常用傳感器的原理與應(yīng)用習(xí)題.doc

第3章 常用傳感器的工作原理及應(yīng)用31電阻式傳感器填空：1、常用的電阻應(yīng)變片分為兩大類： 和 。2、金屬電阻的 是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。3、金屬電阻應(yīng)變片有 、 及 等結(jié)構(gòu)形式。4、電位器式傳感器都是由 、 和 三部分構(gòu)成。5、半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體材料 制成的一種純電阻性元件。6、半導(dǎo)體應(yīng)變片與金屬電阻應(yīng)變片相比較: 其靈敏度更高， 溫度穩(wěn)定性差。7、彈性元件在傳感器中起什么作用？8、 試列舉金屬絲電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。9、 繪圖說明如何利用電阻應(yīng)變片測(cè)量未知的力。10、電阻應(yīng)變片阻值為，靈敏系數(shù)K2，沿縱向粘貼于直徑為0.05m的圓形鋼柱表面，鋼材的，。求鋼柱受10t拉力作用時(shí)，應(yīng)變片的相對(duì)變化量。又若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼、受同樣拉力作用時(shí)，應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為多少？11、采用阻值為120、靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1000時(shí)，試求單臂工作電橋、雙臂工作電橋以及全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。3.2電容式傳感器1、電容式傳感器采用 作為傳感元件，將不同的 變化轉(zhuǎn)換為 的變化。2、根據(jù)工作原理的不同，電容式傳感器可分為 、 和 三種。3、電容式傳感器常用的轉(zhuǎn)換電路有： 、 、運(yùn)算放大器電路、 和 等 。4、電容式傳感器有什么特點(diǎn)？試舉出你所知道的電容傳感器的實(shí)例。5、試分析電容式物位傳感器的靈敏度？為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)注意什么問題？6、為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的？采取什么措施可改善其非線性特征？7、變間隙電容傳感器的測(cè)量電路為運(yùn)算放大器電路，如圖所示。傳感器的起始電容量，定動(dòng)極板距離，運(yùn)算放大器為理想放大器（即），極大，輸入電壓V。求當(dāng)電容傳感器動(dòng)極板上輸入一位移量使減小時(shí)，電路輸出電壓為多少？8、 如圖所示正方形平板電容器，極板長(zhǎng)度，極板間距離。若用此變面積型傳感器測(cè)量位移，試計(jì)算該傳感器的靈敏度并畫出傳感器的特性曲線。極板間介質(zhì)為空氣，。9、一電容式傳感器的兩個(gè)極板均為邊長(zhǎng)為10cm的正方形，間距為1mm，兩極板間氣隙恰好放置一邊長(zhǎng)為10cm，厚度為1mm，相對(duì)介電常數(shù)為4的正方形介質(zhì)。該介質(zhì)可在氣隙中自由滑動(dòng)。若用該電容式傳感器測(cè)量位移，試計(jì)算當(dāng)介質(zhì)極板向某一方向移出極板相互覆蓋部分的距離分別為1cm、2cm、3cm時(shí)，該傳感器的輸出電容值分別是多少？10、一個(gè)變極距性電容式位移傳感器的有關(guān)參數(shù)為：初始極距=1mm，r=1，S=314mm2 。當(dāng)極板極距變化為=10m時(shí)，計(jì)算該電容傳感器的電容絕對(duì)變化量和相對(duì)變化量各是多少？3.3電感式傳感器1、電感式傳感器是利用被測(cè)量的變化引起線圈 或 的變化，從而導(dǎo)致線圈 改變這一物理現(xiàn)象來實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。2、根據(jù)電感式傳感器的轉(zhuǎn)換原則，可分為 和 傳感器3、自感式傳感器主要有 、 和 三種類型。4、自感式傳感器的結(jié)構(gòu)主要有 、 和 三部分構(gòu)成。5、差動(dòng)式電感傳感器分為 、 和 三種類型。6、互感式傳感器的工作原理類似 的作用原理，其結(jié)構(gòu)主要包括 、 和 等。7、差動(dòng)變壓器式傳感器的測(cè)量電路主要有 電路和 電路。8、自感型電感傳感器的靈敏度與哪些因素有關(guān)？要提高靈敏度可采取哪些措施？9、電感式傳感器有幾大類？各有何特點(diǎn)？10、比較差動(dòng)式自感傳感器和差動(dòng)變壓器在結(jié)構(gòu)上及工作原理上的異同之處。11、試述應(yīng)變電橋產(chǎn)生非線性的原因及削減非線性誤差的措施。12、在電感傳感器中常采用相敏整流電路，其作用是什么？3.4壓電式傳感器1、壓電式傳感器是一種 傳感器，亦即 型傳感器。2、在外力作用下，壓電材料的表面上產(chǎn)生電荷，從而實(shí)現(xiàn) 到 的轉(zhuǎn)換。3、常見的壓電材料分為三類： 、 和 。4、壓電式傳感器利用 效應(yīng)工作，常用的前置放大器有電壓放大器和 。5、用石英晶體制作的壓電式傳感器，晶面上產(chǎn)生的 與作用在晶面上的壓強(qiáng)成正比，而與晶片 和面積無關(guān)。6、由于外力作用在壓電傳感元件上所產(chǎn)生的電荷只有在無泄漏的情況下才能保存，即需要測(cè)量回路具有無限大的內(nèi)阻抗，這實(shí)際上是達(dá)不到的。因此，壓電式傳感器 。壓電元件只有在交變力的作用下，電荷才能源源不斷地產(chǎn)生，可以供給測(cè)量回路以一定的電流，故 。7、什么是壓電效應(yīng)？以石英晶體為例說明壓電晶體是怎樣產(chǎn)生壓電效應(yīng)的？8、 常用的壓電材料有哪些？各有哪些特點(diǎn)？9、為什么說壓電式傳感器只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量而不適合于靜態(tài)測(cè)量？石英晶片的受力示意圖10、根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標(biāo)出晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號(hào)。 3.5霍爾傳感器1、霍爾傳感器是利用 作為媒介。2、霍爾傳感器有 和 兩種類型。3、霍爾元件工作的物理基礎(chǔ)是 。4、根據(jù)輸出信號(hào)的形式，可將霍爾集成電路分為 和 兩種形式。5、線性型霍爾集成電路通常由 、 、 和 四部分組成。其特點(diǎn)是輸出電壓與外加磁感應(yīng)強(qiáng)度B成 關(guān)系。6、開關(guān)型霍爾集成電路的開關(guān)形式有 和 兩種。7、什么是霍爾效應(yīng)？其物理本質(zhì)是什么？8、用霍爾元件可測(cè)量哪些物理量？試舉例說明。9、為什么導(dǎo)體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？10、霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系？11、有一個(gè)霍爾元件，其靈敏度KH 是1.2mV/mAkGs,將它置于一個(gè)梯度為5kGs/mm的磁場(chǎng)中，額定控制電流I是20mA，如果霍爾元件在平衡點(diǎn)附近作0.1mm的擺動(dòng)，則輸出電壓范圍是多少？3.6熱敏傳感器1、熱敏傳感器主要有 和 兩種2、熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而 這一特性來測(cè)量溫度的。3、熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償常用的方法有 法、 法、 法和 法。4、熱電勢(shì)由兩部分組成，一部分是兩種導(dǎo)體的 ，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。5、熱電偶的熱電勢(shì)大小與 和 有關(guān)，為了保證輸出熱電勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須保持冷端溫度 。6、在熱電偶測(cè)溫回路中經(jīng)常使用補(bǔ)償導(dǎo)線的最主要的目的是 。7、什么是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng)？試說明熱電偶的測(cè)量原理。8、試述熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)膸追N主要方法和補(bǔ)償原理。9、試分析金屬導(dǎo)體產(chǎn)生接觸電動(dòng)勢(shì)的原因。10、如下圖所示鎳鉻-鎳硅熱電偶，