感测技术 复习题

4、用峰值电压表（全波式）分别测量正弦波、方波及三角波，电表指示均为 5V， 问被测电压的有效值分别为多少？
5、直接测频和测周法测频实现电路的主要区别是
。
6、在电子计数法测量频率时，测量误差通常有两部分组成，分别是（ ）误
差和（ ）误差。
7、试说说时间间隔的测量原理和相位差的测量原理。
8、什么是应变效应？
体压电系数 d11 2.311012 C / N 。则在受到压力 p 10MPa 作用时产生的电荷 q
为多少？
31、互感式传感器是由初、次级线圈、
、
三部分组成。
32、已知电容式转速传感器输出电动势的频率 f=108Hz，测量齿盘的齿数 Z=36,
则被测轴的转速是每分钟为
转。
33、利用电涡流位移传感器测量转速，被测轴齿盘的材料必须为
r 3.5 ，x切型 d11 3.311012C / N 。当0.1MPa的压力垂直作于与x平面时，
求 传 感 器 输 出 电 荷 Q 与 电 极 间 电 压 Ua 的 值 。 ( 其 中 真 空 的 介 电 常 数 为
0 8.851012 F/m )
69、用镍铬一镍硅热电偶测炉温时，其冷端温度t0＝30℃ ，在直流电位差计上
感器器的灵敏度为： S f 2000Hz / 转/分, n为转速（转/分)，通用计数器中分频数
n
为 10,计数器为 3 位十进制计数器。试计算该测量系统最大能测量的转速值。
若计数器的计数结果是 100,计算此时齿轮的转速（每分钟转数）。
A
整形器
.A.
闸门
十进制 计数器
门控
m分频
整形器 .B.
B
27、利用电涡流法测板材厚度，已知激励电源频率 f 1MHz ，被测材料相对磁
47、用于非电量检测的霍尔传感器，为了获得霍尔电压随位移变化的线性关系，
传感器的磁场应具有
的特性。
48、在应变式传感器的测量电路中采用差动电桥即半桥时由于环境温度变化引起
的误差为
。
49、为什么直接编码器中多采用循环码盘？
50 、 光 电 式 增 量 编 码 器 的 码 盘 上 有 三 个 码 道 ， 这 三 个 码 道 分 别 是 零 位 码
。
34、如图所示压电式传感器的电荷前置放大电路。已知 Ca＋Ci＝100PF，
Cf=10PF 。若考虑 CC 的影响，当 A=104 时，其实际输出与理想输出信号的误差
要小于 1%，求使用 90PF/m 的电缆其最大允许长度为多少？
35、什么是热电效应？ 36、热电偶电动势由_______电动势和接触电动势两部分组成。 37、热电偶测温时为什么要进行冷端的温度补偿？其中采用补偿导线法目的是什 么？ 38、下表为某热电偶的分度表，测量电路如图所示，数字电压表的读数为 4.10mV， 热电偶与电压表用补偿导线连接，求被测温度 Tx，给出简单计算过程。
示。
43、霍尔元件是 N 型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一
对电极。一对叫激励电极用于引入
；另一对叫霍尔电极，用于引
出
。
44、霍尔传感器的工作原理是什么？它由哪几部分组成？
45、直流电流表是用一个动圈来自百度文库磁电系表头
适当的分压电阻构成。
46、结构型传感器是依靠传感器
的变化实现信号变换
的。
9、电阻应变片分为
、
两种。
10、对于应变式传感器的温度误差产生的原因主要是
和
。
11、电阻应变片的温度补偿中，若采用补偿块法补偿温度误差时，
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
上，且补偿应变片
。
12、以若干阻值 R=100 和灵敏度 K=2.5 的电阻应变片组成电桥，供桥电压为 10V， 当应变片应变为 0.001 时，若要输出电压大于 10mV，则应采用何种联桥方式？
(3)电桥的输出电压为多少及该测量电路是否具有温度补偿功能。
71、画出通用计数器的基本组成并说出它的两种工作方式及其相应的表达式。
72、计量光栅传感器中，当指示光栅不动，主光栅沿栅线垂直方向移动一个光栅
栅距 W 时，莫尔条纹正好移动一个
。
73、光栅式传感器中的是如何利用传感器来测位移的？细分技术的目的是什么？
0.002rad，测量电路中采用了 4 细分技术，若测量电路的计数器电路计数结果为
400,求莫尔条纹的宽度及被测位移为多少？
60、光纤传感器的工作原理是什么？ 它分为哪两种类型？
61、简述 CCD 图像传感器中读出移位寄存器的工作原理。
62、根据所学的传感器的知识，列举至少 10 种可以测量位移的传感器以及 3 种
22、简述变气隙式差动变压器的工作原理。
23、什么是电涡流效应？
24、简述高频反射式和低频投射式涡流传感器测厚的原理。
25、已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数 k=2），将其粘
贴在一等强度梁上，应变的计算公式：
6l Eb0h2
F
,设力
F 3N ,l 100mm,b0 10mm, h 3mm, E 2104 / mm2, 求：
计算其输出电压，(设电桥输出负载电阻为无穷大)，并画出接线图。
13、常用的热电阻有
和
。
14、用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。工业测温中通常采用三线制和
接法。 15、热敏电阻常数 B 大于零的是
温度系数的热敏电阻。
16、根据电容是传感器的基本原理可将其分为三种类型：＿＿＿、＿＿＿、＿＿ ＿。
17、在电容式传感器和电感式传感器中采用差动结构是为了
39、某热电偶的热电势 E(600, 0) 5.257mV ，若冷端温度为 0 0C 时， 测某炉温输出热电势 E 5.267mV 。试求该加热炉实际温度 t 是多少？
40、光电效应可以分为以下三种类型
、
、
。
41、利用光导效应制成的光电器件有：
、
、
。
42、霍尔传感器是利用＿＿＿来实现电转换的，霍尔电势可用公式＿＿＿：来表
（1）在梁上画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量电桥原理图；
（2）求出各应变片电阻的相对变化量；
（3）当电桥电源电压为 5V 时，负载为无穷大求电桥输出电压？ （4）这种测量法对环境温度是否有补偿作用？为什么？
F h
l
b0
26、将电涡流转速传感器的线圈电压接到下图中通用计数器的 A 端，1000Hz 晶 体振荡器接到图的 B 端，组成转速测量系统。已知，金属齿轮的齿数 6,传
道、
、
。
51、根据下面的电路框图，分析在增量编码器中，旋转方向的判别原理，同时画
出 D1、D2、DA1、DA2 的波形图。
光敏元件B 放大
S1
整形
反相
光敏元件C
放大
S2
整形
正转 S1
D1 微分
DA1
与门 .1.
Q 触
发
器
Q
可逆 计数
器
微分 D2
与门 .2.
DA2
或门
延时
计数脉冲
反转
S2
52、增量编码器有几条码道？各有何作用？ 53、光栅式传感器的组成及工作原理是什么？什么是光栅的莫尔条纹？莫尔条纹 是如何形成的？它具有什么特点？
测得的电动势EAB(t,30)=38.500mV，求炉温为多少?（其分度表见下图）
70、如将两个 150电阻应变片 R1, R2平行地粘贴在钢制试件上，试件等截面积为
0.6 104 m2，弹性模量 E 300GN/m2 ，由 55kN 的拉力所引起的应变片电阻变化为
2。把它们接入双臂电桥中，电桥电源电压为 2V，求： (1)应变片灵敏系数为多少； (2)画出双臂电桥的电路图；
74、说说利用电涡流传感器测转速的原理，并写出相应转速的表达式。
75、试述应变片温度误差产生的原因和补偿办法。 76、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？ 77、温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响？如何补偿？ 78、光纤数值孔径NA的物理意义是什么？对NA取值大小有什么要求？ 79、光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？ 80、一个21码道的循环码盘，其最小分辨率 为多少？若每一个 所对应的圆弧 长度至少为0.01mm，问码道直径有多大？ 81、简述热电偶与热电阻的测温原理。 82、什么是热电偶的中间温度定律，说明该定律在热电偶实际测温中的意义。 83、如何改善单极式变极距型传感器的非线性？
导率r＝1,电阻率 2.9106 cm ，被测板厚度为 1.2mm。要求：
（1）计算采用高频反射法测量时，涡流贯穿深度 h 为多少？( h 50.3 ) r f
（2）能否用低频透射法测板厚？若可以需要采取什么措施？画出反射法和透 射法的检测示意图。
28、什么是压电效应？压电式传感器能否测量静态信号？为什么？ 29、 为什么压电传感器一定要后继的前置放大器？前置放大器有何作用？分别 有哪几种？ 30、一压电晶体，其面积 S 3cm2 ，厚度 t 0.3mm 。在零度、x 切型纵向石英晶
复习题
1、一般来说传感器由：＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿三部分组成。其中＿＿＿的作 用是直接感受被测非电量的变化。
2、用 100uA 的表头改装为 1V 的电压表时，其内阻 RV 10k ，若改装成 100V
的电压表时，其内阻 RV
。
3、用均值电压表（全波式）分别测量正弦波、方波及三角波，电表指示均为 10V， 问被测电压的有效值分别为多少？
54、若光栅的栅线密度为 100 线/mm，主光栅与指示光栅之间的夹角 0.01rad 。
求： （1）求其形成的莫尔条纹间距 B 是多少？ （2）若采用四只光敏二极管接收莫尔条纹信号，并且光敏二极管响应时间为
10 5 s，问此时允许最快的运动速度v是多少？
55、已知长光栅的栅距为 30m，标尺光栅与指示光栅的交角为 0.3 度，试计算
可以测量转速和压力的传感器。
63、至少举出三种测力和压力的弹性元件。 64、设计一个采用传感器测量不黏滞导电液体液位的电路，使输出电压与液位高 度成线性关系，说明测量原理，画出测量电路图，并导出测量公式。 65、设计一个采用传感器测量非磁性板厚度的电路，使输出电压与板厚度成线性 正比关系，说明测量原理，画出测量电路图，并导出测量公式。 66、设计一个采用变极距型电容传感器和反相比例放大器构成的纸板厚度测量电 路，使输出电压与纸板厚度成线性正比关系，说明测量原理，画出测量电路图， 并导出测量公式。 67、设计一个采用传感器测量非导电液体液位的电路，使输出电压与液位成线性 正比关系，说明测量原理，画出测量电路图，并导出测量公式。 68、某压电式传感器为两片石英晶体并联，每片厚度t＝0.2mm，圆片半径r＝2cm，
莫尔条纹宽度以及当标尺光栅移动 100m 时，莫尔条纹移动的距离。
56、试说明光栅传感器为什么能测量微小的位移？为什么能判别位移的方向？
57、为了测得比栅距 W 更小的位移量，光栅传感器要采用
技术。
58、在光栅传感器中，
接收莫尔条纹信息并将其转换为电信号。
59、已知光栅传感器的栅线密度为 10 线/mm，标尺光栅与指示光栅的夹角为
和
。
18、热敏电阻的阻值与
之间的关系称为热敏电阻的热电特性。
19、已知铜电阻温度计，在 0 0C 时电阻为 100，在 100 0C 时电阻为 139，当
它与热介质接触，电阻值增加到 146，则该热介质温度为多少？
20、电感式传感器可分为：
、
、
。
21、差动变压器式传感器按结构形式可分为
、
、和
三种。