传感器 习题复习过程

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3、如果两个线圈反接，则传输特性为L： Lx2 Lx1
L0 Lx2 Lx1
0
间隙的改变量 Δδ/δ0 与 ΔL/L0 有理想线性关系。测量电路的任务是将此式转换为电压或电流。
4-5 差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？ 1) 差动电压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压。对零点残余电压进行频谱分析，发现 其频谱主要由基波和三次谐波组成，基波产生的主要原因是传感器两个次级绕组的电气参数与几何 尺寸不对称，三次谐波产生的原因主要是磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和，磁滞）所造成的。 2) 消除或减小零点残余电压的主要方法有：①尽可能保证传感器几何尺寸，线圈电气参数和磁 路的相互对称。②传感器设置良好的磁屏蔽，必要时再设置静电屏蔽。③将传感器磁回电路工作区 域设计在铁芯曲线的线性段。④采用外电路补偿。⑤配用相敏检波测量电路。
3-2 试述温度误差的概念、产生的原因和补偿的办法。 1、由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差， 称为应变片的温度误差。 2、产生的原因有两个：一是敏感栅的电阻丝阻值随温度变化带来的附加误差；二是当试件与电阻 丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变 化。 3、电阻应变片的温度补偿方法通常有：线路补偿和应变片自补偿 。
传感器 习题
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3-1 什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 1、所谓应变效应是指金属导体在外界作用下产生机械变形（拉伸或压缩）时，其电阻值相应发生 变化，这种现象称为电阻应变效应。 2、半导体材料的电阻率ρ随作用应力的变化而发生变化的现象称为压阻效应。 3、应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力 等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元 件的阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量得大小。
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（1）正压电效应（顺压电效应）:某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产
生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当
作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。这种现象称压电效应。 有时人们把这种机械能转换为
电能的现象称为正压电效应（顺压电效应）。
R1=ΔR2=1.2Ω，电桥输出的电压 U0=?
1、电桥输出电压为 ：
U0
E
(R1
R1 R1 R1)
R2
R3 R3 R4
4
(120 240
1.2 1.2
122400)
U90.95mEV(R110mVRR11)
R1 (R2
R2)
R3
R3
R
4
4
(118.8 240
1) 2
20mV
2、电桥输出电压为 ：
（2）逆压电效应（电致伸缩效应）:当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上
产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。
2、纵压电效应和横压电效应
（1）纵向压电效应:通常把沿电轴 x 方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。
（2）横压电效应:把沿机械轴 y 方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。
U0
E
(
R1
R1 Hale Waihona Puke BaiduR1 R1) (R2
R2 )
R3 R3 R4
0mV
3、当 R1 受拉应变，R2 受压应变时，电桥输出电压为 ：
U0
E
(R
1
R1 R1 R1) (R2
R2 )
R3
R3
R
4
4
(121.2 240
1) 2
20mV
当 R1 受压应变，R2 受拉应变时，电桥输出电压为 ：
3-5 3-3 图为一直流电桥，图中 E=4V，R1= R2= R3= R4=120 Ω，试求：
（1）R1 为金属应变片，其余为外接电阻，当 R1 的增量为Δ
R1=1.2Ω时，电桥输出的电压 U0=?
（2）R1 、R2 都是金属应变片，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，电桥输出的电压 U0=? （3）题（2）中，如果 R2 与 R1 感受应变的极性相反，且Δ
6-1 什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵压电效应和横压电效应？ 压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其使力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它 的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电的状态的现象。 1、正压电效应和逆压电效应
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L2
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（2）当衔铁上移Δδ 时：
使上气隙 δ1=δ0+Δδ，上线圈电感增加Δ L；
使下气隙 δ2=δ0+Δδ，下线圈电感减小ΔL。
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Lx2
L0
L
0S0W 2 2(0 )
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4-1 说明差动变间隙式电感传感器的主要组成、工作原理和基本特性。
1、差动变隙式电感传感器由两个完全相同的
电感线圈合用一个衔铁和相应磁路组成。
2、测量时，衔铁与被测件相连，当被测件上
下移动时，带动衔铁也以相同的位移上下移
动，导致一个线圈的电感量增加，另一个线
圈的电感量减小，形成差动形式。
（1）当衔铁处于初始位置时：
3-3 电阻应变片的直流电桥测量电路，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？ 1、可分为：单臂电桥、半差动电桥和全差动电桥三种。
2、单臂电桥输出电压为：
半差动电桥输出电压为：
全差动电桥输出电压为：
3-4 拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥测量电路，试问： （1）四个电阻应变片怎样贴在悬臂梁上？ （2）画出相应的电桥电路。 ①如图 3-1 为等截 面积悬臂①如题图 3-4﹙ａ﹚所示等 截面悬梁臂，在外 力 F 作用下，悬梁 臂产生变形，梁的 上表面受到拉应 变，而梁的下表面 受压应变。当选用四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电 路，则应变片如题图 3-4﹙ｂ﹚所示粘贴。 ②电阻应变片所构成的差动全桥电路接线如图 3-4﹙ｃ﹚所 示，R1、R4 所受应变方向相同，R2、R3、所受应变方向相同，但与 R1、R4 所受应变方向相反。