《传感器与检测技术简明教程》-胡蓉 习题及答案汇总 第1-14章 概述- 自动检测系统

第1章概述一、单项选择题1、下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（）。A.应变式传感器B.化学型传感器C.压电式传感器D.热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（）两个组成部分。A.放大电路B.数据采集电路C.转换元件D.滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（），构成信息技术的完整信息链。A.汽车制造技术B.建筑技术C.传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（）三大类。A.生物型B.电子型C.材料型D.薄膜型5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（）。A.传感器＋通信技术B.传感器＋微处理器C.传感器＋多媒体技术D.传感器＋计算机6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（）的传感器。A.视觉器官B.听觉器官C.嗅觉器官D.感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为()。A．眼睛B.感觉器官C.手D.皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（）。A.测量B.感知C.信号调节D.转换9、传感技术与信息学科紧密相连，是（）和自动转换技术的总称。A.自动调节B.自动测量C.自动检测D.信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（）A．应变式传感器B．速度传感器C．化学型传感器D．能量控制型传感器二、多项选择题1、传感器在工作过程中，必须满足一些基本的物理定律，其中包含（）。A.能量守恒定律B.电磁场感应定律C.欧姆定律D.胡克定律2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科，涉及（）等多方面的综合技术。A.传感检测原理B.传感器件设计C.传感器的开发和应用D.传感器的销售和售后服务3、目前，传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用，以下领域采用了传感技术的有：（）。A.工业领域B.海洋开发领域C.航天技术领域D.医疗诊断技术领域4、传感器有多种基本构成类型，包含以下哪几个（）？A.自源型B.带激励型C.外源型D.自组装型5、下列属于传感器的分类方法的是：（）A.按输入量分B.按工作原理分C.按输出量分D.按能量变换关系分6、下列属于传感器的分类方法的是：（）A.按输入量分B.按工作原理分C.按构成分D.按输出量分7、下列属于传感器的分类方法的是：（）A.按基本效应分B.按蕴含的技术特征分C.按构成分D.按输出量分8、传感技术的作用主要体现在：()A．传感技术是产品检验和质量控制的重要手段B.传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用C．传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分D.传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步9、传感技术的研究内容主要包括：()A．信息获取 B．信息转换 C．信息处理 D．信息传输10、传感技术的发展趋势主要表现在以下哪几个方面：()A．提高与改善传感器的技术性能 B．开展基础理论研究C．传感器的集成化D．传感器的智能化三、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关，是和的总称。2、传感技术是以研究自动检测系统中的、和的理论和技术为主要内容的一门技术性学科。3、传感器要完成的两个方面的功能是和。4、传感器按构成原理，可分为型和型两大类。5、传感器一般由、和等三部分组成。6、传感器能感受并按照转换成可用输出信号的器件或装置。7、按输入量分类，传感器包括位移传感器、速度传感器、、等。8、传感器的输出量有和两种。9、根据传感技术涵盖的基本效应，传感器可分为、化学型和。10、传感器是能感受规定的被测量并按照转换成可用输出信号的器件或装置传感器，通常由直接响应于被测量的、产生可用信号输出的以及相应的组成。11、传感器是能并按照一定规律转换成可用的器件或装置。是实现的基本器件。12、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的，将转换成。13、由传感器的定义可知，传感器要完成两个方面的功能：和。因此传感器通常由和组成。14、是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。15、根据传感器的构成，可以将传感器分为和。四、简答题1、什么是传感器？2、传感器的共性是什么？3、什么是传感器的敏感元件和转换元件？4、什么叫传感器？它通常由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？5、请简述传感器技术的分类方法。6、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法。7、传感器技术在检测系统中有什么地位和作用？8、试述传感器的定义、共性及组成。9、差动技术为什么能够改善传感器的性能？10、试述能量变换型和能量控制型传感器的区别。第2章传感器基本特性一、单项选择题1、衡量传感器静态特性的指标不包括（）。A.线性度B.灵敏度C.频域响应D.重复性2、下列指标属于衡量传感器动态特性的评价指标的是（）。A.时域响应B.线性度C.零点漂移D.灵敏度3、一阶传感器输出达到稳态值的50%所需的时间是（）。A.延迟时间B.上升时间C.峰值时间D.响应时间4、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（）。A.延迟时间B.上升时间C.峰值时间D.响应时间5、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）A．线性度、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性、稳态误差C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性6、传感器的下列指标全部属于动态特性的是（）A．迟滞、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性C．重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性7、不属于传感器静态特性指标的是（）A．重复性B．固有频率C．灵敏度D．漂移8、对于传感器的动态特性，下面哪种说法不正确（）A．变面积式的电容传感器可看作零阶系统B．一阶传感器的截止频率是时间常数的倒数C．时间常数越大，一阶传感器的频率响应越好D．提高二阶传感器的固有频率，可减小动态误差和扩大频率响应范围9、属于传感器动态特性指标的是（）A．重复性B．固有频率C．灵敏度D．漂移10、无论二阶系统的阻尼比如何变化，当它受到的激振力频率等于系统固有频率时，该系统的位移与激振力之间的相位差必为（）A.0°B.90°C.180°D.在0°和90°之间反复变化的值11、传感器的精度表征了给出值与()相符合的程度。A.估计值B.被测值C.相对值D.理论值12、传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随()变化时，其输出-输入的特性。A.时间B.被测量C.环境D.地理位置13、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持()关系的一种度量。A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例14、回程误差表明的是在()期间输出-输入特性曲线不重合的程度。A.多次测量B.同次测量C.正反行程D.不同测量15、已知某温度传感器为时间常数秒的一阶系统，当受到突变温度作用后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒A．3B．1C．1.2D．1/3二、多项选择题1．阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些？（）A.上升时间B.响应时间C.超调量D.重复性2．动态响应可以采取多种方法来描述，以下属于用来描述动态响应的方法是：（）A.精度测试法B.频率响应函数C.传递函数D.脉冲响应函数3.传感器静态特性包括许多因素，以下属于静态特性因素的有（）。A．迟滞B.重复性C.线性度D.灵敏度4.传感器静态特性指标表征的重要指标有：（）A.灵敏度B.非线性度C.回程误差D.重复性5．一般而言，传感器的线性度并不是很理想，这就要求使用一定的线性化方法，以下属于线性化方法的有:（）A.端点线性B.独立线性C.自然样条插值D.最小二乘线性三、填空题1、灵敏度是传感器在稳态下对的比值。2、系统灵敏度越，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越。3、是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。4、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为，相频特性应为。5、传感器的灵敏度是指。6、衡量传感器的静态特性的指标包含、、、和。（要求至少列出两种）7、一个高精度的传感器必须有良好的和____，才能完成信号无失真的转换。8、传感器的动态特性是指传感器测量动态信号时，传感器输出反映被测量的和变化的能力。研究传感器的动态特性有两种方法：和。9、阶跃响应特性是指在输入为时，传感器的输出随的变化特性。常用响应曲线的、、等参数作为评定指标。10、频率响应特性是指将不同而相等的正弦信号时间输入传感器，其输出正弦信号的幅值、相位与频率之间的关系。频率响应特性常用的评定指标是、、。11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为。12、某传感器为一阶系统，当受阶跃信号作用时，在t=0时，输出为10mV；t→∞时，输出为100mV；在t=5s时，输出为50mV，则该传感器的时间常数为：。13、已知某一阶压力传感器的时间常数为0.5s，若阶跃输入压力从25MPa变到5MPa，则二倍时间常数时的输出压力为。14、某测力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz，阻尼比为临界值的50%，当用它测量500Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比和相位差分别为：及。15、某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度分别为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，则系统总的灵敏度为。四、简答题1、什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？2、什么是传感器的动态特性？其分析方法有哪几种？3、什么是传感器的静特性？主要指标有哪些？有何实际意义？4、什么是传感器的基本特性?传感器的基本特性主要包括哪两大类？解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。(要求每种特性至少列出2种常用指标)五、计算题1、用某一阶环节的传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？2、某温度传感器为时间常数τ=3s的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的三分之一和二分之一所需的时间。3、在某二阶传感器的频率特性测试中发现，谐振发生在频率216Hz处，并得到最大幅值比为1.4：1，试估算该传感器的阻尼比和固有角频率的大小。4、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理，已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比ξ=0.14，问使用该传感器测试400Hz的正弦力时，其幅值比A（ω）和相角差φ（ω）各为多少？若该传感器的阻尼比可改为ξ=0.7，问A（ω）和φ（ω）又将如何变化？5、当被测介质温度为,测温传感器示值温度为时，有下列方程式成立：当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器时间常数，试确定经过480s后的动态误差。6、若一阶传感器的时间常数为0.01s，传感器响应的幅值百分误差在10％范围内，此时，最高值达0.5，试求此时输入信号的工作频率范围。7、设一力传感器可以简化成典型的质量－弹簧－阻尼二阶系统，巳知该传感器的固有频率为，若其阻尼比为，试问用它测量频率为600Hz的正弦交变力时，其输出与输入幅值比和相位差各为多少。8、通过某检测装置测得的一组输入输出数据如下表所示。试用最小二乘法拟合直线,并求其线性度和灵敏度。x1234y8.09、试求下列一组数据的各种线性度：端点线性度；最小二乘线性度。x12345y2.204.005.987.9010.1010、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差（一组测试数据如下表示）。行程输入压力（×105Pa）输出电压(mV)⑴⑵⑶正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.0第3章电阻式传感器一、单项选择题1、为减小或消除直流电桥测量结果非线性误差的方法可采用（）。A.提高供电电压B.提高桥臂比C.提高桥臂电阻值D.提高电压灵敏度2、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（）。A.不变B.2倍C.4倍D.6倍3、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用()。A．直流平衡电桥B．直流不平衡电桥C．交流平衡电桥D．交流不平衡电桥4、通常用应变式传感器测量()。A.温度B．密度C．加速度D．电阻5、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（

）。A．导电材料电阻率的变化B．导电材料几何尺寸的变化C．导电材料物理性质的变化D．导电材料化学性质的变化6、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

7、电阻应变片的线路温度补偿方法有（

）。A．差动电桥补偿法B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法D．恒流源温度补偿电路法

8、当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义是（

）。A．应变片电阻变化率与试件主应力之比B．应变片电阻与试件主应力方向的应变之比C．应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比D．应变片电阻变化率与试件作用力之比

9、制作应变片敏感栅的材料中，用的最多的金属材料是（

）。A．铜

B．铂

C．康铜

D．镍铬合金10、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（

）。A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．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变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片11、在金属箔式应变片单臂单桥测力实验中不需要的实验设备是（）。A．直流稳压电源B．低通滤波器C．差动放大器D．电压表12、关于电阻应变片，下列说法中正确的是（）A．应变片的轴向应变小于径向应变B．金属电阻应变片以压阻效应为主C．半导体应变片以应变效应为主D．金属应变片的灵敏度主要取决于受力后材料几何尺寸的变化13、金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的（）。A.电阻形变效应B.电阻应变效应C.压电效应D.压阻效应14、箔式应变片的箔材厚度多在（）之间。A.0.001～0.01mmB.0.01～0.1mmC.0.01～0.1μmD.0.0001～0.001μm15、（）是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形式敏感栅而形成应变片。这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。A.箔式应变片B.半导体应变片C.沉积膜应变片D.薄膜应变片16、目前，薄膜应变片在实际使用中的主要问题是较难控制其电阻对（）的变化关系。A.电流和时间B.电压和时间C.温度和时间D.温度和电流17、绝缘电阻，即敏感栅与基底间的电阻值，一般应大于（）。A.10e+10ΩB.10e+12ΩC.10e+9ΩD.10e+11Ω18、应变片的应变极限是指在温度一定时，指示应变值和真实应变的相对差值不超过一定数值时的最大真实应变数值，一般差值规定为()，当指示应变值大于真实应变的该比例值时，真实应变值称为应变片的极限应变。A.15％B.20％C.8％D.10％19、蠕变是指已粘贴好的应变片，在温度一定并承受一定的机械应变时，指示应变值随()的变化。A.位移B.压强C.时间D.外力作用20、由()和应变片，以及一些附件(补偿元件、保护罩等)组成的装置称为应变式传感器。A.弹性元件B.调理电路C.信号采集电路D.敏感元件21、应变片的允许工作电流参数是指（）A允许通过应变片而绝缘材料因受热而未损坏的最大电流B允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流C允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流22、直流电桥平衡的条件是（）。A相临两臂电阻的比值相等B相对两臂电阻的比值相等C相临两臂电阻的比值不相等D所有电阻都相等23、直流电桥的平衡条件为（）A．相邻桥臂阻值乘积相等B．相对桥臂阻值乘积相等C．相对桥臂阻值比值相等D．相邻桥臂阻值之和相等二、多项选择题1、基本工作原理是基于压阻效应的是（）。A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.磁敏电阻2、全桥的各桥臂上各并联一只应变片，其灵敏度（）。A.增加１倍B.减小１倍C.不确定D.不变3、当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（）。A.变大B.变小C.不变D.不定

4、电阻应变片有多种类型，以下属于电阻应变片的种类的是：（）A.丝式应变片B.箔式应变片C.薄膜应变片D.半导体应变片5、电阻应变式传感器已广泛应用于（）领域。A.航空领域B.电力领域C.机械领域D.建筑领域6、为了正确选用电阻应变片，应该对影响其工作特性的主要参数进行了解，以下是应变片的主要参数的有：（）A.应变片电阻值B.绝缘电阻C.灵敏系数D.允许电流7、应变式压力传感器主要采用哪些弹性元件？（）A.膜片式B.薄板式C.筒式D.组合式8、电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器,这些参数包括（）。A.位移B.加速度C.力D.力矩三、填空题1、单位应变引起的 称为电阻丝的灵敏度系数。2、产生电阻应变片温度误差的主要因素有 的影响和 的影响。3、直流电桥平衡条件是 。4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是 关系。5、电阻应变片的温度补偿中，若采用电桥补偿法测量应变时， 粘贴在被测试件表面上，补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的 上，且补偿应变片 。6、半导体应变片工作原理是基于 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数 。7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除 同时还能起到 的作用。8、电阻应变式传感器的核心元件是 ，其工作原理是基于 。9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的 转换成 的变化，以便方便地显示被测非电量的大小。10、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除 ，同时还能起到 的作用。11、应变式传感器是由 和电阻应变片及一些附件组成的。12、电阻应变片由 、基片、覆盖层和引线等部分组成。13、电阻应变片的工作原理就是依据应变效应建立 与变形之间的量值关系而工作的。14、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。15、电阻应变片的温度补偿方法有： 和 。16、箔式应变片系利用照相制版或_____的方法，将电阻箔树在绝缘其底下制成各种图形而成的应变片。17、薄膜应变片的厚度在_____以下。18、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化，为显示与记录应变的大小，还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的______，一般采用测量电桥。19、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。20、应变式传感器是利用电阻应变片将转换为变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴元件构成，弹性元件用来，元件用来。21、电阻应变片的温度误差是由的改变给测量带来的附加误差，其产生的原因有的影响和的影响。22、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用或。23、减小或消除非线性误差的方法有和采用差动电桥。其中差动电桥可分为

和两种方式。四、简答题1、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种补偿方法。3、什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？4、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？该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式？5、应用应变片进行测量为什么要进行温度补偿？常采用的温度补偿方法有哪几种？6、应变式传感器的基本工作原理是什么？7、简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿方法。8、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。9、一个悬臂梁受力作用弯曲，现在用电阻应变片测量作用力F。当考虑采用电阻应变片温度线路补偿法时，请画图表示应变片粘贴位置和测量线路的接法。10、直流电桥平衡条件是什么？交流电桥平衡条件是什么？试说明动态电阻应变仪除需电阻平衡外，还需调电容平衡的原因？11、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？12、

金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？13、说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？14、简述电阻应变片的测试原理。15、请简述电阻应变式传感器的优点。16、简要说明电阻应变式传感器的工作原理。17、请简要一下解释压阻效应。18、请简要说明一下压电式加速度传感器具有的优点。五、计算题1、拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问：（1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？（2）画出相应的电桥电路图。2、在半导体应变片电桥电路中，其一桥臂为半导体应变片，其余均为固定电阻，该桥路受到ε=4300μ应变作用。若该电桥测量应变时的非线性误差为1%，n=R2/R1=1，则该应变片的灵敏系数为多少？3、电阻应变片的灵敏度K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的E=2×1011N/m2，μ=0.3。求钢柱受10t拉力作用时，应变片电阻的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？4、如果将100Ω应变片贴在弹性试件上，若试件截面积S=0.5×10-4m2，弹性模量E=2×1011N/m2，若由5×104N的拉力引起应变计电阻变化为1Ω，试求该应变片的灵敏度系数？5、一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm，内径18mm，在其表面粘贴8个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量为2.1×1011Pa，要求：（1）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；（2）计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；（3）当桥路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压。6、图中，设负载电阻为无穷大（开路），图中E=4V，R1=R2=R3=R4=100Ω。（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为△R1=1.0Ω时，试求电桥的输出电压Uo。（2）R1，R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压Uo。（3）R1，R2都是应变片，且批号相同，感应应变的大小为△R1=△R2=1.0Ω，但极性相反，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压Uo。7、图中，设电阻应变片R1的灵敏度系数K=2.05，未受到应变时，R1=120Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m。试求：（1）应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/R1。（2）将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出的电压及其非线性误差。（3）如果要减小非新性误差，应采取何种措施？8、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。已知R1、R2、R3、R4标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。

画出应变片组成的电桥电路。计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。说明R3、R4起到什么作用？9、如图所示为等强度梁测力系统，为电阻应变片，应变片灵敏系数，未受应变时，＝120Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变，求：（1）应变片电阻变化量和电阻相对变化量。（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,求电桥输出电压及电桥非线性误差。（3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。题2图10、一应变片的电阻R=120Ω，k=2.05，用作应变片为800μm/m的传感元件。①.求ΔR/R和ΔR；②.若电源电压U=3V，惠斯登电桥初始平衡，求输出电压U0。11、一个直流应变电桥如图5-38。已知：R1=R2=R3=R4=R=120Ω，E=4V，电阻应变片灵敏度S=2。求：（1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化R1/R=1/100时，输出电压为多少？（2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2是否能感受同样极性的应变，为什么？12、两个阻值都为100Ω的应变片粘贴在图示钢制拉伸试件上，其中钢的弹性模量为E=2×1011N/m2,F=50KN,问两应变片怎样粘贴在试件上并如何接入电桥才能有最大输出？（电桥两臂为固定电阻R=100Ω），请在试件和桥路上标出。当应变片的灵敏系数为15时，ΔR=？，若要求输出电压为50mV,供电电源电压U为多少？试件等截面积为5×10-4m2。13、一个直流应变电桥如图（a）所示，已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω,E=4V，电阻应变片灵敏度S=2。求：1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化ΔR1/R=1/100时，输出电压为多少？2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2能否感受同样极性的应变，为什么？3）若要测量图（b）所示悬臂梁的受力F,四个臂全部为应变片，请在梁上标出R1、R2、R3、R4应变片粘贴的位置。

(a)

(b)

图114、如图用悬臂梁测力P，4片电阻应变片标称阻值均为120Ω应变片灵敏度系数K=2。

（1）全桥测量如何贴片和组桥？（用图说明）

（2）如悬臂梁应变ε=10000*e-6,电桥电压e0=30,则全桥的输出电压ey=?15、如图为一直流应变电桥。图中，试求：为金属应变片，其余为外接电阻。当的增量为时，电桥输出电压；都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥的输出；题(2)中，如果与感受应变的极性相反，且，电桥的输出。16、图为一直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为△R1=3.5Ω时输出U0=?。②R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?。③R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。17、已知一等强度梁测力系统，Rx为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2，未受应变时，Rx=100Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=1000μm/m，求：（1）应变片电阻变化量∆Rx和电阻相对变化量∆Rx/Rx。（2）将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。（3）若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取哪些措施？分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。18、试分析半桥差动交流电桥的平衡条件，并给出电桥的输出电压表达式。19、假设电阻应变片的灵敏系数，。问：在试件承受时，电阻变化值？20、如图所示，在悬臂梁距端部为L位置上下面各贴两片完全相同的电阻应变片。试求，（c）、(d)、(e)三种桥臂接法桥路输出电压对(b)种桥臂接法输出电压比值。图中为电源电压，是固定电阻，且，为桥路输出电压。21、电阻应变片阻值为120，灵敏系数，沿纵向粘贴于直径为的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量，，（1）求钢柱受拉力作用时应变片电阻的变化量和相对变化量；（2）又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少？22、如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积，弹性模量，若有的拉力引起应变电阻变化为1Ω。试求该应变片的灵敏度系数?23、一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上、下面各贴两片相同的电阻应变片(K=2)如图(a)所示。已知l＝100mm、b＝11mm、t＝3mm，。现将四个应变片接入图(b)直流桥路中，电桥电源电压U=6v；当力F＝0.5kg时，求电桥输出电压24、用直流电桥测量电阻，若标准电阻Rn=10.0004Ω时电桥已平衡（则被测电阻Rx=10.0004Ω），但由于检流计指针偏转在±0.3mm以内时，人眼就很难观测出来，因此Rn的值也可能不是10.0004Ω，而是Rn=10.0004Ω±ΔRn。若已知电桥的相对灵敏度Sr=1mm/0.01%，求对应检流计指针偏转±0.3mm时，ΔRn为多少？25、如下图所示电路为应变式传感器常用的电桥测量电路。图中R3=R4=R是固定电阻，R1与R2是电阻应变片，初始阻值均为R，工作时R1受拉，R2受压，ΔR表示应变片发生应变后电阻值的变化量。当应变片不受力无应变时ΔR=0，电桥处于平衡状态；当应变片受力发生应变时，电桥失去平衡，此时，就用桥路输出电压U0表示应变片受力后电阻值的变化量。试证明：U0=-(E/2)(ΔR/R)。六、综合分析设计题1、在如图所示的悬臂梁测力系统中，可能用到4个相同特性的电阻应变片,,,，各应变片灵敏系数K=2，初值为100Ω。当试件受力F时，若应变片要承受应变，则其平均应变为ε=1000μm/m。测量电路的电源电压为直流3V。（1）若只用1个电阻应变片构成单臂测量电桥，求电桥输出电压及电桥非线性误差。（2）若要求用2个电阻应变片测量，且既要保持与单臂测量电桥相同的电压灵敏度，又要实现温度补偿，请画图标出2个应变片在悬臂梁上所贴的位置，绘出转换电桥，标明这2个应变片在桥臂中的位置？（3）要使测量电桥电压灵敏度提高为单臂工作时的4倍，请画图标出各个应变片在悬臂梁上所贴的位置，绘出转换电桥，标明各应变片在各桥臂中的位置，并给出此时电桥输出电压及电桥非线性误差大小？2、如图1是一个悬臂梁，现今用电阻应变片测量作用力F。若考虑电阻应变片的温度线路补偿，请画图表示应变片粘贴的位置和测量线路的接法，指出补偿方法及原理，为保证补偿效果应注意的问题。图13、四片相同的金属丝应变片（K=2），贴在实心圆柱形测力弹性元件上，如图所示。已知力，圆柱断面半径，杨氏模量，泊松比。请完成以下内容：（1）画出应变片在圆柱上粘贴位置及相应测量桥路原理图；（2）求各应变片的应变电阻相对变化量；（3）若供电桥电压，求桥路输出电压；（4）此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响，说明原因。4、采用四个性能完全相同的电阻应变片(灵敏度系数为K)，将其贴在薄壁圆筒式压力传感元件外表圆周方向，弹性元件周围方向应变，式中，为待测压力，为泊松比，为杨氏模量，d为筒内径，D为筒外径。现采用直流电桥电路，供电桥压U。要求满足如下条件：(1)该压力传感器有温度补偿作用；(2)桥路输出电压灵敏度最高。试画出应变片粘贴位置和相应桥路原理图并写出桥路输出电压表达式。5、FFR1R2R3R4如上图所示为一弹性元件为圆柱型的应变式测力传感器结构示意图。已知弹性元件横截面积为S，弹性模量为E，应变片初始电阻值（在外力F=0时）均相等，电阻丝灵敏度系数为K0，泊松比为μ。（1）设计适当的测量电路（要求采用全桥电路），画出相应电路图，并推导桥路输出电压U0和外力F之间的函数关系式。（提示：ΔR<<R，推导过程中可做适当近似处理）（2）分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）。6、ttR2,R4R1,R3Flx如上图所示为一悬臂梁式测力传感器结构示意图，在其中部的上、下两面各贴两片电阻应变片。已知弹性元件各参数分别为：；；；；；电阻应变片灵敏度系数，且初始电阻阻值（在外力为0时）均为。（1）设计适当的测量电路，画出相应电路图；（2）分析说明该传感器测力的工作原理（配合所设计的测量电路）；（3）当悬臂梁一端受一向下的外力作用时，试求此时四个应变片的电阻值（提示：）；（4）若桥路供电电压为直流10v时，计算传感器的输出电压及其非线性误差。第4章电感式传感器一、单项选择题1、电感式传感器的常用测量电路不包括（）。A.交流电桥B.变压器式交流电桥C.脉冲宽度调制电路D.谐振式测量电路2、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（）。A.衔铁上、下移动时，输出电压相位相反B.衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化C.根据输出的指示可以判断位移的方向D.当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态3、下列说法正确的是（）。A.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，但不能判断运动的方向。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，也可以判断位移的方向。4、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（）。A.既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向B.既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压C.既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D.既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压5、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（）。A．直流电桥B．变压器式交流电桥C．差动相敏检波电路D．运算放大电路6、通常用差动变压器传感器测量（

）。A．位移

B．振动

C．加速度

D．厚度二、多项选择题1、自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（）。A.提高很多倍B.提高一倍C.降低一倍D.降低许多倍2、电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。A位移B振动C压力D流量E比重3、零点残余电压产生的原因是（）A传感器的两次级绕组的电气参数不同B传感器的两次级绕组的几何尺寸不对称C磁性材料磁化曲线的非线性D环境温度的升高4、下列哪些是电感式传感器？（）A．差动式B.变压式C.压磁式D.感应同步器三、填空题1、电感式传感器是建立在 基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为 或 的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。2、对变隙式差动变压器，当衔铁上移时，变压器的输出电压与输入电压的关系是 。3、对螺线管式差动变压器，当活动衔铁位于中间位置以上时，输出电压与输入电压的关系是 。4、产生电涡流效应后，由于电涡流的影响，线圈的等效机械品质因数 。5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据

的基本原理制成的，其次级绕组都用

形式连接，所以又叫差动变压器电感式传感器。

6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与

的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于

的测量。

7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于

位置时，输出电压应该为零。实际不为零，称它为

。

8、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：

电路和

电路。9、单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、 和可沿线圈轴向 组成。10、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、 和等三部分组成。11、当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时，实际输出仍然存在一个微小的非零电压，该电压称为 。12、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的或的变化，并通过测量电路将或的变化转换为或的变化，从而将非电量转换成电信号的输出，实现对非电量的测量。13、电感式传感器根据工作原理的不同可分为、和等种类。14、变磁阻式传感器由、和3部分组成，其测量电路包括交流电桥、和。15、差动变压器结构形式有、和等，但它们的工作原理基本一样，都是基于的变化来进行测量，实际应用最多的是差动变压器。16、电涡流传感器的测量电路主要有式和式。17、电涡流传感器可用于位移测量、、和。18、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加，②减少）。19、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与成正比，与成正比，与磁回路中成反比。四、简答题1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理。2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关？3、怎样改善变隙式电感传感器非线性？怎样提高其灵敏度？4、差动变压器式传感器有几种结构形式？各有什么特点？5、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？6、保证相敏检波电路可靠工作的条件是什么？7、何谓电涡流效应？8、怎样利电用涡流效应进行位移测量？9、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理。10、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围？11、概述变隙式差动变压器的输出特性。12、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。13、在自感式传感器中，螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什么在实际应用中却应用最广泛？14、零点残余电压产生原因？15、如图为二极管相敏整流测量电路。为交流信号源，为差动变压器输出信号，为参考电压，并有，和同频但相位差为0°或180°，及为调零电位器，Dl~D4是整流二极管，其正向电阻为，反向电阻为无穷大。试分析此电路的工作原理(说明铁心移动方向与输出信号电流i的方向对应关系)。16、分析螺管式差动变压器式传感器的性能特点。17、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。18、试推导差动变隙式电感传感器的灵敏度，并与单极式相比较。19、分析变气隙厚度的电感式传感器出现非线性的原因，并说明如何改善？20、试分析下图所示差动整流电路的整流原理，若将其作为螺线管式差动变压器的测量电路，如何根据输出电压来判断衔铁的位置？五、计算题1、已知变气隙电感传感器的铁心截面积S=1.5cm2,磁路长度L=20cm，相对磁导率μi=5000，气隙δ0=0.5cm，△δ=±0.1mm，真空磁导率μ0=4π×10-7H/m，线圈匝数W=3000，求单端式传感器的灵敏度△L/△δ，若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？2、分析如图所示自感传感器当动铁心左右移动时自感L变化情况（已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。3、如图所示气隙型电感传感器，衔铁断面积S＝4×4，气隙总长度，衔铁最大位移，激励线圈匝数N＝2500匝，导线直径，电阻率，当激励电源频率时，忽略漏磁及铁损，要求计算：（1）线圈电感值；（2）电感的最大变化量；（3）线圈直流电阻值；（4）线圈的品质因数；（5）当线圈存在分布电容与之并联后其等效电感值。()4、如图所示差动螺管式电感传感器，已知单个线圈的电感值，当铁心移动时线圈电感变化量，当采用交流不平衡电桥检测时，桥路电源电压有效值，要求设计电桥电路，具有最大输出电压值，画出相应桥路原理图，并求输出电压值。5、如下图所示为一简单电感式传感器。尺寸已示于图中。磁路取为中心磁路，不计漏磁，设铁心及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为4л×10－7H·m-1，试计算气隙长度为零及为2mm时的电感量。（图中所注尺寸单位均为mm）3030302200匝15201060六、综合分析设计题1、若要你需要用差动变压器式加速度传感器来测量某测试平台振动的加速度。请你：（1）设计出该测量系统的框图，并作必要的标注或说明；（2）画出你所选用的差动变压器式加速度传感器的原理图，并简述其基本工作原理；（3）给出差动变压器式加速度的测量电路图，并从工作原理上详细阐明它是如何实现既能测量加速度的大小，又能辨别加速度的方向的。第5章电容式传感器一、单项选择题1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将（）。A.保持不变B.增大一倍C.减小一倍D.增大两倍2、差动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，其输出电压正比于（）。A．C1-C2B.C1-C2/C1+C2C.C1+C2/C1-C2D.ΔC1/C1+ΔC2/C23、当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（）A．灵敏度K0增加B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加D．非线性误差减小4、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（

）。A．灵敏度会增加

B．灵敏度会减小C．非线性误差增加

D．非线性误差不变5、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（

）。A．变间隙式

B．变面积式C．变介电常数式

D．空气介质变间隙式6、电容式传感器通常用来测量（

）。A．交流电流

B．电场强度

C．重量

D．位移

7、电容式传感器可以测量（

）。A．压力

B．加速度

C．电场强度

D．交流电压8、电容式传感器等效电路不包括（）。A.串联电阻B.谐振回路C.并联损耗电阻D.不等位电阻9、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。A.适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器B.适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C.适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D.适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性10、下列不属于电容式传感器测量电路的是（）A．调频测量电路B．运算放大器电路C．脉冲宽度调制电路D．相敏检波电路11、在二极管双T型交流电桥中输出的电压U的大小与（ ）相关A．仅电源电压的幅值和频率B．电源电压幅值、频率及T型网络电容C1和C2大小C．仅T型网络电容C1和C2大小D．电源电压幅值和频率及T型网络电容C1大小12、电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（）倍A．1B．2C．3D．0二、多项选择题1、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比2、变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（）而增大。A.间隙的减小B.间隙的增大C.电流的增大D.电压的增大3、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有()A.变面积型电容传感器B.变介质型电容传感器C.变电荷型电容传感器D.变极距型电容传感器4、电容式传感器信号转换电路中，（）用于单个电容量变化的测量A．调频电路B．运算放大电路C．二极管双T型交流电桥D．脉冲宽度调制电路5、电容式传感器信号转换电路中，（）用于差动电容量变化的测量A．调频电路B．运算放大电路C．二极管双T型交流电桥D．脉冲宽度调制电路三、填空题1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为 的变化来实现对物理量的测量。2、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为 电容式传感器、 电容式传感器和 电容式传感器。3、变极距型电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的 。4、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成 关系。5、差动脉冲宽度调制电路适用于 型和 差动电容传感器，且为线性特性。6、电容式传感器中，变介电常数式多用于 的测量；电容式传感器中，变面积式常用于较大的 的测量。7、变间距电容传感器的灵敏度与 成反比，所以适合于微小位移的测量。变面积式电容传感器的灵敏度与 成正比，所以不适合微小位移的测量。8、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的 。9、电容式传感器利用了将的变化转化为的变化来实现对物理量的测量。10、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）外是线性的。11、电容式传感器将非电量变化转换为的变化来实现对物理量的测量，广泛应用与、、角度、等机械量的精密测量。12、电容式传感器可分为、和的变介质型3种。13、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化时，将导致电容量变化，传感器电容改变量与动极板水平位移成关系、与动极板角位移成关系。14、忽略边缘效应，变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为（线性、非线性），变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为（线性、非线性），变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为（线性、非线性）。15、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高了倍，而非线性误差转化为关系而得以大大降低。16、电容式传感器信号转换电路中，和用于单个电容量变化的测量，和用于差动电容量变化的测量。四、简答题1、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性？3、电容式传感器有哪几种类型？4、差动结构的电容传感器有什么优点？5、电容式传感器主要有哪几种类型的信号调节电路？各有些什么特点？6、简述电容式传感器的工作原理与分类。7、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？8、提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果？9、下图左是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C1、C2,两边压力分别为P1、P2。下图右为二极管双T型电路，电路中电容是左图中差动电容，UE电源是占空比为50%的方波。试分析：当两边压力相等P1=P2时负载电阻RL上的电压U0值；当P1>P2时负载电阻RL上电压U0大小和方向（正负）。10、简述差动式电容测厚传感器系统的工作原理？11、根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？12、总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以及使用中应注意的问题13、为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？14、简述电容式加速度传感器的工作原理（要有必要的公式推导）15、简述变极距型电容传感器的工作原理（要求给出必要的公式推导过程）。16、试推导差动变极距型电容式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。17、电容式传感器的基本工作原理是什么？18、根据电容式传感器基本原理说明它的分类并分别举例说明其应用（要求每种类型至少列出一项应用）。19、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。五、计算题1、已知变面积型电容传感器的两极板间距离为10mm，ε=50μF/m，两极板几何尺寸一样，为30mm×20mm×5mm,在外力作用下，其中动极板在原位置上向外移动了10mm，试求△C=？K=？2、当差动式极距变化型的电容传感器动极板相对于定极板位移了△d=0.75mm时，若初始电容量C1=C2=80pF，初始距离d=4mm，试计算其非线性误差。若将差动电容改为单只平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？3、一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm，工作初始间隙为0.3mm，空气介质，所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF,读数仪表灵敏度为5格/mV。如果工作时传感器的间隙产生2μm的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？4、一个用于位移测量的电容式传感器，两个极板是边长为5cm的正方形，间距为1mm，气隙中恰好放置一个边长5cm、厚度1mm、相对介电常数为4的正方形介质板，该介质板可在气隙中自由滑动。试计算当输入位移（即介质板向某一方向移出极板相互覆盖部分的距离）分别为0.0cm、2.5cm、5.0cm时，该传感器的输出电容值各为多少？5、如图为电容式传感器的双T电桥测量电路，已知，，，，，，。求的表达式及对应上述已知参数的值。6、有一台变极距非接触式电容测微仪，其极板间的极限半径r=4mm，假设与被测工件的初始间隙δ=03mm，试求：

1)若极板与工件的间隙变化量Δδ=±10μm时，电容变化量为多少?

2)若测量电路的灵敏度K=100mV/pF，则在Δδ=±1μm时的输出电压为多少?7、已知两极板电容传感器，其极板面积为A，两极板间介质为空气，极板间距1mm，当极距减少0.1mm时，其电容变化量和传感器的灵敏度？若参数不变，将其改为差动结构，当极距变化0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？并说明差动传感器为什么能提高灵敏度和减少线性误差。8、极板间距式电容式传感器，极板半径r=4mm，间隙δ=0.5mm，极板介质为空气，试求其静态灵敏度。若极板移动，求其电容变化。9、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=5mm，假设与被测工件的初始间隙d0=0.5mm。已知试真空的介电常数等于8.854×10-12F/m，求：（1）如果传感器与工件的间隙变化量增大△d=10μm，电容变化量为多少？（2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF,则在间隙增大△d=1μm时的输出电压为多少？10、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器（见下图）。其中a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置上平移了5mm，求：（1）极板未移动时，电容的初始电容值。（2）极板沿不同方向移动时，传感器的位移灵敏度K（已知空气相对介电常数，真空的介电常数）。11、有一只变极距电容传感元件，二极板重迭有效面积为，两极板间的距离为1mm，已知空气的相对介电常数是1.0006，试计算该传感器的位移灵敏度。12、变间距(d)型平板电容传感器，当时，若要求测量线性度为0.1%。求；允许间距测量最大变化量是多少?六、综合分析设计题1、已知：差动式电容传感器的初始电容，交流信号源电压有效值，频率。求：（1）在满足有最高输出电压灵敏度条件下设计交流不平衡电桥电路，并画出电路原理图；（2）计算另外两个桥臂的匹配阻抗值；（3）当传感器电容变化旦为时，求桥路输出电压。2、如图为二极管环形检波测量电路。和为差动式电容传感器，为滤波电容，为负载电阻，为限流电阻，为正弦波信号源。设很大，并且，。(1)试分析此电路工作原理；(2)画出输出端电压在三种情况下波形；(3)推导的数学表达式。第6章压电式传感器一、单项选择题1、对石英晶体，下列说法正确的是（）。A.沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。B.沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生。C.沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生。D.沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生。2、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是（）A.压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好B.压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好C.石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好D.石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好3、两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是（）A.并联时输出电压不变，输出电容是单片时的一半B.并联时输出电压不变，电荷量增加了2倍C.并联时电荷量增加了2倍，输出电容为单片时2倍D.并联时电荷量增加了一倍，输出电容为单片时的2倍4、两个压电元件相串联与单片时相比说法正确的是（）A.串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同B.串联时输出电压增大一倍，电荷量与单片时相同C.串联时电荷量增大一倍，电容量不变D.串联时电荷量增大一倍，电容量为单片时的一半5、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（）原理。A.磁阻效应B.压阻效应C.正压电效应D.逆压电效应6、压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（）。A．前者比后者灵敏度高B．后者比前者灵敏度高C．前者比后者性能稳定性好D．前者机械强度比后者的好7、压电石英晶体表面上产生的电荷密度与（）。A．晶体厚度成反比B．晶体面积成正比C．作用在晶片上的压力成正比D．剩余极化强调成正比8、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．位移

D．温度9、压电式加速度传感器是适合测量下列哪种信号（）。A.适于测量任意B.适于测量直流C.适于测量缓变D.适于测量动态10、石英晶体在沿机械轴y方向的力作用下会（）。A．产生纵向压电效应B.产生横向压电效应C．不产生压电效应D.产生逆向压电效应11、在运算放大器放大倍数很大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与（）成正比。A．输入电荷B.反馈电容C．电缆电容D.放大倍数12、石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（）A．不产生压电效应B.产生逆向压电效应C.产生横向压电效应D．产生纵向压电效应13、关于压电式传感器中压电元件的连接，以下说法正确的是（）A．与单片相比，并联时电荷量增加1倍、电容量增加1倍、输出电压不变