测试技术与信息处理第章习题与答案

1、一、判断题(此题共10分,对那么打“,不对那么打“ X)1 .压电传感器的电压灵敏度及电荷灵敏度不受外电路的影响.(v)2 .将传感器做成差动式可以提升灵敏度、 改善非线性、实现某些补偿. ( V )3 .压电式传感器在后接电荷放大器时,可根本消除电缆电容的影响,而且可以实现对变 化 缓 慢 的 被 测 量 的 测 量.(V)4 .只要保证两组相对桥臂阻抗大小之积相等这一条件,就可使直流电桥及交流电桥到达平衡.(x)5 .磁电式传感器由于存在运动局部,因此不能用于高频测量.(X)6 .测量小应变时,应选用灵敏度高的金属应变片；测量大应变时,应选用灵敏度低的半 导体应变片.(V)7 .由于霍尔式

2、传感器输出的霍尔电势与限制电流及所处的磁场强度的乘积成正比,因此 可用作乘法器.(v)8 .压电式传感器的电荷灵敏度与外电路(连接电缆、前置放大器)无关,电压灵敏度那么 受外电路的影响.(V )9 .用差动变压器式电感传感器测量位移时,直接根据其输出就能区分被测位移的正负极 性.(x)1 0 .半导体应变片的灵敏度比金属应变片高,线性和稳定性也比后者好.(X)11 .差动螺管式自感传感器与差动变压器式互感传感器的结构相似,都是把被测位移的变 化 转 换 成 输 出 电 压 的 变 化.12 .由于线圈可以做得比拟轻巧,因此动圈式磁电传感器可以用来测量变化比拟快的被测 量, 而 动 铁 式 磁

3、电 传 感 器 那么 不 能.(X)13 .压电式传感器的电荷灵敏度只取决于压电材料本身,而电压灵敏度那么还与外电路的电气特性有关.(V)14 .测量小应变时,应选用金属丝应变片,测量大应变时,应选用半导体应变片.(X )15 .测量小应变时,应选用灵敏度高的金属丝应变片,测量大应变时,应选用灵敏度低的半导体应变片.(v)16 .作为温度补偿的应变片应和工作应变片作相邻桥臂且分别贴在与被测试件相同的置于同 一 温 度 场 的 材 料 上.(V)17 .交流电桥可测静态应变,也可测动态应变.(V )18 .电荷放大器使压电加速度计输出的电荷量得到放大,由此而得电荷放大器的名称.(V )19 .由

4、于存在横向效应,所以用金属丝应变片单独测定横向应变时,其灵敏度比测定纵向应变要低.(V )20 .接触式测温是基于热平衡原理进行的,非接触式测温是基于热辐射原理进行的.(v)21 .同一材料构成的热电偶,即使两端点温度不等,也不会形成热电势.(V)22 .压电式传感器与电压放大器配合使用时, 传感器的灵敏度与电缆长度无关.(X )二、填空1 .某些传感器常做成差动式使用,具优点是 提升灵敏度,改善非线性和实 现某些补偿.2 .压电式传感器的后面可连接两种测量电路, 它们是电压放大器,电荷放大器.3 .金属应变片是基于材料的应变效应工作的,半导体应变片是基于材料的压阻 效应工作的,压电传感器是基

5、于材料的 压电效应工作的.4 .属于结构型传感器的有电感传感器、磁电传感器等,属于物性型传感器的有压电传感器、霍尔传感器等.5,出于负载效应的考虑,压电式加速度计的质量应尽可能地小.6 .光栅传感器具有平均作用,它可根本上消除栅线刻划误差的影响.7 .差动变压器式传感器是将被测位移量的变化转换成线圈互感系数的变化,通常两个次级线圈要求反串连接.8 .用电容式传感器测量液位、薄膜厚度等参数时,其型式属于 变介质09 .压电效应有四种：纵向压电效应、横向压电效应、切向压电效应、逆 压电效应.10 .热电偶是基于某些金属或半导体材料的 热电效应工作的.11 .传感器的作用是 感受被测量并将其转换成便

6、于进一步处理的电量或电参数,它通常由敏感元件元件和转换元件元件两局部组成.12 .在各种型式的电容传感器中,以 变间隙型电容传感器的灵敏度最高.13 .光电元件是基于半导体材料的 光电效应效应工作的.14 .压电式传感器在后接 电压放大器时,由于电路存在比拟明显的放电效应,因此 不能对缓慢变化的被测量进行测量.15 .将被测量的变化转换成敏感元件结构参数的变化的传感器称为 结构型传感器, 利用敏感元件材料物理性质的某一特点工作的传感器称为物性型传感器.、选择正确的答案填空.10分1.半导体应变片是基于材料的B 工作的A.应变效应BC.热电效应D2 .电容传感器中灵敏度最高的是 AA.极距变化型

7、BC.介质变化型3 .为提升应变电桥的灵敏度,可采取A.半桥双臂各串联一片电阻应变片;C.适当提升供桥电源的电压；.压阻效应.压电效应.面积变化型C .B .半桥双臂各并联一片电阻应变片;D.增加应变片的电阻值.4. D 传感器属于根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的物性型传感器.A.电感式BC.磁电式D5 .在电容传感器的测量电路中,C 比.A.交流电桥BC.运算式电路6 .电阻应变片的灵敏度定义为B .A.应变片的电阻变化与应变之比；C.应变片的电阻变化与形变之比；7 .可以实现非接触测量的传感器是DA.差动变压器BC.变阻器式传感器D8 .下述参量的测量属于间接测量法的是A.用天平

8、测量物体质量；BC.声级计测声强级；D.电容式.压电式可以使输出电压的幅值与传感器极板间隙成正调频电路B .应变片电阻的相对变化与应变之比;D .应变片电阻的相对变化与形变之比.压电传感器.涡流式传感器D .用弹簧秤称物体重量；.线圈靶测速.9.磁感应测速传感器中的速度线圈之所以用两个线圈串联而成,其作用主要为 D A.提升传感器的灵敏度及改善线性；B.提升传感器的灵敏度及改善频响特性；C.改善传感器的频响特性及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响;D.提升传感器的灵敏度及补偿永久磁铁在线圈铁心垂直方向上的微小跳动对感应电动势的影响;10.压电式加速度计测量系统的工作频

9、率下限取决于 C .A.压电测压传感器的力学系统的频率特性；B.压电晶体的电路特性；C.测量电路的时间常数；D .放大器的时间常数工.11 .压电加速度测量系统的工作频率下限取决于 C .A.加速度力学系统的频率特性；B.压电晶体的电路特性；C .测量电路的时间常数.12 .在光作用下,使物体的内部产生定向电动势的现象,称 A 效应.A.内光电；B.外光电；C.热电；D.阻挡层光电13 . D 传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的.A.差动变压器式；B.变间隙电容式；C.变阻器式；D.电压式14 .半导体电阻应变片在测量某一构件应变时,其电阻的相对变化主要是由 A 引 起.A.半

10、导体电阻率的变化；B.半导体几何尺寸的变化；C.贴片位置的温度变化；D.供桥电源的变化.15 .压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于 C .A.加速度计力学系统的频率特性；B.压电晶体的电路特性；C16.压电式加速度传感器的阻尼率一般为A. "1;BC. 0=0.707;D17.金属丝应变片在测量某一构件的应变时A.贴片位置的温度变化；BC.电阻材料的电阻率的变化.测量电路的时间常数.D .0.707<“1;.B <<0.707.其电阻的相对变化主要由 B 引起的.电阻丝几何尺寸的变化；18 .压电式传感器最好采用电荷放大器的原因是 C 0A.使放大器的增益增

11、大；B .非线性失真小;C.可忽略导线电容和分布电容；D .频率特性特别好.19 .半导体应变片在测量某一构件应变时,其电阻相对变化是由 B 来决定的.A.变形；B.电阻率的变化；C.弹性模量的变化；D .泊松比的变化.20 . D 传感器是根据敏感元件材料本身的物理性质变化而工作的.A.差动变压器式；B.变间隙电容式；C.变阻器式；D.电压式.21 .半导体电阻应变片在测量某一构件应变时,其电阻的相对变化主要是由 A 引 起.A.半导体电阻率的变化；B.半导体几何尺寸的变化；C.贴片位置的温度变化；D.供桥电源的变化22 .压电式传感器与一般电压放大器连接使用时,中间要加一级前置放大器,其主

12、要作用是B .A.获得高的放大倍数；B .实现高阻抗输入、低阻抗输出的变换；C.实现低阻抗输入、高阻抗输出的变换.四、简要答复以下问题.1.什么是压电效应？具体有哪几种压电效应？试画出压电传感器完整的等效电路,说明 电路中各符号所表示的参数.压电传感器后接的测量电路有哪两种？各有何特点？答：某些物质当受到外力作用时,其某些外表上会产生电荷.当外力去掉时,又回到原 来的状态,物质的这种性质称为压电效应.假设将这类物质置于电场下,其几何尺寸也会发 生变化,称为逆压电效应或电致伸缩效应.压电效应有四种：纵向压电效应、横向压电效应、切向压电效应、逆压电效应.压电传感器完整的等效电路如以下图所示.2,磁

13、电式速度传感器中,速度线圈采取上下两绕组相串联的目的是什么？磁头件与被测物体固紧时有何要求？答案：1串联的作用：使两线圈的输出叠加,提升系统灵敏度；当永磁体有弹跳时,保证其与两线圈的距离和相等,可以消除弹跳引起的误差.2固紧要求：连接件的质量要小,刚度要大；周紧刚度要大.目的：提升系统固有频率.3 .压电测压传感器与电压放大器相接时,为能测量静态压力信号预防静电泄漏,从放大器本身出发应采取哪些举措？答案：为预防静电泄露要做到：放大器本身的输入阻抗要很高在 10 Q以上,一般采用MO钾场效应管.输出阻抗要小,以到达阻抗变换的目的,一般采用射极输出.为预防电缆电容的影响,可以将放大器小型化,装入传

14、感器之中.输入电容Ci要小,以提升灵敏度.4 .应变筒式测压传感器与应变管式测压传感器主要有哪些区别？ 6分答案：筒式应变测压传感器的弹性元件是一只钻了肓孔的圆筒内部装有测压油.当有压力 作用时,应变片感受筒的周向应变.管式应变测压传感器的弹性元件是一只应变管,它感受活塞上加载的集中应力、发生径向形变,应变片贴于径向上.这种传感器的固有频率的筒式的高1 .某电容测微仪的传感器为变间隙式电容传感器,其圆形极板半径r=4mm,工作初始问隙瓦=0.3mm ,问：1工作时,如果传感器的间隙变化 A6=±1 Rm,那么传感器电容量变化多少？2如果测量电路的灵敏度 Si=100mV/pF ,记录

15、仪的灵敏度为S2=5格/mV ,当间隙变化46=±1 Nm时,记录仪的指示变化多少？解：1变间隙式电容传感器电容量的变化为2根据的结论,有2 .以下图为一多极板平板电容器各极板电容并联,极板之间的有效作用区域为正方形, 边长a = 40mm,极板初始间距瓦=0.2mm.假设用此传感器测量位移x ,试求此传感器的灵敏度F/mm,画出传感器的输入输出特性曲线极板间为空气,名0=8.85x10,2F/m解：本传感器可看成是三对相同的极板所构成的平板电容器的并联.总电容量为c = 340A=浮-&为极板间距o 6当被测位移X使6在6.附近变化时,传感器的灵敏度近似为dCd3 0a23 8.85 10,2 40 10、2一 0.2 10工29 _ 12 _-1.062 10 F/m -1.062 10 F/mm传感器的输入输出特性曲线如以下图所示.3 . 4分以阻值R=120Q ,灵敏度S = 2.5的电阻丝应变片与阻值为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,当应变片的应变为 10008时,分别求出单臂、双臂电桥的输出电压.解：单臂：R1 R11aqUy=U0 =U0 =S为0 =一父2.5父1000父10父