《传感技术》习题(含答案)

一.填空题(1*20).1.人们将传感器定义为敏感于待测_________并可将它转换成与之对应的_________的元件.2.传感器应由_________,_________和其他辅助元件组成.3.导体或半导体因机械变形而使其阻值发生变化的现象称为_________.4.电阻应变片可为_________,_________.5.金属线绕式应变片的灵敏系数由两个因素决定__________________,__________________6.电感式传感器用于测量_________是比较精确的7.直流电桥的平衡条件是_________8.直流电桥的电压灵敏度正比与_________,是桥臂电阻比值n 的函数,当n=_________灵敏度才最高. 9.交流电桥平衡的条件是_________.10.电容式传感器分为__________________,__________________,__________________. 11.电感式传感器可以分为_________,_________,_________.二. 选择题(1*8)1. 在压阻效应中_________发生显著变化.( 2 )A RB LC PD R 和P2. 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成热电偶的热电势( )A 可以计算出来B 不可以计算出来C 看情况而定D 没有区别 3. 热电材料必须具备以为的特点( )(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定 (2)电阻率高 (3)电阻与温度之间关系最好成线性 A 1 ,2 B 1,3 C 2,3 D 1,2,3 4. 双臂直流电桥的电压灵敏度为S v = ? ( )A E B41E C 21E D 2E 5. 线饶电位器的负载特性在什么情况下才呈现线性特性( )A R L =∞B R L =0C R L =常数D 不可能6. 差动式电感传感器的灵敏度S=? ( )A S=2L 0/3δ0B S=2L 0/δ0C S=L 0/3δ0D S=L 0/δ07. 电涡流的大小与下列那些因素有关( )(1)电阻率 (2)相对磁导率 (3)金属导体厚度(4)线圈激励信号频率 (5)线圈与金属之间的距离 A 1,2,3,5 B 1,2,4,5 C 2,3,4,5 D 1,2,3,4,58. 石英晶体片的两个电极上加交流电压, 在电极方向有伸长和缩短的现象,这种现象称之为( ) A 压电现象 B 顺压电效应 C 逆压电效应 D 压阻现象三. 简答题(5*6) 1.热电效应2.压电效应3.金属电阻应变片测量外力的原理.4.减小直流电桥的非线性误差有那些方法?尽可能地提高供桥电源有什么利弊?5.压阻效应6.石英晶体的横向和纵向压电效应的产生与外力的作用的关系是什么?并画图详细标示.四. 分析计算题(2*6)1.在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受ε=4300µ应变作用.若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R 2/R 1=1,该应变片的灵敏系数为多少?2.当差动式极距变化型的电容传感器动极板相对于定极板位移 mm d 75.0=∆时,若初始电容量为C 1=C 2=80pF,初始距离d=4mm,试计算其非线性误差.若将差动电容改为单只平行电容,初始值不变,其非线性误差有多大?五. 证明题(8)试证明在热电偶中接入第三种材料,只要接入的材料两端的温度相同,对热电势没有影响这一结论. 六. 设计题(10)1.用热电偶设计测量平均温度的测温线路,并说明工作原理.2.试设计一个电容式测厚传感器,并简述工作原理.(12)一. 填空题(1*20)1.所谓压阻效应是指半导体材料, 当某一轴向受外力作用时,其_________发生变化的现象.2.直流电桥的平蘅条件是_________3.直流电桥的电压灵敏度正比与_________,是桥臂电阻比值n 的函数,当n=_________灵敏度才最高.4.交流电桥平衡的条件是_________.5.电容式传感器分为__________________,__________________,__________________.6.变磁阻式传感器又可分为__________________,__________________.7.热电效应产生的热电势是由_________和_________两部分组成8.电涡流式传感器可以分为_________ 和_________.9.热敏电阻的线性化网络处理的法有_________和_________.10.电感线圈产生的磁力线经过金属导体产生感应电流,该电流的流线呈闭合曲线.称之为_________. 11.电感式传感器用于测量_________是比较精确的.12.热电式传感器是一种将_________转化为_________变化的装置 二. 选择题(1*7)1. 在压阻效应中_________发生显著变化.( 2*7 )A RB LC PD R 和P2. 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成热电偶的热电势( )A 可以计算出来B 不可以计算出来C 看情况而定D 没有区别 3. 热电材料必须具备以为的特点( )(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定 (2)电阻率高 (3)电阻与温度之间关系最好成线性 A 1 ,2 B 1,3 C 2,3 D 1,2,3 4. 全臂直流电桥的电压灵敏度为S v = ? ( )A E B41E C 21E D 2E 5. 线饶电位器的负载特性在什么情况下才呈行线性特性( )A R L =∞B R L =0C R L =常数D 不可能6. 单只极板式电感传感器的灵敏度S=? ( )A S=2L 0/3δ0B S=2L 0/δ0C S=L 0/3δ0D S=L 0/δ07. 电涡流的大小与下列那些因素有关( )(1)电阻率 (2)相对磁导率 (3)金属导体厚度(4)线圈激励信号频率 (5)线圈与金属之间的距离 A 1,2,3,5 B 1,2,4,5 C 2,3,4,5 D 1,2,3,4,5三.简答题(5*6) 1. 压磁效应2.压电效应3.热电效应4.传感器的静态特性由那些性能指标描述?它们一般用何公式表示?5.应变效应6.什么是电涡流,电涡流传感器为什么也属于电感传感器.四. 分析计算题(2*8)1.在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受ε=4300µ应变作用.若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R 2/R 1=1,该应变片的灵敏系数为多少?2.当差动式极距变化型的电容传感器动极板相对于定极板位移 mm d 75.0=∆时,若初始电容量为C 1=C 2=80pF,初始距离d=4mm,试计算其非线性误差.若将差动电容改为单只平行电容,初始值不变,其非线性误差有多大?五.证明题(11)证明两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成的热电偶的热电势就已知六.设计题(15)用热电偶设计测量几点温度之和的测温线路,并说明工作原理传感技术A 卷答案 一. 填空题1.非电量,电信号2.敏感元件,转换元件3.应变效应4.金属电阻应变片,半导体电阻应变片5.受力后几何尺寸的变化,受力后材料的电阻率发生的变化6. 微小位移量7.R 1R 4=R 2R 48.电桥供电电压, n=19.Z 1Z 4=Z 2Z 4 11 10面积变化形,极距变化形,介质变化形 11. 自感式,互感式,涡流式 二. 选择题1 C2 A3 D4 C5 A6 B7 D8 C 三. 简答题1. 把两种不同的金属两头相互连接组成闭合回路.如果其中一端进行加热,另一端温度不变,回路中就会有电流产生的现象就叫热电效应.2. 当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时,会产生变形,此时这两种材料的两个表面将产生符号相反的电荷;当去掉外力后,它又重新回到不带电的状态,这种现象称为压电效应.3. 因为导体或半导体的电阻R=PL/A 与电阻率P 及其几何尺寸(其L 为长度,A 为横截面积)有关,当导体或半导体在受外力作用时,这三者都会发生变化,所以会引起电阻的变化.通常测量阻值的大小,就可以反映外界作用力的大小.4. (1)提高桥臂比 (2)采用差动电桥 (3 )采用高内阻的恒流源电桥可以提高灵敏度但是却受到电阻应变片的允许功耗的限制.5. .所谓压阻效应是指半导体材料, 当某一轴向受外力作用时,其电阻率发生变化的现象.6. 略 四.计算题 1. 解:由公式:1211111R R R R R R r +∆+∆=即得11R R ∆=0.02 而 11R R ∆=εχκςK S =4.652.解差动电容的非线性误差%5.3%10020=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=d d r单只平板电容非线性误差%8.18%1000=⨯∆=d dr五.证明题:分两种情况证明 (1)热电偶回路的总热电势为E=e AB (T)+e BC (T 0)+e CA (T 0) (1)如果热电偶回路各接点温度相同,其总的热电势为0. E=e AB (T 0)+e BC (T 0)+e CA (T 0)=0 变换后e CA (T 0)+e BC (T 0)= - e AB (T 0) (2) (2)代入(1)中得 E= e AB (T)+e BC (T 0) (2)E= e AB (T)+e BC (T 1)+e CB (T 1)+ e BA (T 0) 由于e BC (T 1)+e CB (T 1)=0 E= e AB (T)+ e BA (T 0) 六.设计题(1)测量平均温度的方法通常用几只相同型号的热电偶并联在一起,要求三只热电偶都工作在线性段.在测量仪表中指示的为三只热电偶的输出电势的平均值.在每一只热电偶线路中,分别串接均衡电阻R 1,R 2,R 3, 其作用是为了在T 1,T 2,T 3,不相同时,使每一只热电偶的线路中流过的电流免受电阻不等的影响,所以R 1,R 2,R 3很大.好处是仪表的分度和单独配用一个热电偶的时一样,缺点是一只热电偶热断时,不能很快地觉察出来.E 1 =E AB (T 1,T 0) E=E AB (T 2,T 0) E==E AB (T 3,T 0)3321E E E E T ++=(2)略传感技术B 卷答案 一.填空题1. 电阻率2. R 1R 4=R 2R 43. 电桥供电电压, n=14. Z 1Z 4=Z 2Z5. 面积变化形,极距变化形,介质变化形6. 变空气隙厚度,变气隙面积7. 接触电势,温差电势8. 高频反射式,低频透射式9.并联法,串连法. 10.电涡流. 11.微小位移量 12. 温度变化,电量 二.选择题1.C2.A3.D4.A5.A6.D7.D 三. 简答题1. 这种由于应力使铁磁材料磁化强度变化的现象.2. 当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时,会产生变形,此时这两种材料的两个表面将产生符号相反的电荷;当去掉外力后,它又重新回到不带电的状态,这种现象称为压电效应.3. 把两种不同的金属两头相互连接组成闭合回路.如果其中一端进行加热,另一端温度不变,回路中就会有电流产生的现象就叫热电效应.4.线性度,灵敏度,重复性,迟滞现象,分辨率,稳定性,漂移xxnna a x a a y ++++= 22105.导体或半导体因机械变形而使其阻值发生变化的现象称为应变效应6.电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,该电流称之.电涡流式传感器等效电路参数均是互感系数M 和电感L,L 1,的函数,故把这类传感器归为电感式传感器 四.计算题 解:由公式:1211111R R R R R R r +∆+∆=即得11R R ∆=0.02 而11R R ∆=εχκς K S =4.652.解差动电容的非线性误差%5.3%10020=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=d d r单只平板电容非线性误差 %8.18%1000=⨯∆=d dr五.证明题AC,AB,和BC 三个电偶,其接点温度一端都为T,另一端为T 0 ,若E= e AB (T)+e BC (T 1)+e CB (T 1)+ e BA (T 0) E AC (T, T 0 )= e AC (T)- e AC (T 0)E AB (T,T 0)= e AB (T)- e AB (T 0)E AC (T, T 0 )- E AB (T,T) = e AC (T)- e AC (T 0) -e AB (T)+e AB (T 0)= e AC (T)- -e AB (T)- e AC (T 0 )+e AB (T 0)e AC (T)- e AB (T)=e BC (T) e AC (T 0)- e AB (T 0 =e BC T 0) 因此E AC (T, T 0 )-- E AB (T,T 0)= e BC (T)- e BC T 0)=E BC (T, T 0 ) 得证. 六.设计题.O1 2 3利用同类型的热电偶,可以测量温度之和,也可以测量平均温度.联线的缺点是.当有一个热电偶烧断时,总热电势消失.总热电势为E T =e AB (T 1)+ e DC (T 0) +e AB (T 2)+ e DC (T 0) +e AB (T 3)+ e CD (T 0) 因为C,D 为A,B 的补偿线,其热电性质相同. e DC (T 0)= e BA (T 0)=- e AB (T O ) 测得个热电偶之和.。