传感器原理课程教学参考与复习提纲

1、教学参考与复习提纲 课程名称传感器原理 课程类型 过程性（）纯实践（）纯理论（）理论 +实践（）任课教师适用年级基础知识与习题第一章检测技术的基本概念第一节测量的基本概念及方法从不同角度测量方法分类：根据测量的具体手段分：偏位式测量、零位式测量和 微差式测量。第二节测量误差及数据处理一、基本概念（1）真值：理论真值（2）实际值：相对真值（3）示值：测量值（4）测量误差：测量值与真值之间的差值。示值相对误差：引用相对误差（满度相对误差）：最大满度相对误差：仪表准确度等级：最大示值相对误差：二、误差的分类： 粗大误差，系统误差，随机误差。 随机误差的正态分布规律。按被测量随时间变化的速度分类：静态

2、误差，动态误差。三、测量结果的数据统计处理：置信区间：定义为随机变量取值的范围，常用正态分布的标准误差的倍数来表示。 置信概率P:随机变量在置信区间内取值的概率置信水平：随机变量在置信区间以外取值的概率。随机误差的正态分布规律，统计特点：集中性、对称性、有界性 算术平均值，用平均值计算出来的误差称为残余误差。标准误差（方均根误差）：误差列中各误差平方和的算术平均值再开方得到均 方根误差。对于等精度测量，当用残余误差来代替误差时，则使用贝塞尔公式计算标准误差 （方均根误差）。标准误差可用于确定随机误差的正态分布曲线形状和离散度。拉依达准则3 c准则四、测量系统静态误差的合成 绝对值合成法，方均根

3、合成法第三节传感器及基本特性一、传感器的组成二、传感器分类常用的分类方法三、传感器基本特性：灵敏度、分辨力、线性度、迟滞误差。 线性度：端基线性度，最小二乘法线性度。理想的线性特性习题参考（带答案）选择题1. 用该表直流电压档测量实际值为2V电压，发现每次示值均为1.5V，该误差属于（A）0A. 系统误差B.粗大误差C.随机误差D. 动态误差2. 压力传感器测量实际值80KPa的压力，示值为81KPa其绝对误差为（C ）。A. 2KPa B . 4KPa C . 1KPaD . 5KPa3. 某仪表厂生产的温度传感器量程为 0-250 C,测得此表最大绝对误差为2 C,则其精度应定（C ）oA

4、. 0.1 级 B. 0.5级 C. 1.0 级 D.1.5 级4. 在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到被测量为仪表量程的（B ）左右为宜。A.3 倍B.2/3倍 C.1.5倍D.2 倍5. 如x表示输入，y表示输出，则下列哪一项是理想的线性输入-输出特性（B ）D.y=ax+bxA. y=ax+b B.y=ax C.y=ax+bx6. 要使随机误差的置信概率达到99.7%,随机误差的置信区间取为（A ）A. （-3 二，+3二）B. （- ；，+；） C.（- X，+x）D.（-4 ；，+4 二）7. 有一位移传感器，它的测量范围为0400mm精度为0.5

5、级，其最大绝对误差为（C ）A. 1 mm B. 5 mm C. 2 mmD. 10 mm8. 某位移传感器在位移变化 4mm时，输出电压变化300mv此位移传感器的灵敏度为（B ）D.300 mv/mmA. 53 mv/mm B. 75 mv/mm C. 20 mv/mm9.用万用表测量10V直流电压，发现示值还不到4V,该误差属于（B ）A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差10.随机误差的置信区间为（-X，+x）时,随机误差的置信概率为（C ）A. 50%B. 0C. 100%D. 93%11. 用电流表测量实际值为10mA勺直流电流，示值为10.8mA此次测量的绝对 误差为（

6、B ）A. 2mA B. 0.8mA C. 1mAD. 5mA12. 某位移传感器在位移变化2mm寸，输出电压变化200mv此位移传感器的灵敏度为（C ） A. 200 mv/mm B. 0.9 mv/mm C. 100 mv/mmD. 202 mv/mm13. 某用户需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买压力表的等级是（B ）A. 0 .2 B. 0 .5C. 1 .0 D. 1.514使用某压力传感器测量压力容器中的压力，压力实际值为50 KPa,传感器示值为49KPa问此测量值中的实际相对误差为（A ）A. 2%B. 0C. 100% D. 93%15. 用电容传感

7、器测量工件厚度，其实际值为10 mm传感器测量值为9.8mm此次测量的绝对误差值是（A ）A. -0.2mm B. 1mmC. 2 mm D. -0.1 mm16. 某压力传感器测量实际值为80KPa的压力，示值为80.5KPa，示值相对误差x 为（A ）A.0.62%B. 1%C. 0.8% D. 6%17. 有一温度传感器，测量范围为-100 C100 C,该传感器满度值Am*（ B ）A. 100 C B. 200C C. 400 C D. 10 C18. 某用户需要购买压力传感器，希望满度相对误差小于1.4%，应购买压力表的等级是（A ）A. 1 .0B. 0 .5C. 2.0D. 1

8、.519. 热电偶在冷端温度为零，热端温度增加5 C,输出热电动势增加10uv,此热电偶的灵敏度为（B ）A. 5 uv/ C B. 2uv/C C. 20uv/ C D. 10uv/ C20. 传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（D）A.线性度越好B .迟滞越小C .重复性越好D.分辨力越高21.有-电压表的量程为0-10伏，接到电路进行测量，显示值为9 伏,而该测量值的实际值为8伏,满度相对误差m 为（B ）A. 12.5 %B.10 %C. 11.1 %D .1 %22.有-电压表的量程为0-20伏，接到电路进行测量，显示值为16 伏,而该测量值的实际值为14伏，引用相对误差m

9、为（B ）A. 12.5 %B.10 %C. 11.1 %D.1 %23.某压力表准确度等级为1.0级，量程为010MPa此表的最大满度相对误差是（B ）A. 土 0.5 %B. 1 %C. 土 2.1 %D . 1.5 %24.某测温仪表厂生产的测温表满度相对误差均控制在0.9%1.2%该表的精度等级定为：（D ）A. 1 .0B. 0 .5C. 0 .2D. 1.525.下列不属于传感器的静态特性指标是：（D）A.线性度B .迟滞C.重复性D.超调量26.使用某压力传感器测量压力容器中的压力，压力实际值为50 KPa,传感器示值为49KPa问此测量值的绝对误差为（C ）A. -2 KPaB

10、. 0 KPa C. -1 KPa D. 5KPa27. 某温度传感测量实际值为65 C的温度，测量得示值为66.1 C,则其绝对误差为（C ）A.2.1 CB. 1.5C C. 1.1CD.1.0C28. 被测量不随时间变化时所产生的误差是（B ）A.动态误差B.静态误差C. 系统误差 D. 粗大误差29. 有一电压表度为1.0级，可能出现的最大满度相对误差为（A ） 10% D.K表示，是指传感器的（D ） 迟滞误差D. 灵敏度,示值为80v ,则示值相对误差为D. -20%不相等且符号相反不相等但符号相同 误差的绝对值和符号保持恒定或B）D. 固有误差。C.A. 1.0% B. 2.0%

11、5.0%30. 传感器输出量增量与被测输入量增量之比，用A.分辨力 B. 线性度 C.31. 被测电压真值为100V，用电压表测试时（D）A. +25% B. -25% C. +20%32. 修正值与绝对误差的绝对值（A）A.相等但符号相反B.C.相等且符号相同D.33. 通常在相同的条件下，多次测量同量时，在条件改变时，按某种规律而变化的误差称为（A.随机误差 B. 系统误差 C. 影响误差34.被测量的真值是 （B ）A.都是可以准确测定的B. 在某一时空条件下是客观存在的，但很多情况下不能准确确定C. 全部不能准确测定D. 客观上均不存在，因而无法测量35. 若c是有限次测量的方均根误差

12、，则算术平均值的方均根误差cx为（B ）A 二B.二C. n二D. . ncn. n36. 在使用连续刻度的仪表进行测量时，一般应使被测量的数值尽可能在仪表满刻度值的多少倍以上（C ）A.1/4B.1/2C. 2/3D.1/337. 某温度计刻度范围为 0600E，通过检定在整个刻度范围内、最大基本误差为7.2 C,按国家工业仪表的规定、该温度计的精度等级定为（C ）A.1.0 级B.1.2 级 C.1.5 级D.2.0 级38. 在一项对航空发动机页片稳态转速试验中，测得其平均值为20000转/分钟。其中某次测量结果为20002转/分钟，则此次测量的绝对误差（A ）A. 2转/分钟B . 2

13、转/分钟C . 2转/分钟 D . 2转/分钟39. 被测电压真值为100v，用电压表测试时，指示值为 80v，则示值相对误 差为（B ）A.+25%B.-25%C.+20%D.-20%40. 某温度计刻度范围为0600E，通过检定、在整个刻度范围内、最大基本误差 为7.2 C、按国家工业仪表的规定、该温度计的精度等级为（ B ）A.1.0 级B.1.2 级 C.1.5级D.2.0 级41. 在相同条件下多次测量同一量时，随机误差符合下列哪种说法（A ）A绝对值和符号均发生变化B绝对值发生变化，符号保持恒定C符号发生变化，绝对值保持恒定D绝对值和符号均保持恒定42. 用一压力传感器测量某实际值

14、为 800KPa的压力，发现示值还不到500KPa该值中的误差属于：（B ）A.系统误差B.粗大误差C. 随机误差D. 动态误差43. 传感器能检出被测信号的最小变化量，称为传感器的（A.灵敏度B.线性度C.迟滞误差D.分辨力44. 电位器式传感器是一种将什么转换成电阻值的传感元件（A.位移B.C.压力D.速度45.汽车衡所用的测力弹性敏感元件是（A ）A.实心轴.弹簧管 C悬臂梁.圆环填空题1. 传感器正向特性和反向特性重合的程度越好，表示传感器的迟滞误差越小2. 示值相对误差定义为 绝对误差 与被测量示值的比值，通常用百分数表示。3. 随机误差的大小和正态分布曲线的形态，可以用测量值的 标

15、准 误差来衡量。4. 当测量次数n趋近无穷大时，测量值的实际值等于各次测量值的算术平均值。5. 传感器正向特性曲线和反向特性曲线不重合的程度越大，表明传感器的迟滞误差越大。6 根据测量时是否与被测对象接触分为：接触式测量和非接触式测量 。7. 未知实际值的情况下，对于有限测量列，可以利用算术平均值代替真值。8. 绝对误差是测量值与 真值 之间的差值。9. 随机误差统计特点：集中性、对称性和 有界性。10. 传感器由敏感元件，传感元 及测量转换电路三部分组成。11. 灵敏度是指传感器在稳态输出变化与输入变化值之比。12 按误差的表示方法分为两类误差表示形式：绝对相对误差误差。13. 根据测量的具

16、体手段不同，测量分为偏位式测量、零位式测量微差式测量。14. 在未知实际值的情况下，用平均值代替真值计算出来的误差称残余误差。15. 在同一条件下，多次测量同一被测量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正负以不可预见的方式变化，该误差称为随机 误差。16. 传感器中传感元件的主要作用是把非电量转换成电量。17. 误差的数值固定或按一定规律变化的，称为系 误差。18. 示值相对误差是用绝对误差和被测量的百分比来表示。19. 选购线性仪表时，一般应尽量使选购的仪表量程为被测量的1.5倍 倍左右适合。20. 传感器的测量转换电路是将传感元件输出的电量 换成易于处理的电压、电流或频率。21. 传

17、感器正向特性和反向特性不一致的程度称为迟滞性误差。22. 在测量过程中，被测量与仪表内部的标准量比较，当测量系统达到平衡，用已知标准量值决定被测量的值，这种测量方法称为零位式测量。23 随机误差的统计特点集中性表明，大量的测量值集中分布于算术平均值附近。24. 可用于确定随机误差的正态分布曲线形状和离散度的特征量是标准误差。25. 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值 之比。26. 线性度是指传感器实际特性曲线与理想拟合一直线之间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。27. 示值相对误差是 绝对误差与示值的百分比。28. 标准误差越小，正态分布曲线越 匕。29. 随机误差的统计

18、特性之一为对称性。 该特性表明：在相同条件下，当测量次数n-“：时，全体误差的代数和为0。30. 传感器的输入输出特性指标可分为静态指标和动态指标两大类31. 综合了偏位式测量法速度快和零位式测量法精度高的优点的是微差式测量 法。32. 引用相对误差是用测量仪表绝对误差与仪器的满度值的百分比。33. 多数随机误差都服从正态分布规律。34. 以仪表指针的偏移量表示被测量值的测量方法，称为偏位式测Q量。判断题1 传感器能检出被测信号的最小变化量称为传感器的灵敏度。（X ）更正：传感器能检出被测信号的最小变化量称为传感器的分辨力。2随机误差的取值范围称为置信概率。（X）更正：随机误差的取值范围称为置

19、信区间。3变化规律服从某种已知函数的误差，称为系统误差。（V ）4测量值明显偏离实际值，此测量值中有粗大误差。（V）5.系统误差是有规律性的，可以通过实验的方法或引入修正值的方法计算修正。（V ）6 灵敏度是指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比，用K来表示。（V ）7 .在选购仪表时，为了减少测量误差，一般应该选择量程为被测量的10倍左右 合适。（X ）更正：在选购仪表时，为了减少测量误差，一般应该选择量程为被测量的1.5 倍左右合适。8. 传感器敏感元件将被测量转换成与被测量有确定关系、更易于转换的的非电量。（V ）9. 测量误差按误差性质和规律分为粗大误差、相对误差和随机误差。（X

20、）更正：测量误差按误差性质和规律分为粗大误差、系统误差和随机误差。10. 测量器具零位不准时，其测量误差属于系统误差。（V ）11. 灵敏度和分辨力是传感器的动态特性。（X ）更正：灵敏度和分辨力是传感器的静态特性。12. 由于测量人员一时疏忽而出现绝对值特大的异常值， 属于随机误差。 （X ） 更正：由于测量人员一时疏忽而出现绝对值特大的异常值，属于粗大误差。简答题1 请写出随机误差的统计特性，并简要解释。答：随机误差的统计特点：集中性、对称性、有界性。集中性表明测量值集 中在算术平均值周围，对称性表明，正负误差出现的次数相同。有界性表明 随机误差是有界限的，超出一定界限就是粗大误差。2.

21、什么是仪表的准确度等级？我国的模拟仪表有七个基本等级，选择仪表时是 否只根据准确度等级选择？为什么？答:s =100选择仪表时就兼顾准确度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3左右。这样才能减少具体测量时的最大示值相对误差3. 什么是粗大误差？如何判断？答：测量值明显偏离实际值，测量值中有粗大误差。粗大误差的判断方法可 以采用3倍标准误差的判断方法，如果此测量值的残余误差大于3倍标准误 差，则为粗大误差。4. 传感器系统一般由哪几部分组成，说明各环节的作用。答：（1）被测信息一敏感元件一转换元件一信号调理电路一输出信息（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转

22、换 元件：可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的电流，电压或频率。5. 什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？答：线性度又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合直线（有时也称 理论直线）之间的最大偏差与传感器量程范围内的输出之百分比。方法有： 将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二 乘法拟合直线。6. 什么是系统误差？什么是随机误差？什么是粗大误差?答：在相同测量条件下多次测量同一物理量， 其误差大小和

23、符号保持恒定或某一 确定规律变化，此类误差称为系统误差。在同一条件下，多次测量同一被测 量，有时会发现测量值时大时小，误差的绝对值及正、负以不可预见的方式 变化，该误差称为随机误差。测量值与真值之间的差值称为测量误差。7. 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？答：（1）指检测系统的输入、输出信号不随时间变化或变化缓慢时系统所表现 出得响应特性。（2）性能指标有：测量范围、灵敏度、非线性度、回程误差、 稳定度和漂移、重复性、分辨率和精确度。计算题1 对某试验发动机进行地面热试车，试验条件相同，测得如下一组燃烧室压力数据（kPa） : 1.5, 1.4, 1.6,

24、 1.5, 2.0计算出这一列数据的标准误差。x1 x2 x3 x4 x5解：算术平均值：x1.65V1=1.5-1.6=-0.1; v2=1.4-1.6=-0.2;（1 分）v3=1.6-1.6=0 ; v4=1.5-1.6=-0.1v5=2.0-1.6=-0.42.测量两个电压，分别得到它的测量值U= 202V, U2 = 1001V,它们的实际值分别为 U 。1 = 200V, 5= 1000V,分别求测量的绝对误差和实际相对误差。解：U =202-200 =2V1 =旦*100%*1001%u1200U2 =1001-1000 =1Vu212 -*100% *100% =0.1%u02

25、10003 有三台测温仪表，量程均为0800C，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500C的温度，要求相对误差不超过2.5 %,选那台仪表合理？解：mfl0。 二養*100%雲*100%=4%m2 = m2 * 100% = S2 * Am2 * 100 % = 2-0* 800 * 100 % = 3.2% AxAx500 :m3S3 * Am31.5*800m3 =*100%= 3*100%=*100% =2.4%AxAx500因此，应该选用1.5级的测温仪器。4 测量某电路电流共6次，测得数据（单位：mA分别为10.4 , 10.5 , 10.6 , 9.9，10.5。

26、9.8。试求算术平均值和标准误差。x1 x2 x3 x4 x5 x6解：算术平均值：x10.36V1=10.4-10.3=0.1;v2=10.5-10.3=0.2;v3=11.6-10.3=0.3;v4=9.9-10.3=-0.4;v5=10.5-10.3=0.2;v6=9.8-10.3=-0.5059 =0.34455 现有两个温度传感器，其中一个准确度等级为1.0级，量程范围为-200 C200C。另一个准确度等级为2.5级，量程范围为0C 100C。现要测量60C 的温度，请问采用哪一个温度传感器好？为什么？解：m仁 50*0.5%=0.25 Vm2=5*2.5%=0.125 V g (

27、n,:)* 7=1.67*0.2345=0.3916按格拉布斯准则判别：X5是坏值第二章电阻传感器第一节电阻应变式传感器一、应变片的工作原理二、电阻应变片的分类：金属电阻应变片，半导体电阻应变片。应变片在悬臂梁上的粘贴。三、测量转换电路 不平衡电桥直流电桥的灵敏度：单臂变化，两臂变化（半桥），4个桥臂同时变化（全桥）电桥温度补偿原理。四、应变效应的应用 第二节测温热电阻传感器一、金属热电阻热电阻的主要技术性能，测量桥路设计方案的选择二、热敏电阻热敏电阻有负温度系数（NTC和正温度系数（PTC之分。三、热电阻的应用1、温度测量2、温度补偿3、温度控制和过热保护习题参考（带答案）选择题1. 已知直

28、流电桥的桥臂为 R仁R2=R3=R4R1和R4,R2和R3是相邻桥臂，当R1和R4同时产生大小相等，符号相同的增量时，电桥的输出电压： （D ）A.增加 B. 减小C. 可能增加可能减小D.等于零2. 金属丝应变片传感器，主要用来测量：（B ）A.温度B 应变 C 湿度D 磁通R _3. 某铂电阻的分度号为PfR0此铂X电阻在温度为0C时的电阻值是（B ）4. 目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（ A ）A.-200 960CB.-50850CC.-200 150C D.-200 650C5. 铜电阻Cu50的电阻与温度的关系为：Rt=Ro（1+ t）给定温度为0C时：Ro=501，： =0.

29、004 / C,当温度为50 C时，铜电阻的电阻值为（C ）。A.80 门B. 50门 C. 60 11D.100 门6 热电阻具有正温度系数，其电阻值随温度的增加而（ B ）A.减小B.增加C.突变 D. 不变7. 已知电阻应变传感器的测量电路选择直流电桥，要提高测量灵敏度应该选择:（C ）A.单臂电桥B.双臂电桥C. 四臂全桥 D.三臂电桥8热电阻测量转换电路采用三线制是为了（ B ）A.提高测量灵敏度B减小引线电阻的影响C减小非线性误差D提高电磁兼容性9. 光敏电阻的主要参数光电流（B ）表示其灵敏度越高。A.越小B.越大 C. 无关 D.随便大小10. 在一次性，几百个应力试验点测量应

30、变时，要选择的是应变片是（B ）A.金属箔式应变片B.金属丝式应变片C.半导体应变片D.压阻式压力传感器11. 在相同条件下，全桥电桥输出电压的灵敏度是双臂半桥输出电压灵敏度的（A ）A.2倍B.3倍C.1倍D.4倍12. 热电阻CU100温度为0 C时，其电阻值是（C ）A.OB.11011C.10011D.10门填空题1. 一种热电阻的型号为Pt100，其材料为 铂。2. 热电阻的测量转换电路为了减小误差多采用三制不平衡电桥。3. 直流电桥的平衡条件为相对桥臂的电阻乘积相等_。4. 热敏电阻有正温度系数和负温度系数两大类。5. 电阻应变传感器的电阻应变片是将应变转换成应变片的电 变化。6.

31、 某铜电阻的分度号为Cu50,当温度0C时的此铜电阻的电阻值是 如。7能将温度变化转换为电_变化的一类传感器称为热电阻8. 电阻应变片按材料可分为金属应变片及半导体应变片两大类。9. 光敏电阻的原理是基于 光电效应的。判断题1 固态压力传感器是利用半导体材料的压阻效应，所以其灵敏度较低。（X ）更正：固态压力传感器是利用半导体材料的压阻效应，所以其灵敏度较高。2应变测量中，希望有温度自补偿功能，应选择全桥转换电路。（V ）3 .金属丝应变片传感器，主要用来测量温度。（X ）更正：金属丝应变片传感器，主要用来测量应变。4. 铂电阻的测量精度低于铜电阻的测量精度。（X）更正：铂电阻的测量精度高于铜

32、电阻的测量精度。5. 四臂全桥直流电桥具有温度自补偿功能。（V ）6 电阻应变测量转换电路的全桥形式具有温度补偿功能。（V ）简答题1 试述压阻式固态压力传感器的工作原理。答：压阻式压力传感器采用集成电路工艺技术， 在硅片上制造出四个等值的薄膜 电阻并组成电桥电路，当不受力作用时，电桥处于平衡状态，无电压输出；当受到压力作用时，电桥失去平衡而输出电压，且输出的电压与压力成比例。2 电阻应变片为什么要进行温度补偿？补偿方法有哪些？答：电阻应变片面会随着温度变化，电阻发生变化，将给测量带来误差。温度补偿的方法可以采用双臂半桥或全桥实现温度自补偿，或者根据被粘贴材料的线膨胀系数进行自补偿加工。3.

33、什么叫电阻应变效应？答：当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值也发生变化，这种物理现象就是电阻丝的应变效应。计算题1 图所示1R1由N个应变片串联而成，受拉应变，各应变片的应变绝对值为10 ZR2由N个应变片串联而成，受压应变，各应变片的应变绝对值为2oZR1=R2=R3=R4,R3,R4是常值电阻。应变灵敏度系数为K,试求等臂电挢 的输出电压U0b 若各应变片的应变的绝对值为：仁2=0.00035 应变灵 敏度系数K=2 N=3单个应变片的阻值为120，电源电压为5V,计算等臂 电挢的输出电压U0。ZR1ZR2解答：因为是 N个应变片串联迂R1/1R仁N1;：ZR2R2=N2又因为一个

34、是拉应变，一个是压应变，分别电路图中的对应位置R3,R4 是常值电阻因此输出电压为：UO=E*N*K( 1+ 2)/4UO=E*N*K( 1+ 2)/4 =5*3*2*( 0.00035+0.00035)/4=0.00525V=5.25 mv2 等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，其灵敏系数 K= 2.05，未受应变时R1=120Q。当梁受力F时，应变片承受的平均应变 = 0.0008，求(1)应变片电阻相对变化量 R1/R1和电阻变化量 R1。 将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥的电源电压为3V的直流电压， 求受力后电桥的输出电压。解答：电阻的相对变化量未=K05沖0-464，电阻变化量

35、 R1虽 R 1.64 10 120 =0.1968。R1(2)受力后，应变片收到应变阻值发生变化，电桥输出电压为U 二丄U 0.1968 3=1.23mV41203如图所示，Ri和R为同型号的电阻应变片已粘贴在梁的上下表面，其初始电阻均为100Q，供电电源电动势E=3V, R=F4=100Q，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为0.005，（1）请画出用此两个应变片组成的半桥电路。（2）求此甩时电桥输出端电压U0u。1R2RRRiI/ /!R2此电桥为半桥形式，故U。=员卫22 3 5 102= 15/mV4. 如右图所示动圈式

36、仪表表头的补偿电路中， 被补偿元件的动圈电阻RC从20E 上升到70C，电阻升高20Q,热敏电阻Rt在20 T时阻值为80Q，在70C 时阻值为10Q，求RB （要求20C、70T两点完全补偿）Rb解：若要在20C、70r两点实现完全补偿，贝U有Rc Rl20 / RB = R 20 R70 / RB80 RBcc 10 RbB =20 B80 Rb 10 RbRb =43.38“5采用阻值R=120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值 R=120Q的固定 电阻组成电桥，供桥电压为10V。当应变片应变为1000时，若要使输出电 压大于10mV则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？

37、解：由于不知是何种工作方式，可设为 n，故可得：UKU / 10 10 -10mVnn得n要小于2,故应采用全桥工作方式6下图为一直流应变电桥， E=4V R仁R2=R3=R4=3QD，求： R1为应变片，其余 R2=R3=R4=35Q，R1增量为 R1=3.5Q时计算输出电压uo R1、R2是应变片，感受应变方向和大小相同， R1/ R2=3.5Q，R3=R4=350Q，计算输出电压UO R1、R2是应变片，感受应变方向相反， R1=R2=3.5Q，R3=R4=35Q，计算输出电压UO解：1）对于单臂电桥，输出电压为：虽E二U 4-0.01V4 R 4 35012 ） R1、R2感受应变极性

38、相同时，输出电压为：U。二S（j-；2）E=0V43） R1、R2感受应变极性相反，输出电压：（1分）Uo=2 出 E=0.02V4 R7采用阻值为120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Q的固定 电阻组成电桥，供桥电压为4V,并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为0.00001和0.001时，试求单臂和全桥工作时的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。解：单臂时U。二上亠4应变为 1*10-5 时 U0 =住=4 2 忙=2 10/V，44应变为1*10-3时应为Uo二上卫=4 2 10二2 10/V；44全桥时 U0 二 K；U，应变为 1*10-5 时U。=8 10

39、/V，应变为1*10-3时应为Uo =8 10/V。从上面的计算可知：单臂时灵敏度低，全桥时高，为单臂的四倍。8.用两个铂电阻 Rt1，Rt2及两个常值电阻 R仁R3=100组成的电桥电路测某 设备中水的温度如图所示。其中 R1=R3=100】，而采用两个Rt1=Rt2=Rt该 两个铜电阻的电阻与温度的关系为：Rt=Ro(1+ t)给定温度为0C时：Rt=Ro=10Q1，： =0.004 / C当电源电压为10V，差动放大器的放大倍数为20倍，并设该差动放大器输入阻抗为无穷大。求温度为100 C时，放大器的输出电压。R1Rt2Rt1R3E解：温度为100度时Rt=Ro(1+ : t)= 50(

40、1+0.004*100 ) =70：U=5*70/(50+70)-50/(50+70)=0.833放大器的输出电压为：8.3 V第三章 电感式传感器 第一节 自感传感器一、电感传感器的基本工作原理 变隙式传感器、变面积式电感传感器、螺线管式电感传感器 自感传感器的输出特性 第二节 差动变压器传感器一、差动变压器式传感器的工作原理二、主要特性：（1）灵敏度与线性度（2）零点残余电压三、差动变压器的测量电路 : 二极管相敏检波电路， 利用相敏整流的交流电桥电路。 使输出信号既能反映位移 大小又能反映位移的方向。第三节 电感式传感器的应用一次仪表与420mA二线制输出方式习题参考（带答案）选择题1.

41、 下列哪一项不是差动变压器产生“零点残余电压”的原因（ B ）A.二次线圈的不对称B.采用相敏整流CB-H 曲线的弯曲D励磁电压有谐波2. 希望测量线性范围为土 2mm应该选择差动变压器的线圈骨架长度为（D）A. 20mm B. 30mmC. 10 mm D. 40 mm3. 采用某螺线管式自感传感器测量线性范围为土1mm传感器的线圈骨架长度应为（ C ）A. 10mm B. 40mmC. 20 mm D. 30 mm4. 要将某传感器的信号传送到5Km之外，选择具有的标准变送器输出为（B ）A. 1 2V B. 420mAC. 0 4V D. 050mA5. 差动变压器采用相敏检波电路最重要

42、的目的是为了（ C ）A.提高灵敏度B提高分辨力C使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅值D.增加线性度6.下列哪一项不是差动变压器产生“零点残余电压”的原因 （B）A.二次线圈的不对称B.采用相敏整流C. B-H曲线的弯曲D.励磁电压有谐波7.要测量微小的气体压力之差，最好选用（D ）变换压力的敏感元件。A.悬臂梁B.平膜片C.弹簧管D.膜盒填空题1. 当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值存在， 称为零点残余 电压。2. 一次仪表的输出信号可以是电压， 也可以是电流。为了不受干扰，且便于远距离传输在一次仪

43、表中多采用 电流 输出型。3. 差动变压器是把被测位移转换为传感器线圈的互感量的变化量。4. 电感传感器的测量转换电路，利用相敏整流的交流电桥电路。使输出信号既 能反映位移大小又能反映位移的 方向。5. 差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感的变化的装置。6. 差动变压器式位移传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感量的变化，两个次级线圈要求反向串联（或差动）接。7. 变气隙式自感传感器是利用_自感量随气隙而改变的原理制成的。8. 差动自感传感器的灵敏度比非差动式自感传感器的灵敏度高/低）。判断题1 差动变压器可用于测量位移。（V ）2 .自感式传感器是利用互感量随气

44、隙而改变的原理制成的。（X ）更正：自感式传感器是利用自感量随气隙而改变的原理制成的。3差动变压器是把被测位移转换成自感量的变化。（X ）更正：差动变压器是把被测位移转换成互感量的变化。4. 自感传感器将被测量转换成绕组互感量的变化。（X ） 更正：自感传感器将被测量转换成绕组自感量的变化。5. 差动变压器的两组完全对称的二次绕组正向串联组成差动输出形式。(X)更正：差动变压器的两组完全对称的二次绕组反向串联组成差动输出形式。 简答题1 差动电感产生零点残余电压的原因是什么？答：差动电感两个绕组的圈数，直流电阻等电气参数，几何尺寸或磁路参数 不完全对称。存在寄生参数 。电源电压中含有高次谐波。

45、励磁电流太大使磁路 的磁化曲线存在非线性。2. 什么是差动变压器的零点残余电压？答：当差动变压器的二次线圈处于中间位置时，无论怎样调节铁心的位置， 均无法使测量转换电路输出为零，总有一个很小的输出电压存在，在中央位置时 输出的很小的电压就是差动变压器的零点残余电压。3. 试述差动变压器测量位移的原理。答：铁芯处于中间位置时， M1 = M2 = M，U0 = 0 铁芯上升时，M仁M + M, M2= M - M 与U1同极性，U0的大小与铁心位移大小有关。U 0铁芯下降时，M1 = M - M M2 = M + M与U2同极性，U0的大小与铁心位移大小有关。4. 自感传感器哪三种基本类型？自感

46、传感器采用相敏检波电路最主要的目的是什么？答：自感传感器有变气隙式，变截面式，螺管式三种基本类型。自感传感器采用 相敏检波电路最主要的目的是使输出电压可以反映位移的大小和方向。第四章电涡流传感器第一节电涡流传感器工作原理一、涡流效应二、等效阻抗分析：当被测导体的某些参数发生变化时，可引起涡流式传感器 线圈的阻抗Z、电感L和品质因数Q变化，测量Z、L或Q就可求出被测量参数 的变化。三、电涡流传感器的种类 高频反射式、低频透射式。第二节电涡流传感器结构及特性 电涡流位移传感器特性第三节测量转换电路 调幅法和调频法两种。第四节电涡流传感器的应用位移测量、振动测量、转速测量、电涡流表面探伤电涡流式通道

47、安全检查门第五节接近开关简介接近开关与机械行程开关的比较动作滞差（回差值）接近开关的术语：工作距离、复位（释放）距离、 输出状态：常开型（NPN）/常闭型（PNP）接近开关 NPNS开型接近开关的施密特特性习题参考（带答案）选择题1. 电涡流传感器检测导电物体的各种物理参数，利用的物理效应是（ C）A.应变效应B.热电效应C .涡流效应D.霍尔效应（D ）D.金属零件D.非金属材料2. 涡流传接近开关可以检测出下列哪个物体的靠近程度:A.塑料零件B.水泥制件C人体3. 不能用涡流式传感器进行测量的是（D ）A.位移 B.材质鉴别C. 探伤 填空题1涡流传感器在金属体上产生的涡流，由于涡流的集肤效应，其渗透深度与传 感器的激励电流的频率成 _正比-。2.涡流传感器在金属体上产生的涡流，由于涡流的集肤效应，激励电