传感器试卷和答案

浙江工业大学成教学院试卷B（答案）课程传感器与测试技术姓名______________________________供参考，如有疏忽，请指正______传感器原理与应用试题答案（一）一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1．用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。

2．把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用同名端反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

3．闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。

当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。

4．电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。

5．影响金属导电材料应变灵敏系数K。

的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。

评分标准：每填一个空，2.5分，意思相近2分。

二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分）1．电阻应变片的线路温度补偿方法有（ A.B.D ）。

A．差动电桥补偿法B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法D．恒流源温度补偿电路法2．电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（B）。

A． 60Ω B．120Ω C．200Ω D．350Ω3．通常用应变式传感器测量（BCD）。

A．温度 B．速度 C．加速度 D．压力4．当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（B,D）。

A ．灵敏度增加B ．灵敏度减小C ．非统性误差增加D ．非线性误差减小5．在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（BD ）。

A ．外光电效应 B ．内光电效应 C ．光电发射 D ．光导效应评分标准： 3\4\5题回答对一个2分，1题（A.B.D ）回答对一个2分，两个3分，2题（B ）不对没有得分。

三、回答下列问题（每题5分，答出原理3分，说明2分） 1．什么1/2桥能提高灵敏度，减小非线性；利用桥路中相邻臂电阻变化相反，对邻臂电阻变化相同的特点，将两个工作应变片接入电桥的相邻臂，并使它们一个受拉，另一个受压，如图所示，称为半桥差动电桥，半桥差动电桥电路的输出电压为评分标准：说明出划线部分的重点意思得1.5分，回答完整2分E 433221111L U R R R R R R R R R U ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-∆-+∆+∆+=写出平衡条件：1分设平衡时R 1=R 2=R 3=R 4=R ， 又ΔR 1=ΔR 2 =ΔR 则得证结论：2分RRU U ∆=2EL可知半桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度也比单一应变片工作时提高了一倍。

2谓压阻效应：.固体受到力的作用后，其电阻率（或电阻）就要发生变化，这种现象称为压阻效应。

πσεμεπμπσ=++=∆+∆+=∆)21(2E lll l RR评分标准： 说明2分 表达式3分3．间导体定律．()()()()0AB 0AB AB 0ABC ,,T T E T E T E T T E =-= 由导体A 、B 组成的热电偶，当插入第三种导体时，只要该导体两端的温度相同，插入导体C 后对回路总的热电势无影响。

评分标准：R 1+∆R 1R 2－∆R 2R 3R 4R 1+∆R 1R 2－∆R 2uuu 0u 0R 4+∆R 4R 3－∆R 3112 23344（a ）（b ）（a ）半桥差动；（b ）全桥差动A B CABT 0T 0TT 0 C12 3 测量仪表说明3分 表达式2分4.周边固支；压力均布；小挠度。

评分标准：回答三条满分，一条2分，两条4分，三条5分5．电压放大器：适合高频量测量，更换导线灵敏度要重新标定。

电荷放大器：适合高低频量测量，灵敏度与导线长度无关，只与反馈电容有关。

评分标准：（说明：意思相近4分。

若答电压放大器放大电压，电荷放大器放大电荷不得分。

）四、作图并说明以下问题（每题6分 作图3分，说明3分） 1通常沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”，F yF yXX （d ）（c ）评分标准： 说明3分作图3分 注意图与说明一致2．当衔铁处于中间位置时，1=2，初级线圈中产生交变磁通1和2，在次级线圈中便产生交流感应电势。

由于两边气隙相等，磁阻相等，所以1=2，次级线圈中感应出的电势 e 21=e 22 ，由于次级是按电势反相连接的，结果输出电压U sc =0。

当衔铁偏离中间位置时，两边气隙不等（即1≠2），次级线圈中感应的电势不再相等（即e 21≠e 22），便有电压U sc 输出。

U sc 的大小及相位取决于衔铁的位移大小和方向评分标准： 说明3分U scU sr R 1～ R 22L 21L 22 1 e 21 e 22M 1M 2 ～～ I 1φ 2φ 1作图3分3．霍尔电势:IB K U H H评分标准： 表达式3分，作图3分，看磁场的在磁通量B ↑的表示符号与否，在，个别符号没有表示的适当减1分，磁通量B ↑的表示符号不在的，不得分。

4.当线圈通入交变电流I时，在线圈的周围产生一交变磁场H 1，处于该磁场中的金属体上产生感应电动势，并形成涡流。

金属体上流动的电涡流也将产生相应的磁场H 2，H 2与H 1方向相反，对线圈磁场H 1起抵消作用，从而引起线圈等效阻抗 Z 或等效电感LU HBbdI+ + + + + + + + f L f E - - - - - - - vH电涡流L磁通 IR 2R 1MI 2L 1I 1LUL 或品质因数相应变化。

金属体上的电涡流越大，这些参数的变化亦越大。

根据其等效电路，列出电路方程 ⎩⎨⎧=++-=-+0j j j j 2222121111I L I R I M U I M I L I R ωωωω评分标准： 回路方程写出3分 作图3分5光纤位移传感器的工作原理 1、光纤位移传感器的结构及工作原理评分标准：满分6分： 1结构原理图（2分）； 2反射光接收原理示意图2分） 3位移与输出电压曲线（2分）3、位移与输出电压曲线卷号：（A）（2009年5月）机密湖北师范学院期末考试试卷传感器与自动检测技术考试范围1-9章命题人张先鹤院系控制系考试形式闭卷课程类别必修学期20091 专业电气工程及其自动化被测目标图1.2反射式光纤位移传感器结构示意与原理示意图一、填空题（本题共 30空，每空 1 分，共 30 分）1、将温度转换为电势大小的热电式传感器是传感器，而将温度变化转换为电阻大小的热电式传感器是（金属材料）或（半导体材料）。

2、光纤传感器由、和三部分组成，光纤传感器一般分为两大类，即光纤传感器，也称为光纤传感器，另一类是光纤传感器，也称为光纤传感器。

3、实际使用中的传感器，其特性要受到环境变化的影响，为消除环境干扰的影响，广泛采用的线路补偿法包括补偿型、补偿型、补偿型。

4、电感式传感器也称为传感器，它是利用电磁感应原理将被测物理量转换成线圈自感系数和互感系数的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化，从而实现非电量到电量的转换。

5、热电偶传感器的工作基础是，其产生的热电势包括电势和电势两部分。

热电偶的定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础；定律为制定分度表奠定了理论基础；根据定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。

6、用于制作压电传感器的常用压电材料是石英晶体和压电陶瓷。

7、测量系统的静态特性指标主要有灵敏度、线性度、重复性、迟滞、漂移等。

二、简答题（本题共_4_小题,每小题 6 分，共 24分）。

1、简述霍尔电动势产生的原理。

2、简述传感器的定义3、直流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥的平衡条件是什么？直流电桥优点：电源稳定电路简单，仍是主要测量电路；缺点：直流放大器较复杂，存在零漂工频干扰。

交流电桥优点：放大电路简单无零漂，不受干扰，为特定传感器带来方便；缺点：需专用测量仪器或电路不易取得高精度。

直流电桥的平衡条件：R1R4=R2R34、光电池的工作原理。

光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”,当光照射PN结的一个面时，电子——空穴对迅速扩散，在结电场作用下建立一个与光照强度有关的电动势。

三、应用题（本题共_2_小题，每小题 12 分，共 24 分）1、Pt100和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。

2、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。

试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。

四、设计题（本题共_1小题,每小题 10 分，共 10 分） 根据你所掌握传感器知识，设计一套测湿传感器（包括敏感元件的选择、测量电路的设计、采用的温度补偿及抗干扰措施）。

E a cd五、计算题（本题共_1小题,每小题 12 分，共 12 分） 已知如图(a)所示，Rt 是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算出Rt 的值和Ra 的值和电桥的输出电压V AB 。

其中（R 1=10K Ω，R 2=5K Ω，R 3=10K Ω，E=5伏，A=310940.3-⨯,B=710802.5-⨯-）（注：素材和资料部分来自网络，供参考。

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