传感器试题

2010-2011

填空题(每空 1.5 分，共30分) 2011-2012

1.按传感机理分，传感器可以分为和两类。

2.自源型传感器又称传感器，其敏感元件具有能直接从被测对象吸取能量并转换成

电量的效应。

3.传感器的动态特性是反映传感器对于随的的响应特性。

4.光纤传感器可以分成2大类型，分别为光纤传感器和

光纤传感器。

5.变磁阻式传感器是利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的变化来检测非电量的机

电转换装置。

6.电容式传感器可以分为变极距型、和三种。

7．压电效应可分为和，压电式传感器是一种典型的双向无源传感器,在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。

8. 热电阻传感器可以分为金属热电阻式和两大类，前者简称热电阻，后者简称。

9.光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它反映了光电器件与

之间的关系。光敏二极管在电路中工作可处于两种状态，即状态和状态。

单项选择题(每题2分，共20 分)

1、一阶传感器的动态特征参数是它的（）。

B、灵敏度S

C、时间常数

D、温漂

A、固有频率

n

2、传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）。

A、线性度越好

B、迟滞越小

C、重复性越好

D、分辨力越高

3、压电传感器使用（）测量电路时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。

A、调制放大器

B、电荷放大器

C、电压放大器

4、半导体NTC热敏电阻随着温度的升高，其电阻率（）。

A、上升

B、迅速下降

C、保持不变

5、（）的基本工作原理是基于压阻效应。

A、金属应变片

B、压敏电阻

C、光敏电阻

D、半导体应变片

6、光电管是利用（）效应制成的器件。

A、内光电

B、光伏

C、外光电

D、压阻

7、对于磁电式惯性振动传感器，为了使弹簧的变形量近似等于被测体的振幅，应该满足以下条件

A、弹性系数较小的弹簧和质量较大的质量块

B、弹性系数较大的弹簧和质量较小的质量块

C、弹性系数较大的弹簧和质量较大的质量块

D、弹簧的弹性系数和质量块的质量可以任意选取

8、光纤的集光性能可用（）表示。

A、功率损耗

B、有效折射率

C、色散

D、数值孔径

9、将应变片粘贴在不同的弹性元件上，可以实现对（）物理参数的测量。

A、位移

B、力

C、无损探伤

D、面积测量

10. 若进行旋转齿轮的转速测量，宜选用（）传感器。

A、热电式

B、电容式

C、压电式

D、磁电式

简答题(共15 分)

1.简述压电效应产生的原理，什么是纵向压电效应和横向压电效应？(7分)

2 什么叫莫尔条纹?为什么利用莫尔条纹现象可以测微小位移？(8分)

计算题(共 25 分)

1 已知压电式加速度传感器的阻尼比ζ=0.1，其无阻尼固有频率ωn=32kHz ，其幅频特性

为

。 若要求传感器的输出幅值误差在3％以内，试确定该传感器的最高响应频率。(10 分)

2有一悬臂梁，在其中部上下两面各贴2片应变片组成全桥差动电路，该梁在末端受到一向下的力F=0.5N 。已知应变片的灵敏系数K=2.1，应变片的初始电阻R 0=120Ω，x =0.5L,悬臂梁的长度L=25cm,厚度t=3mm,宽度W=6cm,弹性模量E=70×105Pa ，悬臂梁在外力F 作用下的应变为2

6()

x L x F WEt

ε-=

。画出测量电路并求出这4片应变片在F 作用下的电阻值是多少？(15 分)

二、 分析题（共10分）

分析如下差动相敏检波电路的工作原理。

2222

()[1(/)]4(/)

n n A ωωωξωω=-+

在压力比指示系统中采用差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路，如习题11图所示。已知：δ0=0.25mm；D=38.2mm；R=5.1kΩ；U sr=60V(交流)，频率f=400Hz。试求：

(1)该电容传感器的电压灵敏度K u (V/µm)；

(2)当电容传感器的动极板位移△δ=10µm 时，输出电压U sc 值。

解：由传感器结构及其测量电路可知

（1）初始电容

由于

则

从而得

1 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）

2

0214

δπ

εD C C C =

==()

()pF

F 6.40106.401025.04102.381085.8123

2

312=⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=

----π12

00106.4040021

211-⨯⨯⨯=

==

ππωfC C X c ())

k .(R .Ω=>>Ω⨯=15108960

0022δd

U C C U U i i ∆=∆=

μm /V 12.0V /mm 12025

.0260

200==⨯==∆=

δi u U d U K T y dt dy

5105.1330

-⨯=+