傳感器考試試題答案

傳感器原理考試試題

1、有一溫度計，它的量程范圍為0--200C。，精度等級為0.5級。該表可能出現(xiàn)的

最大誤差為_±1C。當測量100C。時的示值相對誤差為_±%1o

2、傳感器由一敏感元件轉(zhuǎn)換元件、測量電路三部分組成

3、熱電偶的回路電勢由一接觸電勢、溫差電勢—兩部分組成，熱電偶產(chǎn)生回路電勢

的兩個必要條件是即熱電偶必須用兩種不同的熱電極構(gòu)成；熱電偶的兩接點必

須具有不同的溫度。。

4、電容式傳感器有變面積型、變極板間距型、變介電常數(shù)型三種。

5.傳感器的輸入輸出特性指標可分為靜態(tài)量和一動態(tài)量兩大類，線性度和靈

敏度是傳感器的—靜態(tài)一量指標，而頻率響應(yīng)特性是傳感器的—動態(tài)量.指標。

6、傳感器靜態(tài)特性指標包括一線性度、—靈敏度、重復(fù)性及遲滯現(xiàn)象。

7、金屬應(yīng)變片在金屬絲拉伸極限內(nèi)電阻的相對變化與—應(yīng)變—成正比。

8、當被測參數(shù)A、d或e發(fā)生變化時，電容量C也隨之變化，因此，電容式傳感

器可分為變面積型、變極距型和變介質(zhì)型三種。

9、縱向壓電效應(yīng)與橫向壓電效應(yīng)受拉力時產(chǎn)生電荷與拉力間關(guān)系分別為

以=出瓦和qy=-dn^Fy。

10、外光電效應(yīng)器件包括光電管打光電倍增管。

1、何為傳感器的動態(tài)特性？動態(tài)特性主要的技術(shù)指標有哪些？

(1)動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性；

(2)動態(tài)指標：對一階傳感器：時間常數(shù)；對二階傳感器：固有頻率、阻尼比。

2、傳感器的線性度如何確定？擬合直線有幾種方法？

傳感器標定曲線與擬合直線的最大偏差與滿量程輸出值的百分比叫傳感器的線

性度；O

四種方法:理論擬合，端基連線擬合、過等旋轉(zhuǎn)擬合、最小二乘法擬合。

3、應(yīng)變片進行測量時為什么要進行溫度補償？常用的溫度補償方法有哪些？

（1）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，就會引起附加的由線膨脹引起的應(yīng)變；常用

的溫度補償法有單絲自補償，雙絲組合式自補償和電路補償法。

4、分布和寄生電容對電容傳感器有什么影響？一般采取哪些措施可以減小其影

響？

寄生電容器不穩(wěn)定，導致傳感■特性不穩(wěn)定，可采用靜電屏蔽減小其影響，分

布電容和傳感器電容并聯(lián)，使傳感器發(fā)生相對變化量大為降低，導致傳感器靈敏度

下降，用靜電屏蔽和電纜驅(qū)動技術(shù)可以消除分布電容的影響。

5、熱電偶測溫時為什么要進行冷端補償？冷端補償?shù)姆椒ㄓ心男?/p>

答：熱電偶熱電勢的大小是熱端溫度和冷端的函數(shù)差，為保證輸出熱電勢是被測溫

度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定；熱電偶分度表給出的熱電勢是以冷端溫

度0C。為依據(jù)，否則會產(chǎn)生誤差。因此，常采用一些措施來消除冷鍛溫度變化所產(chǎn)

生的影響，如冷端恒溫法、冷端溫度校正法、補償導線法、補償電橋法。

三、計算題

1、下圖為圓形實芯銅試件，四個應(yīng)變片粘貼方向為RI、R4軸向粘貼，R2、R3圓

周向粘貼，應(yīng)變片的初始值R1=R2;R3=R4=100Q,靈敏系數(shù)"2,銅試件的箔松系

數(shù)U=0.285,不考慮應(yīng)變片電阻率的變化，當試件受拉時測得R1的變化△Rl=0.2

Qo如電橋供壓U=2V,試寫出Z\R2、AR3、AR4輸出U0（15分）

R2R3RIR4

=0.2Q

!：/凡=(*

￡=^￡=￡,=—%=-2.85乂1。7△/?,=ZJ?S=kcR2=-0.057Q

Rj+A%

33

%+△&+&?Ky+△/?1+&+△&

1004048100-0057

].000537V

100+02+100-0057100+02+100-0057

2、一冶煉系統(tǒng)由利用“熱電效應(yīng)”制成的K型熱電偶測溫。已知冷端環(huán)境溫度為

30℃而此時熱表讀到的被測溫度為800℃（10分）

附：分度號K熱電偶輸出（mV）

00102030405060708090

000.400.801.201.612.022.442.853.273.68

80033.2833.6934.1034.5034.9135.3135.7236.1236.5236.93

⑴簡述“熱電效應(yīng)”。(5分)

(2)用計算校正法修正后的真實被測溫度。(5分)

答：將兩種不同性質(zhì)的導體A、B串接成一個閉合回路，如圖所示，如果兩接

合點處的溫度不同(T°T),則在兩導體間產(chǎn)生熱電動勢，并在回路中有一定大小的電

流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。

答：熱電效應(yīng)一兩種不同的導體或半導體形成閉路，其兩個節(jié)點分別置于

不同溫度的熱源中，則該回路會產(chǎn)生熱電動勢。(5分)

(2)用計算校正法修正后的真實被測溫度。(5分

E(T,O)=E(800,30)+E(30,0)=33.28+1.20=34.48mV

查表：得T=829C0(5分)

3、運動參數(shù)測試系統(tǒng)采用應(yīng)變計測量壓力。為校準傳感器，在同一工作條件下，

按同一方向在全測量范圍0—200kP內(nèi)對此傳感器做了20次測試,發(fā)現(xiàn)所得輸入輸

出特性曲線具有一定的不一致性。經(jīng)系統(tǒng)維修并調(diào)整成電壓輸出后，可得傳感器方

程為：

20—+8X104K-1.2X102F

dt

⑴筒述這種現(xiàn)象反映了此傳感器的什么性能，如何表示。

⑵求此傳感器系統(tǒng)時間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度。

⑶此時重新檢驗測試出其最大誤差為ZXFmax=OSkP,試判斷其精度等級。

解：重復(fù)性。反映了結(jié)果偶然誤差的大小。

)2

S=±2(J~3axlOO%,。

n—1

⑵求此傳感器系統(tǒng)時間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度。

42

解：ao=8OxlOak20,bo=1.24xlO

43

T=ayao=2O/80X10=2.5X10'(S),(2分)

43

K=bja0=1.2x10780x10=1.5x10(2分)

⑶此時重新檢驗測試出其最大誤差為AFmaxtSkP,試判斷其精度等級。

A/4

解：A=±—xl00%=0.8/200x100%=0.4%.屬0.5級。

4、分析電容傳感器測量電路的脈沖寬度調(diào)制電路工作原理。（15分）

解：

Cl、C2為差動式電容傳感器，電阻R1=R2,A1、A2為比較器。當雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處

于某一狀態(tài),Q=l,Q=0,A點高電位通過R1對C1充電，時間常數(shù)為Tl=R1

C1,直至F點電位高于參比電位UF，比較器Al輸出正跳變信號。與此同時，因

2=0,電容器C2上已充電流通過VD2迅速放電至零電平。A1正跳變信號激勵觸

發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使Q=0,。=L于是A點為低電位,C1通過VD1迅速放電，而B點高

電位通過R2對C2充電，時間常數(shù)為T2=R2c2,直至G點電位高于參比電位U-

（6分）

5、分析電阻應(yīng)變式傳感器橋式測量電路輸出電壓與電壓變化量R間的關(guān)系。

D

解：

U.=—^E——工E=(RR-K/&分)

凡+&&+凡(飛+&1&+4)

當電橋平衡時，即U°=o,A陽4=&&（1分）

若不平衡，假設(shè)每個電阻的變化量分別為

R[+,4+4^3*七+^^4，則：

(%+A7?2)值+A/?3)-(&+△&)(&+△&)七(2分)

(R、+A/?|+7?2+A/?9)(火3++R4+^^4)

忽略分母中AT?項、分子中題的二次交叉項，整理得：

+△^、區(qū)3—RQR4—A7?17?4r?

U。1Y

(K+H2X&+凡)

(2分)

&R4(A/?3+_A/?4V

(a+&)(&+凡)iR3&&R4)

因為與&=&&，所以:

_____&&______R\R?__________&_"2

氏+3&+凡)~&+&&(&+自廠(&+&)2

所以

RR?[A7