傳感器技術(shù)期末考試--試題庫(kù)

1、一、填空題(每題3分)1、傳感器靜態(tài)性是指?jìng)鞲衅髟诒粶y(cè)量的各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)輸出量和輸入量之間的關(guān)系稱為傳感器的靜態(tài)特性。2、靜態(tài)特性指標(biāo)其中的線性度的定義是指 。3、靜態(tài)特性指標(biāo)其中的靈敏度的定義是指 。4、靜態(tài)特性指標(biāo)其中的精度等級(jí)的定義式是 傳感器的精度等級(jí)是允許的最 大絕對(duì)誤差相對(duì)于其測(cè)量范圍的百分?jǐn)?shù)即A= A A/Yfs* 100%。5、最小檢測(cè)量和分辨力的表達(dá)式是6、我們把 叫傳感器的遲滯 7、傳感器是重復(fù)性的物理含意是 8、傳感器是零點(diǎn)漂移是指9、傳感器是溫度漂移是指。10、傳感器對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性 叫傳感器動(dòng)態(tài)性。11、動(dòng)態(tài)特性中對(duì)一階傳感器主要技術(shù)指標(biāo)有 時(shí)間常

2、數(shù)12、動(dòng)態(tài)特性中對(duì)二階傳感器主要技術(shù)指標(biāo)有固有頻率_、阻尼比。13、動(dòng)態(tài)特性中對(duì)二階傳感器主要技術(shù)指標(biāo)有固有頻率、阻尼比。14、傳感器確定擬合直線有一切線法、端基法和最小二乘法 3種方法。15、傳感器確定擬合直線切線法是將過(guò)實(shí)驗(yàn)曲線上的初始點(diǎn)的切線作為按慣例直線的方法。16、傳感器確定擬合直線端基法是將 一把傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的零點(diǎn)輸出的平均值 ao和滿量程輸出的平均值bo連成直線aobo作為傳感器特性的擬合直 線。17、傳感器確定擬合直線最小二乘法是 用最小二乘法確定擬合直線的截距和斜 率從而確定擬全直線方程的方法。25、傳感器的傳遞函數(shù)的定義是 H(S)=Y(S)/X(S) 。29、幅頻特性

3、是指?jìng)鬟f函數(shù)的幅值隨被測(cè)頻率的變化規(guī)律。30、相頻特性是指?jìng)鬟f函數(shù)的相角隨被測(cè)頻率的變化規(guī)律。31、傳感器中超調(diào)量是指 超過(guò)穩(wěn)態(tài)值的最大值 A （過(guò)沖）與穩(wěn)態(tài)值之比的 百分?jǐn)?shù)。32、我們制作傳感器時(shí)總是期望其輸出特性接近零階傳感器。33、零階傳感器的幅頻特性是直線。34、當(dāng)待測(cè)頻率遠(yuǎn)小于傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器測(cè)得的動(dòng)態(tài)參數(shù)與靜態(tài)參數(shù)一致。35、當(dāng)待測(cè)頻率傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器沒(méi)有響應(yīng)。36、當(dāng)待測(cè)頻率等于傳感器的固有頻率時(shí)，傳感器測(cè)得的動(dòng)態(tài)參數(shù)會(huì)嚴(yán)重失真。37、傳感器是能感受被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。38、傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的 敏感元件、產(chǎn)生可用信號(hào)

4、輸出 的轉(zhuǎn)換元件、以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。44、要實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量，檢測(cè)系統(tǒng)的幅頻特性應(yīng)為常數(shù) 。45、金屬材料的應(yīng)變效應(yīng) 是指金屬材料在受到外力作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形， 導(dǎo)致其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象叫金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)。46、半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)是一半導(dǎo)體材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā) 生明顯變化這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。47、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其相同點(diǎn)是它們都是在外界力作用下產(chǎn) 生機(jī)械變形從而導(dǎo)致材料的電阻發(fā)生變化。48、金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其不同點(diǎn)是 金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)以 機(jī)械形變?yōu)橹鳎牧系碾娮杪氏鄬?duì)變化為輔；而半導(dǎo)體材料則正好相反，其應(yīng)變 效應(yīng)以機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻

5、率的相對(duì)變化為主，而機(jī)械形變?yōu)檩o。49、金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù) 是指 金屬應(yīng)變片單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化叫金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。50、金屬箔應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)與金屬絲應(yīng)變片靈敏度系數(shù)不同點(diǎn)是金屬應(yīng)變片 的靈敏度系數(shù)與金屬絲應(yīng)變片靈敏度系數(shù)不同， 金屬絲應(yīng)變片由于由金屬絲彎折 而成，具有橫向效應(yīng)，使其靈敏度小于金屬箔式應(yīng)變片的靈敏度。54、采用應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量時(shí)要進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)脑蚴牵?）金屬的電阻本身具有 熱效應(yīng)，從而使其產(chǎn)生附加的熱應(yīng)變；（2）基底材料、應(yīng)變片、粘接劑、蓋板等 都存在隨溫度增加而長(zhǎng)度應(yīng)變的線膨脹效應(yīng)，若它們各自的線膨脹系數(shù) 不同，就會(huì)引起附加的由線膨脹引起的應(yīng)變。5

6、5、對(duì)電阻應(yīng)變式傳感器常用溫補(bǔ)方法有 單絲自補(bǔ)償雙絲組合式自補(bǔ)償 和電路補(bǔ)償法三種。56、對(duì)電阻應(yīng)變式傳感器常用溫補(bǔ)方法有單絲自補(bǔ)償，雙絲組合式自補(bǔ)償 和電路補(bǔ)償法三種。62、直流電橋根據(jù)橋臂電阻的不同可以分成 等臂電橋_、第一對(duì)稱電橋和第 二等臂電橋。65、直流電橋的等臂電橋輸出電壓為 在R>> AR的情況下，橋路輸出電壓 與應(yīng)變成線性關(guān)系。66、直流電橋的第一對(duì)稱電橋輸出電壓為 在R>> A R的情況下，橋路輸出電 壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。67、直流電橋的第二對(duì)稱電橋輸出電壓為 輸出電壓的大小和靈敏度取決于鄰臂 電阻的比值，當(dāng)k小于1時(shí)，輸出電壓、線性度均優(yōu)于等臂電橋和

7、第一對(duì)稱電橋。 68、僅單臂工作的直流第一對(duì)稱電橋的電橋靈敏度為 69、僅單臂工作的直流第二對(duì)稱電橋的電橋靈敏度 為 070、某位移傳感器，當(dāng)輸入量變化 5mm時(shí)，輸出電壓變化 300mY其靈敏度為 60mV/mm 。71、單位應(yīng)變引起的 電阻的相對(duì)變化 稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。72、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)_073、固體受到作而后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱 壓阻 效應(yīng)。74、應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變 轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。75、應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻 變化的傳感器。76、應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為

8、電阻變化的傳感器， 傳感器由 在彈性元件上粘貼電阻敏感元件構(gòu)成,彈性元件用來(lái)感知應(yīng)變，電阻每攵感元件用來(lái)將應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為電阻的變化。80、要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確地測(cè)量出來(lái)，需采用特別設(shè)計(jì)的測(cè)量電路，通常采用 電橋電路。81、對(duì)第二對(duì)稱電橋?yàn)榱藴p小或消除非線性誤差的方法可以采用增大橋臂比的方法。82、為了消除溫度誤差可以采用半差動(dòng)電橋 和全差動(dòng)電橋。83、為了消除溫度誤差可以采用半差動(dòng)電橋和用全差動(dòng) 電橋。84、電容式傳感器利用了將非電量的變化轉(zhuǎn)換為 電容的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)物 理量的測(cè)量。85、變極距型電容式傳感器 單位輸入位移所引起的靈敏度與兩極板初始間距成 反比 關(guān)系。86、移動(dòng)電容式

9、傳感器 動(dòng)極板，導(dǎo)致兩極板有效覆蓋面積 A發(fā)生變化的同時(shí)，將 導(dǎo)致電容量變化，傳感器電容改變量 AC與動(dòng)極板水平位移成 線性 關(guān)系。89、變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(lái)的2倍。而非線性誤為 平方反比 關(guān)系而得以大大降低。90、電容式傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 中， 運(yùn)放電路適用于單個(gè)電容量變化的測(cè)量，二極管環(huán)形檢波電路和寬度脈沖調(diào)制電路用于差動(dòng)電容量變化的測(cè)量。94、電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn) 主要有測(cè)量范圍大、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí) 間短、機(jī)械損失小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。98、電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要有測(cè)量范圍大、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、機(jī)械 損失小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)。99、電容式傳感器主

10、要缺點(diǎn) 有 寄牛電容影響較大 、當(dāng)電容式傳感器用于變 間隙原理進(jìn)行測(cè)量時(shí)具有非線性輸出特性。111、電感式傳感器是建立在 電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的一種傳感器。112、電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為 線圈的自感系數(shù) 或線圈的互 感系數(shù)的變化，并通過(guò)測(cè)量電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的 測(cè)量。114、與差動(dòng)變壓器傳感器配用的測(cè)量電路中,常用的有兩種：差動(dòng)整流電路和相敏檢波電路。116、變磁阻式傳感器由 線圈、鐵芯和銜鐵3部分組成。119、變磁阻式傳感器測(cè)量電路包括交流電橋 、變壓器式交流電橋和諧振式測(cè)量電路。122、差動(dòng)電感式傳感器 結(jié)構(gòu)形式主要有 變氣隙式、螺線管式兩種。126、差動(dòng)

11、變壓器結(jié)構(gòu)形式不同，但工作原理基本一樣，都是基于線圈互感系數(shù)的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，實(shí)際應(yīng)用最多的是螺線管式 差動(dòng)變壓器。128、電渦流傳感器的測(cè)量電路主要有 調(diào)頻式 和調(diào)幅式兩種。130、電渦流傳感器可用于位移測(cè)量、振幅測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量和無(wú)損探傷。134、電渦流傳感器從測(cè)量原理來(lái)分，可以分為高頻掃射式和低頻透射式 兩大類。136、電感式傳感器可以分為自感式、互感式、渦流式三大類。139、壓電式傳感器可等效為一個(gè) 電荷源 和一個(gè)電容并聯(lián),也可等效為一個(gè) 與電容相串聯(lián)的電壓源。143、壓電式傳感器是一種典型的有源 傳感器（或發(fā)電型傳感器）,其以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)，來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量檢測(cè)的目的。144

12、、壓電式傳感器使用電荷 大器時(shí),輸出電壓幾乎不受連接電纜長(zhǎng)度的影響。145、壓電式傳感器的輸出須先經(jīng)過(guò)前置放大器處理，此放大電路有電荷放大器和電壓放大器兩種形式。149、壓電式傳感器的前置放大器兩大作用是進(jìn)行阻抗變換和放大信號(hào)。151、壓電式電壓放大器特點(diǎn)是把壓電器件的高輸出阻抗變換為傳感器的低輸出阻抗,并保持輸出電壓與輸入電壓成正比。153、電荷放大器的特點(diǎn)是能把壓電器件的高內(nèi)阻的電荷源變換為傳感器低內(nèi)阻 的電壓源，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，并使其輸出電壓與輸入電壓成正比， 且其靈敏度不 受電纜變化的影響。160、熱電動(dòng)勢(shì)來(lái)源于兩個(gè)方面，一部分由兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì) 構(gòu)成、另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。

13、162、補(bǔ)償導(dǎo)線法常用作熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償，它的理論依據(jù)是 中間溫度 定 律。164、常用的熱電式傳感元件有熱電偶和熱敏電阻 。166、在各種熱電式傳感器中，最為普遍是以將溫度轉(zhuǎn)換為電勢(shì)或電阻變化 。167、熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn)換為電勢(shì)的測(cè)溫元件，熱電阻和熱敏電阻是將溫度轉(zhuǎn)換為電阻變化的測(cè)溫元件。169、熱電阻最常用的材料是鋁 和銅,工業(yè)上被廣泛用來(lái)測(cè)量中低溫區(qū)的溫度，在測(cè)量溫度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。172、熱電阻引線方式有三種，其中 三線制 適用于工業(yè)測(cè)量,一般精度要求 場(chǎng)合；二線制適用于引線不長(zhǎng)，精度要求較低的場(chǎng)合；四線制適用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，精度要求高的場(chǎng)合。1

14、75、霍爾效應(yīng)是指 在垂直于電流方向加上磁場(chǎng)，由于載流子受洛侖茲力的作用，則在平行于電流和磁場(chǎng)的兩端平面內(nèi)分別出現(xiàn)正負(fù)電荷的堆積，從而使這兩個(gè)端面出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象。行6、制作霍爾元件應(yīng)采用的材料是半導(dǎo)體材料，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料能使截流子的遷移率與電阻率的乘積最大,而使兩個(gè)端面出現(xiàn)電勢(shì)差最大。180、應(yīng)該根據(jù)元件的輸入電阻、 _輸出電阻_、靈敏度等合理地選擇霍爾元件的 尺寸。186、CCD勺突出特點(diǎn)是以電荷作為信號(hào)。187、光纖工作的基礎(chǔ)是 光的全反射188、按照工作原理的不同，可將 光電式傳感器分為光電效應(yīng) 傳感器、紅外熱釋電傳感器、固體圖像傳感器和光纖傳感器。192、按照測(cè)量光路組成，光電式傳感

15、器可以分為透射 式、反射式、輻射式和開(kāi)關(guān)式光電傳感器。196、光電傳感器的理論基礎(chǔ)是 光電效應(yīng) 。198、通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的 光電效應(yīng)分為3大類。第一類是利 用在光線作用下光電子逸出物體表面的 外光電 效應(yīng)，這類元件有光電 管、光電倍增；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)， 這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng) 勢(shì)的先生伏特效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。三、簡(jiǎn)答題（每題10分）302、什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性？簡(jiǎn)述在什么條件下只研究靜態(tài)特性就 能夠滿足通常的需要。302答：傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)動(dòng)態(tài)激勵(lì)（輸入

16、）的響應(yīng)（輸出）特性，即 其輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的靜態(tài)特性是指它在穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)）信號(hào)作用下的輸入-輸出關(guān)系。 靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。303、簡(jiǎn)述在什么條件下需要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性 ？實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件是 什么？303答：當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。實(shí)現(xiàn)不失真測(cè)量的條件是幅頻特性：A（）=|H（j）| 二A（常數(shù)）相頻特性：（）=-to （線性）A 305、試簡(jiǎn)要說(shuō)明使電阻應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生 溫度誤差的原因，并說(shuō)明有哪幾 種補(bǔ)償方法。305答：溫度誤

17、差產(chǎn)生原因包括兩方面：溫度變化引起應(yīng)變片敏感柵電阻變化而產(chǎn)生附加應(yīng)變，試件材料與敏感柵材料的 線膨脹系數(shù)不同，使應(yīng)變片產(chǎn)生附加應(yīng)變。溫度補(bǔ)償方法基本上分為橋路補(bǔ)償和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類。306、在傳感器測(cè)量電路中，直流電橋與交流電橋有什么不同，如何考慮應(yīng)用場(chǎng) 合？用電阻應(yīng)變片組成的半橋、全橋電路與單橋相比有哪些改善？306、答：直流電橋適合供電電源是直流電的場(chǎng)合，交流電橋適合供電電源是交流的場(chǎng)合。 半橋電路比單橋電路靈敏度提高一倍，全橋電路比單橋電路靈敏度 提高4倍，且二者均無(wú)非線性誤差。310、試分析圓筒型電容式傳感器測(cè)量液面高度的基本原理。2 l、310答：當(dāng)初始狀態(tài)時(shí)，放面圖度 h=04l

18、C0 ,當(dāng)披面圖度為h時(shí)，ln-r則由此可見(jiàn)，電容變化量AC與液面高度h成正比，只要將電容的變化量測(cè)出發(fā)出 來(lái)，就可間接獲得被測(cè)液面高度。311、根據(jù)電容式傳感器工作原理，可將其分為幾種類型？每種類型各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？311、答：根據(jù)電容式傳感器的工作原理，可將其分為 3種：變極板間距的變極 距型、變極板覆蓋面積的變面積型和變介質(zhì)介電常數(shù)的變介質(zhì)型。變極板間距型電容式傳感器的特點(diǎn)是電容量與極板間距成反比，適合測(cè)量位移 量。變極板覆蓋面積型電容傳感器的特點(diǎn)是電容量與面積改變量成正比，適合測(cè)量線位移和角位移。變介質(zhì)型電容傳感器的特點(diǎn)是利用不同介質(zhì)的介電常數(shù)各不相同，通過(guò)改變 介質(zhì)的介

19、電常數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的檢測(cè)，并通過(guò)電容式傳感器的電容量的變化反映 出來(lái)。適合于介質(zhì)的介 電常數(shù)發(fā)生改變的場(chǎng)合。317、試比較自感式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器 的異同。317、答：（1）不同點(diǎn)：1）自感式傳感器把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)的變化；2）差動(dòng)變壓器式傳感器把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。（2）相同點(diǎn)：兩者都屬于電感式傳感器，都可以分為氣隙型、氣隙截面型和螺管 型。319、試分析圖所示差動(dòng)整流電路的整流原理，若將其作為螺線管式差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路，如何根據(jù)輸出電壓來(lái)判斷銜鐵的位置？319答：該差動(dòng)整流電路是把差動(dòng)變壓器的兩個(gè)二次輸出電壓分別整流，然后再將整流后的電壓的差值作為

20、輸出，具體整流原理如下：A、當(dāng)Ui上正下負(fù)時(shí)，上線圈a正b負(fù)，下線圈C正d負(fù)。B*一 *3_二小的 “力口。° 、力t由六319圖 差動(dòng)整流電路原理圖上線圈：電流從a一 1 一2-4一3一b,流過(guò)電谷G的電流是由2至IJ4,電容C上的電壓為V24；下線圈：電流從c一5一6-8一7一d,流過(guò)電容 G的電流是由6到8,電容G上 的電壓為U=8oB、當(dāng)Ui上負(fù)下正時(shí)，上線圈a負(fù)b正，下線圈d正c負(fù)。上線圈：電流從b一3一2-4一 1 一a,流過(guò)電容G的電流是由2到4,電容C上的 電壓為V24；下線圈：電流從d一7一6-8一5一c,流過(guò)電容 G的電流是由6到8,電容G上 的電壓為心8。由此可

21、知，不論兩個(gè)二次繞組的輸出電壓極性如何，流經(jīng)電容G的電流方向總是從2 4,流經(jīng)電容G的電流方向總是從6至IJ8,故整流電路的輸出電壓為：U 0 U 26 U 24 U 86 U 24 U 68當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，U24 = U68,所以，U =0當(dāng)銜鐵位于中間位置以上時(shí)，U24> U68,所以，U0 >0當(dāng)銜鐵位于中間位置以下時(shí)，出< U68,所以，U）<0o如此，輸出電壓的極性反映了銜鐵的位置，實(shí)現(xiàn)了整流的目的。321、試說(shuō)明圖示的電感式傳感器差動(dòng)整流電路的工作原理。321答：圖示的全波相敏整流電路，是根據(jù)半導(dǎo)體二級(jí)管單向?qū)ㄔ磉M(jìn)行解調(diào) 的。如傳感器的一個(gè)次級(jí)線圈

22、的輸出瞬時(shí)電壓極性，在f點(diǎn)為"+" , e點(diǎn)為"一"，則電流路徑是fgdche。反之，如f點(diǎn)為""，e點(diǎn)為"+",則電流路徑是ehdcgf。 可見(jiàn)，無(wú)論次級(jí)線圈的輸出瞬時(shí)電壓極性如何，通過(guò)電阻R的電流總是從d到Co同理可分析另一個(gè)次級(jí)線圈的輸出情況。輸出的電壓波形見(jiàn)圖（b）,其值為U SC = e ab + e cd。第321題圖324、壓電元件在使用時(shí)常采用n片串聯(lián)或并聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式。試述在不同聯(lián)接下 輸出電壓、 電荷、電容的關(guān)系，它們分別適用于何種應(yīng)用場(chǎng)合 ？324答：并聯(lián)接法在外力作用下正負(fù)電極上的電荷量增加了

23、 n倍，電容量也增加 了 n倍，輸出電壓與單片時(shí)相同。適宜測(cè)量慢變信號(hào)且以電荷作為輸出量的場(chǎng) 合。串聯(lián)接法上、下極板的電荷量與單片時(shí)相同，總電容量為單片時(shí)的1/n,輸出電壓增大了 n倍。適宜以電壓作輸出信號(hào)且測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。325、簡(jiǎn)述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時(shí)各自的特點(diǎn)325答:傳感器與電壓放大器連接的電路，具輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成 正比，但容易受電纜電容的影響。傳感器與電荷放大器連接的電路，具輸出電壓與壓電元件的輸出的電荷成正比， 電纜電容的影響小。330、試說(shuō)明壓電傳感器電荷放大器中所說(shuō)的“密勒效應(yīng)”是什么意思？330答：“密勒效應(yīng)” 是說(shuō)，將壓電

24、傳感器電荷放大器中反饋電容與反饋電阻RF等效到A的輸入端時(shí)，電容CF將增大（1+A）倍。電導(dǎo)1/Rf也增大了（ 1 + A）倍。331、簡(jiǎn)述熱電偶的幾個(gè)重要定律，331答：1、中間導(dǎo)體定律；2、標(biāo)準(zhǔn)電極定 律；3、連接導(dǎo)體定律與中間溫度定律332、熱電偶測(cè)溫時(shí)，為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？常用的補(bǔ)償方法有哪些？332答（1）因?yàn)闊犭娕嫉臒犭妱?shì)只有當(dāng)冷端的溫度恒定時(shí)才是溫度的單值函數(shù)， 而熱電偶的標(biāo)定時(shí)是在冷端溫度特定的溫度下進(jìn)行的，為了使熱電勢(shì)能反映所測(cè)量的真實(shí)溫度，所以要進(jìn)行冷端補(bǔ)償。（2） A:補(bǔ)償導(dǎo)線法B:冷端溫度計(jì)算校正法 C:冰浴法D:補(bǔ)償電橋法。333、試說(shuō)明如圖所示的熱電偶三線制測(cè)

25、溫時(shí)，是如何消除連接導(dǎo)線電阻 r帶來(lái)的測(cè)溫誤差的。333答：當(dāng)電橋平衡時(shí)，可寫(xiě)出下列關(guān)系式，即由此可以得出設(shè)計(jì)電橋時(shí)如滿足R=R則圖中右邊含有r的項(xiàng)完全消去，這種情況下連線阻 r 對(duì)橋路平衡毫無(wú)影響，即可以消除熱電阻測(cè)量過(guò)程中r的影響。但必須注意，只 有在對(duì)稱電橋（巳二區(qū)的電橋），且只有在平衡狀態(tài)下才如此。338、采用熱電阻測(cè)量溫度 時(shí)，常用的引線方式主要有哪幾種？試述這幾種引線 方式各自的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。338答：熱電阻常用的引線方式主要有：兩線制、三線制和四線制。兩線制的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低，但是引線電阻及其變化會(huì)帶來(lái)附加誤差。主要適用于引線不長(zhǎng)、測(cè)溫精度要求較低的場(chǎng)合。三線制的特點(diǎn)是可

26、較好地減小引線電阻的影響，主要適用于大多數(shù)工業(yè)測(cè)量 場(chǎng)合。四線制的特點(diǎn)是精度高，能完全消除引線電阻對(duì)測(cè)量的影響， 主要適用于實(shí) 驗(yàn)室等高精度測(cè)量場(chǎng)合。342、霍爾電動(dòng)勢(shì)與哪些因素有關(guān)？如何提高霍爾傳感器的靈敏度？342答：霍爾電動(dòng)勢(shì)與霍爾電場(chǎng) 日、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半 導(dǎo)體的厚度d、電子平均運(yùn)動(dòng)速度u、磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I有關(guān)?；魻杺鞲衅鞯撵`敏度Kh =Kh RH-0為了提高霍爾傳感器的靈敏度，H d ned霍爾元件常制成薄片形。又因?yàn)榛魻栐撵`敏度與載流子濃度成反比，所以可采用自由電子濃度較低的材料作霍爾元件。355、光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?？?duì)光纖及入射光的入射角有什么

27、要求？355答：光在同一種介質(zhì)中是直線傳播的， 當(dāng)光線以不同的角度入射到光纖端面 時(shí)，在端面發(fā)生折射進(jìn)入光纖后，又入射到折射率較大的光密介質(zhì)(纖芯)與折射率較小的光疏介質(zhì)(包層)的交界面，光線在該處有一部分投射到光疏介質(zhì)，一部分反射回光密介質(zhì)。對(duì)光纖的要求是包層和纖芯的折射率不同，且纖芯的折射率大于包層的折射率。對(duì)入射角的要求是入射角小于臨界角。四、計(jì)算題361、一臺(tái)精度等級(jí)為級(jí)、量程范圍6001200c的溫度傳感器，它最大允許絕對(duì) 誤差是多少？檢驗(yàn)時(shí)某點(diǎn)最大絕對(duì)誤差是 4C,問(wèn)此表是否合格？361解：根據(jù)精度定義表達(dá)式 A=AA/ X100%并由題意已知：A=% = (1200600) C,

28、得最大允許絕對(duì)誤差 A= (1200600) =3C此溫度傳感器最大允許絕對(duì)誤差為 3C。檢驗(yàn)?zāi)滁c(diǎn)的最大絕對(duì)誤差為 4C,大于 3C,故此傳感器不合格。362、已知電感壓力傳感器最縣檢測(cè)量為，測(cè)量范圍 0250 mmH),輸出電壓為 0500mV噪聲系數(shù)C=2;另一個(gè)電容壓力傳感器最小檢測(cè)量為 mmbO,測(cè)量范圍 為0100 mmH),輸出電壓為0300 mM噪聲系數(shù)C=2問(wèn)：哪個(gè)傳感器噪聲電 平大？大多少？362解：根據(jù)傳感器靈敏度計(jì)算式 K=A Y/4X,得電感壓力傳感器 K 1= (5000) / (2500) =2Mv/mm2O電容藥理傳感器 K2= (3000) / (1000) =

29、3Mv/mm2O由最小檢測(cè)量計(jì)算式 M=CN/K得噪聲電平N=KM/C分別計(jì)算結(jié)果如下：電感壓力傳感 N1 KM 2-0.5 0.5mvC 2電容壓力傳感器N132-0 0.5mv1 C 2答：電感壓力傳感器噪聲電平大，N N2 N1 0.25mv 。363、某玻璃水銀溫度計(jì)微分方程式為4匹 +2Q=2X 10-3 Qi ,式中為水銀柱出高度(項(xiàng)；Q為被測(cè)溫度(C)。試確定該溫度計(jì)的時(shí)間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度系數(shù)。363解：該溫度計(jì)為一階傳感器，其微分方程基本形式為 a1dY a0Y b0X ,此 dt式與已知微分方程比較可知時(shí)間常數(shù)與靜態(tài)靈敏度系數(shù)，即：a14=2sa。2b02 10 3K 0 a

30、021 3.0 103詈 2.25 1010q364、某壓電式加速器計(jì)動(dòng)態(tài)特性可用下述微分方程描述;11.0 1010a,式中q為輸出電荷量(PC; a為輸入加速度(m/s2).試確定該加速度計(jì)的靜態(tài)靈敏度系數(shù) K值；測(cè)量系統(tǒng)的固有振蕩頻率CD0及阻尼比數(shù)364解：該加速度計(jì)為二階傳感器，其微分方程基本形式為:a2 YY- a1dY a0Yb0Xt dt 此式與已知微分方程式比較可得:靜態(tài)靈敏度系數(shù) K=% = X1010 / X1010 = (m/s2 ) 故此在該點(diǎn)的遲滯是2%。阻尼比a1_2. a0 a 2固有振蕩頻率W=3102.25*101.5510 rad / s22.25 101

31、0 10.01365、已知某一階傳感器的傳遞函數(shù) 入信號(hào)工作頻率范圍。(p)=1/(P+1),O求該傳感器輸365解：由題目可知該一階傳感器的頻率傳遞函數(shù)(j )=1/ (1+j 幅頻特性B/A=|(j)|=1/ j1+(j )2 o曲線如圖所示。由 f圖 可知當(dāng)B/A時(shí)輸出信號(hào)失真較小，測(cè)量結(jié)果比較精確，故取此范圍為工作段。則又=1,即=1/ r =2*f故所以輸入信號(hào)工作范圍0159H%10) T計(jì)算題365題圖366、已知某溫度計(jì)測(cè)量范圍 0200C。檢測(cè)測(cè)試其最大 誤差Ymax=42,求其滿度相的誤差，并根據(jù)精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 判斷精度等級(jí)。366 解：Yfs=200 0=200由 A=A

32、A/Yfs* 100%有A= 4/200 * 100% = 2%。精度特級(jí)為級(jí)。368、檢驗(yàn)一臺(tái)量程為0250mm2O的差壓變送器，當(dāng)差壓由0上升至100 mmH)時(shí)，差壓變送器讀數(shù)為 98 mmHO;當(dāng)差壓由250 mm2O下降至100 mm2O時(shí)差壓 變送器讀數(shù)為103 mmHO,問(wèn)此儀表在該點(diǎn)遲滯(變差)是多少？368 解：A hma103 98= 5Yfs= 250 0 = 250故 6 h= A hmax/YS*100% 2%372、如果將100 Q電阻應(yīng)變片貼在彈性試件上，若試件受力橫截面積S=X 10-4吊, 彈性模量E=2X 1011N/m,若有F=5X 104N的拉力引起應(yīng)變

33、電阻變化為1Q。試求該 應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)？372解：由題意得應(yīng)變片電阻相對(duì)變化量 R/R=1/100。根據(jù)材料力學(xué)理論可知：應(yīng)變 =/E (為試件所受應(yīng)力，=F/S),故應(yīng)變=F/S - E=5X 104/ X 10-4 X 2X1011=應(yīng)變片靈敏度系數(shù)375、采用四片相同的金屬絲 應(yīng)變片(K=2),將其貼 在實(shí)心圓柱形測(cè)力彈 性元件上。如圖(a)F計(jì)算題375題圖K=A R/R/=1/100/=2373題圖所示，力F=1000kgo圓柱斷 面半徑r=1cm,楊氏模量E=2 x107N/cm2,泊松比 =。應(yīng)變片在圓柱上計(jì)算題貼粘位置及相應(yīng)測(cè)量橋路原理如圖所示，若各應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)?=3=156,2= 4= 47(1)若供電橋壓U=6V求橋路/&出電壓U？(2)此種測(cè)量方式能否補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量的影響？說(shuō)明原因 375 解:(2)此種測(cè)量方式可以補(bǔ)償環(huán)境溫度變化的影響。因?yàn)樗膫€(gè)相同電阻應(yīng)變?cè)谕瑯迎h(huán)境條件下，感受溫度變化產(chǎn)生電阻相對(duì)變化量相同， 在全橋電路中不影響輸 出電壓值，即故377、一應(yīng)變片的電阻 R