傳感器技術(shù)習(xí)題

1、【選擇】1屬于傳感器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的是（D） A重復(fù)性 B線性度 C靈敏度 D固有頻率2利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。–） C兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片3若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)為10，最大輸入信號(hào)為2.5V，則該轉(zhuǎn)換器能分辨出的最小輸入電壓信號(hào)為10/(210-1)=10/10232.44mV4.傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的分辨力越高5.差動(dòng)電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為( 0 )6.非線性度是表示校準(zhǔn)曲線( B )的程度。 A.接近真值B.偏離擬合直線 C.正反行程不重合D.重復(fù)性7.半導(dǎo)體應(yīng)變片具有( A )等優(yōu)點(diǎn)。

2、 A.靈敏度高B.溫度穩(wěn)定性好 C.可靠性高D.接口電路復(fù)雜8.將電阻應(yīng)變片貼在( C )上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。 A.質(zhì)量塊B.導(dǎo)體 C.彈性元件D.機(jī)器組件9.結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器( 結(jié)構(gòu)參數(shù) )的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的。10. 電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為( C )的輸出。A. 電阻 B. 電容 C. 電壓 D. 電荷11. 下列傳感器中的物性型傳感器的是（A)。 A 擴(kuò)散硅壓阻式壓力傳感器 B 線繞電位器式傳感器 C 應(yīng)變片式壓力傳感器 D 金屬絲式傳感器。12測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（ D ） A變極板面積型 B變極距型 C變介質(zhì)

3、型 D容柵型13.非周期信號(hào)的頻譜是( A ) A.連續(xù)的B.離散的 C.基頻的整數(shù)倍D.脈沖函數(shù)14.半導(dǎo)體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率( B ) A.上升B.迅速下降 C.保持不變D.歸零15. 對(duì)于電渦流傳感器的諧振測位移電路，當(dāng)無金屬導(dǎo)體靠近時(shí)，其輸出電壓( A )A. 最大 B. 最小 C. 隨機(jī)變化 D. 中間點(diǎn)16. 下列說法正確的是(D )。 A 差動(dòng)整流電路可以消除零點(diǎn)殘余電壓，但不能判斷銜鐵的位置。 B 差動(dòng)整流電路可以判斷銜鐵的位置和運(yùn)動(dòng)方向。 C 相敏檢波電路可以判斷位移的大小，但不能判斷位移的方向。D 相敏檢波電路可以判斷位移的大小和位移的方向?！咎羁铡?. 傳感器

4、由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測量電路三部分組成。2一個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為180，半導(dǎo)體材料的彈性模量為1.8×105Mpa,其中壓阻系數(shù)L為 180/（1.8×105×106）=1×109 Pa-1。3交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分別為若電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為1-4=2-3。4.金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱應(yīng)變效應(yīng)；半導(dǎo)體或固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，

5、這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。5.什么是參量型的位移傳感器將被測物理量的變化轉(zhuǎn)化為電參數(shù)如電阻，電容，電感等的傳感器。6已知某傳感器的靈敏度為K0，且靈敏度變化量為K0，則該傳感器的靈敏度誤差計(jì)算公式為rs= (K0/K0 )×100。7電容式壓力傳感器是變 間隙 型的。8.利用電渦流位移傳感器測量轉(zhuǎn)速時(shí)，被測軸齒盤的材料必須是_金屬（導(dǎo)磁金屬材料）_。9.采用_交流_電源供電的電橋稱為交流電橋。10. 渦流傳感器的線圈與被測物體的距離減小時(shí)，互感系數(shù)M將_增加_。11. 在電橋測量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，_全橋_接法可以得到最大靈敏度輸出。12、變

6、極距型電容傳感器做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)后，靈敏度提高原來的 2 倍。而非線性誤差轉(zhuǎn)化為平方反比關(guān)系而得以大大降低。13.分布和寄生電容的存在對(duì)電容傳感器影響是 使傳感器電容變的不穩(wěn)定，易隨外界因素的變化而變化。 。14.傳感器靜態(tài)特性是指傳感器在被測量處于穩(wěn)定狀態(tài) 時(shí)，輸出量和輸入量之間的關(guān)系?！竞喆稹?電容傳感器按原理分類有幾種類型？檢測角位移、液位深度、非金屬薄片厚度、電纜偏心度等參數(shù)，分別采用什么類型的電容傳感器？答：變極距(d)型(又稱變間隙型)、變面積(A)型和變介電常數(shù)()型2為什么常在電容傳感器極板間插入云母片？答：為了提高傳感器的靈敏度，減小初始極間距【計(jì)算】1、圖為一直流應(yīng)變電橋，E

7、= 4V，R1=R2=R3=R4=350，求：R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為R1=3.5時(shí)輸出U0=?。R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對(duì)臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。解：U0=E4RR=443.5350=0.01VU0=0U0=E2RR=423.5350=0.02VU0=ERR=4*3.5350=0.04V2.某線繞式線性電位計(jì)的骨架直徑D0=10mm，總長L0=100mm，導(dǎo)線直徑d=0.1mm,電阻率=0.6*10（-6） .m；總匝數(shù)W=1000。試計(jì)算該電位

8、計(jì)的空載電阻靈敏度KR解：3. 某繞線式線性電位計(jì)如圖所示，電位計(jì)的總長度為L=100mm,總電阻為R=20，輸入電壓Ui=24V,試求： （1）電位計(jì)的靈敏度KR輸和電壓靈敏度KU;（2）當(dāng)電刷的位移x=24mm時(shí)，相應(yīng)的電阻Rx和電位計(jì)輸出的空載電壓U0解：（1） （2） 4. 某一圓形截面繞線式位移傳感器的線圈直徑為10mm,共繞制100匝，線圈總電阻為2k,則傳感器的電阻總靈敏度為解： 5. 某繞線式線性電位計(jì)，骨架截面為圓形，直徑D0=20mm, 總長為L0=100mm,導(dǎo)線直徑d=0.2mm,電阻率，總匝數(shù)W=1000，求（1）電位計(jì)的空載電阻靈敏度KR;（2）當(dāng)電源電壓為Ui=1

9、0V時(shí)，求輸出電壓靈敏度KU解：（1）（2）6.某電位計(jì)式位移傳感器的測量電路如圖所示。E=15V,R=20k,AB為線性電位計(jì)，導(dǎo)線總長度為300mm,總電阻為24k,C點(diǎn)為電刷位置。（1）計(jì)算此線性電位計(jì)的電阻靈敏度和電壓靈敏度（2）當(dāng)位移x從40mm變化到240mm時(shí)，輸出電壓的范圍是多少？解：（1）（2）輸出電壓的范圍從-8V到2V.7、圖示為一繞線式電位計(jì)式位移傳感器，試回答：該傳感器的電壓靈敏度、分辨力與哪些因素有關(guān)？為什么？ 解：傳感器的電壓靈敏度是外加電壓和電位計(jì)的有效長度之比，Ku=Ui/L分辨力與階梯誤差有關(guān)，階梯誤差大，分辨力就低，階梯誤差由繞組匝數(shù)決定，在保持骨架長度一

10、定的情況下，線徑越小，匝數(shù)越多，則階梯誤差越小，則分辨力越高。8. 已知某壓電式傳感器測量最低信號(hào)頻率f =1Hz，現(xiàn)要求在1Hz信號(hào)頻率時(shí)其輸出電壓下降不超過5%，若采用前置電壓放大器輸入回路總電容Ci = 500pF。求該前置放大器輸入總電阻Ri是多少（設(shè)Ra=，Cc=0，Ca<<Ci）？解：由式(6)，電壓前置放大器理想輸入電壓幅值Um為wR(Ca+C)=wt>>時(shí)的Uim，即所以，電壓前置放大器實(shí)際輸入電壓的幅值Uim與Um之比的相對(duì)幅頻特性為 式中w為作用在電壓元件上的信號(hào)角頻率，w = 2pf ；t = R(Ca+C) = Ri(Ca+Cc+Ci) = Ri

11、(Ca+Ci) RiCi為前置放大器回路的時(shí)間常數(shù)。 A(w)只有在w = 時(shí)值為1，其他皆小于1。為保證輸出電壓下降不超過5%，應(yīng)滿足解得：，即 ，所以9.如圖所示電荷前置放大器電路。已知Ca=100pF，Ra = ，Cf =10pF。 若考慮引線電容Cc的影響，當(dāng)A0(即A) = 104時(shí)，要求輸出信號(hào)衰減小于1%。求使用90pF/m的電纜其最大允許長度為多少？解：利用式(13)，令Ci=0，A=A0，得。令d < 1%，解得所以10.分析壓電式加速度計(jì)的頻率響應(yīng)特性。若電壓前置放大器測量電路的總電容1000pF，總電阻R=500MW傳感器機(jī)械系統(tǒng)固有頻率f0 = 30kHz，相對(duì)阻

12、尼系數(shù)x = 0.5。求幅值誤差小于2%時(shí)，其使用的頻率范圍。解：根據(jù)壓電式加速度計(jì)頻率響應(yīng)特性可知，其下限截止頻率取決于前置放大器參數(shù)，見題8。下限截止頻率滿足 式中w為作用在壓電元件上的信號(hào)角頻率；t = RC為前置放大器回路時(shí)間常數(shù)。代入數(shù)據(jù)得t = RC = 500×106×1000×10-12 = 0.5s，可計(jì)算出wL = 10rad/s，而wL = 2fL，所以其輸入信號(hào)頻率下限為fL = wL/(2)=1.6 Hz 上限截止頻率可由傳感器本身頻率特性決定，即 式中w0為傳感器固有角頻率。當(dāng)w/w0 << 1時(shí)，得理想頻率特性表達(dá)式為 根

13、據(jù)題意，在上限頻率wH時(shí)，幅值誤差為2%，可表示為。可得 解得(wH/w0)2 =1.04、0.96、0.042，舍去1.04和0.96，計(jì)算得wH/w0 = 0.205，則 fH = 0.205f0 = 6.15kHz 另外fH也可按fH = ( 1/51/3 ) f0 范圍估算，則得fH范圍在610kHz之內(nèi)。 通過以上分析可見，加速度計(jì)使用信號(hào)頻率的范圍在1.6Hz至6kHz比較理想。11.利用鉑銠-鉑熱電偶（S型）測溫時(shí)，設(shè)測量得到T0 = 20，EAB(T,T0) = 7.322mv,求T。 解： 查PtRh-Pt熱電偶分度表，可得EAB(20,0) =0.113mv，有： EAB(T,0) = EAB(T,T0)+EAB(T0,0)= 7.322mv+0.113mv= 7.435mv 反查分度表，可得T = 810.4。12. 利用鉑銠-鉑熱電偶測溫時(shí)，設(shè)測量得到T0 = 20，EAB(T,T0) = 7.322mv,求T。解：令EAB(T',0) = 7.322mv，得T'=800查表9-1得，k=0.59 所以，T = T' + kT0 =800+0.59×20=811.813.變間距（d）型平板電容傳感器，當(dāng)時(shí)，若要求測量線性度為0.1%。求：允許間距測量最大變化量是多少？計(jì)算題2題圖