传感器作业习题汇总
- 格式:doc
- 大小:127.00 KB
- 文档页数:20
传感器考试题目及答案一、选择题1. 传感器的英文缩写是什么?A. SCB. SPC. SAD. SD答案:A2. 传感器的主要功能是什么?A. 数据存储B. 数据处理C. 数据转换D. 数据传输答案:C3. 以下哪个不是传感器的分类?A. 温度传感器B. 压力传感器C. 速度传感器D. 存储器答案:D4. 传感器的灵敏度指的是什么?A. 测量范围B. 测量精度C. 响应速度D. 输出信号与输入量的比例关系答案:D5. 传感器的线性度指的是什么?A. 测量范围B. 测量精度C. 响应速度D. 输出与输入的线性关系答案:D二、填空题6. 传感器通常由____、转换元件和信号处理电路三部分组成。
答案:敏感元件7. 传感器的动态特性指的是传感器在____变化时的性能。
答案:时间8. 传感器的静态特性通常用____来描述。
答案:输入输出关系9. 传感器的稳定性是指传感器在____条件下的性能保持不变。
答案:长时间工作10. 传感器的精度等级通常用____来表示。
答案:百分比三、简答题11. 简述传感器在工业自动化中的作用。
答案:传感器在工业自动化中起到关键作用,它们能够实时监测和测量各种物理量,如温度、压力、速度等,并将这些物理量转换为电信号,供控制系统进行数据处理和决策。
传感器提高了自动化系统的灵活性和可靠性,是实现精确控制和优化生产过程的基础。
12. 什么是传感器的分辨率,它对测量结果有什么影响?答案:传感器的分辨率是指传感器能够区分的最小输入变化量。
高分辨率的传感器能够提供更精细的测量结果,从而提高测量的准确性和可靠性。
低分辨率的传感器可能无法检测到微小的变化,导致测量误差增大。
四、论述题13. 论述传感器在环境监测中的应用及其重要性。
答案:传感器在环境监测中扮演着至关重要的角色。
它们能够监测空气质量、水质、土壤污染等环境因素。
例如,气体传感器可以检测空气中的有害气体浓度,水质传感器可以监测水中的污染物含量,土壤传感器可以评估土壤的肥力和污染水平。
一、选择题1、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。
( D )A、多次测量B、同次测量C、不同测量D、正反行程2、传感器的下列指标全部属于静态特性的是()( C )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3、()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。
( D )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4、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 )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5、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()。
( B )A、电阻形变效应B、电阻应变效应C、压电效应D、压阻效应6、下列说法正确的是()。
( D )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。
7、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()。
( B )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+计算机二、判断题线性测量系统的灵敏度是时间的线性函数。
( F )涡流传感器一般不能用来测量钢板厚度。
( F )电感式传感器根据结构形式可分为自感式和互感式两种。
( F )光生伏特效应属于内光电效应的一种。
( T )引用误差反映了一个检测装置的综合性能指标,用来作为检测仪表的分类标准。
高中传感器试题及答案一、选择题1. 传感器的主要功能是什么?A. 转换能量B. 检测物理量C. 放大信号D. 存储数据答案:B2. 下列哪项不是传感器的分类?A. 压力传感器B. 温度传感器C. 速度传感器D. 存储器答案:D3. 传感器的灵敏度是指:A. 传感器的稳定性B. 传感器的响应速度C. 传感器输出与输入变化的比值D. 传感器的使用寿命答案:C4. 传感器的线性度是指:A. 传感器的输出与输入成正比的程度B. 传感器的输出与输入成反比的程度C. 传感器的输出与输入无关D. 传感器的输出与输入成非线性关系答案:A5. 以下哪个传感器常用于测量温度?A. 光电传感器B. 热电偶传感器C. 压力传感器D. 湿度传感器答案:B二、填空题6. 传感器的_________是指传感器在规定条件下,对被测量的响应与真实值之间的差异。
答案:精度7. 传感器的_________是指传感器在规定时间内,对被测量的响应能力。
答案:响应时间8. 传感器的_________是指传感器在规定条件下,对被测量的重复响应能力。
答案:重复性9. 传感器的_________是指传感器在规定条件下,对被测量的测量范围。
答案:量程10. 传感器的_________是指传感器在规定条件下,对被测量的测量误差。
答案:误差三、简答题11. 简述传感器在自动化控制系统中的作用。
答案:传感器在自动化控制系统中起到关键的作用,它们能够将各种非电物理量(如温度、压力、速度等)转换成电信号,为控制系统提供必要的输入信息,从而实现对系统状态的监测和控制。
12. 请举例说明传感器在日常生活中的应用。
答案:传感器在日常生活中有广泛的应用,例如:温度传感器用于自动调节室内温度,压力传感器用于血压计测量血压,光电传感器用于自动门的开关控制等。
四、计算题13. 假设有一个压力传感器,其量程为0-100kPa,灵敏度为2mV/kPa,如果测量到的压力为50kPa,请计算传感器的输出电压。
传感器试题及答案一、选择题1. 传感器的主要功能是什么?A. 放大信号B. 转换信号C. 过滤信号D. 存储信号答案:B2. 下列哪个不是传感器的分类?A. 温度传感器B. 压力传感器C. 速度传感器D. 功率传感器答案:D3. 传感器的灵敏度是指什么?A. 传感器的稳定性B. 传感器的响应速度C. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比D. 传感器的精度答案:C二、填空题1. 传感器按照工作原理可以分为_________、_________、_________等。
答案:物理传感器;化学传感器;生物传感器2. 传感器的_________是指在规定条件下,传感器输出信号随输入量变化而变化的能力。
答案:线性度3. 传感器的_________是指在相同输入量下,多次测量结果之间的一致性。
答案:重复性三、简答题1. 简述传感器在工业自动化中的应用。
答案:传感器在工业自动化中用于监测和控制生产过程中的各种参数,如温度、压力、流量、速度等,确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
2. 传感器的精度和分辨率有什么区别?答案:精度是指传感器测量结果与真实值之间的差异,而分辨率是指传感器能够区分的最小输入量变化。
四、计算题1. 假设有一个线性传感器,其输出信号与输入量成线性关系,比例系数为2V/单位。
如果输入量为5单位,求传感器的输出信号。
答案:传感器的输出信号 = 2V/单位 * 5单位 = 10V2. 如果一个传感器的灵敏度为0.01V/度,输入温度变化为10度,求传感器的输出信号变化。
答案:传感器的输出信号变化 = 0.01V/度 * 10度 = 0.1V五、论述题1. 论述传感器在环境监测中的应用及其重要性。
答案:传感器在环境监测中用于检测空气质量、水质、土壤状况等环境参数。
它们能够实时监测环境变化,为环境保护提供数据支持,对于预防污染、保护生态环境具有重要意义。
霍尔传感器1.填空题(1)霍尔传感器是利用霍尔效应来进行测量的。
通过该效应可测量电流的变化、磁感应强度的变化和电流、磁感应强度的变化。
(2)霍尔传感器由半导体材料制成,金属和绝缘体不能用作霍尔传感器。
(3)当一块半导体薄片置于磁场中有电流流过时,电子将受到洛伦兹力的作用而发生偏转,在半导体薄片的另外两端将产生霍尔电动势。
2.选择题(1)常用( b )制作霍尔传感器的敏感材料。
a.金属b.半导体c.塑料(2)下列物理量中可以用霍尔传感器来测量的是( a )。
a.位移量b.湿度c.烟雾浓度(3)霍尔传感器基于( a )。
a.霍尔效应b.热电效应c.压电效应d.电磁感应(4)霍尔电动势与(a,d )。
a.激励电流成正比b.激励电流成反比c.磁感应强度成反比d.磁感应强度成正比3.问答题(1)什么是霍尔效应?霍尔电动势与哪些因素有关?答:在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场,那么,在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应。
霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。
如果流过的电流越大,则电荷量就越多,霍尔电动势越高;如果磁感应强度越强,电子受到的洛仑兹力也越大,电子参与偏转的数量就越多,霍尔电动势也越高。
此外,薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。
(2)如图7-15所示,简述液位控制系统的工作原理。
图7-15液位控制系统的工作原理答:根据图7-15可以看出,储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供,储存罐的液位增加,与之相通的偏管液位也升高,磁铁也随之升高,液位越高,磁铁越靠近霍尔传感器,磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强,霍尔集成电路输出的电压就越大,当储液罐的额液位达到最高液位时,电压将达到设定值,电磁阀关闭,使液体无法流入储液罐。
如果液位没有达到最高位,开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值,电磁阀不关闭,液体源继续输送液体,直到达到最高液位为止。
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 传感器由哪几部分组成?试述它们的作用及相互关系。
1.3 简述传感器主要发展趋势,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?它们各部分代表什么含义?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部分总称为传感器。
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”。
定义表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、基本电路组成;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。
传感器技术绪论习题一、单项选择题1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是 B ;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 C 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C ,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 A 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B ;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D 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B ;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D ;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C 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 AA.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ABCD;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ABC 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:ABCD ;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ABCA. 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:ABCDA. 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:ABCDA. 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:ABCDA. 按基本效应分B. 按工作原理分C. 按构成分D. 按输出量分8、传感技术的作用主要体现在:ABCDA.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:ABCA.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:ABCDA.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,是自动检测和自动转换技术的总称;2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理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检测和转换;4、传感器按构成原理,可分为物性型和结构型两大类;5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成;6、传感器能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、温度传感器压力传感器、等;8、传感器的输出量有模拟量和数字量两种;9、根据传感技术涵盖的基本效应,传感器可分为物理型、化学型和生物型;10、传感器是能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或装置传感器,通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成;11、传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置;是实现传感功能的基本器件;12、传感器技术的共性,就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物,将非电量输入转换成电量输出;13、由传感器的定义可知,传感器要完成两个方面的功能:检测和转换;因此传感器通常由敏感元件和转换元件组成;14、传感技术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,可以将传感器分为物性型和结构型;四、简答题1、什么是传感器传感器的共性是什么2、解释什么是传感器传感器的基本组成包括哪两大部分这两大部分各自起什么作用3、请简述传感器技术的分类方法;4、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法;5、试述传感器的定义、共性及组成;传感器的特性习题一、单项选择题1、衡量传感器静态特性的指标不包括 C ;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 ;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 ;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 B ;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 CA.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 BA.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 BA.重复性B.固有频率C.灵敏度D.漂移8、传感器的静态特性,是指当传感器输入、输出不随 A 变化时,其输出-输入的特性;AA.时间B.被测量C.环境D.地理位置9、非线性度是测量装置的输出和输入是否保持 C 关系的一种度量;A.相等B.相似C.理想比例D.近似比例10、回程误差表明的是在 C 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ABCA.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:BCDA.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ABCD ;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:ABCDA.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: ABDA.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输出量变化对输入量变化的比值;2、系统灵敏度越高,就越容易受到外界干扰的影响,系统的稳定性就越差;3、漂移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、传感器的灵敏度是指在稳态信号下输出量变化对输入量变化的比值;6、衡量传感器的静态特性的指标包含线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移;7、一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和__ 动态特性__,才能完成信号无失真的转换;9、阶跃响应特性是指在输入为阶越函数时,传感器的输出随时间的变化特性;常用响应曲线的上升时间、响应时间、超调量作为评定指标;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60mv/mm ;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、试求下列一组数据的端点线性度:2、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;电阻式传感器习题一、单项选择题1、为减小或消除非线性误差的方法可采用B ;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 C ;A.不变B. 2倍C. 4倍D. 6倍3、通常用应变式传感器测量 C ;A. 温度B.密度C.加速度D.电阻4、影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是A ;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5、产生应变片温度误差的主要原因有A ;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6、电阻应变片的线路温度补偿方法有 B ;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7、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 ;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8、关于电阻应变片,下列说法中正确的是 DA.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9、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B ;A.电阻形变效应B.电阻应变效应C.压电效应D.压阻效应10、 D 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11、由 A 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12、直流电桥平衡的条件是 A ;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13、直流电桥的平衡条件为 BA.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、填空题1、单位应变引起的电阻值变化量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电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;3、直流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等;4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是正比关系;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, 工作应变片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补偿块上,且补偿应变片不承受应变;6、半导体应变片工作原理是基于压阻效应,它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大;7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除非线性误差同时还能起到提高灵敏度的作用;8、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片,其工作原理是基于应变效应;9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的电阻变化量转换成电量的变化,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,不仅可以消除非线性误差, 同时还能起到温度补偿的作用;11、应变式传感器是由弹性元件和电阻应变片及一些附件组成的;12、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,这种现象称应变效应;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;13、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_ __ 信号调节电路_,一般采用测量电桥;14、电阻应变片的温度误差是由环境温度的改变给测量带来的附加误差,其产生的原因有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响;15、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,通常采用直流电桥或交流电桥;16、减小或消除非线性误差的方法有提高桥臂比和采用差动电桥;其中差动电桥可分为半桥差动和全桥差动两种方式;三、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;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、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;5、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;6、金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同7、简要说明电阻应变式传感器的工作原理;8、请简要一下解释压阻效应;四、计算题1、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2、图中,设负载电阻为无穷大开路,图中E=4V, R1=R2=R3=R4=100Ω;1R1为金属应变片,其余为外接电阻,当R1的增量为△R1=Ω时,试求电桥的输出电压Uo;2R1,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;3R1,R2都是应变片,且批号相同,感应应变的大小为△R1=△R2=Ω,但极性相反,其余为外接电阻,试求电桥的输出电压Uo;3、图中,设电阻应变片R1的灵敏度系数K=,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,应采取何种措施并分析其电桥输出电压及非线性误差大小;4、一应变片的电阻R=120 Ω,k=,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5、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;6、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 = 100;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;电感式传感器习题一、单项选择题1、电感式传感器的常用测量电路不包括 C ;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 C ;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、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 D ;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 B ;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 C ;A.位移B.振动C.加速度D.厚度7、差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有 C ;A.直流电桥B.变压器式交流电桥C.差动相敏检波电路D.运算放大电路二、多项选择题BCDE2、电感式传感器可以对 A BCDE 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ABCA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环境温度的升高三、填空题1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的,电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的自感系数的变化,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反相;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同频同相;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下降;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变压器的基本原理制成的,其次级绕组都用顺向串接形式连接,所以又叫差动变压器式传感器;6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与衔铁位移量的矛盾;这点限制了它的使用,仅适用于微小位移的测量;三、填空题7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间位置时,输出电压应该为零;实际不为零,称它为零点残余电压;8、与差动变压器传感器配用的测量电路中,常用的有两种:差动整流电路和相敏检波电路电路;9、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、铁芯和衔铁等三部分组成;10、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,该电压称为零点残余电压;11、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化,并通过测量电路将自感系数或互感系数的变化转换为或电流的变化,从而将非电量转换成电信号的输出,实现对非电量的测量;12、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式;电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤;13、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增加①增加,②减少;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怎样改善其非线性怎样提高其灵敏度3、差动变压器式传感器有几种结构形式各有什么特点4、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5、何谓电涡流效应怎样利电用涡流效应进行位移测量6、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理;7、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8、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同;9、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型;电容式传感器习题一、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 B ;A. 保持不变B.增大一倍C. 减小一倍D.增大两倍2、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DA.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3、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 B ;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4、用电容式传感器测量固体或液体物位时,应该选用 C ;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5、电容式传感器通常用来测量D ;A.交流电流B.电场强度C.重量D.位移6、下列不属于电容式传感器测量电路的是DA.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7、电容式传感器做成差动结构后,灵敏度提高了A 倍A.1 B.2 C.3 D.0二、多项选择题1、电容式传感器中输入量与输出量关系为线性的有ABA.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2、电容式传感器信号转换电路中, AB 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.脉冲宽度调制电路三、填空题1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量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变极距型电容式传感器、变面积型电容式传感器和变介质型电容式传感器;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电容相对变化量;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反比关系;5、电容式传感器中,变介电常数式多用于液位的测量;电容式传感器中,变面积式常用于较大的位移量的测量;6、变间距电容传感器的灵敏度与电容极板初始距离成反比,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位移量成正比,所以不适合微小位移的测量;7、电容式传感器的灵敏度是指单位距离改变引起的电容相对变化量;三、填空题8、电容式传感器利用了将非电量的变化转化为电容量的变化来实现对物理量的测量;9、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除②①变面积型,②变极距型, ③变介电常数型外是线性的;10、电容式传感器将非电量变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量,广泛应用与位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量;11、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线性关系、与动极板角位移成线性关系;12、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非线性线性、非线性;13、变极距型电容传感器做成差动结构后,灵敏度提高了1 倍,而非线性误差转化为平方关系而得以大大降低;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差动结构的电容传感器有什么优点4、简述电容式传感器的工作原理与分类;5、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些提高其灵敏度可以采取哪些措施,带来什么后果6、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。
传感器期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 传感器的静态特性不包括以下哪项?A. 线性度B. 灵敏度C. 响应时间D. 分辨率2. 传感器的动态特性主要描述的是传感器对快速变化的输入信号的响应能力,以下哪项不是动态特性的指标?A. 频率响应B. 相位延迟C. 温度系数D. 瞬态响应3. 温度传感器中,热电偶的工作原理是基于哪种效应?A. 热电效应B. 光电效应C. 霍尔效应D. 压电效应4. 在压力传感器中,应变式压力传感器的工作原理是基于哪种物理效应?A. 热电效应B. 压电效应C. 应变效应D. 磁电效应5. 光电传感器中,光电二极管的工作原理是基于哪种效应?A. 光电效应B. 热电效应C. 霍尔效应D. 压电效应6. 电容式传感器的灵敏度与哪些因素有关?A. 介电常数B. 电极面积C. 电极间距D. 所有以上因素7. 以下哪种传感器不适合用于测量非常小的位移?A. 电感式传感器B. 电容式传感器C. 光电式传感器D. 应变式传感器8. 霍尔传感器的输出电压与以下哪项无关?A. 磁场强度B. 霍尔元件的温度C. 霍尔元件的厚度D. 霍尔元件的电阻率9. 光纤传感器的工作原理是基于哪种效应?A. 光电效应B. 光纤的折射率变化C. 光纤的干涉效应D. 光纤的散射效应10. 以下哪种传感器不适合用于测量液体的流速?A. 电磁流量计B. 超声波流量计C. 涡街流量计D. 热电偶温度传感器二、填空题(每空1分,共20分)1. 传感器的静态特性包括线性度、灵敏度、________、________和稳定性。
2. 动态特性的指标包括频率响应、相位延迟、瞬态响应和________。
3. 热电偶的工作原理是基于________效应,而光电二极管的工作原理是基于________效应。
4. 应变式压力传感器的工作原理是基于________效应,而电容式传感器的灵敏度与介电常数、电极面积和________有关。
传感器考试题目及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 传感器的主要功能是什么?A. 数据存储B. 数据处理C. 数据采集D. 数据传输答案:C2. 以下哪个不是传感器的基本特性?A. 灵敏度B. 稳定性C. 线性D. 存储性答案:D3. 传感器的静态特性通常不包括以下哪一项?A. 线性度B. 灵敏度C. 响应时间D. 分辨率答案:C4. 传感器的动态特性主要描述的是传感器的什么能力?A. 响应速度B. 测量范围C. 测量精度D. 稳定性答案:A5. 在温度测量中,通常使用哪种类型的传感器?A. 光电传感器B. 压力传感器C. 温度传感器D. 湿度传感器答案:C6. 传感器的校准是为了什么?A. 提高测量精度B. 增加测量范围C. 减少测量误差D. 延长传感器寿命答案:A7. 传感器的分辨率是指什么?A. 传感器能检测到的最小变化量B. 传感器的最大测量范围C. 传感器的响应时间D. 传感器的稳定性答案:A8. 传感器的灵敏度是指什么?A. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比B. 传感器的稳定性C. 传感器的响应时间D. 传感器的线性度答案:A9. 传感器的稳定性是指什么?A. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比B. 传感器在长时间内保持其性能不变的能力C. 传感器的响应时间D. 传感器的线性度答案:B10. 传感器的线性度是指什么?A. 传感器输出信号的变化量与输入量的变化量之比B. 传感器的稳定性C. 传感器输出与输入之间的线性关系D. 传感器的响应时间答案:C二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 传感器的输出信号类型包括哪些?A. 电压信号B. 电流信号C. 频率信号D. 脉冲信号答案:ABCD2. 传感器的分类依据可以是哪些?A. 测量对象B. 测量原理C. 应用领域D. 结构形式答案:ABCD3. 以下哪些因素会影响传感器的性能?A. 环境温度B. 湿度C. 振动D. 电磁干扰答案:ABCD4. 传感器的动态特性包括哪些?A. 响应时间B. 稳定性C. 频率响应D. 相位延迟答案:ACD5. 传感器的静态特性包括哪些?A. 线性度B. 灵敏度C. 分辨率D. 重复性答案:ABCD三、判断题(每题1分,共10分)1. 传感器的灵敏度越高,其测量误差越小。
1. 在信息科学领域,生物体“五官”的工程模拟物是(B )A.计算机B.传感器C.遥感技术D.敏感元件2. 广义上讲,传感器为测量装置和控制系统输入部分中起(A )A.信号检测作用B.信号传输作用C.数据处理作用D.数据传输作用3. 在传感器的分类中,按输入量的分类,免疫传感器属于()A.物理传感器B.化学传感器C.生物传感器D.数字传感器4. 传感器是一种能把特定的被测信号按一定规律转换成可用信号输出的器件或装置,以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。
这里“可用信号”指的是()A.电压B.电流C.频率D.便于处理、传输的信号5. 从广义上讲,传感器能在测量装置和控制系统输入部分中所起的作用是(A)A.信号检测B.信号传输C.数据处理D.数据传输6. 传感器中能够完成预变换的器件称为()A.敏感元件B.转换元件C.光电元件D.热电元件7. 传感器按输出量可分为模拟式传感器和()A.电容式传感器B.数字式传感器C.物理量传感器D.化学量传感器8. 在传感器的中,能够完成预变换的器件称为()A.敏感元件B.转换元件C.热敏电阻D.光电器件9. 以下传感器具有能量放大作用的是()A.发电型B.有源型C.无源型D.光电池10. 对传感器输出-输入特性线性化的以下方法中,拟合精度最高的是()A.过零旋转法B.最小二乘法C.端点连线法D.端点平移法11. 在传感器的特性中,输出信号从0升高到稳定值的90%所需要的时间称为()A.上升时间B.延时时间C.超调量D.时间常数12. 按传感器技术所蕴含的基本效应,气敏传感器属于(B )A.物理型B.化学型C.生物型D.数字型13. 能量变换型传感器又称为(C )A.无源型B.参量型C.发电型D.放大型14. 温度变化时传感器输出值的偏离程度称为(A )A.温漂B.分辨力C.线性度D.重复性15. 传感器一般包括敏感元件和()A.弹性元件B.霍尔元件C.光电元件D.转换元件16. 如果按被测对象分类,温度传感器和压力传感器属于()A.物理型传感器B.生物量传感器C.物理量传感器D.化学量传感器17. 以下传感器中具有能量放大作用的是()A.热电偶B.电感式传感器C.光电池D.压电传感器18. 以下特性属于传感器动态特性的是()A.瞬态响应B.线性度C.灵敏度D.稳定性19. 传感器在零点附近的分辨力称为()A.阈值B.分辨力C.迟滞D.重复性20. 以下不属于传感器主要发展方向的是()A.开发新材料B.简单化C.集成化D.智能化21. 人体的“五官”能感受外界的各种刺激,常称其为()A.计算机B.天然传感器C.敏感元件D.转换元件22. 传感器所测量的物理量通常为静态和()A.动态B.稳态C.准静态D.常态23. 按能量变换关系分类,光电池属于(B )A.参量型B.有源型C.能量控制型D.无源型24. 传感器在正反行程中输出与输入曲线不重合的现象称为(C )A.线性度B.灵敏度C.迟滞D.重复性25. 传感器的时间常数越小,响应速度越快,频带(D )A.越窄B.不变C.不能确定D.越宽26. 传感器主要包括敏感元件和()A.触发元件B.转换元件C.接收元件D.发射元件27. 分析传感器的线性度时,拟合精度最高的方法是()A.端点连线法B.最小二乘法C.过零旋转法D.端点平移法28. 对于线性传感器,其灵敏度为其静态特性的()A.斜率B.截距C.零点输出D.零点输入29. 一个动态性能好的传感器,其输出与输入应该具有相同的()A.相同线性度B.数值C.能量D.时间函数30. 传感器按输出量可分为模拟式传感器和()A.数字传感器B.温度传感器C.生物量传感器D.化学量传感器31. 能将感觉到的被测非电量参数转换成电量的器件称为()A.光电元件B.敏感元件C.转换元件D.力敏元件32. 传感器的静态特性描述的输出和输入的关系是指被测量的值处于()A.不稳定态B.稳定状态C.转换状态D.亚稳态33. 数字式传感器的输出的数字指示值最后一位一般指的是()A.分辨力B.重复性C.稳定性D.灵敏度判断改错题:34.在传感器的基本特性中,分辨力是其动态特性之一。
习题11-1衡量传感器静态特性的主要指标有哪些?说说它们的含义。
答: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、灵敏度:传感器输出量增量与被测输入量增量之比。
3、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。
4、回差: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指标。
5、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程连续多次变动时,所得特性曲线间一致程度的指标。
6、阈值:是能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:传感器在相当长时间内仍保持其性能的能力。
8、漂移:指在一定时间间隔内,传感器输出量存在着与被测输人量无关的、不需要的变化。
9、静态误差(精度):指传感器在满量程内任一点输出值相对其理论值的可能偏离(逼近)程度。
它表示采用该传感器进行静态测量时所得数值的不确定度。
1-2 计算传感器线性度的方法有哪几种?差别何在?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。
优点是简单、方便,但输出平均值与拟合直线间的最大偏差很大。
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。
y=b+kx b截距k为斜率与理论直线发一样简便偏差很大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,但是只能用图解法和计算机结算来获得。
(断电平行法)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。
最小二乘法的拟合程度很高,但是校准曲线相对拟合直线的最大偏差绝对值并不一定最小,最大正、负偏值差的绝对值也不一定相同。
1-4怎样评价传感器的综合静态特性和动态特性?答:(1)静态特性:表示传感器在被测输入量各个值处于稳定状态时的输出-输入关系。
动态特性:反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。
(2)由于传感器可能用来检测静态量(即输入量是不随时间变化的常量)、准静态量或动态量(即输入量是随时间变化的变量),于是对应于输入信号的性质,所以传感器的特性分为静态特性和动态特性。
1-5为什么要对传感器进行标定和校准?举例说明传感器静态标定和动态标定的方法。
答:因为新研制或生产的传感器需对其技术性能进行全面的检定;经过一段时间储存或使用的传感器也需对其性能进行复测。
通常,在明确输入-输出变换对应关系的前提下,利用某种标准量或标准器具对传感器的量值进行标度称之为标定。
静态标定:静态标定主要用于检测、测试传感器(或传感器系统)的静态特性指标,如静态灵敏度、非线性、回差、重复性等。
进行静态标定首先要建立静态标定系统。
如应变式测力传感器静态标定系统。
测力机产生标准力,高精度稳压电源经精密电阻箱衰减后向传感器提供稳定的供桥电压,其值由数字电压表读取,传感器的输出电压由另一数字电压表指示。
动态标定:主要用于检验、测试传感器(或传感器系统)的动态特性,如动态灵敏度、频率响应和固有频率等。
对传感器进行动态标定,需要对它输入一标准激励信号。
例如测振传感器的动态标定常采用振动台(通常为电磁振动台)产生简谐振动作传感器的输人量。
振动的振幅由读数显微镜读得,振动频率由频率计指示。
若测得传感器的输出电量,即可通过计算得到位移传感器、速度传感器、加速度传感器的动态灵敏度。
若改变振动频率,设法保持振幅、速度或加速度幅值不变,可相应获得上述各种传感器的频率响应。
标定的基本方法:P29 最下面习题22-1金属应变计与半导体应变计在工作原理上有何异同?试比较应变计各种灵敏系数(指材料的和应变片的)概念的不同物理意义。
答:相同点,两者都由外力作用产生形变而使得电阻变化。
不同点,金属材料的应变效应以机械形变为主;而半导体材料的应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主。
对于金属材料,灵敏系数Ko=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)。
前部分为受力后金属几何尺寸变化,一般μ≈0.3,因此(1+2μ)=1.6;后部分为电阻率随应变而变的部分。
对于半导体材料,灵敏系数Ko=Ks=(1+2μ)+ πE。
前部分同样为尺寸变化,后部分为半导体材料的压阻效应所致,而πE 》(1+2μ),因此Ko=Ks=πE。
2-3 简述电阻应变计产生热输出(温度误差)的原因及其补偿办法。
答:电阻应变计的温度效应及其热输出由两部分组成:前部分为热阻效应所造成;后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。
在工作温度变化较大时,会产生温度误差。
补偿办法:1、温度自补偿法(1)单丝自补偿应变计P43 原理优点(2) 双丝自补偿应变计P43 原理优点2、桥路补偿法(1)双丝半桥式P43 原理优点(2)补偿块法P44 原理优点2-4 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。
答:因为电桥的输出无论是输出电压还是电流,实际上都与ΔRi/Ri呈非线性关系。
措施:(1) 差动电桥补偿法利用差动电桥呈现相对臂“和”,相邻臂“差”的特征,通过应变计合理布片达到补偿目的。
常用的有半桥差动电路和全桥差动电路。
(2) 恒流源补偿法误差主要由于应变电阻ΔRi的变化引起工作臂电流的变化所致。
采用恒流源,可减小误差。
2-5 如何用电阻应变计构成应变式传感器?对其各组成部分有何要求?答:一是作为敏感元件,直接用于被测试件的应变测量;另一是作为转换元件,通过弹性敏感元件构成传感器,用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。
同时应变式传感器应有一下特点:应用和测量范围广分辨力和灵敏度高结构轻小对试件影响小商品化选用和使用方便。
要求:非线性误差要小(<0.05%~0.1%F.S),力学性能参数受环境温度影响小,并与弹性元件匹配。
2-9试推导图2-16所示四等臂平衡差动电桥的输出特性:U=f(△R/R)。
从导出o的结果说明用电阻应变计进行非电量测量时为什么要采用差动电桥?答:全桥差动电路,R1,R3受拉,R2,R4受压,代入,得由全等桥臂,得可见输出电压Uo与ΔRi/Ri成严格的线性关系,没有非线性误差。
即Uo=f(ΔR/R)。
因为四臂差动工作,不仅消除了飞线性误差,而且输出比单臂工作提高了4倍,故常采用此方法。
应加上电路图和贴片图来回答!2-12 何谓压阻效应?扩散硅压阻式传感器与贴片型应变式传感器相比有何优缺点?如何克服?答:压阻效应,半导体单晶硅、锗等材料在外力的作用下电阻率发生变化的现象。
优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小,灵敏系数极大,因而输出也大,可以不需放大器直接与记录仪连接,使得测量系统简化。
缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差,测量较大应变时非线性严重;灵敏系数随受拉或压而变,且分散度大,一般在(3-5)%,所以测量结果有±(3-5)%的误差。
压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度,又可以部分消除阻值随温度变化的影响。
习题33-1 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。
答:自感式传感器实质上是一个带气隙的铁芯线圈,由两单一式对称组成。
铁芯气隙,磁路磁阻随衔铁变化而变化,引起线圈电感量的变化。
互感式传感器是一种线圈互感随衔铁位移变化的变磁阻式传感器。
类似于变压器。
互感式传感器为闭合磁场,初次级间的互感为常数;互感式传感器为开磁路,初、次级间的互感随衔铁移动而变,且两个次级绕组按差动方式工作。
结构上1)、前者有三组线圈,而后者只有两组;2)、前者是利用变压器原理工作的互感传感器,而后者仅是共用一个铁心的两个电感。
工作原理:(1)电感电路,交流电桥电路,电感线圈为相邻两桥臂,(2)类似变压器,两次级线圈反相串接,电压输出。
3-3用变磁阻式传感器进行测量时,在什么情况下应采用与校正时相同的电缆?为什么?答:当传感器工作在较高的激励频率下时应采用校正时相同的电缆。
因为传感器存在并联电容C,它会使得灵敏度提高,如果更换电缆,在较高的激励频率下总电容C会发生变化,从而对测量结果产生影响。
3-4 变间隙式、变截面式和螺管式三种电感式传感器各适用什么场合?优缺点?答:变气隙式灵敏度较高,但测量范围小,一般用于测量几微米到几百微米的位移。
变面积式灵敏度较低,但线性范围较大,除E型与四极型外,还常做成八极、十六极型,一般可分辨零点几角秒以下的微小角位移,线性范围达±10°.螺管式可测量几纳米到一米的位移,但灵敏度较前两种低。
3-6 差动式电感传感器为什么常采用相敏检波电路?分析原理。
答:相敏检波电路,它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量,减小奇次谐波分量,使传感器零位电压减至极小。
如果传感器的信号太小,可以先经过交流放大。
原理:使高频调幅信号与高频载波信号相乘,经滤波后输出低频解调信号。
3-7 电感传感器产生零位电压的原因和减小零位电压的措施。
答:差动自感式传感器当衔铁位于中间位置时,电桥输出理论上应为零,但实际上总存在零位不平衡电压输出(零位电压),造成零位误差。
原因:零位电压包含基波和高次谐波。
产生基波分量的原因:传感器两线圈的电气参数和几何尺寸的不对称,以及构成电桥另外两臂的电气参数不一致;产生高次谐波分量的原因:磁性材料磁化曲线的非线性。
措施:1、合理选择磁性材料与激励电流;2、一般常用方法是采用补偿电路,其原理为: (1)串联电阻消除基波零位电压;(2)并联电阻消除高次谐波零位电压;(3)加并联电容消除基波正交分量或高次谐波分量。
3、另一种有效的方法是采用外接测量电路来减小零位电压。
如前述的相敏检波电路,它能有效地消除基波正交分量与偶次谐波分量,减小奇次谐波分量,使传感器零位电压减至极小。
4、此外还可采用磁路调节机构(如可调端盖)保证磁路的对称性,来减小零位电压。
3-9 造成自感式传感器和差动变压器温度误差的原因及其减小措施。
答:原因:(1)材料的线膨胀系数引起零件尺寸的变化 (2)材料的电阻率温度系数引起线圈铜阻的变化 (3)磁性材料磁导率温度系数、绕组绝缘材料的介质温度系数和线圈几何尺寸变化引起线圈电感量及寄生电容的改变等造成。
措施:其材料除满足磁性能要求外,还应注意线膨胀系数的大小与匹配。
传感器采用陶瓷、聚砜、夹布胶木、弱磁不锈钢等材料作线圈骨架,或采用脱胎线圈。
还可采取稳定激励电流的方法。
3-10差动变压器式传感器采用恒流激磁有什么好处?答:差动变压器初级线圈在低频激励时品质因数低,温度误差大,采用恒流激磁可以提高线圈的品质因数,减小温度误差。
3-11电源频率波动对电感式传感器的灵敏度有何影响?如何确定传感器的电源频率?答:电源频率的波动会使线圈感抗发生变化,从而使得灵敏度发生变化,造成误差。