长沙理工大学传感器原理及应用A试卷

1.1 传感器的基本特性通常用静态特性和动态特性来描述。

当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输入-输入关系为频率响应特性。

1.2 传感器变换的被测量的数值处在稳定状态下，传感器输出于输入的关系称为传感器的静态特性，其主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。

1.3 电阻式传感器是一种将位移转换成与其有一定的关系的电阻变化的机电传感元件。

1.4 振弦式传感器是以拉紧的钢弦作为传感元件，其固有频率与弦的张紧力的平方根成正比。

1.5 磁电式传感器是利用电磁发电将速度信号转换成感应电动势信号输出。

1.6 运动测量所涉及的基本物理量有长度和时间，它们的基本单位分别是米和秒。

1.7 光电编码器的常用编码方式有普通编码、增量编码、绝对编码三种。

1.8 激光与雷达测速的基本原理是多普勒效应。

1.9 基本滤波器可分为低通、高通、带通、带阻四种类型。

1.10 交、直流电桥平衡的条件是二、选择题2.1 通常用热电阻测量（C ） A. 电阻 B. 扭矩 C. 温度 D. 流量2.2 影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（C ）A. 导电材料电阻率的变化B. 导电材料几何尺寸的变化C. 导电材料物理性质的变化D. 导电材料化学性质的变化2.3 通常用电感式传感器测量（C ） A. 电压 B. 磁场强度 C. 位移 D. 压力2.4 电涡流式传感器激磁线圈的电源是（C ）A. 直流 B. 工频交流 C. 高频交流 D. 低频交流2.5 当变间隙式电容传感器两极板的初始距离d增加时，将引起传感器的（BD ）A. 灵敏度增加B. 灵敏度减小C. 非线性误差增加D. 非线性误差减小2.6 压电式传感器目前多用于测量（BD ）A. 静态的力或压力B. 动态的力或压力C. 速度D. 加速度三、应用分析题3.1测量装置实现不失真测量的条件是什么？工程意义与理论意义上的不失真测试有何差别？答：测试装置不失真测量的条件在时域的条件为：y(t)=Ax(t-τ)，频域条件为：A(ω)=常数,φ(ω)=-τω。

理论上的测试不失真在实际仪表中基本不存在，工程意义上的不失真是指在容许误差范围内的测试不失真。

3.2 对压电式传感器，其电压放大器与电荷放大器有何差别？最好选用那种放大器？答：电压放大器受传感器电缆的影响较大，而电荷放大器受传感器电缆的影响较小，几乎可以忽略。

因此最好选用电荷放大器。

3.3 试画出振动加速度测量计算机数据采集系统的框图。

3.4 采用分压式测量电路测量的变阻式传感器，其输入输出关系呈出非线性，引起这种非线性的原因是什么？在何种条件可以得到近似线性关系?答：引起这种非线性关系的根本原因是测量仪表的输入阻抗总是有限的。

当测量仪表的输入阻抗远远大于变阻器的电阻值时，可以得到近似的线性关系。

3.5 调频与调幅两种调制方式中，哪一种方式的抗干扰的性能较好？为什么？答：调频的干扰性能较好。

因为外界信号与电磁场易于干扰信号的幅值，而难以干扰信号的频率。

1. 电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥是，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到温度补偿的作用。

2. 螺线管式差动变压器传感器中，按线圈绕组排列方式的不同，分为一节式、二节式、三节式、四节式、五节式，通常采用三节式。

3. 电涡流传感器的整个测量系统由传感器和被测体两部分组成。

利用两者的磁性耦合来完成测量任务。

4. 测量是借助专用的技术和设备，通过实验和计算方法，去的被测对象的某个量的大小和符号。

5. 常用的非线性电位器结构以变骨架式和变节足巨式居多。

6. 传感器一般由敏感元件和转换原件两个基本部分组成。

7. 工业上和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是铂热电阻和铜热电阻。

8. 分辨率是显示仪表能够检测到被测量最小变化的本领。

一般模拟式仪表的分辨率规定为最小分格值的一半；数字式仪表的分辨率规定为仪器最后一位的数字。

9. 螺线管式差动变压器的传感器的导磁外壳的功用主要是提供恒定磁强度。

10. 电阻应变片的初始电阻R0 是指应变片未粘贴时，在室温下测得的静态电阻。

11. 电涡流传感器工作时，被测物体电阻率ρ和相对导磁率μr 越小，则传感器的灵敏度越高。

12. 铜热电阻在一些测量精度要求不高，且温度较低的场合，用来测量-50~150 ℃范围的温度。

13. 闭磁路变隙式单线圈传感器的测量范围与灵敏度及线性度是相矛盾的。

14. 电容式传感器中，变介电常数式多用于液位或片状材料厚度的测量。

15. 电涡流传感器的主体是激磁线圈，因而它的性能对整个测量系统的性能产生重要影响。

二、选择题1. 用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（B ）A. 接线方便B. 减小引线电阻变化产生的测量误差C. 减小桥路中其它电阻对热电阻的影响D. 减小桥路中电源对热电阻的影响2.单线圈螺线管式电感传感器广泛用于测量（C ）A. 大量程角位移B. 小量程角位移C. 大量程直线位移D. 小量程直线位移3.通常用电容式传感器测量位移（B ）A. 电容量B. 加速度C. 电场强度D. 交流电压4. 通常用电涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和灵敏度，其激磁线圈（半径为r a）与被测物体间的距离x应该满足（B ）A. r a ≈xB. r a ＞＞xC. r a ＜xD. r a ＞x5.应变片的主要参数有（AC ）A. 初始电阻值B. 额定电压C. 允许工作电压D. 额定功率6.为了使螺线管差动变压器传感器具有较好的线性度，通常是（AC ）A. 取测量范围为线圈骨架的1/10~1/4B. 取测量范围为线圈骨架的1/2~2/3C. 激磁电流频率采用中频D. 激磁电流频率采用高频三、简述振筒式传感器的工作原理在振筒材料已定条件下，振筒的固有频率仅与振筒的刚度有关，而振筒的刚度在振筒形状和尺寸已定条件下仅与筒壁两边的压力差有关，当振筒外部压力恒定时，则振筒固有频率与被测压力呈单值函数关系。

测量振筒频率的变化，即可确定筒内的被测压力值。

图1 图2四、1. 图1是电容式传感器，用它可以测量 戒指的介电常数 的变化和 电介质的厚度 的变化。

2. 画出该传感器的配用测量电路，并指出电路中各符号代表什么。

五、1. 图2是 电容 式传感器的 变压器电桥 测量电路。

2. 图2中C 0表示 固定电容 ；ΔC 表示 差动电容 。

长沙理工大学传感器原理及应用A 作业1一、填空题1. 电阻应变片的工作原理就是依据应变效应，建立导体 电阻 与形变之间的量值关系而工作的。

2. 当应变片主轴线与试件轴线方向一致且受一维应力时，应变片灵敏系数K 是应变片的 电阻相对变化 与试件主应力的 应变 之比。

3. 螺线管式差动变压器传感器中， 零点残存电压 是评定差动变压器性能的主要指标之一，它的存在会造成传感器在零位附近 灵敏度 降低和测量误差增大。

4. 差动螺线管式式电感传感器主要由两个 完全相同 的螺线管和初始状态处于对称位置的（圆柱）铁芯 组成。

因而两个螺线管的初始电感相等。

5. 电涡流传感器的配用电路有 调幅式 电路、 调频式 电路。

（任写两个）6. 电涡流传感器工作时，要求线圈距被测物无关的金属物体至少有一个线圈 直径 的距离，否则会使 灵敏度 降低和非线性误差加大。

7. 采用热电阻作为测量温度的元件是将 温度 的测量转换为 电阻 的测量。

8. 电位器的种类繁多，按工作特性可分为 线 性和 非线 性两种。

9. 差动变压器传感器不仅可以直接用于 机械位移 测量，还可以用于测量与 位移 有关的任何机械量。

10. 测量仪表的精确度是 系统误差 和 随机误差 两者的总和。

精确度简称 精度 。

11. 螺线管式差动变压器传感器主要由线圈组合、 活动衔铁 和 导体外壳 组成。

二、选择题1. 通常用应变片式传感器测量（ C ）A. 温度B. 密度C. 加速度D. 电阻2. 差动变压器式传感器的结构形式很多，其中应用最多的是 （ C ）A. 变间隙式B. 变面积式C. 螺线管式3. 通常用振弦式传感器测量（ B ）A. 温度B. 扭矩C. 电流频率D. 大位移4. 差动变压器式传感器配用的测量电路主要电路有（ AB ） A. 差动相敏检波电路 B. 差动整流电路 C. 直流电桥 D. 差动电桥5. 若使电涡流传感器的灵敏度高，被测物体的电阻率ρ和相对导磁率μr 应该是（ BD ） A. ρ大 B.ρ小 C. μr 大 D. μr 小1、闭磁路变隙式单线圈电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度是相矛盾的。

2、电容式传感器中，变面积式常用于较大的线位移或角位移。

3、光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用光敏二极管替代的结果。

通常基极不引出，只有两个电极。

4、光电管由一个光电阴极和一个阳极封装在真空的玻璃壳内组成，其技术性能主要取决于光电阴极。

5、振筒式传感器用薄壁圆筒将被测气体压力或密度的变化转换成频率的变化。

6、振筒式传感器中，激励器与拾振器通过振筒耦合，加上放大器和反馈网络组成一个振荡系统，所以振筒是由永久磁性材料制成的。

7、所谓光栅，从它的功能上看，就是刻度线间距很小的标尺或度盘。

8、振弦式传感器的原理结构中，振弦的一端用夹紧块固定在支承上，另一端用夹紧块固定在感压膜片上。

9、对某种物体产生光电效应有一个光频阀值的限制，称为红线频率。

10、光敏二极管的结构与普通二极管相似，其管芯是一个具有光电效应的PN结。

它是在反向电压下工作的。

二、选择题1、当一定波长入射光照射物体时，反映该物体光电灵敏度的物理量（B ）A. 红线B. 量子效率C. 逸出功D. 普朗克常量2、光敏三极管工作时（A ）A. 基极开路、集电结反偏、发射结正偏B. 基极开路、集电结正偏、发射结反偏C. 基极接电信号、集电结正偏、发射结反偏3、在光线作用下，半导体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4、振弦式传感器中，把被测量转换成频率的关键部件是（D ）A. 激励器B. 拾振器C. 永久磁铁D. 振弦5、计量光栅上出现莫尔条纹的条件有（AD ）A. 两块栅距相等的光栅叠在一起B. 两块光栅的刻线之间必须平行C. 两块光栅的刻线之间有较大的夹角D. 两块光栅的刻线之间有较小的夹角三、简述题光敏电阻上可以加直流电压，也可以加交流电压。

加上电压后，无光照射时，由于光敏电阻的阻值太大，电路中只有很小的电流，成为暗电流；当有适当波长范围内的光照射时，因其电阻值变小，电路中电流也就变大，称为亮电流。

根据光电流的大小，即可推算出入射光的光强的大小。

1、采用热电阻作为测量温度的元件是将温度的测量转换为电阻的测量。

2、利用电涡流传感器测量位移时，只有在线圈与被测物的距离大小小于线圈半径时，才能得到较好的3、电位器是一种将机械位移转换成电阻或电压的机电传感元件。