传感器分析题及答案
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一、填空题1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。
静态特性指标的
有、、、等。
（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞
误差、稳定性）
2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为模拟式
测量和数字式测量。
3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为在线测量
和离线式测量。
4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为偏位式测
量、微差式测量和零位式测量。
x?100mA60mA的绝对误差为级电流表满度值±0.1mA 。
，测量 5.某0.1m
6、服从正态分布的随机误差具有如下性质集中性、对称性、有界性。
7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大范围内与照度与呈线性关系。
8. 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，其次级绕组都用差动形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。
9、霍尔传感器的霍尔电势U为 KIB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。
HH
10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量微小的位移。
11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量频率太低的被测量，特
别是不能测量静态值。
12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性得到改善灵感度提高一
倍、测量精度高。
（温度，频率变化相互抵消）
13、热电偶冷端温度有如下补偿方法：冷端恒温法（冰浴法）、计算修正法、电桥补偿法和仪
表机械零点调整法。
14．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器。
15.从原理来分，电容式传感器结构类型有：变面积式、变极距式、变介电常数式。
16.变极距式电容传感器的电容变化与极板间距之间的关系是成非线性关系，为了减小这
种关系带来的测量误差，常采用差动结构来解决。
17. 电涡流式传感器分反射式和透射式两种，透射式是采用低频（选“高频”或“低频”）
的激励方式。
18. 电涡流式传感器与激励源频率的关系是：频率越高，电涡流的渗透深度越浅，趋肤效应越
严重。
（由公式可得）
19.变气隙自感传感器为了消除非线性误差，可采用差动结构。
在测量次数足够多的情况下，如某个数据的剩余误差的绝对值明显大于真值，可认为该测量20.剔除值为粗大误差，该坏值应予。
测量放大器的作用是放大微弱电信号。
此外，还要求能对21.各类传感器的干扰信号有很强的抑制能力。
22.电感式传感器结构类型有：电涡流式变压器、自感式变压器和互感式变压器。
23. 通常压电陶瓷材料的压电常数比石英的压电常数大（选“大”或“小”）。
24. 压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。
它是典型的
自发电式传感器。
25.热电偶的热电势由温差电势和接触电势两部分电势组成，实际应用其冷端温度应保持在零度，否则要进行等端温度补偿。
二、简答题
1.霍尔效应
2.压电效应
3.涡流效应
4.热电效应
两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，成为热电势，这种现象称为热电效应。
5.压阻效应
沿着一块半导体某一轴向施加一定的应力时，除了产生一定的应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。
6.应变效应
导体或半导体材料在外界里的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。
什么是传感器？画出其组成框图并介绍各个环节的功能。
7.
8. 如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。
9. 如图所示是型压力传感器的结构原理图。
弹簧管1的自由端与差动式电感传感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。
试介绍其工作原理。
画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原10.
理。
（1）霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做的集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场。
（2）
简述电容式传感器的工作原理。
根据其原理，电容式传感器可分为哪几种类型？11.
12. 热电偶为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿方法有哪些？
热电偶传感器的输出电势大小与冷端和工作端的温差有关，一般要保持冷端温度不变。
实际应用中，冷端温度会随着环境温度变化而变化，这将给测量带来误差，因此需要冷端温度补偿。
常用的方法有：冷端恒温法、计算修正法、仪表机械零点调整法和电桥补偿法
五、分析设计题
分析：
1. 下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的电桥结构示意图。
在通有干净且干燥气体，截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200℃左右的细铂丝R1。
另一根相同长度的细铂丝R2安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析其工作原理。
若气体带有水汽，结果会如何？(10分)
参考答案：
1）当气体流速v=0时，R1的温度与R2的温度相等，电桥处于平衡状态。
当气体介质自身的温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍处于平衡状态，所以设置R2是为了起到温度补偿作用。
2）当气体介质流动时，将带走R1的热量，使R1温度变低，电桥不平衡，毫伏表的示值与气体流称为限幅电位器。
欲使毫伏表的RP2称为调零电位器，RP1速的大小成一定的函数关系。
图中的．
读数增大，应将RP2向左调。
3）如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏小，这是因为气化带走热量。
2. 如图，生产布料的车间用图示装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧和张力的程度，请分析其检测控制工作原理。
参考答案：①当卷取辊转动太快时，布料的张力将增大，导致张力辊向上位移，使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。
N21与N1之间的互感量M1增加，N22与N1的互感量M2减小。
因此，U21增大，U22减小，经相敏检波之后的U0为负值，去控制伺服电机，使它的转速变慢，从而使张力恒定。
②当卷取辊转动太慢时，布料的张力将减少，导致张力辊向下位移，使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。
N22与N1之间的互感量M1增加，N21与N1的互感量M2减小。
因此，U22增大，U21减小，经相敏检波之后的U0为正值，去控制伺服电机，使它的转速变快，从而使张力恒定。
振动式粘度计的原理示意图如图所示。
导磁的3.
粘贴于悬压电片46与铁心3组成激振器。
悬臂梁并插入到7固定在悬臂梁的下端，臂梁上，振动板被测粘度的粘性液体中。
;
①分析该粘度计的工作原理外界温度变化测量结果将如何变化？②
左右的交流10Hz 当励磁线圈接到参考答案：1）（两倍的激励上时，电磁铁心产生20Hz激励源Ui由频率）的交变电压，并对悬臂梁产生交变吸力。
在粘性7于它的上端被固定，所以它将带动振动板液体里来回振动。
）液体的粘性越高，对振动板的阻力就越大，振2因此动板的振幅就越小，所以它的加速度就越小。
压电所施加的惯性力就越小，5质量块对压电片4就越小，压电片的输U0Q片的输出电荷量或电压出反映了液体的粘度。
．
温度升高，大多数液体的粘度变小，所以将带来测量误差。
3）该粘度计的缺点是与温度有关。
2.
设计：设计测量导线中通过的电流量大小，写出采用的传感器，并简述其测量原理。
1.
参考：霍尔电流计
并绘制简易示描述采用的传感器测转速原理和方法，请设计一个测转速方案，2. 传感器任意。
意图对照说明。
测速设计方案，参考
电涡流霍尔转速计反射式光电转速计透射式光电转速计．。
