电阻应变式传感器习题
传感器考试试题及答案完整版
传感器考试试题及答案 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。
2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿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。
3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。
4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。
越5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω_________, 其工作频带越宽。
6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。
7、非线性电位器包括和两种。
8、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9、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10、属于传感器静态特性指标的是（D ）A.固有频率B.临界频率C.阻尼比D.重复性11、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12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（）A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快越小, 其工作频带越宽B 二阶传感器的固有频率ωC 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。
越小, 其响应速度越快。
D 二阶传感器的固有频率ω二、计算分析题1、什么是传感器由几部分组成试画出传感器组成方块图。
应变片式传感器-习题
， 3 0 ， 4 0
1 R 1 U U K U sr 电桥输出 sc sr 2 R 2
▲若R1，R２产生ΔR的绝对值相等，符号相同 时，即 1 , 2 则Usc=0，电桥无输出， 两工作臂的作用互相抵消。 22
③四臂工作
此方法简单易行，能在较大温度范围内进行补偿。缺点 是三个条件不易满足，尤其是条件③。在某些测试条件 16 下，温度场梯度较大，R1和R2很难处于相同温度点。
若此时有应变作用，只会引起电阻R1发生变化，R2 不承受应变。故由前式可得输出电压为
根据被测试件承受应变的情况，可以不另加专门的补偿 块，而是将补偿片贴在被测试件上，这样既能起到温度 补偿作用，又能提高输出的灵敏度，如图所示的贴法。
13
测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测试件 的表面，图中R1称为工作应变片。另一片贴在与被测试 件材料相同的补偿块上，图中R2，称为补偿应变片。
R2 R1
补偿应变片粘贴示意图
14
当被测试件不承受应变时， R1 和 R2 处于同一温度 场，调整电桥参数，可使电桥输出电压为零，即
U SC AR1R4 R2 R3 0
20
上式为电桥加减特性表达式。
电桥输出公式讨论： ①单臂工作 只有一只电阻 R 产生ΔR 变化时， 电桥输出电压
U sc 1 R 1 U sr K U sr 4 R 4
21
②双臂工作 ▲设R1产生正ΔR 的变化，R２产生负ΔR的变 化，且变化的绝对值相等； 即 1 ，
l R S
两边取对数，得
ln R ln ln l ln S
等式两边取微分，得
dR d dl dS R l S
传感器习题
2.95mV-(-4.0mV)=6.95mV
第五章
热电式传感器
首先由镍铬-镍硅热电偶分度表查出它在冷端温度为0℃， 热端温度分别为800℃、50℃、20℃时的热电动势：
E(800，0)＝33.277mV；
E(50，0)＝2.022mV； E(20，0)=0.798mV。
如果热电偶与仪表之间直接用铜导线连接，根据中间导 体定律，输入仪表的热电动势为 ：
被测温度：
T=1150+0.53×35=1168.3（℃）
特点： 计算简单； 误差大一点，但误差不大于0.14％。
第五章 计算题
热电式传感器
第五章
热电式传感器
2、用镍铬-镍硅热电偶测某一水池内水的温度，测出
的热电动势为2.436mV。再用温度计测出环境温度为
30℃(且恒定)，求池水的真实温度。 解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出
12
第六章
压电式传感器
2、有一压电晶体，面积为20mm2，厚度为10mm，当 受压力P=10MPa作用时，求产生的电荷及输出电压： (1)零度X切的纵向石英晶体； (2)利用纵向效应的BaTiO3。 解：由题意知，压电晶体受力为 F=PS=10×106×20×10-6=200(N) （2）纵向效应的BaTiO3，εr=1900，d33=191×1012C/N
D 10cm ，材料弹性模量 E 200 109 N / m 2 用它称
80吨重物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏 度系数 K 2 R 350 问电阻变化多少？
第二章
电阻式传感器
1、一应变片的电阻， 0 350 K 2.05 用作应变为 R 800m / m 的传感元件 试求：（1） R 与 R / R0 （2）若电源电压 E 5V ，求单桥测量电 路的非平衡输出电压?
第4章电阻应变式传感器习题
电阻应变式传感器习题
1、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S=0.5×10-4m2,弹性模量 E=2×1011N/m2，若有F=5×104N的拉力引起应 变阻变化为1Ω 。试求该应变片的灵敏度系数？
R 1 R 100
E
F S
F 5 104 0.005 4 11 SE 0.5 10 2 10
(a)
(b)
由图（a)所示，当重力F作用梁端部后，梁上表面 R1和R3产生正应变电阻变化而下表面R2和R4则产生 负应变电阻变化，其应变绝对值相等 6 Fl 1 3 2 4 2 bt E
R1 R3 R2 R4 R K R1 R3 R2 R4 R R 6 Fl U0 U KU K 2 U R bt E 6 0.5 9.8 100 2 6 17.8m V 2 4 11 3 2 10
（3）
1 R1 R2 R3 R4 U0 ( )U 4 R1 R2 R3 R4 1 R1 R2 ( )U 2 R1 R2 1 (3.12 10 4 0.94 10 4 ) 6 2 1.22m V
（4）可以补偿环境温度变化的影响因素。因 为四个相同电阻应变在同样环境条件下，感受 温度变化产生电阻相对变化量相同，在全桥电 路中不影响输出电压值，即
k R / R
1 / 100 2 0.005
2、采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在 实心圆柱形测力弹性元件上。如图所示，力F=1000kg。 圆柱断面半径r=1cm,=0.3。求： （1）画出应变片在圆柱上粘帖位置及相应测量桥路原 理图； （2）各应变片的应变=? 电阻相对变化量Δ R/R=？ （3）若供电桥压U=6V， 求桥路输出电压UO=？ （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。
应变式传感器习题及解答
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（）。
传感器技术及应用习题及答案
综合练习 一. 填空题1．根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即.敏感元件、转换元件、转换电路。
2．传感器按能量的传递方式分为有源的和无源的传感器。
3. 根据二阶系统相对阻尼系数ζ的大小，将其二阶响应分成三种情况. 1ζ>时过阻尼；1ζ=时临界阻尼；1ζ<时欠阻尼。
4. 应变计的灵敏系数k 并不等 于其敏感栅整长应变丝的灵敏度系数0k ，一般情况下，0k k <。
5. 减小应变计横向效应的方法.采用直角线栅式应变计或箔式应变计。
6. 应变式测力与称重传感器根据结构形式不同可分为:柱式﹑桥式﹑轮辐式﹑梁式和环式等。
7. 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。
8. 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。
9. 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。
10. 基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。
基于光电导效应的有光敏电阻。
基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管。
基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。
11. 光电倍增管是一种真空器件。
它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。
12. 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。
它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。
13. 光电二极管与光电三极管外壳形状基本相同，其判定方法如下.遮住窗口，选用万用表R*1K 挡，测两管脚引线间正、反向电阻，均为无穷大的为光电三极管。
14. 光电耦合器是发光元件和光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。
以光为媒介进行耦合来传递电信号，可实现电隔离，在电气上实现绝缘耦合，因而提高了系统的抗干扰能力。
15. 电荷藕合器件图像传感器CCD （Charge Coupled Device ），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。
应变式传感器习题及解答.docx
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（）。
(完整版)第4章应变式传感器习题及解答
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（ ）。
应变式传感器习题及解答
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
（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为
C压电效应D压阻效应
）之间。
、（）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
9、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 （）。
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。
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
D.电阻
K的主要因素是（ ）。
B.导电材料几何尺寸的变化
D.导电材料化学性质的变化
）。
B.试件与电阻丝的线膨胀系数相同
D.电阻丝与试件材料不同
）。
B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法
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（ ）。
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（）。
第2章 电阻式传感器习题
{6、电子秤中所使用的应变片应选择应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择；一次性、几百个应力试验测点应选择应变片。
A. 金属丝式B. 金属箔式C. 电阻应变仪D. 固态压阻式传感器7、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，选择的测量转换电路。
AA 单臂半桥 B 双臂半桥C全桥四臂全桥8、测量温度不可用传感器。
A. 热电阻B. 热电偶C. 电阻应变片D.热敏电阻A 提高测量灵敏度B 减小非线性误差C 提高电磁兼容性D 减小引线电阻影响、9、MQN型气敏电阻使用时一般随氧气浓度增加，电阻。
灵敏度。
A.减小B. 增大C. 不变10、TiO2型气敏电阻使用时一般随气体浓度增加，电阻。
A.减小B. 增大C. 不变11、湿敏电阻使用时一般随周围环境湿度增加，电阻。
A.减小B. 增大C. 不变12、MQN型气敏电阻可测量的浓度，TiO2型气敏电阻的浓度。
A. CO2B. N2C. 气体打火机间的有害气体D 锅炉烟道中剩余的氧气。
…13、湿敏电阻利用交流电作为激励源是为了。
A 提高灵敏度B 防止产生极化、电解作用C 减小交流电桥平衡难度14、使用测谎器时，被测人员由于说谎、紧张而手心出汗，可用传感器来测量A应变片B热敏电阻 C 气敏电阻D湿敏电阻15、某NTC的特性如图曲线1所示。
将它与电视机的显像管的灯丝串连，求：（1）指出各曲线代表的电阻。
（2）在室温（25℃）时的阻值为_____Ω，在150℃时的阻值为_____Ω。
（3）电视机上电的瞬间，流过显像管灯丝的电流接近于_____。
当该PTC的温度上升到150℃（PTC与一个专用加热电阻封装在一个壳体内），显像管的【灯丝电流显著_____（增大/减小）。
采用该电路，可以达到使显像管_____（快/慢）启动的目的。
三、问答题1、解释应变效应、压阻效应。
2、电阻应变传感器在单臂电桥测量转换电路在测量时由于温度变化产生误差的过程。
电阻应变式传感器进行温度补偿的方法是什么四、分析与计算题1、有一等截面圆环受力如图所示，为测压力在环内表面贴有四个同类型的应变片，请在图上随意画出环上四应变片的位置编号，并说明各自产生的应变类型及对应变片阻值的影响2、采用阻值R=120 灵敏度系数K=的电阻金属应变片与阻值R=120 的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V。
传感器课后习题答案
《传感器与测试技术》计算题 解题指导（仅供参考）第1章 传感器的一般特性1—5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。
由你的计算结果能得出什么结论? 解：满量程（F▪S ）为50﹣10=40(mV)可能出现的最大误差为：∆m ＝40⨯2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ %16%10081408.02=⨯⨯=γ1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。
（1）T y dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。
（2）x y dt dy6.92.44.1=+式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。
解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，K=1.5⨯10-5/3=0.5⨯10-5(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。
1—7 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。
试求该热电偶输出的最大值和最小值。
以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。
解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为()()786010********22.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=20⨯0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃ y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。
第4章 应变式传感器习题及解答
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（）。
部分习题参考答案(传感器原理及应用,第3章)
部分习题参考答案第3章 电阻应变式传感器3.1 何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：导体在受到拉力或压力的外界力作用时，会产生机械变形，引起导体电阻值的变化，这种导体材料因变形而使其电阻值发生变化的现象称为电阻应变效应。
利用导体材料制作成电阻，将这个电阻粘贴在弹性体上，当外力作用时，使弹性体变形从导致导体的长度l 、截面积S 发生变化，从而引起电阻值R 的变化，外部应力消失，弹性体恢复原状使电阻值也恢复原值，这样通过测量电阻值的变化，检测出外界作用力的大小。
3.2 什么是应变片的灵敏系数？它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？金属丝灵敏系数0k 主要由材料的几何尺寸决定的。
受力后材料的几何尺寸变化为(12)μ+，电阻率的变化为()//ρρε∆。
而实际应变片的灵敏系数应包括基片、粘合剂以及敏感栅的横向效应。
虽然长度相同，但应变状态不同，金属丝做成成品的应变片（粘贴到试件上）以后，灵敏系数降低了。
3.3 为什么增加应变片两端电阻条的横截面积便能减小横向效应？敏感栅越窄，基长越长的应变片，横向效应越小，因为结构上两端电阻条的横截面积大的应变片横向效应较小。
3.4 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？为什么有这种差别，说明其优缺点。
举例说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
金属导体应变片的电阻变化是利用机械形变产生的应变效应，对于半导体而言，应变传感器主要是利用半导体材料的压阻效应。
金属电阻丝的灵敏系数可近似写为1+2μ ，灵敏度系数k0=1.5~2； 半导体灵敏系数近似为k0= (Δρ/ρ)/ε =πE ≈50～100。
3.5 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k =2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。
求：①R ∆和/R R ∆；② 若电源电压U =3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。
第4章应变式传感器习题集及解答
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（）。
习题参考答案2-电阻应变式
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。
传感器原理及应用-习题答案
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。
第4章 应变式传感器习题及解答
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（）。
电阻传感器习题
○ 解答（1）负温度系数热敏电阻； 六． C 七． 热敏电阻的灵敏度随温 度升高逐渐减少。
三．某T形电阻网络n位数一模转换器的输出输入关系为 当参考电压UR=10V，数模转换器的位数是10，试回答： 三．该数模转换器的分辨率是多少? 四．若输入的数字信号为0101000000，对应的输出电压是多
• 解：P27
ε2= ε3=--0.0003; Ui=6V
• （1）ΔR1/R1 = K* ε1=2 * 0.0003=0.0006
• ΔR2/R2 = K* ε2=2 * (--0.0003）=--0.0006
• ΔR1 =0.0006 *R1=0.0006* 120=0.072Ω
• ΔR2 =--0.0006 *R2=--0.0006* 120=--0.072Ω
少
• （2）由题意得：ΔR1 = ΔR4 = 0.072Ω
• ΔR2 = ΔR2 = --0.072Ω;
• ΔR/R= ΔR1/R1 =0.0006;
• 由公式（2-23）得：
• U0=Ui* ΔR/R= 6 *0.0006=0.0036V=3.6mV
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二． .已知一热敏电阻在0℃和200℃时，电阻值分别 为200kΩ和50kΩ，试回答：
电阻应变片电桥习题
一．用四片电阻应变片感受作用在菜悬臂梁上 的力，测量电路如图所示；工作电压 Ui=6V，应变片电阻初值 R1=R2=R3=R4=120Ω，应变片灵敏系数 K=2；各应变片感受的应变值 。
试计算：
一．电阻R1,R2的变化量；
二．电桥输出电压U
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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=2
3、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。