《传感器技术》作业(2)

《传感器技术》作业（2）

一、填空题

1、沿应变片轴向的应变εx必然引起应变片电阻的相对变化，而垂直于应变片轴向的横应变εy也会引起其电阻的相对变化，这种现象成为横向效应。这种现象的产生和影响与应变片结构有关。为了减小由此产生的测量误差，现在一般多采用箔式应变片。

2、为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、

双丝自补偿法、桥路补偿法。

3、应变片的线性（灵敏度系数为常数）特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。当试件输入的真实应变超过某一限值时，应变片的输出特性将出现非线性。在恒温条件下，使非线性达到10%时的真实应变值，称为应变极限εlim。它是衡量应变片测量范围和过载能力的指标。

4、应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。

5、应变片的选择包括：类型的选择、材料的选择、阻值的选择、尺寸的选择。

6、应变式测力传感器弹性元件即为力敏元件，它将被测力的变化转换成应变量的变化。弹

性元件的形式通常有柱式、悬臂梁式、环式等。

7、利用半导体扩散技术，将P型杂质扩散到一片N型底层上，形成一层极薄的电导P型层，装上引线接点后，即形成扩散型半导体应变片。若在圆形硅膜上扩散出4个P型电阻构成惠斯通电桥的4个桥臂，这样的敏感器件称为固态压阻器件。

8、压阻器件本身受到温度影响后，要产生零点温度漂移和灵敏度温度漂移。因此，必须采用温度补偿措施。

9、压阻器件的零点温度漂移是由于4个扩散电阻值及它们的温度系数不一致而造成的，一般用串、并联电阻法来补偿。

10、压阻器件的灵敏度温度漂移是由压阻系数随温度变化而引起的。补偿灵敏度温漂，可以采用在电源回路中串联二极管的方法。

11、利用导电材料的电阻率随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器，称为热电阻式传感器。

12、电位计传感器也称变阻器式传感器，其工作原理是通过改变电位计触头位置，实现将位移变化转换为电阻的变化。

13、在应用中电容式传感器有三种基本类型，即变极距型或称变间隙(δ)型、变面积(S)型和

变介电常数(ε)型。而它们的电极形状又有平板形、圆柱形和球平面形三种。

14、容栅传感器是在变面积型电容传感器的基础上发展的一种新型传感器，它分为长容栅和圆容栅两种。

15、电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。

16、变极距式电容传感器的电容变化量△C与极距的变化量△δ之间不是线性关系。但当△δ＜＜δ（即量程远小于极板间初始距离）时，可以认为△C与△δ之间是线性的。这种类型的传感器一般用来测量微小变化的量。

17、变介电常数型电容传感器大多用来测量电介质的厚度、位移、液位，还可根据极间介质的介电常数随温度、湿度改变而改变来测量温度、湿度等。

18、为了改善变极距式电容传感器的非线性，可以采用差动形式，并使输出为两电容之差。这种形式不仅可以改善非线性，灵敏度也提高了一倍。

19、变面积型和变介电常数型（测厚除外）电容传感器具有很好的线性，但它们的结论都是在忽略了边缘效应下得到的。

20、电容式传感器具有以下优点：①温度稳定性好；②结构简单，适应性强；③动态响应好；④可以实现非接触测量，具有平均效应。

21、电容式传感器的主要缺点是：①输出阻抗高，负载能力差；②寄生电容影响大；③输出特性非线性。

22、边缘效应不仅使电容传感器的灵敏度降低，而且产生非线性，因此应尽量消除和减小边缘效应。

23、当自感式传感器结构和材料确定后，电感L为气隙截面积S及空气隙长度δ的函数。S 固定，可构成变气隙型传感器。δ固定，可构成变面积型传感器。

24、变气隙型电感传感器灵敏度高，非线性严重，量程较小。变面积型电感传感器的灵敏度比空气隙型的低，线性性好，量程较大。螺管型电感传感器的灵敏度比变面积型的还低，量程大，线性性较好。

25、差动电感传感器的结构要求是：两个磁导体的几何尺寸完全相同，材料性能完全相同，两个线圈的电气参数和几何尺寸也完全相同。

26、差动式的与单线圈的电感传感器相比，具有线性好、灵敏度提高一倍和测量精度高的优点。

27、交流电桥的平衡条件是Z1Z3=Z2Z4。

28、零位误差是指输入为零时，输出不为零。减小零位误差的方法是减小电源中的谐波成

分，还可以采用补偿电路进行补偿。

29、根据电磁场的理论，涡流的大小与导体的电阻率ρ、导磁率μ、导体厚度t及线圈与导体之间的距离x、线圈的激磁频率ω等参数有关。改变线圈和导体之间的距离，可以做成测量位移、厚度、振动的传感器；改变导体的电阻率，可以做成测量表面温度、检测材质的传感器；改变导体的导磁率，可以做成测量应力、硬度的传感器，同时改变x,ρ和μ，可以对导体进行探伤。

30、低频透射式涡流传感器的测量原理是：当发射线圈和接收线圈之间放入金属板后，引起接收线圈感应电势E2的变化，金属板的厚度δ越大，E2就越小。通常，测薄导体时，激励频率较高，测厚导体时激励频率应较低。测ρ较小的材料时，应选较低的频率，而测ρ较大的材料（黄铜、铝）时，则选用较高的频率。

31、涡流传感器最大的特点是可以实现非接触式测量，应用非常广泛，可以检测位移和尺寸、厚度、转速、温度和涡流探伤。

32、感应同步器的激磁方式有两种：一种是以滑尺（或定子）激磁，由定尺（或转子）取出感应信号；另一类是以定尺激磁，由滑尺取出感应电势信号。感应同步器的检测系统分成鉴相型和鉴幅型。

33、零位误差是指零电势距离起始零位的实际位移量与理论位移量的误差，点的细分误差是指每个细分点的实际细分值与理论细分值之差，细分误差为各点细分误差中的正最大值和负最大值的绝对值之和的一半，并冠以“±”号来表示。

二、简答题

1、简述应变式电阻传感器的工作原理？

答：应变式电阻传感器是利用金属的应变效应来工作的。电阻丝在外力的作用下发生机械变形时，其电阻之发生变化，这一现象就是电阻丝的应变效应。

2、简述金属应变片的主要特性。

答：金属应变片的主要特性有：

（1）灵敏系数，（2）横向效应，（3）机械滞后，（4）温度效应，

（5）零漂及蠕变，（6）应变极限，（7）绝缘电阻，（8）动态响应特性。

3、金属应变片有哪些类型？

答：（1）电阻丝应变片，（2）金属箔式应变片。

4、画图说明应变片的结构。