传感器技术习题

1、【选择】1 .属于传感器动态特性指标的是（D）A.重发性B.线性度C.灵敏度D.固有频率2 .利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C）C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片3 .若模/数转换器输出二进制数的位数为10,最大输入信号为2.5V,则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为10/（2*10-1）=10/10232.44mV4 .传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的分辨力越高5 .差动电桥由环境温度变化引起的误差为（0）6 .非线性度是表示校准曲线（B）的程度。A.接近真值B.偏离拟合直线C.正反行程不重合D.重复性7 .半导体应变片具有（A）等

2、优点。A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路更杂8 .将电阻应变片贴在（C）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件9 .结构型传感器是依粽传感器（结构参数）的变化实现信号变换的。10 .电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（C）的输出。A电阻B.电容C.电压D.电荷11 .下列传感器中的物性型传感器的是（A）。A扩散硅压阻式压力传感器B线绕电位器式传感器C应变片式压力传感器D金属丝式传感器。12 .测量范围大的电容式位移传感器的类型为（D）A.变极板面积型B.变极距型C.变介质型D.容栅型13 .非周期信号的频谱是（A

3、）A.连续的B.离散的C.基频的整数倍D.脉冲函数14 .半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率（B）A上升B.迅速下降C.保持不变D.归零15 .对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压（A）A最大B.最小C.随机变化D.中间点16 .下列说法正确的是（D）oA差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。B差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向。C相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。D相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向【填空】1 .传感器由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。2 .一个半导体应变片的灵敏系数为180,半导体材料

4、的弹性模量为1.8X10讪a,其中压阻系数口工为180/（L8X105X106）=1X1（T9Par。3 .交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Zx,Z：,ZnZ”各阻抗的相位角分别为q）】、佻、6、q4若电桥平衡条件为Z1/Z.=Z：/Z,那么相位平衡条件应为Ip1二2押3。4 .金属丝任外力作用卜.发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变一效应；半导体或固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应.直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为蚪效应。5 .什么是参量型的位移传感器f将被测物理量的变化转化为电参数如电阻，电容,电感等的传感器。6

5、 .已知某传感器的灵敏度为K。，且灵敏度变化量为及,则该传感器的灵敏度误差计算公式为v（AKO/KO）X10Q%o7 .电容式压力传感器是变间隙型的。8 .利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是一金属（导他金属材料）9 .采用一交流电源供电的电桥称为交流电桥。10 .涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将增加一o11 .在电桥测量中，由丁电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥一接法可以得到最大灵敏度输出。12、变极距型电容（,感器做成反幼结构后，灵敏度提高原来的，倍。而线性误差转化为平方反比关系而得以大大降低13 .分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是使传感

6、器电容变的不柜定,易随外界因素的变化而变化一14 .传感器静态特性是指传感器在被测量处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系。【简答】1 .电容传感器按原理分类有几种类型？检测角位移、液位深度、非金属薄片厚度、电缆偏心度等参数，分别采用什么类型的电容传感器？答：变极距（d）型（又称变间隙型）、变面积（A）型和变介电常数型2 .为什么常在电容传感器极板间插入云母片？答：为了提高传感器的灵敏度，减小初始极间距【计算】ENi1、图为一直流应变电桥,E=4V,Rl=R2=R3=R4=350Q，求:R1为应变片其余为外接电阻，R1增最为Rl=3.5Q时输出U0=?oRl、R2是应变片，感受应变极性大小相

7、同其余为电阻，电压输出U0=?。RI、R2感受应变极性相反，输出U0二?。RLR2、R3、R4都是应变片，对臂同性,邻臂异性，电压输出U0=?0解：uoqMI急二0.01Vuo=oELR43.52R2350=0.02VU0二E学4京券0.04V2 .某线绕式线性电位计的骨架直径Do二10mm,总长Lo=100imn,导线直径d=0.1皿电阻率p=0.6*10Q.m：总匝数wnooo。试计算该电位计的空载电阻灵敏度KR解：=R=二PW=4。九）卯二4pDWR-1L0S成2-LQd2=24Q/mm4*0.6*10Foyers*1。100*(0.1*103)23 .某绕线式线性电位计如图所示，电位计

8、的总长度为L=100n皿总电阻为R=20Q,输入电压U尸24V,试求:（1）电位计的灵敏度K.输和电压灵敏度及；（2）当电刷的位移x=2hum时，相应的电阻氐和电位计输出的空载电压U。卜R20n.FU,24Ko=0.2A,.=().24(1) RL100uL100人二口二0.2*24=4.8CU。=4凡=0.24*24=5.76/(2) LRL4 .某一圆形截面绕线式位移传感器的线圈直径为10mm.共绕制130匝，线圈总电阻为2kQ,则传感器的电阻总灵敏度为解./=池%=*10*100=1000不()Kr=R/1=2000/1000-=2/(Q/mm)5 .某绕线式线性电位计，骨架截面为圆形，

9、立径Do=2Om,总长为UFlOOinm.导线直径d=0.21nm.电阻率=68x10-6q.7,总匝数加000,求(1)电位计的空载电阻灵敏度K1,(2)当电源电压为UklOV时，求输出电压灵敏度心解：3R=p=0.8*10-6*=1600QSICT万1=nDW=4*20*ICT?*1000=206加S=/=兀*(0.2/2*1。7)2=10-82)Kr=R11=1600/100=16(Q/mn)10Kf.=0.W/mm(2)L1006.某电位计式位移传感器的测录电路如图所示。E=15V,R=20kQ,AB为线性电位计，导线总长度为300x皿总电阻为24kQ,C点为电刷位置。(1)计算此线性

10、电位计的电阻灵敏度和电压灵敏度(2)当位移x从，101nm变化到240i皿时，输出电压的范围是多少？1530024*103300=80/mm=0.05/nunUq=Ucb-U?rf*2/?15*23%3(7=1MO=iyu0=2_10=-W“”r300F*R15*740输出电压的范围从-8V到2V.7、图示为一绕线式电位计式位移传感器，试回答：该传感器的电压灵敏度、分辨力与哪些因素有关？为什么？解：传感器的电压灵敏度是外加电压和电位计的有效长度之比，Ku-Ui/L分辨力与阶梯误差有关，阶梯误差大，分辨力就低，阶梯误差由烧组匝数决定，在保持骨架长度一定的情况下，线径越小，匝数越多，则阶梯误差越小

11、，则分辨力越高。&已知某压电式传感器测量最低信号频率/二1Hz,现要求在1Hz信号频率时其输出电压下降不超过5%,若采用前置电压放大器输入回路总电容G:500pFo求该前置放大器输入总电阻凡是多少(设兄二8,&二o,aG)?解：由式(6),电压前置放大器理想输入电压幅值从为研时的以，即么.=/，U。=也+(洲2r所以，电压前置放大器实际输入电压的幅值&与力之比的相对幅频特性为/切)=4./=+(洲2式中卬为作用在电压元件上的信号角频率，W=2pf：t=A(a+O=凡仁+G+G)二用(2+G)-用Q为前置放大器回路的时间常数。4(%)只有在打二8时值为1,其他皆小于1。为保证输出电压下降不超过5

12、%,应满足4(切=ft?r/y/1+(ft?r)21-5%304304解得：3.04,即布fR&3.(M所以4=968MQ市区3Tx1x500x10-129.如图所示电荷前置放大器电路。已知4=100pF,凡二8,iiOpF。若考虑引线电容G的影响，当4(即二10,时，要求输出信号衰减小于1%。求使用90pF/m的电缆其最大允许长度为多少？%解：利用式(13),令G=0,左4，得5=5。令41%,解得，c=910.2/q+q+(1+4)q99所以上910.2/90=10.11m10.分析压电式加速度计的频率响应特性。若电压前置放大器测量电路的总电容C=1000pF,总电阳庐500MW.传感器机

13、械系统固有频率6:30kHz,相对阻尼系数x=0.5。求幅值误差小于2%时，其使用的频率范围。解：根据压电式加速度计频率响应特性可知,其下限截止频率取决于前置放大器参数，见题8。卜限截止频率满足/Jl+(*)2=1-2%式中卬为作用在压电元件上的信号角频率：r二心为前置放大器回路时间常数。代入数据得r二比1二500X106X1000X1()7=0.5s,可计算出做二10rad/s,而屣=2TT1S，所以其输入信号频率卜限为二%/(2n)=1.6Hz上限截止频率可由传感器本身频率特性决定，即4(初=I/口(巴用2+空巴)2V4%式中他为传感器固有角频率。当形加A=0.00W/n14.如图所示平板式电容位移传感器。己知：极板尺寸a=b=4mm,间J=0.511111,极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板动2mm,求此时电容量。HHBHAMB解！极板沿