传感器与检测技术14年复习资料

2013－2014学年 第 2 学期
传感器与测试技术 复习资料
适用： 机电工程 系 专升本机电 专业 10 级学生
命题教师：
一单项选择题－
1.描述金属电阻应变片的工作原理的是： [ A ]
A.dR/R=K εX
B.dR/R=πL E εX
C.dR/R=dL/L-dS/S
D.dR/R=dL/L+dS/S
2.若变间隙式电容传感器输出电容的相对变化0
c c ∆与输入位移△
d 之间的关系，是非线性的，当△d/d 0＜＜1 时，电容式传感器的灵敏为[ D ] A.δε∆s B.2d
s ∆ε C.d d c ∆00 D.00
d c
3.差动变压器的输出电压信号是：[ A ]
A.调幅波
B.载波
C.调频波
D.脉幅调制波
4.压电式传感器属于[ A ]
A.有源传感器
B.无缘传感器
C.电压型传感器
D.电流型传感器
5.在四倍细分光栅位移传感器的辨别方向电路中可采用的信号相位差为：
[ B ]
A.00
B.900
C.1800
D.3600
6.电容式液位计属于[ B ]
A.容栅型电容式传感器
B.变介质型电容式传感器
C.变极距型电容式传感器
D.变极板面程型电容式传感器
7.把两个同型号热电偶异性电极参数参考端连接（反相串接）并将各热电偶的测量结处于不同位置，可测量[ A ]
A.两点之间的温度差
B.两点间的最低温度
C.两点的平均值
D.两点间的最高温度
8.涡流式压力传感器属于[ C ]
A.电阻式传感器
B.电容式传感器
C.电感式传感器 C.压电式传感器
9.热电偶式温度传感器的T0端称为参考端，又称[ A ]
A.冷端
B.热端
C.工作端
D.高温端
10.四倍细分式光栅位移传感器检测系统，当用4个光电元件接受莫尔条纹的移动信号时，分辨率为0.004mm/脉冲，则光栅的栅距为[ C ]
A.0.001mm
B.0.004mm
C.0.016mm
D.0.064mm
11.调频电路中应有[ B ]
A.功率放大器
B.鉴频电路
C.信号发生器
D.信号处理器
12.机械振动测试系统的构成应有[ C ]
A.相敏检波电路
B.调频振波电路
C.信号处理电路
D.缓冲放大器
13.频率为3×1011HZ的红外线辐射的波长为[ C ]
A.10-6μm
B.10-4μm
C.10-3μm
D.10-2μm
14.下列线位移传感器中测量范围大的类型是：[ B ]
A.自感式
B.差动变压传感器
C.电涡流式
D.变极距型电容式
二、填空题。

1、电量包括___电压___、_电流___、___功率___，以及__电阻___、_电容___、___频率___、_相位___、_功率因数___、___增益___、___电场强度___等。

2、非电量是除电量以外的量，可分为热工量、机械量、__物性_和成分量以及_状态量__四大类。

3、在电子称中常使用电阻_应变片___式力传感器。

4、直流电桥平衡时，电桥相对两臂电阻值的_比值__相等。

5、传感器一般由敏感元件，转换元件和_信号调理电路___三部分组成。

6、压阻式传感器对称为_半导体应变片式__传感器。

7、压阻式加速度传感器，可通过选用较大的质量m和压电常数d来提高灵敏度，质量的增大则固有频率_下降___。

8、热电偶热电势的大小与两种导体材料的测量端和参与端的温度差有关。

9、为了提高电容式传感器的线性度及灵敏度，常采用_差动式__的结构。

10、电容式传感器，分为变间隙式、变面积式和变_介电常数___式。

11、变磁阻式传感器的电感值L与气隙厚度、空气隙的截面积和_磁导率___等参数有关。

12、为了改善变磁阻式传感器特性的非线性，除了采用差动式结构之外，还必须限制衔铁的_最大位移量____。

13、差动变压器的结构形式有变气隙式、变面积式和_螺管式___等。

14、电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。

15、电涡流传感器主要用于位移_振动___、转速、距离等参数的测量。

16、压电式传感器并联的压电片越多_输出电荷量___越高。

17、压电式传感器串联的压电片越多_输出电压___越大。

18、物体向周围发射红外线辐射能时，同时也吸收周围物体发射的红外线辐射能，即_W R =αW 0___
19、物体温度越高，向外辐射的能量越多，在单位时间内其单位面积辐射的总能量W=εδT 4______。

20、常用的位移测量传感器有电阻式、电感式、电容式、___感应同步器___，磁栅，光栅等。

21、振动量的测量方法一般有机械法、电测法和___光测法___3种。

22、振动的激励方式通常可以分为稳态正弦激振、瞬态激振和__随机激振3种。

23、常用的测温传感器有热电偶、热电阻、___半导体温度传感器___等。

24、热电偶测温一般由热电偶、补偿导线、___热电势检测仪___组成。

25、压力传感器按其工作原理可分成：应变式、电容式、电感式、压电式、_压阻式_压力传感器。

三、问答答题。

1、简述电阻应变片的主要参数。

（P 5—13）
2、试说明直流电桥、当R L （负载电阻）→∞时，输出电压V 0的表达式及应变片接入单臂、双臂、全桥的表达式。

（P 108—111）
3、简述电容式传感器的调频电路。

（P 141）
4、简述涡流式电感式传感器的调频电路。

（P 164）
5、简述影响电容式传感器精度的因素。

（P 145）
6、简述红外辐射的基本定律。

（P 186）
7、简述红外传感器的性能参数。

（P 188）
8、简述热电偶测温定律2、中间定律。

（P 288）
9、简述热电偶测温定律3、中间温度定律。

（P 288）
10、简述电阻丝式应变片及半导体应变片的优缺点。

（P 103—104）
四、计算题
1、图示为一种测温范围为00C —1000C 的测温电路，其中Rt=10(1+0.02t ）K Ω,为感温热电阻;R 0 、Rs 均为常值电阻，n 为正整数，E 为工作电压，M 和N 为两点的点位差，为输出电压。

问：
（1）、如果t=00C 时输出电压为零，Rs 应取多少？
（2）、 给出该测温电路的输出特性方程。

解：V MN =（000R nR nR +-S t t R R R +）E t=0时 V MN =0
则：（000R nR nR +-S
t t R R R +）=0 R t =10K Ω
1+n n =S R +1010 R s =n 10 K Ω
V MN =（000R nR nR +-S t t R R R +）E =（1+n n -10
+t t nR nR ）E 2、某热敏电阻在100C 和500C 时，电阻值分别为100K Ω和5K Ω，试求其热敏电阻常数B 。

B=2
11221R R In T T T T - 3为了防止电容传感器击穿，在两极之间加入厚度a 的两片云母片，如图所示，其相对介电常数为εr ，空气介电常数为ε0
（空气介电常数近似于真空介电常数），求传感器总电容。

（设图形极板直径为D ，两云母片之间距离为δ0）。

C=r a s εεδε200+=r a s εδε200+=r
a D εδπε24020+
4、设图示电感位移传感器的铁芯相对磁导率为410，空气的相对磁导率为1，已知真空中的磁导率u 0=4π×10-7H/m ，试对下术情况计算该传感器的输出电感：
(1)、气隙为0 （2） 气隙为2mm 。

解：（1）、气隙为0时
L=m R w 2=321031.77200⨯=0.5174H=517.4mH
(2)、气隙为2mm 时
L=5.65mH
5、用一电阻应变片测量一结构上某点的压力。

应变片阻值R=120Ω，灵敏系数K=2，接入电桥的一臂，其余桥臂为标准电阻R 0=120Ω，若电桥由10V 直流电源供电，测得输出电压为5mV 。

求该点沿应变片敏感方向的应变和应力。

构件材料的弹性模量为E=2×1010p a
U 0=4
1U i K ε ε=K
U U i 04=21010543⨯⨯⨯-=1×310-
δ=εE=1×310-×2×1010=2×710Pa
6、莫尔条纹的放大作用：设θ=0.10，β≈θ
1≈573rad ，W=0.01mm 。

求莫尔条纹之间的距离B H 。

解：B H =5.73mm。