二.单项选择题1. 某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，该压力表的精度等级应定为级.A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.52. 某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%~0.6%，一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买级的压力表。
A. 0 .2B. 0 .5C. 1 .0D. 1.53. 某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是。
A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级4. 在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的左右为宜。
A.3倍B.10倍C.1.5倍D.0.75倍5.用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量频率高达500kHz、10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了。
A.提高精度B.加速其衰老C.测试其各项性能指标D.提高可靠性8.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求该表可能出现的最大绝对误差为。
作业传感器习题四.
附： 课堂上做过的题 2.如图所示直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求： （1）R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为 为多少？ R1=1.2Ω时，电桥输出电压 U o （2）R1、R2为应变片，感受的应变极性和大小都相同，其余为 外接电阻。问能否进行应变测量？ （3）上题中若R1与R2感受应变的极性相反，且︱ R2︱=︱ R1︱ =1.2Ω。问输出电压为多少？ （4）由（1）～（3）能得出什么结论？
（2）重物m为多少吨？
4、梁的宽度为15mm，厚度为1mm,上下表面分别贴上 R1和R2，应变片距受力点10mm，且R1=R2=100Ω，应 2 变片K=2.0，材料弹性模量 ,R1 、R2按在半 2E= .0 105 N / mm 桥双臂的桥路上测量，U1=2V，输出电压 U =1.0mV, 试 o （1）画出测量电路； （2）计算受力后的R1、R2值； （3）所受作用力F为多少牛顿？
直流应变电桥
习题四
1.弹性元件在传感器中起什么作用？ 弹性敏感元件的基本特性有哪些？ 变换力的弹性敏感元件主要有哪几种？ 各有何特点？ 试说明金属丝电阻应变片与半导体应变片 的相同点与不同点。
பைடு நூலகம்
3.有一测量吊车起吊物重量的拉力传感器，R1、R2、 R3、R4贴在等截面轴上，已知等截面轴的截面积为 11 2 0.00196m²，弹性模量E为 2.0 10 ，泊松比为 N / m 0.30。 R1、R2、R3、R4的标称值均为120Ω，灵敏系数为2.0， 它们组成全桥如图b所示，桥路电压为2V，测得输出 电压为2.6mv，试求： （1）等截面轴的纵向应变及横向应变。
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习题11-1衡量传感器静态特性的主要指标有哪些？说说它们的含义。
答：1、线性度：表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。
2、灵敏度：传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。
4、回差：反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中。
输出-输入曲线的不重合程度指标。
5、重复性：衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。
6、阈值：是能使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。
7、稳定性：传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
8、漂移：指在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不需要的变化。
9、静态误差(精度）：指传感器在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏离(逼近)程度。
它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。
1-2 计算传感器线性度的方法有哪几种？差别何在？1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。
优点是简单、方便，但输出平均值与拟合直线间的最大偏差很大。
2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。
y=b+kx b截距k为斜率与理论直线发一样简便偏差很大3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。
这种方法的拟合精度最高，但是只能用图解法和计算机结算来获得。
（断电平行法）4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。
最小二乘法的拟合程度很高，但是校准曲线相对拟合直线的最大偏差绝对值并不一定最小，最大正、负偏值差的绝对值也不一定相同。
1-4怎样评价传感器的综合静态特性和动态特性？答：（1）静态特性：表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。
动态特性：反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
（2）由于传感器可能用来检测静态量（即输入量是不随时间变化的常量）、准静态量或动态量（即输入量是随时间变化的变量），于是对应于输入信号的性质，所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。
1-5为什么要对传感器进行标定和校准？举例说明传感器静态标定和动态标定的方法。
答：因为新研制或生产的传感器需对其技术性能进行全面的检定;经过一段时间储存或使用的传感器也需对其性能进行复测。
通常，在明确输入-输出变换对应关系的前提下，利用某种标准量或标准器具对传感器的量值进行标度称之为标定。
静态标定：静态标定主要用于检测、测试传感器(或传感器系统)的静态特性指标，如静态灵敏度、非线性、回差、重复性等。
进行静态标定首先要建立静态标定系统。
如应变式测力传感器静态标定系统。
测力机产生标准力，高精度稳压电源经精密电阻箱衰减后向传感器提供稳定的供桥电压，其值由数字电压表读取，传感器的输出电压由另一数字电压表指示。
动态标定：主要用于检验、测试传感器(或传感器系统）的动态特性，如动态灵敏度、频率响应和固有频率等。
对传感器进行动态标定，需要对它输入一标准激励信号。
例如测振传感器的动态标定常采用振动台（通常为电磁振动台）产生简谐振动作传感器的输人量。
振动的振幅由读数显微镜读得，振动频率由频率计指示。
若测得传感器的输出电量，即可通过计算得到位移传感器、速度传感器、加速度传感器的动态灵敏度。
若改变振动频率，设法保持振幅、速度或加速度幅值不变，可相应获得上述各种传感器的频率响应。
标定的基本方法：P29 最下面习题22-1金属应变计与半导体应变计在工作原理上有何异同？试比较应变计各种灵敏系数（指材料的和应变片的）概念的不同物理意义。
答：相同点，两者都由外力作用产生形变而使得电阻变化。
不同点，金属材料的应变效应以机械形变为主；而半导体材料的应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主。
对于金属材料，灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。
前部分为受力后金属几何尺寸变化，一般μ≈0.3，因此（1+2μ）=1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。
对于半导体材料，灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE。
前部分同样为尺寸变化，后部分为半导体材料的压阻效应所致，而πE 》(1+2μ)，因此Ko=Ks=πE。
2-3 简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿办法。
答：电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。
在工作温度变化较大时，会产生温度误差。
补偿办法：1、温度自补偿法(1)单丝自补偿应变计P43 原理优点(2) 双丝自补偿应变计P43 原理优点2、桥路补偿法（1）双丝半桥式P43 原理优点（2）补偿块法P44 原理优点2-4 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。
答：因为电桥的输出无论是输出电压还是电流，实际上都与ΔRi/Ri呈非线性关系。
措施：(1) 差动电桥补偿法利用差动电桥呈现相对臂“和”，相邻臂“差”的特征，通过应变计合理布片达到补偿目的。
常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。
(2) 恒流源补偿法误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。
采用恒流源，可减小误差。
2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求？答：一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性敏感元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。
同时应变式传感器应有一下特点：应用和测量范围广分辨力和灵敏度高结构轻小对试件影响小商品化选用和使用方便。
要求：非线性误差要小（<0.05%~0.1%F.S），力学性能参数受环境温度影响小，并与弹性元件匹配。
2-9试推导图2-16所示四等臂平衡差动电桥的输出特性：U=f(△R/R)。
从导出o的结果说明用电阻应变计进行非电量测量时为什么要采用差动电桥？答：全桥差动电路，R1,R3受拉，R2,R4受压，代入，得由全等桥臂，得可见输出电压Uo与ΔRi/Ri成严格的线性关系，没有非线性误差。
即Uo=f(ΔR/R)。
因为四臂差动工作，不仅消除了飞线性误差，而且输出比单臂工作提高了4倍，故常采用此方法。
应加上电路图和贴片图来回答！2-12 何谓压阻效应？扩散硅压阻式传感器与贴片型应变式传感器相比有何优缺点？如何克服？答：压阻效应，半导体单晶硅、锗等材料在外力的作用下电阻率发生变化的现象。
优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小，灵敏系数极大，因而输出也大，可以不需放大器直接与记录仪连接，使得测量系统简化。
缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重；灵敏系数随受拉或压而变，且分散度大，一般在（3-5）%，所以测量结果有±（3-5）%的误差。
压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度，又可以部分消除阻值随温度变化的影响。
习题33-1 比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同。
答：自感式传感器实质上是一个带气隙的铁芯线圈，由两单一式对称组成。
铁芯气隙，磁路磁阻随衔铁变化而变化，引起线圈电感量的变化。
互感式传感器是一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。
类似于变压器。
互感式传感器为闭合磁场，初次级间的互感为常数；互感式传感器为开磁路，初、次级间的互感随衔铁移动而变，且两个次级绕组按差动方式工作。
结构上1）、前者有三组线圈，而后者只有两组；2）、前者是利用变压器原理工作的互感传感器，而后者仅是共用一个铁心的两个电感。
工作原理：（1）电感电路，交流电桥电路，电感线圈为相邻两桥臂，（2）类似变压器，两次级线圈反相串接，电压输出。
3-3用变磁阻式传感器进行测量时，在什么情况下应采用与校正时相同的电缆？为什么?答：当传感器工作在较高的激励频率下时应采用校正时相同的电缆。
因为传感器存在并联电容C,它会使得灵敏度提高，如果更换电缆，在较高的激励频率下总电容C会发生变化，从而对测量结果产生影响。
3-4 变间隙式、变截面式和螺管式三种电感式传感器各适用什么场合？优缺点？答：变气隙式灵敏度较高，但测量范围小，一般用于测量几微米到几百微米的位移。
变面积式灵敏度较低，但线性范围较大，除E型与四极型外，还常做成八极、十六极型，一般可分辨零点几角秒以下的微小角位移，线性范围达±10°.螺管式可测量几纳米到一米的位移，但灵敏度较前两种低。
3-6 差动式电感传感器为什么常采用相敏检波电路？分析原理。
答：相敏检波电路，它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量，减小奇次谐波分量，使传感器零位电压减至极小。
如果传感器的信号太小，可以先经过交流放大。
原理：使高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。
3-7 电感传感器产生零位电压的原因和减小零位电压的措施。
答：差动自感式传感器当衔铁位于中间位置时，电桥输出理论上应为零，但实际上总存在零位不平衡电压输出(零位电压)，造成零位误差。
原因：零位电压包含基波和高次谐波。
产生基波分量的原因：传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称，以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致；产生高次谐波分量的原因：磁性材料磁化曲线的非线性。
措施：1、合理选择磁性材料与激励电流；2、一般常用方法是采用补偿电路，其原理为： (1)串联电阻消除基波零位电压；(2)并联电阻消除高次谐波零位电压；(3)加并联电容消除基波正交分量或高次谐波分量。
3、另一种有效的方法是采用外接测量电路来减小零位电压。
如前述的相敏检波电路，它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量，减小奇次谐波分量，使传感器零位电压减至极小。
4、此外还可采用磁路调节机构(如可调端盖)保证磁路的对称性，来减小零位电压。
3-9 造成自感式传感器和差动变压器温度误差的原因及其减小措施。
答：原因：(1)材料的线膨胀系数引起零件尺寸的变化 (2)材料的电阻率温度系数引起线圈铜阻的变化 (3)磁性材料磁导率温度系数、绕组绝缘材料的介质温度系数和线圈几何尺寸变化引起线圈电感量及寄生电容的改变等造成。
措施：其材料除满足磁性能要求外，还应注意线膨胀系数的大小与匹配。
传感器采用陶瓷、聚砜、夹布胶木、弱磁不锈钢等材料作线圈骨架，或采用脱胎线圈。
还可采取稳定激励电流的方法。
3-10差动变压器式传感器采用恒流激磁有什么好处？答：差动变压器初级线圈在低频激励时品质因数低，温度误差大，采用恒流激磁可以提高线圈的品质因数，减小温度误差。
3-11电源频率波动对电感式传感器的灵敏度有何影响？如何确定传感器的电源频率？答：电源频率的波动会使线圈感抗发生变化，从而使得灵敏度发生变化，造成误差。