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《传感器原理及应用》复习题

1.静态特性指标其中的线性度的定义是指

2．传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、提高了测量灵敏度。

3.对于等臂半桥电路为了减小或消除非线性误差的方法可以采用提高桥臂

比，采用差动电桥的方法。

4.高频反射式电涡流传感器实际是由线圈和被测体或导体两个部分组成的系统，两者之间通过电磁感应相互作用，因此，在能够构成电涡

流传感器的应用场合中必须存在金属材料。

5.霍尔元件需要进行温度补偿的原因是因为其霍尔系数和材料电阻

受温度影响大。使用霍尔传感器测量位移时，需要构造一个磁场。

6.热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温

区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得

到了广泛应用。

7.现有霍尔式、电涡流式和光电式三种传感器，设计传送带上塑料零件的计数

系统时，应选其中的光电传感器。需要测量某设备的外壳温度，已知其

范围是300~400℃，要求实现高精度测量，应该在铂铑- 铂热电偶、铂电阻和热

敏电阻中选择铂电阻。

8.一个二进制光学码盘式传感器，为了达到1″左右的分辨力，需要采用

或位码盘。一个刻划直径为400 mm的 20 位码盘，其外圈分别间隔

为稍大于μm。

9.非功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作用，功能型光纤传感器

是把光纤作为敏感元件。光纤的 NA 值大表明集光能力强。

11.光照使半导体电阻率变化的现象称为内光电效应，基于此效应的器件除光敏

电阻外还有处于反向偏置工作状态的光敏二极管。光敏器件的灵敏度可

用光照特性表征，它反映光电器件的输入光量与输出光电流(电压 )之间

的关系。选择光电传感器的光源与光敏器件时主要依据器件的光谱特性。

12. 传感器一般由敏感元件 _ 、转换元件 ___ 、测量电路及辅助电

源四个部分组成。

13．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化

量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是一常数。

14.已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是Cu50，对于镍铬镍硅热电偶其正极是镍铬。

15.差动变压器式传感器常见的有和两种结构类型，其中最常用的是差动变压器。

16.为提高压电器件的灵敏度，常采用两个或多个压电片组合，其中串联连接方式适用于电压输出、测量高频信号的场合；并联方式适用于

电荷输出、测量低频信号的场合

17. 电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。

1．电容式传感器的应用电路中常采用“驱动电缆”技术。图 1 为“驱动电缆”

技术原理示意图。

（1）试简述采用“驱动电缆”技术的原因；

（2）试结合“驱动电缆”技术原理图简述“驱动电缆”技术工作原理。

图 1 “驱动电缆”技术原理示意图

答： 1.）一般电容传感器电容值很小，如果激励频率较低，则电容传感器的容抗很大，因

此对传感器绝缘电阻要求很高；

另一方面，变换器电容极板并联的寄生电容也会带来很大的影响，为克服其影响采用驱动

电缆法。

2.）在电容传感器与测量线路前置极间采用双层屏蔽电缆。这种接法使传输电缆的芯线与内

层屏蔽等电位，消除了芯线对内层屏蔽的容性漏电，从而消除了寄生电容的影响。同时放

大器的高输入阻抗又起到阻抗匹配的作用。

2．为什么压电式传感器不能用于静态测量，只能用于动态测量中？而且是频

率越高越好？

或： 答：压电式传感器的测量基于压电效应，而且在测量时必须保证：压电元件在产生压电效应过程中必须没有电荷泄露。在做静态测量时，要做到外力作用在压电元件时所产生的电荷能在无泄漏的情况下进行完全保存，这实际上是不可能的，因此压电式传感器用于静态测量是不合适的。要实现测量时电荷无泄漏的条件，只有使压电元件在交变力的作用下，才能够促使压电效应产生的电荷不断得到补充，以供给测量回路一定的电流，因此说压电传感器只能用于动态测量。而且频率越高，补充电荷的时间越短，保证测量时的无电荷泄露效果更好。

3. 图 2 是应用光栅式传感器进行数控机床位置控制的原理示意图，简述其控制过程，并说明光栅式传感器主要由哪几部分组成？其测量系统的精度主要由一部分的精度决定？

图 2 数控机床位置控制框图

4．有三台测温仪表，量程均为 0~800℃，精度等级分别为 2.5 级、 2.0 级和 1.5

级，现要测量 500℃的温度，要求相对误差不超过 2.5％，选那台仪表合理 ?

2.5 级时的最大绝对误差值为 20℃，测量 500℃时的相对误差为 4％；2.0 级

时的最大绝对误差值为 16℃，测量 500℃时的相对误差为 3.2％； 1.5 级时的最

大绝对误差值为 12℃，测量 500℃时的相对误差为

2.4％。因此，应该选用 1.5

级的测温仪器。

5. 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，

=200pF ，传

如图 3 所示。C

感器的起始电容量 C x0=20pF, 定动极板距离 d 0=1.5mm,运算放大器为理想放大器

(

即 →∞,Z i

→∞

),R f 极大

,输入电压 u 1

=5sin ωt 。求当电容传感动极板上输入

K

V

一位移量△ x

使 d 0 减小时

,电路输出电压 u 0

为多少

?

=0.15mm