機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)習(xí)題及答案

第一章習(xí)題

1.測(cè)試技術(shù)的靜態(tài)特性是什么？其用哪些性能指標(biāo)來描述?它們一般

用哪些公式表示？

①測(cè)試技術(shù)的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，測(cè)試技術(shù)的

輸入與輸出之間的關(guān)系。

②衡量測(cè)試技術(shù)靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)

性、分辨率、閾值、穩(wěn)定性、漂移和靜態(tài)誤差。

③線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率、閾值、穩(wěn)定性、漂移和

靜態(tài)誤差。

2.測(cè)試技術(shù)的動(dòng)態(tài)特性是什么？其分析方法有哪幾種

①測(cè)試技術(shù)的動(dòng)態(tài)特性是指測(cè)試技術(shù)的輸出對(duì)隨時(shí)間變化的輸入量

的響應(yīng)特性，它反映了輸出值真實(shí)再現(xiàn)變化著的輸入量的能力。

②階躍響應(yīng)、頻率響應(yīng)

3.測(cè)試技術(shù)數(shù)學(xué)模型的一般描述方法有哪些？

傳感器數(shù)學(xué)模型可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中傳感器靜態(tài)數(shù)學(xué)模

型一般多用多項(xiàng)式來描述，而動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型通常采用微分方程和傳遞

函數(shù)等來描述。

4.測(cè)試技術(shù)系統(tǒng)有哪些典型環(huán)節(jié)?寫出不同環(huán)節(jié)的微分方程。

輸入，輸出方程、傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)和單位階躍

5.為什么說零階測(cè)試技術(shù)的動(dòng)態(tài)特性是最理想的?

因?yàn)榱汶A沒有滯后

6.簡(jiǎn)述系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差出現(xiàn)的原因及特點(diǎn)。

系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差是由固定不變的或按確定規(guī)律變化的因素所造成

的。

系統(tǒng)誤差的特征是：在同一條件下多次測(cè)量同一量值時(shí)，絕對(duì)值和符

號(hào)保持不變；或當(dāng)條件改變時(shí)，按一定規(guī)律變化。系統(tǒng)誤差在某些情

況下對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響還比較大，因此，研究系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因，

發(fā)現(xiàn)、減小或消除系統(tǒng)誤差，使測(cè)量結(jié)果更加趨于正確和可靠，是誤

差理論的重要課題之一，是數(shù)據(jù)處理中的一個(gè)重要的內(nèi)容。

隨機(jī)誤差：隨機(jī)誤差是由于感官靈敏度和儀器精密程度的限制、周圍

環(huán)境的干擾及伴隨著測(cè)量而來的不可預(yù)料的隨機(jī)因素的影響而造成

的。

它的特點(diǎn)是大小無定值，一切都是隨機(jī)發(fā)生的，因而又把它稱為偶然

誤差

7.標(biāo)準(zhǔn)誤差的意義是什么？

標(biāo)準(zhǔn)誤越小，抽樣誤差越小，樣本對(duì)總體的代表性越好

8.有效數(shù)字的運(yùn)算原則和規(guī)則是什么？有效數(shù)字的確定方法是什么？

一般規(guī)定，數(shù)值中的可靠數(shù)字與所保留的1位（或2位）可疑數(shù)字統(tǒng)稱

為有效數(shù)字。

加減運(yùn)算、乘除運(yùn)算、

第二章習(xí)題

1.簡(jiǎn)述傳感器的定義及主要分類。

傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件

或裝置，在有些國家或科學(xué)領(lǐng)域，也將傳感器稱為變換器、檢測(cè)器或

探測(cè)器等。

機(jī)械類、電阻類、電感類、電容類、壓電類、光電類、磁電類、霍爾

效應(yīng)類、輻射類、流體類。

2.試?yán)L出典型傳感器的構(gòu)成框圖。

圖2-1傳感器的組成

3.應(yīng)從哪些方面評(píng)價(jià)或選用傳感器？

(1)傳感器要有足夠的容量：傳感器的工作范圍或量程足夠大，具

有一定的過載能力。

(2)傳感器要與系統(tǒng)匹配性好：靈敏度高。輸出量與被測(cè)量之間具

有確定的線性關(guān)系。

(3)傳感器的實(shí)用性和適應(yīng)性強(qiáng)：對(duì)被測(cè)對(duì)象影響小，內(nèi)部噪聲小

且不受干擾。

(4)傳感器的反應(yīng)速度快，工作可靠性好。

(5)傳感器的精度適當(dāng)，穩(wěn)定性好：靜態(tài)響應(yīng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)要滿足要

求。

4.在選用傳感器時(shí)應(yīng)該遵循什么原則？

1.測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境

2.靈敏度

3.頻率響應(yīng)特性

4.線性范圍

5.穩(wěn)定性

5.傳感器的技術(shù)性能包括哪些？

①差動(dòng)技術(shù)

②平均技術(shù)

③補(bǔ)償與修正技術(shù)

④屏蔽、隔離與干擾技術(shù)

⑤穩(wěn)定性處理

第三章

1.什么是電阻應(yīng)變效應(yīng)？

一根金屬導(dǎo)線受拉時(shí)電阻增大受壓時(shí)電阻減小，這種現(xiàn)象稱為金屬材

料的電阻應(yīng)變效應(yīng)

2.什么是金屬絲材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)?金屬絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)的物理

意義是什么？

金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)就是指輸出電壓變化與應(yīng)力變化的比值。

應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K是指在應(yīng)變片靈敏軸線方向的單一應(yīng)力作用下，

應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化dR/R與應(yīng)變片試件表面上的軸向應(yīng)變一的

比值。

3.什么是半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)？它與金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么本質(zhì)

區(qū)別？

所謂半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，是指當(dāng)半導(dǎo)體受到應(yīng)力作用時(shí)，由于載流子

遷移率的變化，使其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。

從原理上講，應(yīng)變式壓力傳感器,是外界的壓力（或拉力）引起應(yīng)變

材料的幾何形狀（長(zhǎng)度或?qū)挾龋┌l(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致材料的電阻發(fā)生

變化。檢測(cè)這個(gè)電阻變化量可以測(cè)得外力的大小。

壓阻式壓力傳感器通常是半導(dǎo)體壓敏材料。半導(dǎo)體壓阻式傳感器在受

到外力后，自身的幾何形狀幾乎沒有什么改變，而是其晶格參數(shù)發(fā)生

改變，影響到禁帶寬度。禁帶寬度哪怕是非常微小的改變,都會(huì)引起

載流子密度很大的改變，這最終引起材料的電阻率發(fā)生改變。

4.電阻應(yīng)變片的基本測(cè)量電路有哪些？它們各有何特點(diǎn)？

橋式電路，調(diào)頻電路，運(yùn)算放大器式電路

橋式電路是將電容式傳感器接入交流電橋作為電橋的一個(gè)臂或兩個(gè)

相鄰臂，另兩個(gè)臂可以是電阻、電容或電感，也可以是變壓器的兩個(gè)

二次線圈

在調(diào)頻電路中，電容式傳感器被接在諧振回路中，當(dāng)傳感器電容

Cx發(fā)生改變時(shí)，其振蕩頻率f也發(fā)生相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)由電路到頻率

的轉(zhuǎn)換。由于振蕩器的頻率受電容式傳感器電容的調(diào)制，這樣就實(shí)現(xiàn)

了C—f的轉(zhuǎn)換，因而被稱為調(diào)頻電路。

將電容式傳感器接入運(yùn)算放大器式電路中作為電路的反饋元件。

該電路的最大特點(diǎn)是能夠克服變極距式電容傳感器的非線性。

5.電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別？它們各有何特

八占、、？?

電阻應(yīng)變片的工作原理是利用導(dǎo)體形變引起阻值的變化；

而半導(dǎo)體應(yīng)變片是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化。

金屬應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)包括：制作方便，溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性好等；主

要缺點(diǎn)：靈敏度低，橫向效應(yīng)等；

半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)包括：靈敏度高，機(jī)械滯后小，橫向效應(yīng)小和體

積小等；主要缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性差、靈敏度系數(shù)非線性大。

6.某截面積為5cm,的試件，已知材料的彈性模量為2.0X1011N/m2,

沿軸向受到105N的拉力，若沿受力方向粘貼一阻值為120。、靈

敏系數(shù)為2的應(yīng)變片，試求出其AR

7.試說明差動(dòng)式電容傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器工作原理的區(qū)別。

1.相同點(diǎn)：自感式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器相同點(diǎn):工作原理都

是建立在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，都可以分為變氣隙式、變面積式和螺旋

式等。

2.不同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上，自感式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電感線圈

的電感值變化。差動(dòng)變壓器式電感式傳感器是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為

傳感器互感的變化，傳感器本身是互感系數(shù)可變的變壓器

8.差動(dòng)變壓器和普通變壓器的工作原理有何區(qū)別？如何提高差動(dòng)變

壓器的靈敏度？

差動(dòng)變壓器的靈敏度一般可達(dá)0.5~5V/mm,行程越小，靈敏度越高。

為了提高靈敏度，勵(lì)磁電壓在10V左右為宜。電源頻率以r10kHz為

好。差動(dòng)變壓器線性范圍約為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10左右。

9.試說明電渦流式傳感器的工作原理和特點(diǎn)。

10.電容式傳感器分為幾種類型？各有什么特點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)

合？

分為三種類，變極距式電容傳感器、變面積式電容傳感器和變介電常

數(shù)式電容傳感器。

11.什么是壓電效應(yīng)？壓電材料有哪些？壓電式傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

特點(diǎn)是什么？能否用壓電式傳感器測(cè)量靜態(tài)壓力？

壓電式傳感器是以某些物質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ)的一種發(fā)電式傳感器。

壓電效應(yīng)是可逆的，即存在逆壓電效應(yīng)，因此，壓電式傳感器是一種

雙向傳感器。

石英晶體、鈦酸鋼和錯(cuò)鈦酸粉

(1)基座和外殼。

(2)壓電元件。

(3)敏感元件。

(4)預(yù)載件。

(5)引線及接插件。

具有剛度大、測(cè)量范圍寬、線性及穩(wěn)定性高、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)。

不能。

12.為什么壓電式傳感器通常被用來測(cè)量動(dòng)態(tài)參數(shù)或瞬態(tài)參數(shù)？

壓電式傳感器是通過壓電晶體受壓產(chǎn)生電荷移動(dòng)產(chǎn)生測(cè)量數(shù)值，如果

達(dá)到穩(wěn)態(tài)沒有電荷移動(dòng)就沒有數(shù)據(jù)了，所以壓電不能測(cè)量從0開始的

狀態(tài)，需要用壓阻式。

13.用壓電式加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量振動(dòng)加速度，若傳感器的靈

敏度為70pC/g(g為重力加速度)，電荷放大器的靈敏度為10mV/pC,

試確定輸入3g(平均值)加速度時(shí)電荷放大器的輸出電壓U0(平均

值，不考慮正負(fù)號(hào))，并計(jì)算此時(shí)該電荷放大器的反饋電容Cf。

14.用壓電式單向脈動(dòng)力傳感器測(cè)量一正弦變化的力，壓電元件用兩

片壓電陶瓷并聯(lián)，壓電常數(shù)為200X10-12C/N,電荷放大器的反饋

電容Cf=2000pF,測(cè)得輸出電壓UO=5sinwt(V)。求：

(1)該壓電式傳感器產(chǎn)生的總電荷Q(峰值)為多少pC?

（2）此時(shí)作用在其上的正弦脈動(dòng)力（瞬時(shí)值）為多少？

15.試說明磁電感應(yīng)式速度傳感器非線性誤差產(chǎn)生的原因及補(bǔ)償辦法

（畫圖說明）。

16.試證明霍爾式位移傳感器的霍爾電壓與位移成正比關(guān)系。

第四章

1.什么是激光、激光器和激光傳感器？試述激光產(chǎn)生的機(jī)理。

激光與普通光不同，需要用激光器產(chǎn)生。激光器的工作物質(zhì)，在正常

狀態(tài)下，多數(shù)原子處于穩(wěn)定的低能級(jí)E1,在適當(dāng)頻率的外界光線的

作用下，處于低能級(jí)的原子吸收光子能量受激發(fā)而躍遷到高能級(jí)E2O

光子能量E=E2-El=hv,式中，h為普朗克常數(shù)；v為光子頻率。反之,

在頻率為v的光的誘發(fā)下，處于能級(jí)E2的原子會(huì)躍遷到低能級(jí)釋放

能量而發(fā)光，稱為受激輻射。激光器首先使工作物質(zhì)的原子反常地多

數(shù)處于高能級(jí)（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布），就能使受激輻射過程占優(yōu)勢(shì)，從

而使頻率為v的誘發(fā)光得到增強(qiáng)，并可通過平行的反射鏡形成雪崩式

的放大作用而產(chǎn)生強(qiáng)大的受激輻射光，簡(jiǎn)稱激光。

2.試述光纖的結(jié)構(gòu)和傳光原理。

光纖由纖芯、包層、涂敷層和護(hù)套組成。

光的全反射現(xiàn)象是研究光纖傳光原理的基礎(chǔ)。

3.什么是智能傳感器？應(yīng)從哪些方面研究和開發(fā)智能傳感器？

智能傳感器（intelligentsensor）是具有信息處理功能的傳感器。

智能傳感器帶有微處理機(jī)，具有采集、處理、交換信息的能力，是傳

感器集成化與微處理機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物。

①微電子學(xué)②微結(jié)構(gòu)③納米科學(xué)④智能器件原理和智能材料的設(shè)計(jì)

方法

4.智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有哪些途徑？

非集成化實(shí)現(xiàn)和集成化實(shí)現(xiàn)

5.什么是MEMS傳感器？

MEMS是指集微型傳感器、執(zhí)行器及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、

通信和電源于一體的微型機(jī)電系統(tǒng)。

第五章

1.什么是虛擬儀器？虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器有哪些優(yōu)勢(shì)？

虛擬儀器是由計(jì)算機(jī)硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數(shù)據(jù)分析、過

程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測(cè)控系統(tǒng)，是一種由計(jì)算機(jī)操縱

的模塊化儀器系統(tǒng)。

功能軟件化、功能軟件模塊化、模塊控件化、儀器控件模塊化、硬件

接口標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)集成化、程序設(shè)計(jì)圖形化、計(jì)算可視化、硬件接口

軟件驅(qū)動(dòng)化。

2.什么是VISA庫?它有什么特點(diǎn)？

虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)(virtualinstrumentationsoftware

architecture,VISA)是標(biāo)準(zhǔn)的I/O函數(shù)庫及其相關(guān)規(guī)范的總稱。一

般稱這個(gè)I/O函數(shù)庫為VISA庫。

它駐留于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，執(zhí)行儀器總線的特殊功能，是計(jì)算機(jī)與儀器

之間的軟件層連接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的程序控制，它對(duì)于儀器驅(qū)動(dòng)程序

開發(fā)者來說是一個(gè)個(gè)可調(diào)用的操作函數(shù)集。

3.LabVIEW有哪幾種結(jié)構(gòu)類型？

一類是圖形化的編程語言，其中較具代表性的有HPVEE、LabVIEW

(laboratoryvirtualinstrumentengineering)等；另一類是文

本式的編程語言，如C、VisualC++、LabWindows/CVI等。

4.LabVIEW中有哪幾種創(chuàng)建和運(yùn)行程序的模板？它們有哪些用途？

LabVIEW中有三種用來創(chuàng)建和運(yùn)行程序的模板：工具模板，控制模板

和函數(shù)模板。工具模板包括了程序的創(chuàng)建、修改和調(diào)試時(shí)用的工具；

控制模板主要用于在前面板中添加指示器和控制器；而函數(shù)模板則

用于創(chuàng)建框圖程序，它包含了很多函數(shù)子模板。

5.虛擬儀器通用測(cè)試平臺(tái)由哪幾部分組成？它們又包括哪些部分？

一般分為三部分。1.前面板2.流程圖3.圖標(biāo)/連接器

第六章

1.信號(hào)分類的方法有哪些？

信號(hào)的實(shí)際用途分類、信號(hào)所具有的時(shí)間函數(shù)特性分類、

2.信號(hào)與信息的關(guān)系是什么？

消息指的是信號(hào)要傳遞的內(nèi)容，是本質(zhì)；信號(hào)是是消息傳遞的形式,

比如是電信號(hào)、光信號(hào)等，是載體；信息是指?jìng)鬟_(dá)給人的消息，能

消除受信者的某些不確定性；通信好像和上面幾個(gè)都沒什么關(guān)系，

就是傳遞消息唄，互通信息，就叫通信。

3.確定性信號(hào)中的非周期信號(hào)與準(zhǔn)周期信號(hào)的區(qū)別是什么？

1、頻譜不同

周期信號(hào)的頻譜中的譜線是分開的,中間沒有連在一起，而非周期信

號(hào)的頻譜則是連續(xù)的。

2、有無重復(fù)

周期信號(hào)是瞬時(shí)幅值隨時(shí)間重復(fù)變化的信號(hào)，而非周期性信號(hào)則不會(huì)

重復(fù)。

3、三角函數(shù)換算不同

周期信號(hào)可以用一組整數(shù)倍頻率的三角函數(shù)表示，所以在頻域里是離

散的頻率點(diǎn)。準(zhǔn)周期信號(hào)做Fourier變換的時(shí)候，n趨向于無窮，所

以在頻譜上就變成連續(xù)的了。

4.試回答下列函數(shù)哪些是周期函數(shù)？哪些是非周期函數(shù)？若是周期

函數(shù)，試求周期T。

-t

A.Xi(t)=sin33tB.X2(t)=sin(t/3)C.x3(t)=e

A、B為周期性函數(shù)。

5.什么是時(shí)限信號(hào)？什么是頻限信號(hào)？

1.時(shí)限信號(hào)

時(shí)限信號(hào)在時(shí)域有限區(qū)間(t?t2)內(nèi)定義，而其外恒等于零，如矩

形脈沖、三角脈沖和余弦脈沖等。若信號(hào)在時(shí)域無窮區(qū)間內(nèi)定義，則

稱之為時(shí)域無限信號(hào)。前面所述的周期信號(hào)、指數(shù)衰減信號(hào)和隨機(jī)信

號(hào)等都是時(shí)域無限信號(hào)。

2.頻限信號(hào)

與時(shí)限信號(hào)的定義類似,頻限信號(hào)在頻域內(nèi)占據(jù)一定的帶寬(fl,f2),

而其外恒等于零，如正弦信號(hào)、sinc(t)和限帶白噪聲等。若信號(hào)在

頻域內(nèi)的帶寬延伸至無窮區(qū)間，則稱之為頻域無限信號(hào)。

一個(gè)信號(hào)不可能在時(shí)域和頻域上都是有限的。

6.單位沖激信號(hào)的定義和特點(diǎn)是什么？

某個(gè)動(dòng)作只發(fā)生在一個(gè)很短的瞬間，而在其他時(shí)刻沒有任何動(dòng)作。

(1)對(duì)稱性(偶函數(shù))。

(2)時(shí)域壓擴(kuò)性。

(3)抽樣特性(篩選特性)。

7.求正弦信號(hào)x(t)=Asin3t的均方值-

8.什么是信號(hào)的均值、均方值、方差？它們分別描述了信號(hào)的什么特

征？

1.均值

均值E：x(t)］表示集合平均值或數(shù)學(xué)期望值，用PX表示。

2.均方值

信號(hào)x(t)的均方值E[x2(t)],或稱為平均功率22x,其表達(dá)式為

/=EH(t)]=㈣x2⑴出

3.方差

信號(hào)X(t)的方差的表達(dá)式為心E[(X(t)-EX(t))2]=蚓北"一小出

(6-19)

Oxz描述了信號(hào)的波動(dòng)量，反映了信號(hào)圍繞均值的波動(dòng)程度。:X稱

為均方差或標(biāo)準(zhǔn)差。

可以證明，Ox?、巾x2和UX?有以下關(guān)系2x2=。x?+RX?

(6-20)

顯然，Ox?對(duì)應(yīng)電信號(hào)中交流成分的功率；NX?描述了信號(hào)的靜態(tài)量,

對(duì)應(yīng)電信號(hào)中直流成分的功率。

9.設(shè)X(f)為周期信號(hào)X(t)的頻譜，試證明傅里葉變換的頻移特性。

即，若X(t)—^X(f)則x(塊幻2皿一^X(fTfo)。

10.求指數(shù)衰減振蕩信號(hào)xt=e","sinwot(0^t<°°)的頻譜。

11.簡(jiǎn)要說明周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)。

①離散型

②諧波性

③收斂性

12.簡(jiǎn)要說明自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)特點(diǎn)。

(1)自相關(guān)函數(shù)是T的偶函數(shù)

(2)當(dāng)T=0時(shí)，自相關(guān)函數(shù)具有最大值，等于信號(hào)的均方值帆2與

均值平方口.2的和。

(3)周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號(hào)，不收斂，但

不具有原信號(hào)的相位信息。

(4)兩周期信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)仍然是同頻率的周期信號(hào)，但保留了

原信號(hào)的相位差信息。

(5)兩個(gè)非同頻率的周期信號(hào)互不相關(guān)。

(6)隨機(jī)信號(hào)x(t)的自相關(guān)函數(shù)將隨T值的增大而很快衰減至均值

的平方。

(7)若隨機(jī)信號(hào)x(t)是由噪聲n(t)和獨(dú)立的信號(hào)h(t)組成的，則

x⑴的自相關(guān)函數(shù)是這兩部分信號(hào)各自自相關(guān)函數(shù)的和。

13.已知有限帶寬白噪聲信號(hào)的自功率譜密度函數(shù)SXf),試求其自相

關(guān)函數(shù)。(提示：利用維納辛欽定理。)

No-B<f<B

s、(f)=

0其他

14.常見的信號(hào)一般可通過哪幾個(gè)參數(shù)來描述?

15.隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)在T分別為多少時(shí)最大、最小?

第七章

1.擬用固有頻率fn=80Hz、阻尼比&=0.7的慣性式測(cè)振裝置（見圖7

35）測(cè)頻率f=45Hz的加速度時(shí)，其振幅誤差為多少？若用此裝

置記錄頻率為5Hz的振動(dòng)位移的振幅范圍為±0.1mm,則可測(cè)試的

2.如果有兩臺(tái)慣性式測(cè)振傳感器，其固有角頻率和阻尼比分別為3

ni=250rad/s,&i=0.5,3n2=80rad/s,&2=0.6,現(xiàn)在要測(cè)量轉(zhuǎn)速

n=3500r/min的電機(jī)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移，應(yīng)當(dāng)選用哪臺(tái)傳感器？為什

么？

3.用壓電式加速度傳感器及電荷放大器測(cè)量振動(dòng)，若傳感器的靈敏度

為7pC/g,電荷放大器的靈敏度為80mV/pC,試確定輸入a=3g時(shí)系

統(tǒng)的輸出電壓。

4.若某旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速為3000r/min,為分析機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性,

需要考慮的最高頻率為工作頻率的8倍，問：

⑴應(yīng)選擇何種類型的振動(dòng)傳感器？并說明原因。

⑵在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，選用的采樣頻率至少為多少？

5.慣性式位移傳感器具有1Hz的固有頻率，被認(rèn)為是無阻尼的振動(dòng)

系統(tǒng)，當(dāng)它受到頻率為2Hz的振動(dòng)時(shí)，儀表指示振幅為1.25mm,

求該振動(dòng)系統(tǒng)的真實(shí)振幅。

6.用壓電式加速度傳感器與電荷放大器測(cè)量某機(jī)器的振動(dòng)。已知，傳

感器的靈敏度為80pC/g,電荷放大器的反饋電容C=0.01nF,測(cè)

得輸出電壓的峰值Uom=0.4V,振動(dòng)頻率為80Hz。求：

⑴機(jī)器振動(dòng)加速度的最大值A(chǔ)(m/s2)。

⑵假定振動(dòng)為正弦波的振動(dòng)速度v(t)。

(3)振動(dòng)幅度的最大值Xo

第八章

1.簡(jiǎn)述測(cè)速發(fā)電機(jī)是采用什么測(cè)速原理進(jìn)行測(cè)速的。

根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組供給勵(lì)磁電壓并隨被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

定子繞組則產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2.變磁通式、霍爾式和電渦流式三種傳感器的測(cè)速方法有什么不同點(diǎn)

和相似點(diǎn)？

3.扭矩的測(cè)試方法有哪些？

電磁齒式轉(zhuǎn)矩傳感器、數(shù)字式扭矩傳感器、壓磁式扭矩傳感器、電容

式扭矩傳感器、鋼弦式扭矩傳感器。

4.功率的測(cè)試方法有哪些？

汽車底盤測(cè)功機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)。

5.應(yīng)力應(yīng)變的測(cè)試原理是什么？

工程中常用電阻應(yīng)變片(計(jì)-)作為傳感器來測(cè)量應(yīng)變、應(yīng)力及與之相

關(guān)的物理量。將電阻應(yīng)變片粘貼在被測(cè)構(gòu)件的表面，當(dāng)被測(cè)構(gòu)件在外

力作用下變形時(shí)，電阻應(yīng)變片敏感柵隨之變形，敏感柵的電阻值也將

發(fā)生相應(yīng)的變化，其變化量的大小與構(gòu)件表面所受外力成一定的比例

關(guān)系，經(jīng)后接測(cè)量電路(如測(cè)量電橋)將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸

出，由顯示記錄儀器記錄或輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，就可以得到被

測(cè)量的應(yīng)變值或應(yīng)力值。通過應(yīng)變與應(yīng)力的力學(xué)關(guān)系，可計(jì)算出被測(cè)

構(gòu)件所受應(yīng)力的大小。

6.流量的測(cè)試方法有哪些？

差壓式流量計(jì)、電磁式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、容積式流量計(jì)、超聲流

量計(jì)。

第九章

1.評(píng)價(jià)噪聲的主要技術(shù)參數(shù)是什么？各代表什么物理意義？

聲壓級(jí)、聲強(qiáng)級(jí)和聲功率級(jí)。

聲壓：當(dāng)聲波在聲場(chǎng)中傳播時(shí)，聲場(chǎng)中任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)會(huì)在當(dāng)?shù)仂o態(tài)

大氣壓強(qiáng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)波動(dòng)分量，這個(gè)波動(dòng)分量就稱為該點(diǎn)的瞬

時(shí)聲壓。

聲強(qiáng)：聲波作為一種波動(dòng)形式，具有一定的能量，因此也常用能量的

大小即用聲強(qiáng)和聲功率來表征其強(qiáng)弱。

聲功率：聲功率是聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的總能量，用W表示，單

位是瓦(W)o

2.A、B、C三種不同計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)在測(cè)試噪聲中各有什么用途？

(1)A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿倍頻程等響曲線中的40方曲線而設(shè)計(jì)的，它較

好地模仿了人耳對(duì)低頻段(500Hz以下)不敏感，而對(duì)于1000^5000Hz

聲敏感的特點(diǎn)，用A計(jì)權(quán)測(cè)量的聲級(jí)來代表噪聲的大小，叫做A聲級(jí)。

A聲級(jí)是單二數(shù)值，容易直接測(cè)量，并且是噪聲的所有頻率成分標(biāo)準(zhǔn)。

(2)B計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效仿70方等響曲線，對(duì)低頻有衰減；

(3)C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)是效100方等響曲線，在整個(gè)可聽頻率范圍內(nèi)近于平

直的特點(diǎn)，它讓所用頻率的聲音近于一樣程度的通過，基本上不衰減,

因此C計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)表示總聲壓級(jí)。

3.噪聲測(cè)試中應(yīng)注意哪些具體問題？

傳聲器與被測(cè)噪聲源的相對(duì)位置對(duì)測(cè)量結(jié)果有顯著影響，在進(jìn)行數(shù)據(jù)

比較時(shí),必須標(biāo)明傳聲器離開噪聲源的距離。

測(cè)量各種動(dòng)態(tài)設(shè)備的噪聲，測(cè)量最大值時(shí)應(yīng)取起動(dòng)時(shí)或工作條件變動(dòng)

時(shí)的噪聲，測(cè)量平均正常噪聲時(shí)應(yīng)取平穩(wěn)工作時(shí)的噪聲，當(dāng)周圍環(huán)境

的噪聲很大時(shí)，應(yīng)選擇環(huán)境噪聲最小時(shí)測(cè)量。

所謂本底噪聲，是指被測(cè)定的噪聲源停止發(fā)聲時(shí)，其周圍環(huán)境的噪聲。

測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免本底噪聲對(duì)測(cè)量的影響。

排除電壓不穩(wěn)、氣流、反射和傳聲器方向不同等因素對(duì)噪聲測(cè)量的影

響。

4.測(cè)量某車間的噪聲，已知有4h中心聲壓級(jí)為100dB(A),有3h

中心聲壓級(jí)為100dB(A),有1h中心聲壓級(jí)為100dB(A),試計(jì)算

一天內(nèi)等效連續(xù)聲壓級(jí)。

5.測(cè)得某風(fēng)機(jī)的1倍頻程各頻帶聲壓級(jí)（見表9-7）,試求它的總A

聲壓級(jí)。

表9-7習(xí)題5用表

表9?7習(xí)題5用表

1倍頻程中心頻率/Hz631252505001000200040008000

頻帶聲壓級(jí)/dB4552.570.380.581.277.269.463

習(xí)題1

第3章

1、傳感器的定義及主要分類有哪些？

2、試?yán)L出典型傳感器的構(gòu)成框圖？

3、從哪些方面評(píng)價(jià)或選用傳感器？

4、在選用傳感器時(shí)，應(yīng)該遵循什么原則？

5、應(yīng)該采取什么方法來提高傳感器的性能？

第4章

1什么叫金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)？金屬絲的應(yīng)變靈敏度系數(shù)的物理意義是什么？

2什么叫金屬絲的應(yīng)變靈敏度系數(shù)?它與金屬絲的靈敏度系數(shù)有何區(qū)別？為什么？

3何謂半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)？它與金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么本質(zhì)區(qū)別？

4電阻應(yīng)變計(jì)的基本測(cè)量電路有哪些？試比較它們各自的特點(diǎn)。

5電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理有何區(qū)別?它們各有何特點(diǎn)？

6某截面積為5cm2的試件，已知材料的彈性模量為2.0X10"N/n?,沿軸向受到1（/N

的拉力，若沿受力方向粘貼一阻值為120。、靈敏系數(shù)為2的應(yīng)變片，試求出其AR。

7試說明差動(dòng)式電感傳感器與差動(dòng)變壓器式電感傳感器工作原理的區(qū)別。

8差動(dòng)變壓器和普通變壓器的工作原理有何區(qū)別？如何提高差動(dòng)變壓器的靈敏度？

9試說明電渦流式傳感器的工作原理和特點(diǎn)。

10根據(jù)電容式傳感器的工作原理分為幾種類型？各有什么特點(diǎn)？適用于什么場(chǎng)合？

11如何改善單極式變極距型傳感器的非線性？

12什么是壓電效應(yīng)？壓電材料有哪些？壓電傳感器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點(diǎn)是什么？能否用壓電

傳感器測(cè)量靜態(tài)壓力？

13為什么壓電傳感器通常用來測(cè)量動(dòng)態(tài)或瞬態(tài)參量？

14用壓電式加速度計(jì)及電荷放大器測(cè)量振動(dòng)加速度，若傳感器的靈敏度為70pC/g（g為

重力加速度），電荷放大器靈敏度為10mV/pC,試確定輸入3g（平均值）加速度時(shí)，電荷

放大器的輸出電壓Uo（平均值，不考慮正負(fù)號(hào)），并計(jì)算此時(shí)該電荷放大器的反饋電容心。

15.用壓電式單向脈動(dòng)力傳感器測(cè)量一正弦變化的力，壓電元件用兩片壓電陶瓷并聯(lián)，壓電

常數(shù)為200X1012C/N,電荷放大器的反饋電容Cf=2000pF,測(cè)得輸出電壓u°=5sinw￡(V)。

求：

1)該壓電傳感器產(chǎn)生的總電荷0(峰值)為多少pC?

2)此時(shí)作用在其上的正弦脈動(dòng)力(瞬時(shí)值)為多少？

16.試說明磁電式速度傳感器非線性誤差產(chǎn)生的原因以及補(bǔ)償辦法(畫圖說明)?

17.試證明霍耳式位移傳感器的輸出UH與位移成正比關(guān)系？

第5章

1什么叫激光、激光器和激光傳感器？試敘述激光產(chǎn)生的激理。

2試敘述光纖的結(jié)構(gòu)和傳光原理。

3什么叫智能傳感器？應(yīng)從哪些方面研究開發(fā)智能傳感器？

4什么是MEMS傳感器？

5智能傳感器的實(shí)現(xiàn)主要有哪些途徑？

第6章

6.1什么叫虛擬儀器？虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器有什么優(yōu)勢(shì)？

6.2什么叫VSA?VSA有什么特點(diǎn)？

第7章

1信號(hào)分類的方法有哪些？

2信號(hào)與信息的關(guān)系？

3確定性信號(hào)中的非周期信號(hào)與準(zhǔn)周期信號(hào)的區(qū)別？

4試回答下列函數(shù)哪些是周期函數(shù)？哪些是非周期函數(shù)？若是周期函數(shù)，試求周期兀

A.x/(t)=sin3B.X2(t)=sin(t/3)C.X3(t)=e'

5什么是時(shí)限信號(hào)，什么是頻限信號(hào)？

6單位沖激信號(hào)的定義和特點(diǎn)是什么？

7求正弦信號(hào)x(f)=Asin刃.的均方值。

8什么是信號(hào)的均值、均方值、方差？分別描述了信號(hào)的什么特征？

9設(shè)X(/)為周期信號(hào)x⑺的頻譜，證明傅里葉變換的頻移特性

即：若

則

10求指數(shù)衰減振蕩信號(hào)x(7)=e-“'singM)Wf<8的頻譜。(參考例7-7)。

11簡(jiǎn)要說明周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)。

12簡(jiǎn)要說明自相關(guān)函數(shù)的性質(zhì)特點(diǎn)。

13已知有限帶寬白噪聲信號(hào)的自功率譜密度函數(shù),(7),試求其自相關(guān)函數(shù)。(提示：利用

維納-辛欽定理)

N。-B<f<B

s.m=

0其他

14常見的信號(hào)一般可通過哪幾個(gè)參數(shù)來描述？

15隨機(jī)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)在7分別為多少時(shí)最大、最??？

第8章

1擬用固有頻率fn=80Hz,阻尼比g=0.7的慣性式測(cè)振裝置(如圖)測(cè)頻率為f=45Hz的加

速度時(shí)，其振幅誤差為多少？若用此裝置所記錄頻率為5Hz之振動(dòng)位移的振幅范圍為土

0.1mm,則可測(cè)試的最大加速度為多少？

2如果有兩只慣性式測(cè)振傳感器，其固有角頻率和阻尼率分別為3nl=250弧度/秒，UI=0.5,

3n2=80弧度/秒，(2=0.6,現(xiàn)在要測(cè)量轉(zhuǎn)速為n=3500轉(zhuǎn)/分的電機(jī)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)位移，應(yīng)

當(dāng)選用哪只傳感器，為什么？

3用壓電式加速度傳感器及電荷放大器測(cè)量振動(dòng)，若傳感器靈敏度為7pc/g,電荷放大器

靈敏度為80mv/pc,試確定輸入a=3g時(shí)系統(tǒng)的輸出電壓。

4若某旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，為分析機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，需要考慮的最高頻率為

工作頻率的8倍，問：

(1)應(yīng)選擇何種類型的振動(dòng)傳感器，并說明原因？

(2)在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，選用的采樣頻率至少為多少？

5慣性式位移傳感器具有1Hz的固有頻率，認(rèn)為是無阻尼的振動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)它受到頻率為2Hz

的振動(dòng)時(shí)，儀表指示振幅為1.25mm,求該振動(dòng)系統(tǒng)的真實(shí)振幅是多少？

6用壓電式加速度傳感器與電荷放大器測(cè)量某機(jī)器的振動(dòng)。已知，傳感器的靈敏度為80

(pC/g),電荷放大器的反饋電容C=0.01QIF),測(cè)得輸出電壓的峰值Uom=0.4(V),振動(dòng)頻

率為80(Hz)。

(1)求機(jī)器振動(dòng)加速度的最大值A(chǔ)(m/s,;

(2)假定振動(dòng)為正弦波，求振動(dòng)速度v(t);

(3)求振動(dòng)幅度的最大值X.

第9章

第10章

1評(píng)價(jià)噪聲的主要技術(shù)參數(shù)是什么？各代表什么物理意義？

2A、B、C三種不同計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)在測(cè)試噪聲中各有什么用途？

3噪聲測(cè)試中應(yīng)注意那些具體問題？

4測(cè)量某車間的噪聲，4知有4小時(shí)中心聲級(jí)為100dB(A),有3小時(shí)中心聲級(jí)為100dB(A),

有1小時(shí)中心聲級(jí)為100dB(A),試計(jì)算一天內(nèi)等效連續(xù)聲級(jí)。

5測(cè)得某風(fēng)機(jī)的1倍頻程各頻帶聲壓級(jí)如下：

1倍頻程

631252505001000200040008000

中心頻率Hz

610.

頻帶聲壓級(jí)dB4552.570.380.581.277.263

4

試求它的總A聲級(jí)。

第11章

1-1衡量傳感器靜態(tài)特性的主要指標(biāo)有哪些？說說它們的含義。

答：

1、線性度：表征傳感器輸出-輸入校準(zhǔn)曲線與所選定的擬合直線之間的吻合(或

偏離)程度的指標(biāo)。

2、靈敏度：傳感器輸出量增量與被測(cè)輸入量增量之比。

3、分辨力：傳感器在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)出的被測(cè)輸入量的最小變化量。

4、回差：反應(yīng)傳感器在正(輸入量增大)反(輸入量減小)行程過程中。。。輸

出-輸入曲線的不重合程度指標(biāo)。

5、重復(fù)性：衡量傳感器在同一工作條件下，輸入量按同一方向作全程連續(xù)多次

變動(dòng)時(shí)，所得特性曲線間一致程度的指標(biāo)。

6、閾值：是能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入量值，即零位附

近的分辨力。

7、穩(wěn)定性：傳感器在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍保持其性能的能力。

8、漂移：指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，傳感器輸出量存在著與被測(cè)輸人量無關(guān)的、不

需要的變化。

9、靜態(tài)誤差（精度）：指?jìng)鞲衅髟跐M量程內(nèi)任一點(diǎn)輸出值相對(duì)其理論值的可能偏

離（逼近）程度。它表示采用該傳感器進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量時(shí)所得數(shù)值的不確定度。

1-2計(jì)算傳感器線性度的方法有哪幾種？差別何在？

1、理論直線法：以傳感器的理論特性線作為擬合直線，與實(shí)際測(cè)試值無關(guān)。

優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，但輸出平均值與擬合直線間的最大偏差很大。

2、端點(diǎn)直線法：以傳感器校準(zhǔn)曲線兩端點(diǎn)間的連線作為擬合直線。

y=b+kxb截距k為斜率與理論直線發(fā)一樣簡(jiǎn)便偏差很大

3、“最佳直線”法：以“最佳直線”作為擬合直線，該直線能保證傳感器正反

行程校準(zhǔn)曲線對(duì)它的正負(fù)偏差相等并且最小。這種方法的擬合精度最高，但是

只能用圖解法和計(jì)算機(jī)結(jié)算來獲得。（斷電平行法）

4、最小二乘法：按最小二乘原理求取擬合直線，該直線能保證傳感器校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

的殘差平方和最小。最小二乘法的擬合程度很高，但是校準(zhǔn)曲線相對(duì)擬合直線

的最大偏差絕對(duì)值并不一定最小，最大正、負(fù)偏值差的絕對(duì)值也不一定相同。

1-4怎樣評(píng)價(jià)傳感器的綜合靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性？

答：

（1）靜態(tài)特性：表示傳感器在被測(cè)輸入量各個(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出-輸入關(guān)

系。

動(dòng)態(tài)特性：反映傳感器對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。

（2）由于傳感器可能用來檢測(cè)靜態(tài)量（即輸入量是不隨時(shí)間變化的常量）、準(zhǔn)靜

態(tài)量或動(dòng)態(tài)量（即輸入量是隨時(shí)間變化的變量），于是對(duì)應(yīng)于輸入信號(hào)的性質(zhì)，

所以傳感器的特性分為靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。

1-5為什么要對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)？舉例說明傳感器靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定

的方法。

答：

因?yàn)樾卵兄苹蛏a(chǎn)的傳感器需對(duì)其技術(shù)性能進(jìn)行全面的檢定;經(jīng)過一段時(shí)間

儲(chǔ)存或使用的傳感器也需對(duì)其性能進(jìn)行復(fù)測(cè)。通常，在明確輸入-輸出變換對(duì)應(yīng)

關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)量或標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)傳感器的量值進(jìn)行標(biāo)度稱之為標(biāo)

定。

靜態(tài)標(biāo)定：靜態(tài)標(biāo)定主要用于檢測(cè)、測(cè)試傳感器（或傳感器系統(tǒng)）的靜態(tài)特性

指標(biāo)，如靜態(tài)靈敏度、非線性、回差、重復(fù)性等。進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定首先要建立靜

態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)。如應(yīng)變式測(cè)力傳感器靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)。測(cè)力機(jī)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)力，高精度穩(wěn)

壓電源經(jīng)精密電阻箱衰減后向傳感器提供穩(wěn)定的供橋電壓，其值由數(shù)字電壓表

讀取，傳感器的輸出電壓由另一數(shù)字電壓表指示。

動(dòng)態(tài)標(biāo)定：主要用于檢驗(yàn)、測(cè)試傳感器（或傳感器系統(tǒng)）的動(dòng)態(tài)特性，如動(dòng)

態(tài)靈敏度、頻率響應(yīng)和固有頻率等。對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，需要對(duì)它輸入一

標(biāo)準(zhǔn)激勵(lì)信號(hào)。例如測(cè)振傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定常采用振動(dòng)臺(tái)（通常為電磁振動(dòng)臺(tái)）

產(chǎn)生簡(jiǎn)諧振動(dòng)作傳感器的輸入量。振動(dòng)的振幅由讀數(shù)顯微鏡讀得，振動(dòng)頻率由頻

率計(jì)指示。若測(cè)得傳感器的輸出電量，即可通過計(jì)算得到位移傳感器、速度傳感

器、加速度傳感器的動(dòng)態(tài)靈敏度。若改變振動(dòng)頻率，設(shè)法保持振幅、速度或加速

度幅值不變，可相應(yīng)獲得上述各種傳感器的頻率響應(yīng)。

標(biāo)定的基本方法：P29最下面

習(xí)題2

2-1金屬應(yīng)變計(jì)與半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)在工作原理上有何異同？試比較應(yīng)變計(jì)各種靈

敏系數(shù)（指材料的和應(yīng)變片的）概念的不同物理意義。

答：相同點(diǎn)，兩者都由外力作用產(chǎn)生形變而使得電阻變化。不同點(diǎn)，金屬材料的

應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變?yōu)橹?；而半?dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻率的

相對(duì)變化為主。4

對(duì)于金屬材料，靈敏系數(shù)Ko=Km=（l+2n）+C（l-2u）o前部分為受力后金屬

幾何尺寸變化，一般口心0.3,因此（1+2口）=1.6；后部分為電阻率隨應(yīng)變而變

的部分。對(duì)于半導(dǎo)體材料，靈敏系數(shù)Ko=Ks=（l+2n）+nEo前部分同樣為尺寸

變化，后部分為半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)所致，而nE》（1+2U）,因此Ko=Ks=n

Eo

2-3簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生熱輸出（溫度誤差）的原因及其補(bǔ)償辦法。

答：電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其熱輸出由兩部分組成：前部分為熱阻效應(yīng)所造成;

后部分為敏感柵與試件熱膨脹失配所引起。在工作溫度變化較大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溫度

誤差。

補(bǔ)償辦法：

1、溫度自補(bǔ)償法

(1)單絲自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)

P43原理優(yōu)點(diǎn)

(2)雙絲自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)

P43原理優(yōu)點(diǎn)

2、橋路補(bǔ)償法

(1)雙絲半橋式

P43原理優(yōu)點(diǎn)

(2)補(bǔ)償塊法

P44原理優(yōu)點(diǎn)

2-4試述應(yīng)變電橋產(chǎn)生非線性的原因及消減非線性誤差的措施。

答：因?yàn)殡姌虻妮敵鰺o論是輸出電壓還是電流，實(shí)際上都與ARi/Ri呈非線性關(guān)

系。

措施：(1)差動(dòng)電橋補(bǔ)償法

利用差動(dòng)電橋呈現(xiàn)相對(duì)臂“和”，相鄰臂“差”的特征，通過應(yīng)變計(jì)合理布

片達(dá)到補(bǔ)償目的。常用的有半橋差動(dòng)電路和全橋差動(dòng)電路。

(2)恒流源補(bǔ)償法

誤差主要由于應(yīng)變電阻ARi的變化引起工作臂電流的變化所致。采用恒流

源，可減小誤差。

2-5如何用電阻應(yīng)變計(jì)構(gòu)成應(yīng)變式傳感器？對(duì)其各組成部分有何要求？

答：一是作為敏感元件，直接用于被測(cè)試件的應(yīng)變測(cè)量；另一是作為轉(zhuǎn)換元件，

通過彈性敏感元件構(gòu)成傳感器，用以對(duì)任何能轉(zhuǎn)變成彈性元件應(yīng)變的其他物理量

作間接測(cè)量。同時(shí)應(yīng)變式傳感器應(yīng)有一下特點(diǎn)：應(yīng)用和測(cè)量范圍廣分辨力和靈

敏度高結(jié)構(gòu)輕小對(duì)試件影響小商品化選用和使用方便。

要求：非線性誤差要小(<0.05ko.1%F.S),力學(xué)性能參數(shù)受環(huán)境溫度影響

小，并與彈性元件匹配。

2-9試推導(dǎo)圖2T6所示四等臂平衡差動(dòng)電橋的輸出特性：U?=f(AR/R)o從導(dǎo)出

的結(jié)果說明用電阻應(yīng)變計(jì)進(jìn)行非電量測(cè)量時(shí)為什么要采用差動(dòng)電橋？

答：全橋差動(dòng)電路，RLR3受拉，R2,R4受壓，代入，得

必4償聾+冷判M修+咨咨金

由全等橋臂，得

皿=￡誓-督+巖-警)八+4*警+警+.；

4RR

可見輸出電壓Uo與ARi/Ri成嚴(yán)格的線性關(guān)系，沒有非線性誤差。即Uo=f(A

R/R)o因?yàn)樗谋鄄顒?dòng)工作，不僅消除了飛線性誤差，而且輸出比單臂工作提高

了4倍，故常采用此方法。應(yīng)加上電路圖和貼片圖來回答！

2-12何謂壓阻效應(yīng)？擴(kuò)散硅壓阻式傳感器與貼片型應(yīng)變式傳感器相比有何優(yōu)缺

點(diǎn)？如何克服？

答：壓阻效應(yīng)，半導(dǎo)體單晶硅、褚等材料在外力的作用下電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。

優(yōu)點(diǎn)是尺寸、橫向效應(yīng)、機(jī)械滯后都很小，靈敏系數(shù)極大，因而輸出也大，

可以不需放大器直接與記錄儀連接，使得測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)化。

缺點(diǎn)是電阻值和靈敏系數(shù)隨溫度穩(wěn)定性差，測(cè)量較大應(yīng)變時(shí)非線性嚴(yán)重；

靈敏系數(shù)隨受拉或壓而變，且分散度大，一般在(3-5%,所以測(cè)量結(jié)果有±(3-5)%

的誤差。

壓阻式傳感器廣泛采用全等臂差動(dòng)橋路來提高輸出靈敏度，又可以部分消

除阻值隨溫度變化的影響。

習(xí)題3

3-1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。

答：自感式傳感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)帶氣隙的鐵芯線圈，由兩單一式對(duì)稱組成。鐵芯

氣隙，磁路磁阻隨銜鐵變化而變化，引起線圈電感量的變化。

互感式傳感器是一種線圈互感隨銜鐵位移變化的變磁阻式傳感器。類似于變

壓器?；ジ惺絺鞲衅鳛殚]合磁場(chǎng)，初次級(jí)間的互感為常數(shù)；互感式傳感器為開磁

路，初、次級(jí)間的互感隨銜鐵移動(dòng)而變，且兩個(gè)次級(jí)繞組按差動(dòng)方式工作。

結(jié)構(gòu)上1）、前者有三組線圈，而后者只有兩組；2）、前者是利用變壓器原

理工作的互感傳感器，而后者僅是共用一個(gè)鐵心的兩個(gè)電感。

工作原理：（1）電感電路，交流電橋電路，電感線圈為相鄰兩橋臂，（2）類

似變壓器，兩次級(jí)線圈反相串接，電壓輸出。

3-3用變磁阻式傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，在什么情況下應(yīng)采用與校正時(shí)相同的電纜？

為什么？

答：當(dāng)傳感器工作在較高的激勵(lì)頻率下時(shí)應(yīng)采用校正時(shí)相同的電纜。因?yàn)閭鞲衅?/p>

存在并聯(lián)電容C它會(huì)使得靈敏度提高,如果更換電纜，在較高的激勵(lì)頻率下總

電容C會(huì)發(fā)生變化，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

3-4變間隙式、變截面式和螺管式三種電感式傳感器各適用什么場(chǎng)合？?jī)?yōu)缺點(diǎn)？

答：變氣隙式靈敏度較高，但測(cè)量范圍小，一般用于測(cè)量幾微米到幾百微米的位

移。

變面積式靈敏度較低，但線性范圍較大，除E型與四極型外，還常做成八極、

十六極型，一般可分辨零點(diǎn)幾角秒以下的微小角位移，線性范圍達(dá)±10°.

螺管式可測(cè)量幾納米到一米的位移，但靈敏度較前兩種低。

3-6差動(dòng)式電感傳感器為什么常采用相敏檢波電路？分析原理。

答：相敏檢波電路，它能有效地消除基波正交分量與偶次諧波分量，減小奇次諧

波分量，使傳感器零位電壓減至極小。如果傳感器的信號(hào)太小，可以先經(jīng)過交流

放大。

原理：使高頻調(diào)幅信號(hào)與高頻載波信號(hào)相乘，經(jīng)濾波后輸出低頻解調(diào)信號(hào)。

3-7電感傳感器產(chǎn)生零位電壓的原因和減小零位電壓的措施。

答：差動(dòng)自感式傳感器當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，電橋輸出理論上應(yīng)為零，但實(shí)際

上總存在零位不平衡電壓輸出（零位電壓），造成零位誤差。原因：零位電壓

包含基波和高次諧波。

產(chǎn)生基波分量的原因：傳感器兩線圈的電氣參數(shù)和幾何尺寸的不對(duì)稱，以及

構(gòu)成電橋另外兩臂的電氣參數(shù)不一致；

產(chǎn)生高次諧波分量的原因：磁性材料磁化曲線的非線性。

措施：1、合理選擇磁性材料與激勵(lì)電流；2、一般常用方法是采用補(bǔ)償電路,

其原理為：（1）串聯(lián)電阻消除基波零位電壓；（2）并聯(lián)電阻消除高次諧波零位電

壓；（3）加并聯(lián)電容消除基波正交分量或高次諧波分量。3、另一種有效的方法是

采用外接測(cè)量電路來減小零位電壓。如前述的相敏檢波電路，它能有效地消除基

波正交分量與偶次諧波分量，減小奇次諧波分量，使傳感器零位電壓減至極小。

4、此外還可采用磁路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如可調(diào)端蓋）保證磁路的對(duì)稱性，來減小零位電

壓。

3-9造成自感式傳感器和差動(dòng)變壓器溫度誤差的原因及其減小措施。

答：原因：（1）材料的線膨脹系數(shù)引起零件尺寸的變化（2）材料的電阻率溫度系

數(shù)引起線圈銅阻的變化（3）磁性材料磁導(dǎo)率溫度系數(shù)、繞組絕緣材料的介質(zhì)溫度

系數(shù)和線圈幾何尺寸變化引起線圈電感量及寄生電容的改變等造成。

措施：其材料除滿足磁性能要求外，還應(yīng)注意線膨脹系數(shù)的大小與匹配。傳

感器采用陶瓷、聚颯、夾布膠木、弱磁不銹鋼等材料作線圈骨架，或采用脫胎線

圈。還可采取穩(wěn)定激勵(lì)電流的方法。

3-10差動(dòng)變壓器式傳感器采用恒流激磁有什么好處？

答：差動(dòng)變壓器初級(jí)線圈在低頻激勵(lì)時(shí)品質(zhì)因數(shù)低，溫度誤差大，采用恒流激磁

可以提高線圈的品質(zhì)因數(shù)，減小溫度誤差。

3-11電源頻率波動(dòng)對(duì)電感式傳感器的靈敏度有何影響？如何確定傳感器的電源

頻率？

答：電源頻率的波動(dòng)會(huì)使線圈感抗發(fā)生變化，從而使得靈敏度發(fā)生變化，造成誤

差。應(yīng)該按照傳感器的精度要求去確定電源的頻率。

3-12試從電渦流式傳感器的原理簡(jiǎn)要說明它的各種應(yīng)用。

答：L測(cè)位移電渦流式傳感器的主要用途之一是可用來測(cè)量金屬件的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)

位移，最大量程達(dá)數(shù)百毫米，分辨率為0.1虬

2.測(cè)厚度金屬板材厚度的變化相當(dāng)于線圈與金屬表面間距離的改變，根據(jù)輸

出電壓的變化即可知線圈與金屬表面間距離的變化，即板厚的變化。

3.測(cè)溫度若保持電渦流式傳感器的機(jī)、電、磁各參數(shù)不變，使傳感器的輸出

只隨被測(cè)導(dǎo)體電阻率而變，就可測(cè)得溫度的變化。

3T3用反射式電渦流傳感器測(cè)量位移或振幅時(shí)對(duì)被測(cè)體要考慮哪些因素？

答：1、被測(cè)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率對(duì)傳感器的靈敏度的影響。當(dāng)被測(cè)體為磁性時(shí),

靈敏度較非磁性低。

2、被測(cè)物體表面有鍍層，鍍層的性質(zhì)和厚度不均勻也會(huì)影響精度，當(dāng)測(cè)量

轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)的被測(cè)體時(shí)，這種不均勻?qū)⑿纬筛蓴_信號(hào)。

3、大小和形狀，為了能夠充分利用電渦流效應(yīng)。

4、當(dāng)被測(cè)體為圓柱體時(shí)，只有其直徑為線圈的3.5倍以上才不影響測(cè)量結(jié)

果。

5、厚度。

習(xí)題4

4-1電容式傳感器可分為哪幾類？各自的主要用途是什么？

答：1、變極距型電容傳感器：差動(dòng)式比單極式靈敏度提高一倍，且非線性誤差

大為減小。由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性，它還能有效地補(bǔ)償溫度變化所造成的誤差。由

于變極距型的分辨力極高，可測(cè)小至0.01um的線位移，故在微位移檢測(cè)中應(yīng)用

最廣。

2、變面積型電容傳感器：變面積型電容傳感器與變極距型相比，其靈敏度

較低。這種傳感器的輸出特性呈線性。因而其量程不受線性范圍的限制，適合于

測(cè)量較大的直線位移和角位移。在實(shí)際應(yīng)用中，也采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，以提高靈敏

度。

3、變介質(zhì)型電容傳感器：可用于非導(dǎo)電散材物料的物位測(cè)量?？梢杂脕頊y(cè)

量紙張、絕緣薄膜等的厚度，也可用來測(cè)量糧食、紡織品、木材或煤等非導(dǎo)電固

體物質(zhì)的濕度。

4-2變極距型電容傳感器產(chǎn)生非線性誤差的原因及如何減??？

答：原因：靈敏度與初始極距的平方成反比，用減少初始極距的辦法來提高靈敏

度，但初始極距的減小會(huì)導(dǎo)致非線性誤差增大。采用差動(dòng)式，可比單極式靈敏

度提高一倍，且非線性誤差大為減小。由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱性，它還能有效地補(bǔ)償

溫度變化所造成的誤差。

4-3為什么電容式傳感器的絕緣、屏蔽和電纜問題特別重要？如何解決？

答：電容式傳感器由于受結(jié)構(gòu)與尺寸的限制，其電容量都很小，屬于小功率、高

阻抗器，因此極易受外界干擾，尤其是受大于它幾倍、幾十倍的、且具有隨機(jī)性

的電纜寄生電容的干擾，它與傳感器電容相并聯(lián)，嚴(yán)重影響傳感器的輸出特性，

甚至?xí)蜎]沒有用信號(hào)而不能使用。

解決：驅(qū)動(dòng)電纜法、整體屏蔽法、采用組合式與集成技術(shù)。

4-5為什么高頻工作的電容式傳感器連接電纜的長(zhǎng)度不能隨意變動(dòng)？

答：電纜在低頻狀態(tài)下的電阻極小，而在高頻狀態(tài)下，它自身的寄生參數(shù)比如寄

生電容，寄生電感就不得不考慮，長(zhǎng)度變化后，這些參數(shù)也會(huì)跟著變化，進(jìn)而影

響高頻信號(hào)的質(zhì)量。

習(xí)題五

5-12何謂霍爾效應(yīng)？利用霍爾效應(yīng)可以進(jìn)行哪些參數(shù)的測(cè)量？

答：（1）霍爾效應(yīng)指由導(dǎo)電材料（金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體）中電流與外磁場(chǎng)相互作用

而產(chǎn)生電勢(shì)的物理現(xiàn)象。

（2）利用霍爾效應(yīng)可以測(cè)量大電流、微氣燎磁場(chǎng)、微位移、轉(zhuǎn)速、加速度、

震動(dòng)、壓力、流量、和液位等參數(shù)。

5-13霍爾元件的不等位電勢(shì)和溫度影響是如何產(chǎn)生的？可采取哪些方式來減小

之？

答：（1）不等位電勢(shì)產(chǎn)生原因：由于制作工藝的限制，兩個(gè)霍爾電極的位置不能

精確同在一個(gè)等位面上造成輸出誤差減小措施：采用外接電路來補(bǔ)償控制電流為

直流時(shí)，將霍爾元件看成電阻電橋，利用調(diào)節(jié)電橋平衡的外接電路來補(bǔ)償不等位

電勢(shì)。

控制電流為交流時(shí)，要同時(shí)進(jìn)行幅值和相位的補(bǔ)償。

（2）溫度誤差原因：霍爾元件的霍爾系數(shù)、電阻率、和載流子遷移率、U“、

輸入電阻、輸出電阻都是溫度的函數(shù)，所以溫度變化會(huì)引起誤差。

減小措施：使用溫度系數(shù)小的元件，并根據(jù)精度要求進(jìn)行補(bǔ)償。

補(bǔ)償時(shí)采用橋路補(bǔ)償器法。

5T4磁敏傳感器有哪幾種？它們各有什么特點(diǎn)？可用來測(cè)哪些參數(shù)？

答：（1）霍爾傳感器

特點(diǎn)：利用霍爾效應(yīng)，以霍爾元件為核心，只要將非電量轉(zhuǎn)換成位移量即可用霍

爾傳感器測(cè)量?；魻栐Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝成熟、體積小、工作可靠、壽命長(zhǎng)、線

性好、頻帶寬。

可用來測(cè)量大電流、微氣燎磁場(chǎng)、微位移、轉(zhuǎn)速、加速度、震動(dòng)、壓力、流量、

和液位等參數(shù)。

(2)磁敏電阻器

特點(diǎn)：利用磁電阻效應(yīng)，將半導(dǎo)體制成磁電阻元件。

磁敏電阻器主要用來檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度及其分布，測(cè)位移。

(3)磁敏二極管

特點(diǎn)：用高純度的本征半導(dǎo)體及合金法制成磁敏二極管，通過外界磁場(chǎng)對(duì)載流子

的移動(dòng)影響二極管的輸出電壓原理達(dá)到檢測(cè)的目的。

磁敏二極管主要用于測(cè)量磁場(chǎng)的變化，比較適合應(yīng)用在精度要求不高，能獲得較

大電壓輸出的場(chǎng)合；可用于電鍵、轉(zhuǎn)速計(jì)、無刷電機(jī)、無觸點(diǎn)開關(guān)和簡(jiǎn)易高斯計(jì)、

磁探傷等。

習(xí)題6

6-1何謂壓電效應(yīng)？何謂縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？

答：一些離子型晶體的電介質(zhì)不僅在電場(chǎng)力作用下，而且在機(jī)械力作用下，都會(huì)

產(chǎn)生極化現(xiàn)象。且其電位移D（在MKS單位制中即電荷密度。）與外應(yīng)力張量T成

正比：D=dT式中d——壓電常數(shù)矩陣。當(dāng)外力消失，電介質(zhì)又恢復(fù)不

帶電原狀；當(dāng)外力變向，電荷極性隨之而變。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)，或簡(jiǎn)稱

壓電效應(yīng)。

若對(duì)上述電介質(zhì)施加電場(chǎng)作用時(shí)，同樣會(huì)引起電介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心的

相對(duì)位移而導(dǎo)致電介質(zhì)產(chǎn)生變形，且其應(yīng)變S與外電場(chǎng)強(qiáng)度E成正比：S=dtE

式中dt——逆壓電常數(shù)矩陣。這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱電致伸縮。

6-2壓電材料的主要特性參數(shù)有哪些？比較三類壓電材料的應(yīng)用特點(diǎn)。

答：主要特性：壓電常數(shù)、彈性常數(shù)、介電常數(shù)、機(jī)電耦合系數(shù)、電阻、居里點(diǎn)。

壓電單晶：時(shí)間穩(wěn)定性好，居里點(diǎn)高，在高溫、強(qiáng)幅射條件下，仍具有良好的壓

電性，且機(jī)械性能，如機(jī)電耦合系數(shù)、介電常數(shù)、頻率常數(shù)等均保持不變。此外，

還在光電、微聲和激光等器件方面都有重要應(yīng)用。不足之處是質(zhì)地脆、抗機(jī)械和

熱沖擊性差。

壓電陶瓷：壓電常數(shù)大，靈敏度高，制造工藝成熟，成形工藝性好，成本低

廉，利于廣泛應(yīng)用，還具有熱釋電性。

新型壓電材料：既具有壓電特性又具有半導(dǎo)體特性。因此既可用其壓電性研

制傳感器，又可用其半導(dǎo)體特性制作電子器件；也可以兩者合一，集元件與線路

于一體，研制成新型集成壓電傳感器測(cè)試系統(tǒng)。

6-4為了提高壓電式傳感器的靈敏度，設(shè)計(jì)中常采用雙晶片和多晶片組合，試說

明其組合的方式和適用的場(chǎng)合。

答：(1)并聯(lián)：特點(diǎn)是輸出電容大，輸出電荷大，所以時(shí)間常數(shù)，適合于測(cè)量緩

變信號(hào)，且以電荷作為輸出的場(chǎng)合。

(2)串聯(lián)：特點(diǎn)是輸出電壓大，本身電容小，適合于以電壓作為輸出信號(hào)，

且測(cè)量電路輸出阻抗很高的場(chǎng)合。

6-6原理上，壓電式傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，但實(shí)用中，壓電式傳感器可能用

來測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)量，為什么？

答：壓電式測(cè)力傳感器是利用壓電元件直接實(shí)現(xiàn)力-電轉(zhuǎn)換的傳感器，在拉力、

壓力和力矩測(cè)量場(chǎng)合，通常較多采用雙片或多片石英晶片作壓電元件。由于它剛

度大，動(dòng)態(tài)特性好；測(cè)量范圍廣，可測(cè)范圍大；線性及穩(wěn)定性高；可測(cè)單、多向

力。X當(dāng)采用大時(shí)間常數(shù)的電荷放大器時(shí)，就可測(cè)準(zhǔn)靜態(tài)力。

6-7簡(jiǎn)述壓電式傳感器前置放大器的作用，兩種形式各自的優(yōu)缺點(diǎn)及其如何合理

選擇回路參數(shù)。

答：電壓放大器。

作用：把壓電期間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；

優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單、成本低、工作穩(wěn)定可靠；

電荷放大器。

作用：把壓電器件高內(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荷成正比；

優(yōu)點(diǎn)：電路線性較好，無接長(zhǎng)和變動(dòng)電纜的后顧之憂;

缺點(diǎn)：有零漂現(xiàn)象。

習(xí)題7

7-1熱電式傳感器有哪幾類？它們各有什么特點(diǎn)？

答：熱電式傳感器可分為兩大類：熱電阻傳感器和熱電偶傳感器。

熱電阻傳感器的特點(diǎn)：（1）高溫度系數(shù)、高電阻率。⑵化學(xué)、物理性能穩(wěn)定。⑶

良好的輸出特性。（4）良好的工藝性，以便于批量生產(chǎn)、降低成本。

熱電偶傳感器的特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（2）制造方便（3）測(cè)溫范圍寬（4）熱慣

性?。?）準(zhǔn)確度高（6）輸出信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。

7-2常用的熱電阻有哪幾種，適用范圍如何？

答：常用的熱電阻有伯熱電阻和銅熱電阻。

伯熱電阻適用范圍：0~660°C和-190~0°Co

銅熱電阻適用范圍：-50~+150°Co

7-3熱敏電阻與熱電阻相比較有什么優(yōu)缺點(diǎn)？用熱敏電阻進(jìn)行線性溫度測(cè)量時(shí)必

須注意什么問題？

答：優(yōu)點(diǎn)：（1）電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高，約為熱電阻的10倍；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

單，體積小，可以測(cè)量點(diǎn)溫度；（3）電阻率高，熱慣性小，適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量；（4）

易于維護(hù)和進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制（5）制造簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。

缺點(diǎn)：互換性差，非線性嚴(yán)重。

進(jìn)行線性溫度測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：流過熱敏電阻的溫度不能太大，應(yīng)在其額定范

圍內(nèi)?；蛘咭冗M(jìn)行非線性校正。

7-4利用熱電偶測(cè)溫度必須具備哪兩個(gè)條件？

答：（1）用兩種不同材料作熱電極（2）熱電偶兩端的溫度不能相同

7-5什么是中間導(dǎo)體定律和連接導(dǎo)體定律？它們?cè)诶脽犭娕紲y(cè)溫度時(shí)有什么實(shí)

際意義？

答：中間導(dǎo)體定律：導(dǎo)體A、B組成的熱電偶，當(dāng)引入第三導(dǎo)體時(shí)，只要保持第

三導(dǎo)體兩端溫度相同，則第三導(dǎo)體對(duì)回路總熱電勢(shì)無影響。

意義：利用這個(gè)定律可以將第三導(dǎo)體換成毫伏表，只要保證兩個(gè)接點(diǎn)溫度

一致，就可以完成熱電勢(shì)的測(cè)量而不影響熱電偶的輸出。

連接導(dǎo)體定律：回路的總電勢(shì)等于熱電偶電勢(shì)EAB(T,T。)與連接導(dǎo)線電勢(shì)

EAB(Tn,T。)的代數(shù)和。

意義：連接導(dǎo)體定律是工業(yè)上運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線進(jìn)行溫度測(cè)量的理論基礎(chǔ)。

7-6什么是中間溫度定律和參考電極定律？它們各有什么實(shí)際意義？

答：中間溫度定律：回路的總熱電勢(shì)等于EAB(T,Tn)與EAB(Tn,To)的代數(shù)和。

意義：為定制分度表奠定了理論基礎(chǔ)。

參考電極定律:EAC(TTO)-EBC(TTO)=EAB(TTO)

意義：利用參考電極定律可以大大簡(jiǎn)化熱電偶選配工作。

7-7用銀銘-鍥硅熱電偶測(cè)得介質(zhì)溫度為800°C,若參考端溫度為25°C,問介質(zhì)

的實(shí)際溫度為多少？

答：1=介質(zhì)溫度+k*參考溫度,800+1*25=825°C

7-8熱電式傳感器除了用來測(cè)量溫度外是否還能用來測(cè)量其他量？舉例。

答：測(cè)量管道流量，測(cè)氣體成分，鑒別金屬材質(zhì)。

7-9實(shí)驗(yàn)室備有銷銬一伯熱電偶、伯電阻器和半導(dǎo)體熱敏電阻器，今欲測(cè)量某設(shè)

備外殼的溫度。已知其溫度約為300~400oC,要求精度達(dá)到±2°C,問應(yīng)選哪

種？為什么？

答：柏電阻，溫度范圍0~660°C,測(cè)量精度高。

伯銘一一粕熱電偶，溫度范圍0~1600°C,主要測(cè)非固體。

半導(dǎo)體熱敏電阻，溫度范圍-100~+300°C,高溫非線性嚴(yán)重。

綜合上述條件可知應(yīng)選的電阻。

第八章

8-1簡(jiǎn)述光電式傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，用框圖表示光電式傳感器的組成。

答：特點(diǎn)：非接觸、響應(yīng)快、性能可靠。

應(yīng)用場(chǎng)合：非接觸測(cè)量。

組成框圖：

光源―冉國福鈍前工T測(cè)量電路占輸出量y

被測(cè)量X被測(cè)戮0

（課本截圖）

8-2何謂外光電效應(yīng)，光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)？

答：外光電效應(yīng)：在光照條件下電子從物體表面逸出而產(chǎn)生光電子發(fā)射的現(xiàn)象。

光電導(dǎo)效應(yīng)：半導(dǎo)體受到光照時(shí)產(chǎn)生光生電子一空穴對(duì)，進(jìn)而使電阻率變化,

使導(dǎo)電性能增強(qiáng)的現(xiàn)象。

光生伏特效應(yīng)：光照引起PN結(jié)兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)。

8-3試比較光電池、光敏晶體管、光敏電阻及光電倍增管在使用性能上的差別。

答：光電池：與外電路