第4章电阻应变式传感器习题

1、一应变片的电阻R0=120Ω，K=，用作应变为800μm/m的传感元件。

(1)求△R与△R/R；(2)若电源电压Ui=3V，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。

解：(1)△R/R=Kε=μm/106μm=则△R= x R= x 120Ω=Ω(2)2、如果将120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，该试件的截面积S=×10-4m2，材料弹性模量E=2×1011N/ m2。

若由5×104N的拉力引起应变片电阻变化了Ω，求该应变片的灵敏系数K。

解：△R/R=120=K=△R/R/ε=23、以阻值R=120Ω，灵敏系数K=的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

解：单臂：双臂：电压灵敏度：4、在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接入差动电桥。

若钢的泊松比μ=，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=Ω，试求电桥的输出电压U；若柱体直径d=10mm，材料的弹性模量E=2×1011N/ m2，求其所受拉力大小。

解：由则=所以电桥输出电压为当柱体直径d=10mm时，由，得5、某120Ω电阻应变片的额定功耗为40mW，如接人等臂直流电桥中，试确定所用的激励电压。

解：由电阻应变片R=120Ω，额定功率P=40mW，则其额定端电压为，当其接入等臂电桥中时，电桥的激励电压为。

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答王涛第1章概述1.1 什么是传感器？答：传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

1.2 传感器的共性是什么？答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。

1.3 传感器一般由哪几部分组成？答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。

另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。

1.4 传感器是如何分类的？答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。

①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

②按传感器的工作原理进行分类根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。

③按传感器的基本效应进行分类根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。

1.6 改善传感器性能的技术途径有哪些？答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。

第2章传感器的基本特性2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。

静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。

衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。

2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。

第四章 传感器原理习题4-1以阻值R =120Ω，灵敏系数K =2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V ，并假定负载电压为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

4-2 在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为Ω120的金属应变片R 1和R 2，把这两片应变片接入差动电桥(题图4-2)。

若钢的泊松比μ=0.285，应变片的灵敏系数K =2，电桥的电源电压U i=2V ，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R 1的电阻变化值∆R =0.48Ω，试求电桥的输出电压U 0；若柱体直径d =10mm ，材料的弹性模量211N/m 102E ⨯=，求其所受拉力大小。

题图4-2 差动电桥电路4-3 一台采用等强度的梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重量的传感器，如习题图4-3所示。

已知l =10mm ，b 0=11mm ，h =3mm ， 24N/mm 102.1E ⨯=，K =2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压6V ，求其电压灵敏度(K u=U 0/F)。

当称重0.5kg 时，电桥的输出电压U 0为多大?题图4-3悬臂梁式力传感器4-4 有四个性能完全相同的应变片(K =2.0)，将其贴在习题图4-4所示的压力传感器圆板形感压膜片上。

已知膜片的半径R =20mm ，厚度 h =0.3mm ，材料的泊松比μ=0.285，弹性模量211N/m 102E ⨯=。

现将四个应变片组成全桥测量电路，供桥电压U i=6V 。

求：(1)确定应变片在感压膜片上的位置，并画出位置示意图；(2)画出相应的全桥测量电路图；(3)当被测压力为0.1MPa 时，求各应变片的应变值及测量桥路输出电压U 0；(4)该压力传感器是否具有温度补偿作用?为什么?(5)桥路输出电压与被测压力按是否存在线性关系?题图4-4 膜片式压力传感器4-5一测量线位移的电位器式传感器，测量范围为0~10mm ，分辨力为0.05mm ，灵敏度为2.7V/mm ，电位器绕线骨架外径d =0.5mm ，电阻丝材料为铂铱合金，其电阻率为mm Ω103.25ρ4⋅⨯=-。

思考与作业绪论.列出几项你身边传感测试技术的应用例子。

解：光电鼠标，电子台称，超声波测距，超声波探伤等。

第1章传感器的基本概念1. 什么叫做传感器的定义？最广义地来说，传感器是一种能把物理量、化学量以及生物量转变成便于利用的电信号的器件。

2.画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。

答：1）.敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

2）.转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。

3）.转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

3.传感器有哪几种分类？按被测量分类——物理量传感器——化学量传感器——生物量传感器按测量原理分类阻容力敏光电声波按输出型式分类数字传感器模拟传感器按电源型式分类无源传感器有源传感器4. 传感器的静态特性是什么？静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。

也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。

5. 传感器的动态特性是什么？动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性，反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。

6. 为什么要把传感器的特性分为静态特性和动态特性?传感器所测量的非电量一般有两种形式：一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢，称为静态信号；另一种是随时间变化而变化，称为动态信号。

由于输入量的状态不同，传感器所呈现出来的输入—输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。

第2章电阻式传感器1. 如何用电阻应变计构成应变式传感器?电阻应变计把机械应变信号转换成ΔR/R后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。

因此，必须采用转换电路或仪器，把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化（通常采用电桥电路实现这种转换。

根据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥）。

2. 金属电阻应变片测量外力的原理是什么？金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。

第4章应变式传感器一、单项选择题1、为减小或消除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（）。

一、单项选择题1、为减小或消除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（）。

潘光勇0909111621 物联网1102班《传感器技术》作业第一章习题一1-1衡量传感器静态特性的主要指标。

说明含义。

1、线性度——表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合（或偏离）程度的指标。

2、回差（滞后）—反应传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程过程中输出-输入曲线的不重合程度。

3、重复性——衡量传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度。

各条特性曲线越靠近，重复性越好。

4、灵敏度——传感器输出量增量与被测输入量增量之比。

5、分辨力——传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量。

6、阀值——使传感器输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零位附近的分辨力。

7、稳定性——即传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。

8、漂移——在一定时间间隔内，传感器输出量存在着与被测输入量无关的、不需要的变化。

9、静态误差（精度）——传感器在满量程内任一点输出值相对理论值的可能偏离（逼近）程度。

1-2计算传感器线性度的方法，差别。

1、理论直线法：以传感器的理论特性线作为拟合直线，与实际测试值无关。

2、端点直线法：以传感器校准曲线两端点间的连线作为拟合直线。

3、“最佳直线”法：以“最佳直线”作为拟合直线，该直线能保证传感器正反行程校准曲线对它的正负偏差相等并且最小。

这种方法的拟合精度最高。

4、最小二乘法：按最小二乘原理求取拟合直线，该直线能保证传感器校准数据的残差平方和最小。

1—4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。

各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。

传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。

第 4 章 应变式传感器、单项选择题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用（）。

A. 提高供电电压B. 提高桥臂比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（ ）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 ．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C. 提高桥臂电阻值D.提高电压灵敏度A ．直流平衡电桥BC ．交流平衡电桥D4、通常用应变式传感器测量 （ ）A. 温度 BC ．加速度D5、影响金属导电材料应变灵敏系数A ．导电材料电阻率的变化BC ．导电材料物理性质的变化D6、产生应变片温度误差的主要原因有（ A ．电阻丝有温度系数BC ．电阻丝承受应力方向不同 D7、电阻应变片的线路温度补偿方法有（ A ．差动电桥补偿法B C ．补偿线圈补偿法DK 的主要因素是（ ．直流不平衡电桥 ．交流不平衡电桥．密度 ．电阻）。

．导电材料几何尺寸的变化 ．导电材料化学性质的变化）。

．试件与电阻丝的线膨胀系数相同．电阻丝与试件材料不同）。

．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法 ．恒流源温度补偿电路法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 （）。

D ．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 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 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（ ）。

作业4 位移传感器与位移测试班级：姓名：学号：成绩：一、填空题1、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于，前者利用金属丝的几何变形(应变效应)引起的电阻变化，后者利用半导体材料的电阻率变化(压阻效应)引起的电阻变化。

2、差动变压器式电感传感器的基本原理是利用了电磁感应中的互感现象。

3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用差动工作方式。

4、金属导体置于交流磁场中，导体表层产生闭合的电流，利用该原理制作的传感器称为电涡流传感器。

这种传感器只能测量金属导体物体。

5、光栅式传感器是依靠莫尔条纹的三大特性: 位移的放大特性，栅距误差的平均效应和__莫尔条纹运动与光栅运动的一一对应关系（光栅栅距与莫尔条纹间距的对应关系）__来进行位移的精密测量的。

6、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上输出电压不为零，这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向可采用差动整流电路或相敏检波电路。

7、电容式和电感式传感器常采用差动式结构，其作用是提高灵敏度，减少非线性度。

二、选择题1. 能够感受湿度的电容式传感器属于变 D 的电容式传感器。

A电阻率 B 相对面积 C 极距 D 介质2. 可变磁阻式传感器的灵敏度S与气隙长度δ有关，δ B灵敏度越高。

A 越大B 越小C 速度越快D 速度越慢3.为了提高自感式传感器灵敏度和线性度，实际应用时常采用D 工作方式。

A同步 B异步 C共模输入 D差动4. 不能用涡流式传感器进行测量的是 D 。

A位移 B材质鉴别 C探伤 D非金属材料5.电阻应变片的输入为 B 。

（A）力（B）应变（C）速度（D）加速度6．为减少变极距型电容传感器灵敏度的非线性误差,应选用 C 类型的传感器为最好。

（A）大间距（B）高介电常数（C）差动式（D）小间距7.金属丝应变片在测量构件应变时，电阻的相对变化主要由 B 来决定的。

第二章习题第三章 电阻应变式传感器1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。

2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。

3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？4.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，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。

5.下图为一直流应变电桥，图中E=4V ，Ω====1204321R R R R ，试求：① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为Ω=∆2.11R 时，电桥输出电压U 0=？ ② R 1 、R 2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，电桥输出电压U 0=？③ 题②中，如果R 2与R 1感受应变的极性相反，且Ω=∆=∆2.121R R ，电桥输出电压U 0=？6.等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，Ω=1201R 。

当试件受力F 时，应变片承受平均应变m m /800με=，试求：①应变片电阻变化量1R ∆和电阻相对变化量11/R R ∆。

②将电阻应变片R 1置于单臂测量电桥，电桥 电源电源为直流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？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。

7．如果试件材质为合金钢，线膨胀系数C g ︒⨯=-/10116β，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数C ︒⨯=-/10156α，线膨胀系数C g ︒⨯=-/109.146β，灵敏度K=2.05。

当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量（R R /∆）t 为多少？折合成附加应变t ε为多少？8．一个量程为10KN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2⨯=。

第4章应变式传感器一、单项选择题1、为减小或消除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（）。

测试技术传感器第四章题型小结一、选择题1. 电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的。

（ A ）PVFA. 金属导电B. 半导体C. 非金属D.22. 为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B ）。

A. 电压放大器B. 电荷放大器C. 前置放大器D. 电容放大器3. 磁电式绝对振动速度传感器的数学模型是一个（B ）。

A. 一阶环节B. 二阶环节C. 比例环节D. 高阶环节4. 磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应（A ）其固有频率。

A. 远高于B. 远低于C. 等于D. 不一定5. 随着电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度将（C ）。

A. 相应减小B. 比例增加C. 保持不变D. 不确定6. 压电式加速度计，其压电片并联时可提高（B ）。

A. 电压灵敏度B. 电荷灵敏度C. 电压和电荷灵敏度D. 保持不变7. 调频式电涡流传感器的解调电路是（C ）。

A. 整流电路B. 相敏检波电路C. 鉴频器D. 包络检波电路8. 压电式加速度传感器的工作频率应该（C ）其固有频率。

A. 远高于B. 等于C. 远低于D. 没有要求9. 下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（ B ）A. 金属应变片B. 半导体应变片C. 压敏电阻D. 磁敏电阻10. 压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（B ）成正比。

A. 位移B. 速度C. 加速度D. 频率11. 石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（B ）的表面上产生电荷量。

A. 机械轴B. 电轴C. 光轴D. 晶体表面12. 石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（C ）。

A. 大得多B. 相接近C. 小得多D. 不确定13. 光敏晶体管的工作原理是基于（ B ）效应。

A. 外光电B. 内光电C. 光生电动势D. 光热效应14. 一般来说，物性型的传感器，其工作频率范围（A ）。

A. 较宽B. 较窄C. 较高D. 不确定15. 金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B ）来决定的。

习题集及答案第1章概述1.1什么是传感器？按照国标定义，“传感器〞应该如何说明含义？1.2传感器由哪几局部组成？试述它们的作用及相互关系。

1.3简述传感器主要开展趋势，并说明现代检测系统的特征。

1.4传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？1.5传感器的图形符号如何表示？它们各局部代表什么含义？应注意哪些问题？1.6用图形符号表示一电阻式温度传感器。

1.7请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。

如果没有传感器，应该出现哪种状况。

1.8空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？答案：1.1 答：从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理局部总称为传感器。

我们对传感器定义是：一种能把特定的信息〔物理、化学、生物〕按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。

从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

我国国家标准〔GB7665—87〕对传感器〔 Sensor/transducer〕的定义是：“能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置〞。

定义说明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。

按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。

1.2 答：组成——由敏感元件、转换元件、根本电路组成；关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。

传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。

1.3 答：〔略〕答：按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含 12 个小类。

按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。

第4章应变式传感器一、单项选择题1、为减小或消除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（）。

二、电阻应变式传感器（二）习 题2-1.一试件受力后的应变为3102-⨯；丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值120Ω，温度系数C61050-⨯-，线膨胀系数为C 61014-⨯；试件的线膨胀系数为C 61012-⨯。

试求：温度升高20℃时，应变计输出的相对误差。

答：()t S t Ra t K t Rββ∆=∆+-⋅∆ =()C C C C20101410122201050666⨯⨯-⨯⨯+⨯⨯---- =31008.1-⨯-2-2. 在悬臂梁的上下方各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2。

若应变片的灵敏系数k =2，电源电压U =2V ，当悬臂梁顶端受到向下的力F 时，电阻R 1和R 2的变化值ΔR 1 =ΔR 2 =Ω，试求电桥的输出电压。

答：A1R2120124R R U U R R ⎛⎫∆∆∆=- ⎪⎝⎭20.480.4844120120mV ⎡⎤⎛⎫=--= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦解析：参见PPT P23~24，关于电阻应变计的测量电路。

理解电桥的测量原理和计算方法。

2-3.图为一直流应变电桥，图中U =4V ，1234120R R R R ====Ω，试求：① 1R 为金属应变片，其余为外接电阻，当1R 的增量为1 1.2R ∆=Ω时，电桥输出电压U O 。

② 1R 、2R 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，电桥输出电压U O 。

③ 题②中，如果2R 与1R 的感受应变的极性相反，F A且12 1.2R R ∆=∆=Ω，电桥输出电压U O 。

答：①31241123414 1.210444120O R R R R R U U U mV R R R R R ⎛⎫∆∆∆∆∆∆=-+-==⨯= ⎪⎝⎭ 或者更精确地()()()()()()1132411234120 1.212012012049.95120 1.2120120120O R R R R R U U mV R R R R R +∆-+-⨯=⋅=⨯=+∆+++++或者()411311011241113111111R R R R R R U U UR R R R R R R R ∆∆==⎛⎫⎛⎫⎛⎫∆∆++++++ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭=② 312412123412044O R R R R R R U U U V R R R R R R ⎛⎫⎛⎫∆∆∆∆∆∆∆=-+-=-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭或者3110112234R R R U U R R R R R R ⎛⎫∆+=- ⎪∆+++∆+⎝⎭=0V③3124121234124 1.2 1.220444120120O R R R R R R U U U mVR R R R R R ⎛⎫⎛⎫∆∆∆∆∆∆⎛⎫⎛⎫∆=-+-=-=--= ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭或者 3110112234R R R U U R R R R R R ⎛⎫∆+=-⎪∆++-∆+⎝⎭=解析：参见PPT P23~27，关于电阻应变计的测量电路。

电阻式传感器练习题作者：黄小胜1、灵敏度是指传感器在稳态下__输出变化量_和 _输入变化量的比值，可表示为 s= 。

2、传感器在正、反行程期间，输出－输入特性曲线不重合的现象称为迟滞特性。

3、用一只 0.5 级 50V 的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤ _25_伏。

4、根据测量误差的性质和特点，可将它们分为绝对误差、相对误差、 _引用误差_ 。

5、在测量过程中，被测量随时间而不断变化，对这种被测量进行的测量，称为动态特性，被测量固定不变或变化缓慢，对这种被测量进行的测量，称为静态特性。

6、仪表精度等级是根据相对误差来确定的7、一个完整的检测系统或检测装置通常是由敏感元件、转换元件和转换电路等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

8、直流应变全桥的灵敏度是半桥的 2 倍，是单臂电桥的 4 倍。

9、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，全桥差动电桥接法可以得到最大输出电压。

10、热电阻主要是利用电阻值随温度升高而发生变化这一特性来测量温度的。

11金属电阻在外力的作用下发生机械形变，导致其电阻值发生变化是金属电阻应变片工作的物理基础。

应变式传感器在外力作用下主要是几何尺寸发生变化，压阻式传感器在外力作用下主要是电阻率发生变化，两者都引起电阻值发生变化。

12、通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。

41、测量过程中存在着测量误差。

绝对误差是指_____________其表达式为_____________；相对误差是指，其表达式为_____________；引用误差是指_____________其表达式为_____________44、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属_材料和②_半导体_体材料。

它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中金属材料的电阻变化主要是由电阻应变效应_形成的，而半导体材料的电阻变化主要是由压阻效应造成的。