《传感器原理及工程应用》(郁有文)复习题2016

第二章传感器概述

1.什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？

2.什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些性能指标的含义。

3.什么是传感器的动态特性？有哪几种分析方法？它们各有哪些性能指标？

4. 当被测介质温度为t1，测温传感器示值温度为t2时，有下列方程式成立：

当被测介质温度从25℃突然变化到300℃，测温传感器的时间常数τ0=120s ，试确定经过350s 后的动态误差。

5. 已知某传感器属于一阶环节，现用于测量100Hz 的正弦信号。如幅值误差限制在5%以内，则时间常数τ应取多少？若用该传感器测量50Hz 的正弦信号，问此时的幅值误差和相位差为多少？

第三章 应变式传感器

1.什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

2.试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿办法。

3.什么是直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？

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组成差动全桥电路，试问：

（1） 四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？

（2） 画出相应的电桥电路图。

5. 图示为一直流应变电桥。图中E=4V ，====，试求：

ττd dt t t 2021+=1R 2R 3R 4R Ω120

（1） 为金属应变片，其余为外接电阻。当的增量为时，电桥输出电压

（2） ，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

（3） 题（2）中，如果与感受应变的极性相反，且，电桥输出电压

6.一个量程为10kN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2⨯=。要求： ① 绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

② 计算传感器在满量程时各应变片的电阻；

③ 当桥路的供电电压为10V 时，计算电桥负载开路时的输出。

第四章电感式传感器

1. 说明差动变隙电压传感器的主要组成，工作原理和基本特性。

2. 变隙试电感传感器的输入特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？

3. 差动变压器式传感器有几种结构形式？各有什么特点？

4. 差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数？各自的含义是什么？

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？

6. 已知变气隙电感传感器的铁芯截面积cm 2，磁路长度1R 1R Ω=∆2.11R ?0=U 1R 2R ?0=U 2R 1R Ω=∆=∆2.121R R ?0=U 5.1=S 20=L

cm ，相对磁导率，气隙cm ，mm ，真空磁

导率H/m ，线圈匝数，求单端式传感器的灵敏

度。若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？

7.何谓涡流效应？怎样利用涡流效应进行位移测量？

8.电涡流的形成范围包括哪些内容？它们的主要特点是什么？

9.电涡流传感器常用测量电路有几种？其测量原理如何？各有什么特点？

第五章电容式传感器

1.根据工作原理可将电容式传感器分为那几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？

2.如何改善单极式变极距型传感器的非线性？

3.下图为电容式液位计测量原理图。请为该测量装置设计匹配的测量电路，要求输出电压0U 与液位h 之间呈线性关系。

电容式液位变换器结构原理图

第六章 压电式传感器

1.什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？

50001=μ5.00=δ1.0±=∆δ70104-⨯=πμ3000=w δ∆∆L D d H h εε1

d D n h C C 1)(210εεπ-+=

2.简述压电式加速度传感器的工作原理。

第七章磁电式传感器

1.磁电式传感器测量扭矩的工作原理是什么？

2.什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？

3.影响霍尔元件输出零点的因素有哪些？如何补偿？

4.试对利用霍尔式传感器实现转速测量进行解释。图二转盘上共排列了10对小磁铁。分别给出两种测速装置的速度计算公式

第八章光电式传感器

1.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池的工作原理。

2.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？

3.光纤的数值孔径NA的物理意义是什么？NA取值大小有什么作用？

4.已知光纤的n1=1.46,n2=1.45。光纤的外部介质的n0=1,求最大入射角θc

5.红外探测器有哪些类型？各自的工作原理如何

第九章半导体传感器

1.简述气敏元件的工作原理

2.为什么多数气敏元件都附加有加热器？

3.湿敏电阻有哪些类型？各有什么特点？

第十章超声波传感器

1.超声波在介质中传播有哪些特性？

2.超声波物位测量有哪几种方式？各有什么特点？

3.使用脉冲回波法测量容器内介质的液面高度。已知超声波传感器垂直安装在容器底部，超声波在被测介质中的传播速度为1460m/s，测得脉冲从发射到接收的时间间隔为280μs,试求物位高度。

第十一章传感器工程应用

1.什么是临界温度系数热敏电阻？请举例说明其用途。

2.简述热电偶三定律。热电偶的常见接法。

3.图中所示为热电偶冷端电桥补偿测温电路。这种方法利用不平衡电桥电压作为补偿信号，来自动补偿热电偶测温过程中因参考端温度不为0℃或变化而引起的热电势变化。其中R1=R2=R3为电阻温度系数较小的锰铜绕制的电阻，Rcu为电阻温度系数较大的铜线绕制的电阻，阻值可调。请分析其补偿原理。