传感器总复习题

总复习题

1-7.一数字温度测量系统的测温范围为－55℃～＋150℃，在此范围内的最大线性偏差为±1

℃,试求该系统的测温线性度。

1-8.某压力传感器的量程范围为50KPa ～0.2MPa ，精度等级为0.2级（0.2%），试求其在量

程范围内的最大绝对误差。

1-9.用测量范围为50~150kPa 的压力传感器测量140kPa 压力时，传感器测得示值为142kPa ，

求该示值的绝对误差，相对误差。

2-1. 一丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值100Ω，试求当试件受力后的应变为3

1.810-⨯时该应变计的电阻变化ΔR 。

2-2. 一试件受力后的应变为3102-⨯；丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值120Ω，温度系数C 61050-⨯-，线膨胀系数为C 61014-⨯；试件的线膨胀系数为C 610

12-⨯。试求：温度升高20℃时，应变计相对热输出。

2-3. 在悬臂梁的上下方各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R 1和R 2。若应变片的灵敏系数

k=2，电源电压U=2V ，当悬臂梁顶端受到向下的力F 时，电阻R 1和R 2的变化值ΔR 1 =

ΔR 2 =0.48Ω，试求电桥的输出电压。

A

1R

2

2-4. 图为一直流应变电桥，图中U=4V ，1234120R R R R ====Ω，试求：

① 1R 为金属应变片，其余为外接电阻，当1R 的增

量为1 1.2R ∆=Ω时，电桥输出电压U O 。

② 1R 2R 都是应变片，且批号相同，感应应变的极

性和大小都相同12 1.2R R ∆=∆=Ω，其余为外接电阻，

电桥输出电压U O 。 ③ 题②中，如果2R 与1R 的感受应变的极性相反，且大小相同，即12 1.2R R ∆=∆=Ω，

电桥输出电压U O 。

2-5. 图为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数

K=2.05，未受应变时，1R =120Ω，当试件受力F 时，应变片承

受平均应变ε=800μm/m ，试求：

① 应变片的电阻变化量1R ∆和电阻相对变化量11/R R ∆

② 将电阻应变片1R 置于单臂测量电桥，电桥电流电压为直流

3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。

③ 若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差的大小。

2-6. 利用悬臂梁结构可以构成称重传感器。试就在悬臂梁的上下方各贴一片金属应变片组成

差动半桥和各贴二片金属应变片组成差动全桥时的应变电阻片的布贴方式、电桥连接方

法和相应的输出电压大小做出说明, 并说明其差动和温度补偿的原理。

2-8一个初始阻值为120Ω的应变片，灵敏度为K=2.0，如果将该应变片用总阻值为12Ω的导

线连接到测量系统，求此时应变片的灵敏度K’。

2-9采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其粘贴在如图所示的实心圆柱形测力弹性元件

上。已知力F=10kN ，圆柱横截面半径r=1cm ，材料的弹性模量27/102cm N E -⨯=，泊松

比μ=0.3。

（1）画出应变片在圆柱上的粘贴位置及相应的测量桥路原理图。

（2）求各应变片得应变及电阻相对变化量。

（3）若电桥供电电压U=6V ，求桥路输出电压Uo 。

（4）此种测量方法能否补偿环境温度对测量的影响，说明理由。

3-1. 分别画出正负半周下二极管环形相敏检波电路的等效电路并据此说明其工作原理（如何

反映衔铁运动的大小和方向）。

3-2. 试推导差动变压器的输出电压与△M 之间的关系。

3-3. 利用电涡流式传感器测量金属板的厚度时，为什么测薄板时应选择较高的频率，测厚板

时则选较低的频率。

3-4. 利用电涡流式传感器测量厚度，试述低频透射式和高频反射式测量的工作原理。

3-5 已知变气隙电感传感器的铁心截面积S=1.5cm 2，磁路长度L=20cm ， 相对磁导率μ

i =5000，气隙δ0=0.5cm ，∆δ=±0.1mm ， 真空磁导率μ0=4π*10-7H/m ，线圈匝数N=3000，

求∆L/∆δ，若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？

3-6 如图为气隙式电感传感器，铁心截面积S=4mm *4mm ，气隙总长度l δ=0.8mm, 衔铁最大

位移∆l δ=±0.08mm,激励线圈匝数N ＝2500匝，导线直径d ＝0.06mm ，电阻

率 ，当激励电源频率f ＝4000Hz 时，( ) ，

忽略漏磁及铁损，要求计算：

（1）线圈电感值

（2）电感的最大变化量

（3）当线圈外截面积为11mm*11mm 时，

其直流电阻值

（4）线圈的品质因数

3-7利用电涡流式传感器测板材厚度，已知激励电源频率f=1MHz ，被测材料相对磁导率

μr =1，电阻率 ，被测板材厚度为1.2mm 。

（1）计算采用高频反射法测量时，涡流穿透深度h 为多大？

（2）能否采用低频透射法测板厚?若可以需要采取什么措施？画出检测示意图。

4-1. 同心圆筒电容传感器如图所示其可动极筒外径为9.8mm ，定极筒内径为10mm ，遮盖

长度为1mm 时，试求电容值C 。当供电电源频率为60KHz

时，求它的容抗值。

4-2. 一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm ，工作初始间隙为0.3mm ，空气介质，

所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF ，读数仪表灵敏度为5格/mV 。如果工作时传

感器的间隙产生2μm 的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？

4-3. 当差动式变极距型电容传感器动极板相对于定极板移动了∆d ＝0.75mm 时，若初始电容

量C1＝C2＝80pF ，初始距离d ＝4mm ，计算其非线性误差。若改为单平板电容，初始

值不变，其非线性误差为多大？

4-4. 已知极板电容传感器，其极板面积为A ，两极板间介质为空气，极板间距1mm ，当极

距减少0.1mm 时，求其电容变化量和传感器的灵敏度。若参数不变，将其改为差动结

构，当极距变化0.1mm 时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？并说明差动传感器为

什么能提高灵敏度并减少非线性误差。

4-5. 平板式电容位移传感器如图所示。已知极板尺寸a ＝b ＝4mm ，间隙d0＝0.5mm ，极板

间介质为空气。求该传感器的静态灵敏度。若极板沿x 方向移动2mm ，求此时的电容

量。

cm ∙Ω⨯=-61075.1ρm H /10470-⨯=πμcm ∙Ω⨯=-6109.2ρ