传感器原理及应用课后习题.doc

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1、习题集1.1什么是传感器？1.2传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。1.3简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。1.4传感器如何分类？1.5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？1.6传感器的线性度是如何确定的？电阻应变式传感器3.1何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？3.2什么是应变片的灵敏系数？它与金属电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？3.3金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？

2、为什么有这种差别，说明其优缺点。3.4一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k=2.05，用作应变为的传感元件。求：①和；②若电源电压U=3V，初始平衡时电桥的输出电压U0。3.5在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2（如图3-28a所示），把这两应变片接入电桥（见图3-28b）。若钢的泊松系数，应变片的灵敏系数k=2，电桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值。试求：①轴向应变；②电桥的输出电压。图3-283.6图3-31为一直流电桥，负

3、载电阻RL趋于无穷。图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：①R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压U0=?②R1、R2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U0=?③R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR1=ΔR2=1.2Ω，电桥输出电压U0=?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？4.2差动式变极距型电容传感器，若初始容量，初始距离，当动极板相对于定极板位移了时，试计算其非线性误差。若改为单极平板

4、电容，初始值不变，其非线性误差有多大？4.3一平板式电容位移传感器如图4-5所示，已知：极板尺寸，极板间隙，极板间介质为空气。求该传感器静态灵敏度；若极板沿方向移动，求此时电容量。4.4已知：圆盘形电容极板直径，间距，在电极间置一块厚的云母片（），空气（）。求：①无云母片及有云母片两种情况下电容值及是多少？②当间距变化时，电容相对变化量及是多少？4.5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UE=10V，频率f=1MHz，R1=R2=40kΩ，压差电

5、容C1=C2=10pF，RL=20kΩ。试分析，当压力传感器有压差PH＞PL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URL平均值的大小与方向。a)b)图4-30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。5.3说明单线圈和差动变间隙式电感传感器的结构、工作原理和基本特性。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。5.5为什么螺线管式电传感器比变间隙式电传感器有更大的测位移范围？5.6电感式传感器

6、测量电路的主要任务是什么？变压器式电桥和带相敏整流的交流电桥在电感式传感器测量电路中各可以发挥什么作用？采用哪种电路可以获得理想输出。5.7概述变间隙式差动变压器的结构、工作原理和输出特性，试比较单线圈和差动螺线管式电传感器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同？5.8差动变压器式传感器的测量电路有几种类型？试述差动整流电路的组成和基本原理。为什么这类电路可以消除零点残余电压？5.9概述差动变压器式传感器的应用范围，并说明用差动变压器式传感器检测振动的基本原理。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

7、工作原理。电涡流式传感器的基本特性有哪些？它是基于何种模型得到的？5.11电涡流式传感器可以进行哪些物理量的检测？能否可以测量非金属物体，为什么？5.12试用电涡流式传感器设计一在线检测的计数装置，被测物体为钢球。请画出检测原理框图和电路原理框图。第6章磁电式传感器6.1试述磁电感应式传感器的工作原理和结构形式。6.2说明磁电感应式传感器产生误差的原因及补偿方法。6.3为什么磁电感应式传感器的灵敏度在工作频率较高时，将随频率增加而下降？6.4什么是霍尔效应？6.5霍尔元件常用材料有哪些？为什么不用金属做霍尔元件材料？

8、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，,，沿方向通以电流，在垂直于和的方向加有均匀磁场，灵敏度为，试求输出霍尔电势及载流子浓度。6.8试分析霍尔元件输出接有负载时，利用恒压源和输人回路串联电阻进行温度补偿的条件。6.9霍尔元件灵敏度，控制电流，将它置于～线性变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围有多大？压电式传感器7.