传感器习习题传感器原理及应用王华祥第三版

1、习题集（注意：除了做这些题目外，上课讲了的内容要复习，书上后半部分的各章例题要看） 一、填空题（请大家把书上的综合练习题中的填空题做做，做讲了的内容，没讲的就不要做。下面的题目很多与书上的题目重合了。） 1、传感器对输入动态信号所产生的输出称为传感器的 。2、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称 效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称 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 效应。3、一般电容式传感器可分为三种类型 ， ， 4、压电元件测量电路采用前置放大器的目的是： 、 和 目前常用的前置放大器有 ，

2、两种。5、光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角=°，则莫尔条纹的宽度 B= ，莫尔条纹的放大倍数K= 。6、热电偶是利用 制成的温度传感器。热电偶产生的热电势由 和 组成。8光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角=°，则莫尔条纹的宽度 B= ，莫尔条纹的放大倍数K= 。9、热电偶中能产生热电势的条件是： ， 。10光纤的数值孔径NA是衡量光纤 的参量，对于光纤传感器而言一般要求NA值的范围是 。 11、石英压电元件的纵向效应 方向的作用力， 电极面上

3、产生电荷；而横向效应 方向的作用力， 电极面上产生电荷。12、码盘式传感器中避免粗误差的方法有： ，和 。14霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。    一对叫激励电极用于引入 ；另一对叫霍尔电机，用于引出 。15、磁敏二极管工作时加（）向电压。由于它的（）很高，特别适合测量弱磁场。16、光纤传感器的基本原理是利用被测量对光的 、 、相位、及偏振状态等进调制来获得我们所需要的被测量信息。 16 在规定条件下，传感器 与 间最大偏差与满量程输出值的百分比称为线性度。17、电阻应变片式传感器测量电路采用差动电桥时，不仅可以 ，同时还

4、能起到 的作用。二、选择题1、产生应变片温度误差的主要原因有（ ）A 电阻丝有温度系数B 试件与电阻丝的线膨胀系数相同C 电阻丝承受应力方向不同D 电阻丝与试件材料不同2、当变隙式电容传感器的两极板间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（ ）A 灵敏度k增加 B 灵敏度k减小C 非线性误差增加 D 非线性误差减小3、霍尔效应中，霍尔电势与（ ）。A激磁电流成正比 B激磁电流成反比C磁感应强度成正比 D磁感应强度成反比4、利用热电偶测温时，只有在（ ）条件下才能进行。A 分别保持热电偶两端温度恒定B 保持热电偶两端温差恒定C 保持热电偶冷端温度恒定D 保持热电偶热端温度恒定5、差动变压器式传感器

5、的配用测量电路主要有（ ）。A差动相敏检波电路 B差动整流电路 C直流电桥 D差动电桥6、光敏电阻的（ ）越大，说明该光敏电阻灵敏度越高、性能越好。 A 亮电阻 B 暗电阻 C 光电流 D 亮电流8、 以下材料具有压电效应的有：（ ） A所有晶体 B钛酸钡 C 锆钛酸铅 D石英9. 光纤传感器用的光纤主要有两种：（ ） A单模光纤 B多模光纤 C单晶光纤 D多晶光纤10光敏三极管的结构可以看成，用光敏二极管替代普通三极管中的（） A集电极B发射极C基集11压电式传感器目前多用于测量（） A静态的力或压力B动态的力或压力  C速度D加速度12、以下基于外光电效应制成的光电器件

6、是：（ ） A CCD B 光电倍增管 C DSP D 光电池13、在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（ ）。A外光电效应 B内光电效应C光生伏特效应 D光电导效应14、光电管的光电特性是指光电管上阳极电压和入射光频谱不变条件下（ ）  A入射光的频谱与光电流的关系B入射光的光通量与光电流的关系  C入射光的频谱与光通量的关系D入射光的光通量与光强的关系15、微弯式光纤水听器的工作原理是（ ） A 利用光弹效应进行偏振状态调制 B利用光纤的弯曲损耗进行光强调制 C 利用多谱勒效应进行频率调制 D利用Sagnac效应进行相位调制三、简答题（2´7分=14分）

7、1、为什么电容传感器的连接电缆的长度不能任意改变若要改变可采取那些措施2、何为压电效应正压电效应能否测静态信号，为什么3、试阐述金属应变片与半导体应变片的差异。4、莫尔条纹有什么特点,为什么可以测小位移5、请简述霍尔传感器的霍尔效应。6、请简要说明涡流传感器测物体厚度的原理。7、请简要说明光纤传感器的结构、原理及分类情况。8 简述光纤传感器的检测原理9 .简述差动变压器式传感器测位移的原理四、分析计算题1已知：有4个性能完全相同的金属应变片（灵敏系数K=2），将其粘帖在梁式册立弹性元件上，如下图所示。在距梁端b处应变计算公式：，设p=10kg,b=100mm, t=5mm, w=20mm ,

8、E=2*105N/mm2 求：（1）在梁式册立元件距梁端b处画出四个应变片粘帖位置，并画出相应的测量桥路原理图。（2）求出各应变片电阻相对变化量。（3）当桥路电源电压为6伏时，负载开路时的电桥输出电压U0（4）这种测量法对环境温度变化是否有补偿作用为什么2、热电偶温度传感器的输入电路如图所示，已知铂铑-铂热电偶在温度0100 之间变化时，其平均热电势变化为6 µV/，桥路中电源电压为E=4V，三个锰铜电阻（R1、R2、R3）的阻值均为1，铜电阻RCu的电阻温度系数为=，已知当铜电阻温度为0时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在050范围其热电势得到完全补偿，试求电阻R5的阻值。解：要对

9、热电势实现补偿，冷端每变化1时，电桥的输出电压Uab应等于热电势的变化量，即/ 根据电桥的特性得，所以 V 而 所以3、如图所示为差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路，已知C2=C1=100pF电源电压有效值为U=6V，电源频率为f=100kHz，求：（1） 要得到最大输出电压灵敏度的桥臂电阻R；（2）在电压灵敏度最大时，若活动极板的上下位移为，则电桥输出电压为多少4、将一支灵敏度的热电偶与电压表相连，电压表接线端额温度为50。电压表上读数为60mV，求热电偶热端温度。5、已知某霍尔元件尺寸为长L=10mm，宽b=3.5mm，厚d=1mm，沿L方向通以电流I=，在垂直于b×d两方向上

10、加均匀磁场B=，输出霍尔电势UH=。求该霍尔元件的灵敏度系数KH解：霍尔元件输出电势 所以灵敏度系数 mV/mA·T （5分） 又因为，e为电子电量。所以 （5分）6、现用一支热电偶测某换热器内温度，其冷端温度为30摄氏度，而显示仪表机器的另为位为0摄氏度，这时指示值为400摄氏度，若认为换热器内的温度为430摄氏度，对不对为什么正确值应怎样计算（假设热电偶热电势表已知）7、分析题1、下图为二极管相敏整流测量电路。e1为交流信号源，e2为差动变压器输出信号，为参考电压，并有e2, 且同频但相位相差或180度，Rw为调零电位器，D1D4是整流二极管，其正向电阻为r ，反向电阻为无穷大。试分析电路的工作原理（说明铁心移动方向与输出信号电流i的方向对应关系）8、下图为二极管环形检波测量电路。C1和C2为差动式电容传感器，C3为虑波电容，为负载电阻，为限流电阻，是正弦波信号源。设很大，并且C3C1，C3C2。（1） 分析电路的工作原理；（2） 画出输出端电压在C1C2、C1>C2 、C1<C2三种情况下的波形图解：9、如图所示为光纤涡流流量（流速）计示意图，分析其工作原理。答：传感器中所用的光纤必须为多模光纤， 入射的光必须为相干光源（一般为激光）， 多模光纤中的不同模态之间的光相互干涉而产生模斑图。