2013传感器原理与应用试题ab答案

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1、安徽师范大学2012-2013学年第二学期2010级电子信息工程专业《传感器原理与应用》期中考试试卷（时间90分钟）越大，E就越小，由此建立交变电动势E与厚度之间的关系。・nlp^«n眯GM题号二三四五六七八总分得分一、简述题（每小题10分，共30分，学号为单数做1、3、5；学号为双数做2、4、6）1.简述高频反射式电涡流传感器测厚度的工作原理。答：（1）电涡流式传感器的工作原理是电涡流效应，即当一块金属导体放置在一变化的磁场中时，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内旋转的现象。本传感器即在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流

2、的频率有关而设计的。（2）线圈和被测金属导体之间存在磁性联系，且在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关的特点，高频反射式是只利用一个通有正弦交变电流人的线圈，由于电流的变化，在线圈周围产生一个正弦交变磁场当被测导体置于该磁场内时，在被测导体内产生电涡流厶，电涡流也将产生交变磁场〃2,该磁场的方向与〃i的方向相反。由于磁场“2的反作用，抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化，以此获得线圈与导体之间的距离。本传感器先固定和基准面的距离X,再将被测物体放在基准面上以后，可测出传感器与被测物体之间的距离d,于是可求岀被测

3、物体的厚度h=x-do2.简述低频透射式电涡流传感器测厚度的工作原理。答：（1）电涡流式传感器的工作原理是电涡流效应，即当一块金属导体放置在一变化的磁场中时，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内旋转的现象。本传感器即在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关而设计的。（2）线圈和被测金属导体之间存在磁性联系，且在金属导体上产生的涡流，其渗透深度与传感器线圈的激磁电流的频率有关的特点，其测量厚度的原理不同：测厚度的低频透射式电涡流传感器如图所示由两个线圈组成，一个为发射线圈，一个为接收线圈，分别位于被测金属材料的两侧。由振

4、荡器产生的低频电压U1加到发射线圈L1的两端后，线圈中流过一个同频率的交流电流，并在其周围产生一个交变磁场，若两线圈间不存在被测物体，那么L1的磁力线就能直接贯穿L2,于是L2的两端就会感应出一交变电动势E,它的大小与U1的幅值、频率以及LI、L2的匝数、结构和两者间的相对位置有关，如果这些参数是确定的，E就是定值。当L1和L2之间放入金属板后，金属板内就会产生涡流I,涡流I损耗了部分磁场能量，使到达L2上的磁力线减少，从而引起E的下降。金属板的厚度越大，产生的涡流就越大，损耗的磁场能量就3.简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。答：传感

5、器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比，但容易受电缆电容的影响。传感器与电荷放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。4.根据二阶环节的幅频特性与相频特性图，分析固有频率和阻尼比的关系。答：从图中分析可看出，当w/wn«l时，A（w>K,（p（w）n（）,近似于零阶环节。要使频带加宽，关键是提高无阻尼固有频率w0。当阻尼比g趋于（）时，幅值比在固有频率附近（w/w0=l）变化很大,系统发生谐振。为了避免这种情况，可增大g值。当^>0.707时，谐振就不会发生了。当/0.7时,幅频特性的平坦段最宽，而且相频特

6、性接近于一条斜直线，故在检测复合周期振动时，能保证有较宽的频响范围且幅值失真与相位失真较小。所以^0.7称为最佳阻尼。5.什么是压电效应？压电材料有哪些？答：某些电介质在沿一定的方向上受到外力的作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电的状态，这种现象称为压电效应。这种机械能转化成电能的现象，称为正压电效应。反之，在电介质的极化方向上施加交变电场或电压，它会产生机械变形，当去掉外加电场时，电介质变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。应用于压电式传感器中的压电材料通常有三类：一类是压电晶体，它是单晶体，如石英晶体、酒石

7、酸钾钠等；另一类是经过极化处理的压电陶瓷，它是人工合成的多晶体，如钛酸锁等；第三类是有机压电材料，是新型的压电材料，如聚偏二氯乙烯等。6.为什么要对传感器进行标定和校准？举例说明传感器静态标定和动态标定的方法。答：静态标定主要用于检测、测试传感器（或传感器系统）的静态特性指标，如静态灵敏度、非线性、回差和重复性等。静态标定首先要建立标定系统。静态标定的关键在于被测非电量的标准发生器及标准测试系统。动态标定主要用于检测。测试传感器的动态特性，如动态灵敏度、频率响应、固有频率等。对传感器动态标定，需要对它输入一标准激励信号。方法是手动调整使振动台输出的被测参量保持恒

8、定，然后画出频响曲线。二