模拟试卷四试题答案及评分标准

1、模拟试卷四试题答案及评分标准本试卷共4道大题，满分100分。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是常数。某位移传感器,在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV,其灵敏度为：60。2、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。3、与单臂工作情况相比较，半桥工作输出为单臂工作输出的2倍；全桥工作输出为半桥工作的2倍。4、直流电桥平衡的条件是：桥路相邻两臂阻值之比相等。5、当被测参数A、d或e

2、发生变化时，电容量C也随之变化，因此，电容式传感器可分为变面积式、变极距式和变介质三种。6、纵向压电效应与横向压电效应受拉力时产生电荷与拉力间关系分别为qxdiiFx和qydi2-FyOb7、光敏二极管利用的是内光电效应原理,在电路中一般是处于反向工作状态。8、光纤是利用光的全反射原理高效率传输光能的玻璃或朔料纤维。9、热电偶的热电势由两部分组成，即接触电势和温差电势。二、名词解释（本大题20分，每题4分）1、迟滞：传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合程度为迟滞。2、压阻效应：是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率p发生变化的现象3、内光电效应：光照射在物体

3、上，使物体的电阻率p发生变化，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应.4、热电效应：两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路，连接点处于不同的温度场中（设T>T0）,则在此闭合回路中就有电流产生，也就是说回路中有电动势存在，这种现象叫做热电效应。5、功能型光纤传感器利用光纤本身的某种敏感特性或功能制成的传感器。光纤不仅起传光作用，而且还利用光纤在外界因素的作用下，其光学特性的变化来实现传”和感”的功能。三、简答（本大题20分，每题5分）1、直流电桥的非线性误差补偿通常用什么方式？1）提高桥臂比。提高桥臂比可以减小非线性误差，但从电压灵敏度的角度看，也要适当的提高供桥电压。2）采用差动电桥

4、。3）采用高内阻的恒流源电桥。2、说明压电陶瓷产生压电效应原因。在无外电场作用时，各个电畴在晶体上杂乱分布，它们的极化效应被相互抵消，因此原始的压电陶瓷内极化强度为零。在陶瓷上施加外电场时，电畴的极化方向发生转动，趋向于按外电场方向的排列，从而使材料得到极化。外电场愈强，就有更多的电畴更完全地转向外电场方向。让外电场强度大到使材料的极化达到饱和的程度，即所有电畴极化方向都整齐地与外电场方向一致。当外电场去掉后，电畴的极化方向基本趋于原电场方向，即剩余极化强度很大，这时的材料才具有压电特性。如果在陶瓷片上加一个与极化方向平行的压力F,如图，陶瓷片将产生压缩形变（图中虚线），片内的正、负束缚电荷之

5、间的距离变小，极化强度也变小。因此，原来吸附在电极上的自由电荷，有一部分被释放，而出现放电荷现象。当压力撤消后，陶瓷片恢复原状（这是一个膨胀过程），片内的正、负电荷之间的距离变大，极化强度也变大，因此电极上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。3、均质导体定律由一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯度，回路中没有电流（即不产生电动势）；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必须采用两种不同材料作为电极。4、光纤传感器的组成及其传光原理。答、光纤传感器由光源、敏感元件（光纤或非光纤的）、光探测器、信号处理系统以及光纤等组成。光纤传感器原理实际上是研究光在调制区内，外界

6、信号（温度、压力、应变、位移、振动、电场等）与光的相互作用，即研究光被外界参数的调制原理。外界信号可能引起光的强度、波长、频率、相位、偏振态等光学性质的变化，从而形成不同的调制。四、计算题（本大题30分，每小题10分）1、如题图所示为等强度梁测力系统，Ri为电阻应变片，应变片灵敏度系数k2.05,未受应变时Ri120,当试件受力F时，应变片承受平均应变8104,求（1）应变片电阻变化量R1和电阻相对变化量R/R1。（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V,求电桥输出电压是多少。（本小题13分）模拟试卷四试题答案及评分标准专业班级:：ii J o- T1UTIa_Bu i ii

7、'i rii i'inii'i ni'irxi'iaii：:号；巡/，满做：!：一-， 11H .：照舞；炉.；装 订 线0解：(1)(2)Uo U T1 U TI ,o装 订 线RiRiE(R1Ri设桥臂比nUo E_43K 2.05 8 i0 i.64 i0 , R k Ri.64 i0 3 i20 0.i968RRiR2R3R3R4) E(RiRRRiR2XR3R4)E (iR4RiR3 RiRiRR4)RiRR3,分母中 Ri(i n)2 RRi / R可忽略,n i.64 (i n)2并考虑到平衡条件i0 3 4.92 i03RiR2R3R4,

8、则上式可写为:2、差动式变极距型电容传感器如图所式，差动式结构置于两个定极板容，初始位置时di=d2=d。两边初始电容相等。当动极板向上移动A试求出:(i)相应的电容变化。(2)求出变极距型电容传感器的灵敏度。i, 2之间，组成两个电 d时，两边极距发生变化，(本小题i3分)解：(i)相应的电容变化为：cA ciCiC0d d i d /dAiC2C0d d i d /d(2)若Ad<<d,可将上式展开为：Ci C0i ( d/d) ( d/d)2 ( d/d)3C2 C0i ( d/d) ( d/d)2 ( d/d)3电容的差动输出为:C C1 C2 2C0( d/d)(d/d)3电容的差动输出相对变化量为:cc2dd1(dd)2(dd)4灵敏度为:SCd2c0d3、下图为压电式传感器的电压放大电路图，若压电元件受正弦力f=Fmsin3t的作用，推导理想情况下放大器的输(本小题14分)入电压Ui的幅值Uim与Fm关系。CeR+Cui(b)等效电路等效电阻R为R型RRdR等效电容为C=Cr+CiCIqCe压电元件所受作用力FFmsintqCedFCedFmsintCeUmsint由此可得放大器输入端电压Uj,其复数形