自动检测期末复习题

1、练习与思考练习与思考v一个完整的检测系统是由哪几部分组成的？一个完整的检测系统是由哪几部分组成的？各部分都起什么作用？各部分都起什么作用？v传感器：把被测非电量转换成电量的装置；v信号处理电路：把传感器的输出信号转换成易于测量、具有一定功率的电压和电流或频率等信号；v显示记录装置及数据处理仪器：让检测人员了解和掌握数据大小及变化的过程；v执行机构：在电路中起通断、控制调节、保护等作用。传感器由哪几部分组成，各部分都起什么传感器由哪几部分组成，各部分都起什么作用？作用？v敏感元件：敏感元件：v转换元件：转换元件：v测量电路：把转换元件输出信号变成可直接利用的测量电路：把转换元件输出信号变成可直接

2、利用的电信号；电信号；v辅助电源：为电路提供能量辅助电源：为电路提供能量思考题思考题v1 1、测量的结果包含哪两部分？、测量的结果包含哪两部分？测量的结果应包含两部分内容： 数值（包括符号、大小）和测量单位。 测量结果无论是什么表现形式，必须注明标准量 的单位 ，否则，测量结果是没有意义的。2、测量方法都有哪些？各有什么特点？直接测量和间接测量。直接测量包括偏差式测量、零位式测量和微差式测量。偏差式测量的特点是仪表内没有标准的量具，但必须有事先用标准量具校准过的标尺或刻度盘。测量过程简单迅速，但精度不高，易产生灵敏度漂移和零点漂移，应用广泛。零位式测量是测量误差主要取决于标准量具的误差，可获得

3、较高的测量精度。测量装置的指零机构越灵敏，测量的分辨率越高，但这种测量方法需要平衡操作，花费的时间较长。只能适用于变化缓慢的被测量。间接测量特点是需要测量的量较多，因此测量和计算的工作量较大，引起误差的因素也较多，因此只有在采用直接测量很不方便或误差较大或缺乏直接测量仪器时，才使用间接测量。微差式测量当差值较小时，只要比较量的精度足够高，即使测量差值的精度不高，也能得到较高的精度。测量过程反应速度快，精度高，特别适用于在线控制参数的测量。思考与练习思考与练习1、测量仪表分为哪几个等级？测量仪表分为哪几个等级？ 目前我国生产的电气测量指示仪表的精度等级分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、

4、2.5、5.0七级，由于仪表制造工业的发展，又出现了准确度等级为0.05级仪表。1-6 有三台测温仪表，量程均为 ，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量5000C的温度 ，要求相对误差不超过2.5%，选用哪台仪表合理？C06000100maxFSysv练习题：练习题：v1 1、根据测量的手段和方法，测量可分为、根据测量的手段和方法，测量可分为 直接测量直接测量和和间接测量间接测量两大类。两大类。v2 2、按表示方法误差可分为、按表示方法误差可分为绝对误差绝对误差、相对误差相对误差和和引用误差引用误差。v3 3、有一温度计，它的量程范围为、有一温度计，它的量程范围为0 02002

5、00，精度，精度等级为等级为0.50.5级。该表可能出现的最大误差为级。该表可能出现的最大误差为 1 10 0C C，当测量当测量100 100 时的示值相对误差为时的示值相对误差为 0.01%0.01%。v4 4、用水银温度计测量水温、用水银温度计测量水温, ,如从测量的具体手段来如从测量的具体手段来看它属于看它属于 直接测量直接测量测量。测量。5 5、什么是被测量值得绝对误差、相对误差和引用误什么是被测量值得绝对误差、相对误差和引用误差？差？0 xx 0 xx %1000X实际相对误差%100 xx示值相对误差0 xx 绝对误差%100%100minmaxxxyFSm引用相对误差100ma

6、xFSys精度6、用测量范围为-50150kPa的压力传感器测量140kPa时，传感器测得的示值为+142kPa，求该示值的绝对误差、相对误差和引用误差。7、已知待测电压约为80V左右。现有两只电压表，一只为0.5级，测量范围为0300V，另一只为1.0级，测量范围为0100V。问选用哪一只电压表测量较好？为什么？kPaxx21401420%408. 1%1001422%100 xx%1%100)50(1502%100FSmy100maxFSysv2 2、什么叫系统误差？产生系统误差的原因是什么？、什么叫系统误差？产生系统误差的原因是什么？有哪些消除方法？有哪些消除方法？ 系统误差是指在相同条

7、件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按着一定的规律变化的误差。其误差的数值和符号不变的称为恒值系统误差；误差按着一定规律变化的称为变值系统误差。产生系统误差的原因:检测装置本身性能不完善、测量方法不完善、检测人员对仪器使用欠妥、环境条件变化等原因都可能产生系统误差。消除方法：如可以通过实验的方法或引入修正值的方法予以修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。2、什么叫随机误差？产生的原因？随机误差出现的次数服从什么规律？有什么特点？ 随机误差是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化而产生的误差。随机误差出现的次数服从正态分布规律正态分

8、布曲线的特点是：对称性、有界性、单峰性产生随机误差的原因: 随机误差是在测量过程中许多独立的、微小的、偶然的因素引起的综合结果，其大小表明测量结果重复一致的程度。 练习：练习：某台具有线性关系的温度变送器，其测量范某台具有线性关系的温度变送器，其测量范围为围为04000400度，变送器的输出为度，变送器的输出为420mA,420mA,对这台温度对这台温度变送器进行校检，得到数据如下。变送器进行校检，得到数据如下。 计算该温度变送器的灵敏度、线性度、精度和迟滞。xykLmaxLmaxmin100%yy100maxFSys%100minmaxyymH思考与练习题思考与练习题v 检测系统都有哪些静态

9、特性，这些静态特性检测系统都有哪些静态特性，这些静态特性是如何定义的？是如何定义的？xykLmaxLmaxmin100%yy100maxFSys%100minmaxyymH测量范围与量程分辨力：精确检测出最小变化的能力稳定性：稳定度和环境影响量重复性：在输入量按同方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致的程度称为重复性。可靠性%10021maxFSRYRr2. 2. 属于传感器动态特性指标的是属于传感器动态特性指标的是( )( ) A. A.迟滞迟滞 B.B.过冲量过冲量 C.C.稳定性稳定性 D.D.线性度线性度 1 1属于传感器静态特性指标的是（属于传感器静态特性指标的是（ ） A A重

10、复性重复性 B B线性度线性度 C C灵敏度灵敏度 D D固有频率固有频率4.4.运算运算 100%100%是计算传感器（是计算传感器（ ）的公式。的公式。minmaxmaxyyLLA、B、C B 3. 3. 传感器能感知的输入变化量越小，传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的表示传感器的( )( ) A. A.线性度越好线性度越好 B.B.迟滞越小迟滞越小 C.C.重复性越好重复性越好 D.D.分辨力越高分辨力越高D线性度线性度5 5、传感器的（、传感器的（ ）能力是指传感器在不致引起）能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过测量范规定性能指标永久改变的条件下，允

11、许超过测量范围的能力。围的能力。6 6、测量系统的静态特性指标主要有、测量系统的静态特性指标主要有 ( ),( ),( ),( )( ),( ),( ),( )等。等。7 7、传感器的基本特性一般用、传感器的基本特性一般用( )( )和和( )( )来描述。来描述。8 8、某线性位移测量仪，当被测位移由、某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm4.5mm变到变到5.0mm5.0mm时，位移测量仪的输出电压由时，位移测量仪的输出电压由3.5V3.5V减至减至2.5V2.5V，求该仪器的灵敏度。求该仪器的灵敏度。过载过载灵敏度灵敏度精度精度测量范围测量范围分辨力分辨力静态特性静态特性动态特性动态特

12、性25 . 40 . 55 . 35 . 2k练练 习习1 1、电阻应变片的结构形式各异，但其结构大体相、电阻应变片的结构形式各异，但其结构大体相同，一般由（同，一般由（ ）、（）、（ ）、）、（ ）和（）和（ ）组成。）组成。2 2、金属电阻的（、金属电阻的（ ）是金属电阻应变片）是金属电阻应变片工作的物理基础。工作的物理基础。3 3、金属电阻应变片有（、金属电阻应变片有（ ）和）和（ ）等结构形式。）等结构形式。敏感栅敏感栅 基底和面胶基底和面胶胶粘剂胶粘剂引出线引出线电阻应变效应电阻应变效应金属丝式金属丝式金属箔式金属箔式思考与练习思考与练习1 1、什么叫电阻的应变效应？什么叫压阻效应、

13、什么叫电阻的应变效应？什么叫压阻效应? ? 金属导体或半导体在受到外力作用时金属导体或半导体在受到外力作用时,会产生相会产生相应的应变。其电阻也将随之发生变化。这种物理现应的应变。其电阻也将随之发生变化。这种物理现象称为象称为“电阻应变效应电阻应变效应”。 压阻效应压阻效应是指单晶是指单晶半导体材料半导体材料（如（如P-Si,N-SiP-Si,N-Si）沿某方向受到外力作用时，其沿某方向受到外力作用时，其电阻率电阻率发生变化发生变化，导致电阻值变化的现象。导致电阻值变化的现象。 2 2、试列举金属电阻应变片与半导体电阻应变片的、试列举金属电阻应变片与半导体电阻应变片的相同点和不同点相同点和不同

14、点. .答：答：相同点：相同点：它们都是在外界力作用下产生机械它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化；变形，从而导致材料的电阻发生变化；不同点：不同点：金属材料的应变效应以机械形变为主，金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。相对变化为主，而机械形变为辅。3 3、说明电阻应变片的种类和组成，电阻应变片有、说明电阻应变片的种类和组成，电阻应变片有哪些主要特性参数？哪些主要特性参数？

15、电阻应变片的种类电阻应变片的种类有金属应变片和半导体应变片；金有金属应变片和半导体应变片；金属应变片又有丝式和箔式。属应变片又有丝式和箔式。 电阻应变片的组成电阻应变片的组成：敏感栅、基底和面胶、引出丝及：敏感栅、基底和面胶、引出丝及胶黏剂组成。胶黏剂组成。 电阻应变片的主要特性参数有电阻应变片的主要特性参数有：灵敏系数、横向效应、：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂、蠕变、温度效应、应变极限、绝缘电机械滞后、零漂、蠕变、温度效应、应变极限、绝缘电阻、最大工作电流等。阻、最大工作电流等。5 5、半导体应变片与金属电阻应变片相比较、半导体应变片与金属电阻应变片相比较: :其（其（ ），）， (

16、( ) )。4 4、半导体应变片是利用半导体材料的、半导体应变片是利用半导体材料的( )( ) 制成的一种纯电阻性元件。制成的一种纯电阻性元件。压阻效应压阻效应 体积小、灵敏度高、频率响应范围宽、输出体积小、灵敏度高、频率响应范围宽、输出幅值大、不需要放大器，可直接与记录仪连接幅值大、不需要放大器，可直接与记录仪连接使用，使测量系统简单。使用，使测量系统简单。但它具有温度系数大、非线性比较严重但它具有温度系数大、非线性比较严重的缺点。的缺点。6 6、电阻应变片阻值为、电阻应变片阻值为 ，灵敏系数，灵敏系数K K2 2，沿纵向粘贴于直径为沿纵向粘贴于直径为0.05m0.05m的圆形钢柱表面，的圆

17、形钢柱表面，钢材的钢材的 ， 。求钢柱受。求钢柱受10t10t拉力作用时，应变片的电阻的相对变化量。拉力作用时，应变片的电阻的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？多少？1122 10EN m0.3120纵向：纵向：LNkgtE8 . 91000100010,其中LkRR横向：横向：rNkgtE8 . 91000100010,其中LLrLkRR4一个半导体应变片的灵敏系数为一个半导体应变片的灵敏系数为K，半导体材料的，半导体材料的弹性模量为弹性模量为E,其中压阻系数其中压

18、阻系数为（为（ ）。）。3. 半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为金属应变片的（金属应变片的（ ）倍。）倍。2. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，（敏度也不同，（ ）接法可以得到最大灵）接法可以得到最大灵敏度输出。敏度输出。1.1.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的（ ）相等。）相等。练练 习习乘积乘积全桥差动电路全桥差动电路几十倍几十倍50=K/E1 1、采用阻值为、采用阻值为120120、灵敏度系数、灵敏度系数K K=2.

19、0=2.0的金属电阻应的金属电阻应变片和阻值为变片和阻值为120120的固定电阻组成电桥，供桥电压的固定电阻组成电桥，供桥电压为为4V4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为分别为1 1和和100100时，试求单臂工作电桥、双臂工作电时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。的灵敏度。思考与练习题思考与练习题144141,22441EK41RRE41110EkUV单臂：242121,42421EK21RRE21110EkVU双臂：4,824EKRRE110E

20、kUV全桥：2、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又采用半桥和全桥两种方式？路？该电桥为什么又采用半桥和全桥两种方式？3、应变片温度补偿方法有几种？、应变片温度补偿方法有几种？ 是因为直流电桥后就配直流放大器，而直流放大器易产是因为直流电桥后就配直流放大器，而直流放大器易产生零漂，故大多采用交流不平衡电桥。采用半桥或全桥方生零漂，故大多采用交流不平衡电桥。采用半桥或全桥方式可以消除测量电路所引起的非线性误差，提高灵敏度，式可以消除测量电路所引起的非线性误差，提高灵敏度，同时还可以实现温度补偿。同时还可以实现温度补偿

21、。 桥路补偿、使用温度自补偿应变片（包括单丝自补偿应变桥路补偿、使用温度自补偿应变片（包括单丝自补偿应变片和双丝组合式自补偿应变片）、使用片和双丝组合式自补偿应变片）、使用P-N组合型半导体应组合型半导体应变片、采用热敏电阻补偿等方法。变片、采用热敏电阻补偿等方法。5. 5. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为化转为( ( ) )的输出。的输出。A. 电阻电阻 B. 电容电容 C. 电压电压 D. 电荷电荷6利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏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（度高、非线性误差小（ ）A两个桥臂都

22、应当用大电阻值工作应变片两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片CCB两个桥臂都应当用两个工作应变片串联两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片变片D两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片变片3、电位器传器的、电位器传器的(线性线性),假定电位器全长为假定电位器全长为Xmax, 其其总电阻为总电阻为Rmax,它的滑臂间的阻值可以用它的滑臂间的阻值可以用Rx = ( )来计算。来计算。A B C D maxmaxRXXmaxmaxRXXmaxmaxXRXmaxmaxRXX2、电

23、位器式传感器都是由、电位器式传感器都是由 、 和和 三部分构成。三部分构成。思考题思考题1 1、试利用电位器式传感器设计一水位测量装置。、试利用电位器式传感器设计一水位测量装置。电阻元件电阻元件活动电刷活动电刷骨架骨架B4、压阻式压力传感器与其他形式的压力传感器相比、压阻式压力传感器与其他形式的压力传感器相比有哪些突出的优点？有哪些突出的优点？由于四个应变电阻是直接制作在同一硅片上，所以由于四个应变电阻是直接制作在同一硅片上，所以工艺一致性好。工艺一致性好。温度引起的电阻值漂移能互相抵消温度引起的电阻值漂移能互相抵消。 由于半导体压阻系数很高，所以构成的压力传感由于半导体压阻系数很高，所以构成

24、的压力传感器器灵敏度高，输出信号大灵敏度高，输出信号大。 又由于硅膜片本身就是很好的弹性元件，而四个又由于硅膜片本身就是很好的弹性元件，而四个扩散型电阻又直接制作在硅片上，所以扩散型电阻又直接制作在硅片上，所以迟滞、蠕变迟滞、蠕变都非常小，动态响应快。都非常小，动态响应快。5、电位器式传感器有哪些优点？、电位器式传感器有哪些优点？ 电位器式传感器具有一系列电位器式传感器具有一系列优点，如结构简单、优点，如结构简单、尺寸小、重量轻、精度高、输出信号大、性能稳尺寸小、重量轻、精度高、输出信号大、性能稳定和容易实现等。定和容易实现等。 其其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之缺点是要求输入能量大，

25、电刷与电阻元件之间磨擦产生磨损。间磨擦产生磨损。6、作为电位器式传感器的电阻丝、电刷和骨架都、作为电位器式传感器的电阻丝、电刷和骨架都应满足哪些要求？应满足哪些要求？（1）电阻丝电阻丝 要求电阻率高、电阻温度系数小、强度高和延展性好，要求电阻率高、电阻温度系数小、强度高和延展性好，对铜的热电动势小，耐磨、耐腐蚀和焊接性好等。对铜的热电动势小，耐磨、耐腐蚀和焊接性好等。常用的常用的材料有康铜丝、铂铱合金和卡玛丝等。材料有康铜丝、铂铱合金和卡玛丝等。 （2）电刷）电刷 电刷触头材料电刷触头材料:常用银、铂铱和铂姥等金属常用银、铂铱和铂姥等金属; 电刷要保电刷要保持一定的接触压力，约持一定的接触压力

26、，约 。电刷材料与电电刷材料与电阻阻元件元件导线材料要配合选择，导线材料要配合选择，通常使电刷材料的硬度与电通常使电刷材料的硬度与电阻丝材料的硬度相近或稍高些。阻丝材料的硬度相近或稍高些。 mN10050（3）骨架）骨架 对骨架材料的要求是其与电阻丝材料具有对骨架材料的要求是其与电阻丝材料具有相同的膨胀系相同的膨胀系数、数、电气绝缘好电气绝缘好、有足够的强度和刚度有足够的强度和刚度、散热性好、耐潮散热性好、耐潮湿和易加工。湿和易加工。练练 习习v1 1、为什么多数气敏元件都附有加热器？、为什么多数气敏元件都附有加热器？v2 2、概述载体催化气敏电阻式传感器工作原理及适、概述载体催化气敏电阻式传

27、感器工作原理及适用场合。用场合。练习题1 1、电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈、电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈的的（ ）或或（ ）的变化，的变化，再通过测量电路转再通过测量电路转换为（换为（ ）或（）或（ ）的变化量输出）的变化量输出 ，以实现，以实现由非电量到电量的转换。由非电量到电量的转换。 2、根据电感式传感器的转换原则，可分为、根据电感式传感器的转换原则，可分为（ ）和和（ ）传感器传感器3、自感式传感器主要有、自感式传感器主要有（ ）、（ ）和和（ ）三种类型。三种类型。4、自感式传感器的结构主要有、自感式传感器的结构主要有（ ）、（ ）和和（ ）三部分构成。三部分构成

28、。5、差动式电感传感器分为、差动式电感传感器分为（ ）、（ ）和和（ ）三种类型。三种类型。自感自感互感互感电压电压电流电流自感自感互感互感变气隙式变气隙式变面积式变面积式螺管式螺管式线圈线圈铁芯铁芯衔铁衔铁变气隙型变气隙型变面积型变面积型螺管型螺管型2、差动变压器式传感器的测量电路主要有差动变压器式传感器的测量电路主要有（ ）电路和电路和（ ）电路。电路。1、互感式传感器的工作原理类似互感式传感器的工作原理类似（ ）的作的作用原理，其结构主要包括用原理，其结构主要包括（ ）、（ ）和和（ ）等。等。练习题练习题变压器变压器一、二次绕组一、二次绕组铁芯铁芯衔铁衔铁差动整流差动整流相敏检波相敏检

29、波3、自、自感型电感传感器的灵敏度与哪些因素有关？要感型电感传感器的灵敏度与哪些因素有关？要提高灵敏度可采取哪些措施？提高灵敏度可采取哪些措施？0001LLK主要因素是气隙的大小，气隙大，灵敏度会降低。主要因素是气隙的大小，气隙大，灵敏度会降低。差动结构可以提高灵敏度。差动结构可以提高灵敏度。4、电感式传感器有几大类？各有何特点？电感式传感器有几大类？各有何特点？5、比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及比较差动式自感传感器和差动变压器在结构上及工作原理上的异同之处。工作原理上的异同之处。 自感式和互感式。自感式把被测量的变化转换为自感自感式和互感式。自感式把被测量的变化转换为自感的变化的

30、变化 ，互感式是把被测量的变化转换为线圈互感的变，互感式是把被测量的变化转换为线圈互感的变化。特点都具有：（化。特点都具有：（1）结构简单，无活动电触点，工作）结构简单，无活动电触点，工作可靠，寿命较长；可靠，寿命较长；（2）灵敏度和分辨率高，）灵敏度和分辨率高， （3）线性）线性度和重复性比较好，并且稳定性好；（度和重复性比较好，并且稳定性好；（4）频率响应较低，）频率响应较低，不适于快速动态测量。不适于快速动态测量。 差动自感式有两个线圈，但这两个线圈都在一次，衔差动自感式有两个线圈，但这两个线圈都在一次，衔铁移动时，两个线圈中只有自感，不存在互感，根据自铁移动时，两个线圈中只有自感，不存

31、在互感，根据自感的变化来测量被测量的大小。互感式有一次绕组和二感的变化来测量被测量的大小。互感式有一次绕组和二次绕组，至少有三个线圈，衔铁移动时，一次绕组和二次绕组，至少有三个线圈，衔铁移动时，一次绕组和二次绕组间存在互感。根据互感变化来测量被测量的大小。次绕组间存在互感。根据互感变化来测量被测量的大小。6、在电感传感器中常采用相敏整流电路，其作用在电感传感器中常采用相敏整流电路，其作用是什么？是什么？ 即可以反应衔铁移动的大小，又可以反应衔铁移动的即可以反应衔铁移动的大小，又可以反应衔铁移动的方向。还可以减小零点残余电压的影响。方向。还可以减小零点残余电压的影响。7 7、变气隙式自感传感器变

32、气隙式自感传感器, ,当街铁移动靠近铁芯时当街铁移动靠近铁芯时, ,铁铁芯上的线圈电感量芯上的线圈电感量( ( ) ) A.A.增加增加 B. B.减小减小 C C不变不变A8、为什么电感为什么电感式式传感器都要组成差动式结构？传感器都要组成差动式结构？ 差动式结构可以改善线性，提高灵敏度外，对温度变化，差动式结构可以改善线性，提高灵敏度外，对温度变化，电源频率变化等影响也可以进行补偿，因而减小了外界影电源频率变化等影响也可以进行补偿，因而减小了外界影响造成的误差。响造成的误差。9、涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数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（将（ ）。

33、）。10、块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈闭合的电流，利用该原理制线运动时，导体内部会产生一圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称（作的传感器称（ ） 。利用该传感器测量转。利用该传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是（速时，被测轴齿盘的材料必须是（ ）。）。11、被测体对电涡流式传感器的灵敏度有何影响？被测体对电涡流式传感器的灵敏度有何影响？增大增大电涡流式传感器电涡流式传感器金属金属 被测物体的物理性质，以及它的尺寸和形状都与总的测量被测物体的物理性质，以及它的尺寸和形状都与总的测量装置特性有关。

34、一般来说，被测物的电导率越高，传感器的装置特性有关。一般来说，被测物的电导率越高，传感器的灵敏度越高。灵敏度越高。 对于平板型的被测物体，要求被测物体的半对于平板型的被测物体，要求被测物体的半径应大于线圈半径的径应大于线圈半径的1.8倍，否则灵敏度会降低。当被测物倍，否则灵敏度会降低。当被测物体是圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的体是圆柱体时，被测导体直径必须为线圈直径的3.5倍以上，倍以上，灵敏度才不受影响。灵敏度才不受影响。另外，对于低频透射式，电阻率和电源另外，对于低频透射式，电阻率和电源频率的影响对测量的灵敏度有较大的影响，选择合适的材料频率的影响对测量的灵敏度有较大的影响，选择合

35、适的材料和电源频率才可以保证测量的灵敏度和线性度。和电源频率才可以保证测量的灵敏度和线性度。 1212、压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下在外界机械力作用下, ,其内部产生机械压力其内部产生机械压力, ,从从而引起极化现象而引起极化现象, ,这种现象称为（这种现象称为（ ）. .相反相反, ,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形生机械变形, ,这种现象称为（这种现象称为（ ）。）。13、概述压磁式传感器的结构、工作原理、主要概述压磁式传感器的结构、工作原理、主要特点及适用场合。特点及适用场合。

36、压磁效应压磁效应磁致伸缩磁致伸缩1、电容式传感器采用、电容式传感器采用 作为传感元件，将不同的作为传感元件，将不同的 变化转换为变化转换为 的变化。的变化。3、电容式传感器常用的转换电路、电容式传感器常用的转换电路有：有： 、 、运算放大器电路、运算放大器电路、 和和 等等 。2、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为 、 和和 三种。三种。 电容器电容器电容电容变面积型变面积型变间隙型变间隙型变介电常数型变介电常数型电桥型电路电桥型电路双双T电桥电路电桥电路脉宽调制型电路脉宽调制型电路 练练 习习4、电容式传感器有什么特点？试举出你所知道的电容传感器、

37、电容式传感器有什么特点？试举出你所知道的电容传感器的实例。的实例。 电容式传感器的精度和稳定性电容式传感器的精度和稳定性较较高，频响宽、应用广和高，频响宽、应用广和非接触测量，很有发展前途。非接触测量，很有发展前途。5、试分析电容式、试分析电容式物物位传感器的灵敏度？为了提高传感器的位传感器的灵敏度？为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？6、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的？采取什、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的？采取什么措施可改善其非线性特征？么措施可改善其非线性特征？dbxCK变面积型：2000dSdCdCK变间隙型：

38、采用差动式结构：采用差动式结构：200022dSdCdCK 增大增大S和减小和减小d均可提高传感器的灵敏度，但受到传感均可提高传感器的灵敏度，但受到传感器体积和击穿电压的限制。此外，对于同样大小的器体积和击穿电压的限制。此外，对于同样大小的d，d0越小则越小则d/d0越大，由此造成的非线性误差也越大。越大，由此造成的非线性误差也越大。00ddCC时当10dd差动式结构差动式结构0Ciu0uNfRxC题题7 7图图0d7、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。传感器的起始电容量示。传感器的起始电容量 ，定动极板距离，定动极板距离

39、 , 运算放大器为理想放大器（即运算放大器为理想放大器（即 ），）， 极大，输入电压极大，输入电压 V。求当电容传感器动极板上。求当电容传感器动极板上输入一位移量输入一位移量 使使 减小时，电路输出电压减小时，电路输出电压 为为多少？多少？pFCx200mmd5 . 10pFC100iZK，tuisin5mmx15. 00ufRdACUUii08、 正方形平板电容器，极板长度正方形平板电容器，极板长度 ，极板间距，极板间距离离 。若用此变面积型传感器测量位移。若用此变面积型传感器测量位移 ，试计算，试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线。极板间介质为空该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲

40、线。极板间介质为空气，气，cma4mm2 . 0 xmF /1085. 81209、一电容式传感器的两个极板均为边长为、一电容式传感器的两个极板均为边长为10cm的正方形，的正方形，间距为间距为1mm，两极板间气隙恰好放置一边长为，两极板间气隙恰好放置一边长为10cm，厚度，厚度为为1mm，相对介电常数为，相对介电常数为4的正方形介质。该介质可在气隙的正方形介质。该介质可在气隙中自由滑动。若用该电容式传感器测量位移，试计算当介质中自由滑动。若用该电容式传感器测量位移，试计算当介质极板向某一方向移出极板相互覆盖部分的距离分别为极板向某一方向移出极板相互覆盖部分的距离分别为1cm、2cm、3cm时

41、，该传感器的输出电容值分别是多少？时，该传感器的输出电容值分别是多少？dbxCK变面积型：daxdxaaCCC2121)(1 1、什么是霍尔效应？其物理本质是什么？、什么是霍尔效应？其物理本质是什么？2 2、用霍尔元件可测量哪些物理量？试举例说明。、用霍尔元件可测量哪些物理量？试举例说明。3 3、为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔、为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？元件？4 4、霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？、霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？思考与练习思考与练习练练 习习1、压电式传感器是一种、压电式传感器是一种 传感器，亦即传感器，亦即 型传感型传感器。器

42、。2、在外力作用下，压电材料的表面上产生电荷，从而实现、在外力作用下，压电材料的表面上产生电荷，从而实现 到到 的转换。的转换。3、常见的压电材料分为三类：、常见的压电材料分为三类： 、 和和 。4、压电式传感器利用、压电式传感器利用 效应工作，常用的前置放大器有效应工作，常用的前置放大器有 和和 。5、用石英晶体制作的压电式传感器，晶面上产生的、用石英晶体制作的压电式传感器，晶面上产生的 与与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片作用在晶面上的压强成正比，而与晶片 和面积无和面积无关。关。发电发电有源有源力力电电压电压电经过极化处理的压电陶瓷经过极化处理的压电陶瓷 高分子压电材料高分子压电材料压

43、电晶体压电晶体电压放大电压放大器器电电荷荷放大放大器器电荷电荷几何尺寸几何尺寸6、压电元件只有在交变力的作用下，电荷才能源源不断地、压电元件只有在交变力的作用下，电荷才能源源不断地产生，可以供给测量回路以一定的电流，产生，可以供给测量回路以一定的电流，故故 。7、什么是压电效应？以石英晶体为例说明压电晶体是怎样、什么是压电效应？以石英晶体为例说明压电晶体是怎样产生压电效应的？产生压电效应的？压电式传感器不能测量静态的物理量压电式传感器不能测量静态的物理量 某些电介质物质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，内部某些电介质物质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面

44、上产生电荷，当外力去掉后，又重新会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种将机械能转变为电能的现象称为回到不带电的状态，这种将机械能转变为电能的现象称为“正压电效正压电效应应”，简称，简称“压电效应压电效应”。相反，在电介质的极化方向上施加电场，它。相反，在电介质的极化方向上施加电场，它会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失。这种会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失。这种将电能转化为机械能的现象称为将电能转化为机械能的现象称为“逆压电效应逆压电效应”，也称，也称“电致伸缩效应电致伸缩效应”。8、 常用的压电材料有哪些？各

45、有哪些特点？常用的压电材料有哪些？各有哪些特点？经过极化处理的压电陶瓷经过极化处理的压电陶瓷：钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等。钛酸钡、锆钛酸铅、铌镁酸铅等。 高分子压电材料高分子压电材料：聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、改性聚氯聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、改性聚氯乙烯等。其特点是压电常数高乙烯等。其特点是压电常数高, 输出脉冲有的可直接驱动输出脉冲有的可直接驱动CMOS集成门电路集成门电路.柔软柔软，可根据需要制成薄膜或电缆套可根据需要制成薄膜或电缆套管等形状。它不易破碎，具有防水性，可以大量连续拉管等形状。它不易破碎，具有防水性，可以大量连续拉制，制成较大面积或较长的尺度，价格便宜，频率响应制，制成较大面

46、积或较长的尺度，价格便宜，频率响应范围较宽，测量动态范围可达范围较宽，测量动态范围可达80dB，机械强度不高，易，机械强度不高，易老化。老化。压电晶体压电晶体：石英晶体、铌酸锂、钽酸锂石英晶体、铌酸锂、钽酸锂9、为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不适合于静、为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不适合于静态测量？态测量？ 这是因为实际上放大器的输入阻抗不可能为无穷大，这是因为实际上放大器的输入阻抗不可能为无穷大，而压电传感器也不能绝对绝缘，因此产生的电荷就会通过而压电传感器也不能绝对绝缘，因此产生的电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄露电阻漏掉。压电元放大器的输入电阻和传感器本身的

47、泄露电阻漏掉。压电元件只有在交变力的作用下，电荷才能源源不断地产生，可件只有在交变力的作用下，电荷才能源源不断地产生，可以供给测量回路以一定的电流，这就从原理上说明了压电以供给测量回路以一定的电流，这就从原理上说明了压电式传感器不能测量静态物理量。式传感器不能测量静态物理量。xFxyxFxyxFxyyFxyyF10、根据下图所示石英晶体切片上的受力方向，、根据下图所示石英晶体切片上的受力方向， 标出晶体切标出晶体切片上产生电荷的符号。片上产生电荷的符号。 物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象称为热电阻物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象称为热电阻效应。效应。 热电阻传感器是利用导体或半导体

48、的电阻随温度变热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化而变化的性质工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，化而变化的性质工作的，用仪表测量出热电阻的阻值变化，从而得到与电阻值对应的温度值。从而得到与电阻值对应的温度值。练练 习习1、热敏传感器主要有、热敏传感器主要有 和和 两种。两种。2、热电阻主要是利用电阻随温度升高而、热电阻主要是利用电阻随温度升高而 这一特性这一特性来测量温度的。来测量温度的。3、什么是热电阻效应？说明热电阻测温原理。、什么是热电阻效应？说明热电阻测温原理。4、铂的纯度通常用什么来表示？标准铂热电阻的纯度的要求、铂的纯度通常用什么来表示？标准铂热电阻的纯度的要求是多少

49、？是多少？热电阻热电阻热电偶热电偶变化变化铂的纯度通常用百度电阻比表铂的纯度通常用百度电阻比表示示标准铂热电阻要求标准铂热电阻要求0100)100(RRW3925. 1)100(W5、热电阻材料应满足哪些要求？、热电阻材料应满足哪些要求？6、为什么热电阻一般要选用纯金属制作？、为什么热电阻一般要选用纯金属制作？ 1) 电阻温度系数要大，并且希望保持常数。电阻温度系数要大，并且希望保持常数。电阻温度系数电阻温度系数越大，热电阻的灵敏度越高。纯金属的越大，热电阻的灵敏度越高。纯金属的电阻温度系数电阻温度系数比合金比合金的高，所以一般均采用纯金属作为热电阻元件。保持常数，的高，所以一般均采用纯金属作

50、为热电阻元件。保持常数，可以得到电阻可以得到电阻温度线性特性；温度线性特性； 2）在测温范围内，材料的物理性、化学性能保持稳定；）在测温范围内，材料的物理性、化学性能保持稳定； 3）在测温范围内，保持的单值性，且最好为常数，便于）在测温范围内，保持的单值性，且最好为常数，便于实现温度表的线性刻度特性；实现温度表的线性刻度特性； 4）电阻率要尽量大，即在同样初始电阻情况下，减小热）电阻率要尽量大，即在同样初始电阻情况下，减小热电阻的体积，减小热惯性；电阻的体积，减小热惯性； 5）材料容易提纯，以保证复制性好，价格便宜。）材料容易提纯，以保证复制性好，价格便宜。纯金属的纯金属的电阻温度系数电阻温度

51、系数比合金的高，比合金的高，其灵敏度比合金的要其灵敏度比合金的要高，高，所以一般均采用纯金属作为热电阻元件。所以一般均采用纯金属作为热电阻元件。7-1 说明热电阻测温原理。说明热电阻测温原理。练练 习习7-2 热敏电阻测温有什么特点？热敏电阻可分为几种类型？热敏电阻测温有什么特点？热敏电阻可分为几种类型？ 和金属热电阻相比，和金属热电阻相比，热敏电阻的温度系数更大，热敏电阻的温度系数更大，灵敏度灵敏度高，高，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上 ），但互，但互换性较差，非线性严重，测温范围只有换性较差，非线性严重，测温范围只有-50300左右。左右。 热敏电

52、阻一般分为三种类型：热敏电阻一般分为三种类型：(NTC)热敏电阻热敏电阻（具有（具有负负电阻温度系数电阻温度系数）、(PTC)热敏电阻热敏电阻（具有（具有正电阻温度系数正电阻温度系数）和和(CTR)热敏电阻热敏电阻（在某一特定温度下电阻值会发生突在某一特定温度下电阻值会发生突变变）。7-3 用热电阻测温为什么常采用三线制连接？应怎样连接保用热电阻测温为什么常采用三线制连接？应怎样连接保证确实实现了三线制连接？若在导线敷设至控制室后再分三证确实实现了三线制连接？若在导线敷设至控制室后再分三线接入仪表，是否实现了三线制连接？线接入仪表，是否实现了三线制连接？7-4 什么是热电效应？热电势由哪几部分

53、组成？热电偶产什么是热电效应？热电势由哪几部分组成？热电偶产生热电势的必要条件是什么？生热电势的必要条件是什么？ 在测量过程中，当环境温度发生变化时，导线电阻发生变化。在测量过程中，当环境温度发生变化时，导线电阻发生变化。采用采用三线制连接，使导线三线制连接，使导线的电阻的电阻接到相邻的桥臂，其阻值的接到相邻的桥臂，其阻值的变化变化自动抵消自动抵消而而不影响电桥的平衡，使导线电阻变化产生附加误差减小。不影响电桥的平衡，使导线电阻变化产生附加误差减小。要从热电阻的两端接出三根导线到桥路。要从热电阻的两端接出三根导线到桥路。若在导线敷设至控制室后再若在导线敷设至控制室后再分三线接入仪表，分三线接入

54、仪表，不能不能实现三线制连接实现三线制连接 由由A、B两种不同的导体两端紧密地连接在一起，组成一个闭合回两种不同的导体两端紧密地连接在一起，组成一个闭合回路，当两结点温度不等时，回路中就会产生电动势，从而形成电流，路，当两结点温度不等时，回路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应这一现象称为热电效应。热电势是由两种导体的接触电势和单一导体。热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势所组成的。产生热电热的必要条件是：构成热电偶的两个的温差电势所组成的。产生热电热的必要条件是：构成热电偶的两个热电极材料不同，且两结点温度不同。热电极材料不同，且两结点温度不同。练练 习习1、热电

55、偶的冷端温度补偿常用的方法有（、热电偶的冷端温度补偿常用的方法有（ ）法、（法、（ ）法、（）法、（ ）、（）、（ ）法）法和（和（ ）法。）法。2、热电势由两部分组成，一部分是两种导体的、热电势由两部分组成，一部分是两种导体的（ ），另一部分是单一导体的（），另一部分是单一导体的（ ）。）。3、热电偶的热电势大小与（、热电偶的热电势大小与（ ）和（）和（ ）有）有关，为了保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须保持关，为了保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须保持冷端温度（冷端温度（ ）。）。4、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要

56、的目的是（ ）。）。5、在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温、在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的（ ）定律。）定律。冷端冷端00C恒温法恒温法补偿电桥法补偿电桥法冷端延长法冷端延长法冷端温度修正法冷端温度修正法仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法接触电势接触电势温差电势温差电势导体的材料导体的材料两结点温度两结点温度恒定不变恒定不变冷端温度补偿冷端温度补偿中间导体定律中间导体定律6、什么是金属导体的热电效应？试说明热电偶的测量原理。、什么是金属导体的热电效应？试

57、说明热电偶的测量原理。 由由A、B两种不同的导体两端紧密地连接在一起，组成一个闭合回两种不同的导体两端紧密地连接在一起，组成一个闭合回路，当两结点温度不等时，回路中就会产生电动势，从而形成电流，路，当两结点温度不等时，回路中就会产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应这一现象称为热电效应。热电偶产生的热电势只与两导体的材料及两。热电偶产生的热电势只与两导体的材料及两结点的温度有关，当材料及冷端温度确定后，热电势就是热端温度的结点的温度有关，当材料及冷端温度确定后，热电势就是热端温度的单值函数。因些测量出热电势的大小便可知热端温度。单值函数。因些测量出热电势的大小便可知热端温度。7、试述热

58、电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。、试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。冷端冷端00C恒温法恒温法补偿电桥法补偿电桥法冷端延长法冷端延长法冷端温度修正法冷端温度修正法仪表机械零点调整法仪表机械零点调整法8、试分析金属导体产生接触电动势的原因。、试分析金属导体产生接触电动势的原因。9、一热敏电阻在、一热敏电阻在0和和100时，电阻值分别为时，电阻值分别为200k和和10k。试计算该热敏电阻在。试计算该热敏电阻在20时的电阻值。时的电阻值。)11(00TTBTeRR绝对温度绝对温度(K)=摄氏度摄氏度()+273.1510、用镍铬、用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度镍硅热电偶测

59、量某低温箱温度,把热电偶直接与电把热电偶直接与电位差计相连接位差计相连接.在某时刻在某时刻,从电位差计测得热电势为从电位差计测得热电势为-1.19mv,此此时电位差计所处的环境温度为时电位差计所处的环境温度为20,试求该时刻温箱的温度是试求该时刻温箱的温度是多少度多少度 ？ 镍铬镍铬-镍硅热电偶分度表见书；镍硅热电偶分度表见书；解：查镍铬解：查镍铬镍硅热电偶分度表得镍硅热电偶分度表得：mVEtEABAB798. 0)0 ,20()0 ,(0mVmVmVtEttEtEABABAB392. 0798. 019. 1) 0 ,(),() 0 ,(00Ct010由中间温度定律得：由中间温度定律得：由镍

60、铬由镍铬- -镍硅热电偶分度表得：镍硅热电偶分度表得： 1按照工作原理分类，按照工作原理分类，CCD固体图像传感器属（固体图像传感器属（ ） A光电式传感器光电式传感器 B电容式传感器电容式传感器 C压电式传感器压电式传感器 D磁电式传感器磁电式传感器2. 封装在光电隔离耦合器内部的是封装在光电隔离耦合器内部的是( ) A.一个发光二极管和一个发光三极管一个发光二极管和一个发光三极管 B.一个光敏二极管一个光敏二极管和一个光敏三极管和一个光敏三极管 C.两个发光二极管或两个光敏三极管两个发光二极管或两个光敏三极管 D.一个发光二极管和一个光敏三极管一个发光二极管和一个光敏三极管3.光电传感器的