传感与检测技术

1、简述传感器的定义和组成框图
传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系、便与应用的
某种吴丽丽的测量装置。

2、简述霍尔电动势产生的原理
金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上
将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应，相应的电动势为霍尔电势。
3、简述热电偶的工作原理
热电偶的工作原理基于物理的热电效应，所谓热电效应，就是有两种不同材料（导
体或半导体）A、B组成闭合回路，两个接点处于不同温度T1和T2下，则在该
回路中产生热电动势EAB（T1、T2）（或产生相应的热电流I）。
4、简述什么是正压电效应
某些物质（物体），如石英、钛酸钡等，当受到外力作用时，不仅几何尺寸会发
生变化，而且内部也会被极化，表面上也会产生电荷，当外力去掉时，又回到原
来的状态，这种现象称为压电效应。
5、什么叫热电动势
热电动势就是在零电流条件下，热电偶产生的静电动势。
6、什么是光电效应
光电效应分为外光电效应和内光电效应。在光线作用下使物体的电子逸出表面的
现象称为外光电效应；当光照射在物体上，使其电阻率发生变化，或产生光生电
动势的现象称为内光电效应。
1、有一悬梁臂，在其中部上下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图所示。

FWEtxl2x)(6

cml25 cmW6
mmt3

PaE51070
lx21
该梁在其悬梁一端受一向下力F=0.5N，试求此时这四个应变片的电阻值。已知：
应变片的灵敏系数k=2.1，应变片空载电阻R0=120。

解：1.05.0)103(107006.0)125.025.0(6)(62352xFWEtxl

2.251201.01.20RKR
x


由题意可知：R1和R3受拉力
2.1452.25120R=R31RR
R2和R4受压力
8.942.2512042RRRR
2、如图所示的气隙型单级式自感传感器，铁心截面积S=4×4mm2,气隙总长度
I0=0.8mm,衔铁最大位移△I=±0.08mm,激励线圈匝数W=2500匝。导线直径
d=0.06mm，电阻率ρ=1.75×10
-6
Ω.com，当激励电源频率f=4000Hz，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)线圈的直流电阻值；
(4)线圈的品质因数；

解：（1）mHlSNL157108.0104410425003672020
（2）当衔铁最大位移Δlδ=±0.08mm时，分别计算
Δlδ=+0.08mm时电感L1为

mHllSNL1311008.028.01044104250023672021




）（




Δlδ=－0.08mm时电感L2为

mHllSNL1961008.028.01044104250023672022




）－（
－




所以当衔铁最大位移变化±0.08mm时相应的电感变化量ΔL=L2－L1=65mH
（3）线圈直流电阻

464)1006.0(325001075.1442162－dNlR
CP
e

式中lCP为线圈的平均每匝长度。根据铁心截面积4×4mm2及线圈外断面
11×11mm2计算每匝总长度lCP=4×7.5=30mm。
（4）线圈品质因数

5.8464101574000223eeRfLRLQ
3、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R
是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路
处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出
电压Ucd表示应变片电阻值的变化量。试证明：Ucd=（E/2）(ΔR/R)。

证明：RRR1 RRR4

ERRRRERRRRERRRRUUUacadcd2242


略去R的二次项,即可得RREUcd2
R2 R1

R3
R4

E

a
b d c Ucd