传感器习题周真

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时间:2018-11-19

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1、WORD格式可编辑第1章传感器的技术基础3.传感器主要由哪些部分组成?并简单介绍各个组成部分。答:传感器的核心部件是敏感元件,它是传感器中用来感知外界信息和转换成有用信息的元件。传感器一般由敏感元件、传感元件和基本转换电路三部分组成。图1-1传感器的组成(1)敏感元件直接感受被测量,并以确定的关系输出某一物理量。(2)传感元件将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数量或电量。(3)基本转换电路将电路参数转换成便于测量的电量。基本转换电路的类型又与不同的工作原理的传感器有关。因此常把基本转换电路作为传感器

2、的组成环节之一。4.传感器的静态特性的参数主要有哪些?答:表征传感器的静态特性的主要参数有:线性度、灵敏度、分辨力和迟滞、重复性、稳定性、漂移、阈值等。6.传感器未来发展的方向主要有哪些?答:(1)开发新材料(2)提高传感器性能扩大检测范围(3)传感器的微型化和微功耗(4)传感器的智能化(5)传感器的集成化和多功能化(6)传感器的数字化与网络化专业知识整理分享WORD格式可编辑第1章电阻式传感器2.说明电阻应变片的组成、规格及分类。答:组成:电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引出线等部分组成。规格:应变

3、片规格一般是以有效使用面积和敏感栅的电阻值来表示。分类:电阻应变片按其敏感栅的材料不同,可分为金属电阻应变片和半导体应变片两大类。常见的金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种形式。3.什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。答:电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其阻值发生变化,此现象称为电阻“应变效应”。根据这种效应,将应变片用特制胶水粘在被测材料的表面,被测材料在外力的作用下产生的应变就会传送到应变片上,使应变片的阻值发生变化,通过测量应变片电阻值的变化就可得知被测量的大小。

4、4.金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别?各有何优缺点?答:金属电阻应变片可分为:(1)丝式应变片:其优点是粘贴性能好,能保证有效地传递变形,性能稳定.且可制成满足高温、强的磁场、核辐射等特殊条件使用的应变片。缺点是U形应变片的圆弧形弯曲段呈现横向效应,H形应变片的焊点过多,可靠性下降;(2)箔式应变片:优点是黏合情况好,散热能力较强,输出功率较大,灵敏度高等。在工艺上可按需要制成任意形状,易于大量生产,成本低廉,在电测中获得广泛应用。尤其在常温条件下,箔式应变片已逐渐取代了丝式应变片。薄膜型

5、是在薄绝缘基片上蒸镀金属制成。半导体应变片:是用锗或硅等半导体材料制成敏感栅。半导体应变片灵敏系数大、机械滞后小、频率响应快、阻值范围宽(可从几欧到几十千欧).易于做成小型和超小型;但热稳定性差,测量误差较大。7.说明差动电桥减小温度误差的原理。答:巧妙地安装应变片而不需补偿并能得到灵敏度的提高。如图2-1,测悬梁的弯曲应变时,将两个应变片分别贴于上下两面对称位置,R1与RB特性相同,所以两电阻变化值相同而符号相反。将R1与RB按图2-4装在R1和R2的位置,因而电桥输出电压比单片时增加1倍。当梁上下温

6、度一致时,RB与R1可起温度补偿作用。2-1应变片受力变化图专业知识整理分享WORD格式可编辑9.说明电桥的工作原理。若按不同的桥臂工作方式,可分为哪几种?各自的输出电压如何计算?答:由于应变片电桥电路的输出信号一般比较微弱,所以目前大部分电阻应变式传感器的电桥输出端与直流放大器相连,如图2-2所示图2-2直流电桥(1)等臂电桥当R1R4=R2R3时,称为等臂电桥,即电桥处于平衡状态时,输出电压U0=0。若电桥各臂均有相应电阻增量,得当R1=R2=R3=R4=R时,又(i=1,2,3,4)很小,上式可简

7、化为(2)差动电桥①半桥差动电路:若电桥桥臂两两相等,即R1=R2=R,R3=R4=若,,则得②全桥差动电路:若将电桥4个臂接入4个应变计,即2个受拉应变,2个受压应变,将2个应变相同的应变计接入相对桥臂上,构成全桥差动电路。若且则,。10.如何提高应变片电桥的输出电压灵敏度及线性度?答:(1)由可知,当电源电压U专业知识整理分享WORD格式可编辑及应变片电阻相对变化一定时,电桥得输出电压及其电压灵敏度与各桥臂得阻值无关。电桥电源电压越高,输出电压的灵敏度越高。但提高电源电压使应变片和桥臂电阻功耗增加,

8、温度误差增大。一般电源电压取3V~6V为宜。(2)一般消除非线性误差的方法有以下几种:①采用差动电桥。利用桥路电阻变化的特点,可使桥路形成差动电桥(半桥或全桥)。②采用高内阻的恒流源电桥。采用恒流源比采用恒压源的非线性误差减小一倍。一般半导体应变片的桥路采用恒流源供电。11.如果将电阻应变片贴在弹性试件上,若试件受力横截面积,弹性模量,若有的拉力引起应变电阻变化为。试求该应变片的灵敏度系数?解:由题意得应变片电阻相对变化量。根据材料力学理论

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