南昌大学传感器期末考试试卷-答案.doc

试卷一答案

一、填空题（每空1.5分，共30分）

1.

S 源型传感器又称无源型传感器,其敏感元件具有能直接从被测对象吸取能 量并转换成

电量的效应。

2. 按构成模式分，裨能式传感器可以分为分立模块式和集成一体式两类。

3. 传感器的动态特性是反映传感器对于随时间变化的输入量的响应特性。

4.

零示法可以消除指示仪表不准而造成的零示法在传感器技术中应用的实 例是平衡电桥。

5.

光纤传感器可以分成2大类型，分别为功能型（或FF 型）光纤传感器和非功 能型（或NF 型）光纤传感器o

6.

变磁阻式传感器是利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的变化来检测非电量 的机电转换装置。

电容式传感器可以分为变极距型、变面积型和变介质型三种。 压电效应具有自发电和可逆性，是一种典型的双向无源传感器。

热电阻传感器可以分为金属热电阻式和半导体热电阻式两人类,前者简称热电 m,后者简称热敏电阻。

光电式传感器主要包括光源、光通路、光电元件和测量电路四部分 光电器件的灵敏度可用光照特性来表征，它反映了光电器件输入光量 与输出光电流（光电压）之间的关系。

二、名词解释（每题4分，共20分）

1.计量光栅利用莫尔条纹现象进行工作，可分为透射光栅和反射光栅两种。

2. 线性度：

7. 8. 9.

10. 11.

又称非线性，是表征传感器输出-输入校准曲线与所选定的拟合直线之间的吻合程

度的指标

3.屮间导体定律：

导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持其两端温度相同，则对回路总热电势无影响。

4.分辨力：

传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化量

5.寄生电容：

电容传感器由于受线路布线、电缆等的影响产生的随机电容

三、叙述题（每题5分，共W分）

得分评阅人

1.什么是压电效应，什么是纵向压电效应和横向压电效应？

某些离子型晶体在一定方向上施加机械力使其产生变形，会引起晶体内部正负电

荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面出现符号相反的束缚电荷, 当外力消失又恢复不带电原状，当外力变向，电荷极性相应改变。对于压电陶瓷，在极化方向上，存在d33的位纵向压电效应，存在d3i和d32的为横向压电效应。

2.画出光电式传感器的组成原理框图，并说明各功能单元的作用

光光电a

被测量被测量光源：产生信号，无光源则传感器不能工作光通路：光信号的传输路径，无光通路则光信号无法进行传递光电元件：实现光信号与电信号的转换

测量电路：对光电元件输出的电信号进行测量、放大等处理

四、计算题（每题10分，共30分）

1.根据十进制、二进制，写出二进制码或格雷码

十进制

二进制

格雷码

0 0000

0000 2 0010

0011

5 0101

0111 7 0111

0100 8 1000

1100

10 1010 1111 11 1011 1110

13

1101

1011 15

1111

1000

2.栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%,现用来 测量泊松比A = 0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较 大)，应该选哪一种

应变计，为什么？

解：e l= H ' ("0_//)=—————(0.285-0.33)(无误差公式扣1分，无 1 11-0.285x5%

0.285 扣 1 分)

即第一种产生的误差大，所以应该

e 2 /72(1-//0//,)

3(1-0.285x5%)

选5mm,横向效应为3%的应变计

3. 在压力比指示系统中采用的电容传感器元件及其电桥测量线路如图所示，已知：

= 0.25醐，D=38.2mm, /? = 5.1H2 , U=60v (AC), / = 400Hz 试求：当电容传感器元

件活动极板位移A^ = 10//m 时，输出电压(7(,=?

得分 评阅人

e 2

3% 1-0.285x3%

(0.285-0.33)

々I < ------- r 沽动极板

解由题意

1.当活动极板向上移动时 由己知

代入已知数值得

uo - 1 .2 v

五、设计题（共W 分）

某水泥厂球磨机功率为800kw,需要对支撑轴承进行温度监控与冷却，请利用热 敏电阻，比较器、继电器等设计该设备轴承汕温监按系统，当油温高于PC 时，启动 液压泵站，开启液压循环冷却系统，同时幵启指示灯报警系统，当轴承温度低于r°c 时， 停止泵站，泵站功率为5kw 。要求画出基木电路原理图，并说明该系统的工作原理。 解：基本原理图如下（由于设计方案不同，请自行把握评分，原理图5分，功能说明 5分）

6* =8.85 x 1 0

-12

e r= 1 （空气中）, rA

rA

C 1 = ----------------- ，C 2 =

然后求山容抗

其中A 为电容器元件活动极

Co =

C2

2 7T fC \

2 7T f £ Q£ rA

1 (1)

2TT fC2 2TT f £ Q £ rA

2TT /C O

根据欧姆定律得 U =

/( X C +X Co )

u

2TT fC

U = / 2( 2 R + X ci + X C2) U

=^> I\ =

=^> /2 =

入C +入C

o 输出电压力：

u()= /iXc - /乂 R +X CI ) (3)

(1 )、

( 2 )式代入(3 )式得

uXc

U(R + Xci) 2R + Xci + X C2

Uo =

(Xc + Xco) 2R + Xci+ Xc2 X c

R + Xci

X c + X co 2R+Xc 】+X

C2