传感器复习(吴建平版)

第1章 概述

1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？

1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。

1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？

第2章 传感器的基本特性

2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？

2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度L γ表征了

什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。

2.3传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？

2.5有一温度传感器，微分方程为30/30.15dy dt y x +=，其中y 为输出电压（mV) , x 为输入温度（℃）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。

第3章 电阻应变式传感器

3.1 何为电阻应变效应？压阻效应？

3.5 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k =2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。

求：①R ∆和/R R ∆；② 若电源电压U =3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。

3.8

已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）, 将其

粘贴在梁式测力弹性元件上，如图3-30所示。在距梁端0l 处应变计算公式为

026Fl Eh b

ε= 设力100F N =，0100l mm =，5h mm =，20b mm =，52210/E N mm =⨯。求： ①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端0l 处画出四个应变片粘

贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U 0

图 3-30

图3-28

3.9 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L 趋于无穷。图中E=4V ，R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω，试求：

① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为ΔR 1=1.2Ω时，电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR 1=ΔR 2 =1.2Ω，电桥输出电压U 0=?

第4章 电容式传感器

4.1 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？

4.3 差动式变极距型电容传感器，若初始容量1280C C pF ==，初始距离04mm δ=，当

动极板相对于定极板位移了0.75mm δ∆=时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？

4.7 压差传感器结构如图4-30a 所示，传感器接入二极管双T 型电路，电路原理示意图如图

4-30b 所示。已知电源电压U E =10V ，频率f = 1MHz ，R 1=R 2=40kΩ，压差电容C 1=C 2=10pF ，R L =20kΩ。试分析，当压力传感器有压差P H ＞P L 使电容变化ΔC=1pF 时，一个周期内负载电阻上产生的输出电压U RL 平均值的大小与方向。

a)

b)

图4-30 第5章 电感式传感器

5.1 何谓电感式传感器？电感式传感器分为哪几类？各有何特点？

5.2 提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。

5.4 说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。

5.10 什么叫电涡流效应？说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。

第6章 磁电式传感器

6.4 什么是霍尔效应？ 磁阻效应？

6.6 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？

6.7 某一霍尔元件尺寸为10L mm =， 3.5b mm =, 1.0d mm =，沿L 方向通以电流

1.0I mA =，在垂直于L 和b 的方向加有均匀磁场0.3B T =，灵敏度为22/()V A T ⋅，试求输出霍尔电势及载流子浓度。

6.9 霍尔元件灵敏度40/()H K V A T =⋅，控制电流 3.0I mA =，将它置于4110-⨯～

4510T -⨯线性变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围有多大？

第7章1 压电式传感器

7.1 什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？

7.3 压电传感器能否用于静态测量？

7.4 压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、电

荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？

第7章2 超声波传感器

7.11 什么是超声波？其频率范围是多少？

7.12 超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？

7.13 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？常用的超声波传感

器（探头）有哪几种形式？简述超声波测距原理。

第8章 光电效应及器件

8.1什么是内光电效应？什么是外光电效应？说明其工作原理并指出相应的典型光电器件。

8.2普通光电器件有哪几种类型？各有何特点？利用光电导效应制成的光电器件有哪些？

用光生伏特效应制成的光电器件有哪些？

8.4什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？暗电阻电阻值通常在什么范围？

8.8何为光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式，

作为电压源使用时采用开路电压输出形式？

8.15光电传感器控制电路如图8-53所示，试

分析电路工作原理：① GP—IS01是什么

器件，内部由哪两种器件组成？② 当用物

体遮挡光路时，发光二极管LED 有什么变

化？③ R 1是什么电阻，在电路中起到什么

作用？如果V D 二极管的最大额定电流为

60mA ， R 1应该如何选择？④ 如果

GP —IS01中的V D 二极管反向连接，电路状

态如何？晶体管VT 、LED 如何变化？

图8-53