2014级《传感器原理》期中试卷

福建师范大学福清分校福建师范大学福清分校 2015 2016 学年度下学期学年度下学期 14 级电子信息工程级电子信息工程 2 班班 传感器技术传感器技术 期中试卷期中试卷 试卷类别 闭卷试卷类别 闭卷 考试时间 考试时间 120 分钟分钟 座号座号 姓名姓名 成绩成绩 一 请画出传感器系统的组成框图 说明各环节的作用 10 敏感元件 直接感受被测非电量并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其敏感元件 直接感受被测非电量并按一定规律转换成与被测量有确定关系的其 它量的元件 它量的元件 传感元件 又称变换器 能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的器件 传感元件 又称变换器 能将敏感元件感受到的非电量直接转换成电量的器件 信号调节电路 能把传感元件输出的电信号转换为便于显示 记录 处理 和信号调节电路 能把传感元件输出的电信号转换为便于显示 记录 处理 和 控制的有用电信号的电路 控制的有用电信号的电路 辅助电路通常包括电源等 辅助电路通常包括电源等 二 请写出单臂电桥 半桥差动和全桥差动的输出电压和电压灵敏度表达式 10 敏感元件 被测信息 转换元件 信号调节电路 输出信息 辅助电路 三 什么是电涡流 电涡流传感器为什么也属于电感传感器 10 根据法拉第电磁感应原理根据法拉第电磁感应原理 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切 割磁力线运动时割磁力线运动时 导体内将产生呈涡旋状的感应电流导体内将产生呈涡旋状的感应电流 此电流叫电涡流此电流叫电涡流 以上现象以上现象 称为电涡流效应 因为在电涡流传感器等效电路参数均是互感系数称为电涡流效应 因为在电涡流传感器等效电路参数均是互感系数 M 和电感和电感 L L1 的函数 所以电涡流传感器也属于电感传感器 的函数 所以电涡流传感器也属于电感传感器 四 在半导体应变片电桥电路中 其一桥臂为半导体应变片 其余均为固定电 阻 该桥路受到应变作用 若该电桥测量应变时非线性误差为 4300 2 n R2 R1 1 则该应变片的灵敏度系数为多少 10 AR R 4 102 ks 9 12 4 605 R R 101 2 R R 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 S K R R R R R R r 五 电容式传感器分为哪三种 在设计电容传感器 如何消除或减小寄生电容 的影响 15 答 电容式传感器分为变极距型 变面积型和变介质型电容式传感器 寄答 电容式传感器分为变极距型 变面积型和变介质型电容式传感器 寄 生电容与传感器电容相并联 影响传感器灵敏度 而它的变化则为虚假信号影生电容与传感器电容相并联 影响传感器灵敏度 而它的变化则为虚假信号影 响仪器的精度 必须消除和减小它 响仪器的精度 必须消除和减小它 1 1 增加传感器原始电容值 增加传感器原始电容值 2 2 注意传感 注意传感 器的接地和屏蔽 器的接地和屏蔽 3 3 集成化 集成化 4 4 采用 采用 驱动电缆驱动电缆 双层屏蔽等位传输双层屏蔽等位传输 技技 术 术 5 5 采用运算放大器法 采用运算放大器法 6 6 整体屏蔽法 整体屏蔽法 六 请分析传感器系统的频率响应特性 15 tCxtCy dt tdy A 1 1 1 1 s s K C sHtxty dt tdy C A 七 请写出下图所示电路是什么电路并分析该电路的工作原理 15 答 所示电路是二极管相敏检波电路答 所示电路是二极管相敏检波电路 当衔铁在中间位置时 位移当衔铁在中间位置时 位移 x x t t 0 0 传感器输出电压 传感器输出电压 0 0 只有 只有 起作用 正半周时起作用 正半周时 因为是从中心抽头 所以因为是从中心抽头 所以 u1 u1 u u L RR u i 1 4 L RR u i 2 3 故 故 i i i i 流经 流经 RLRL 的电流为的电流为 i i i i i i 同理负半周时 流经 同理负半周时 流经 RLRL 的电流为的电流为 i i i i i i 当衔铁在零位以上时 位移当衔铁在零位以上时 位移 x x t t 0 0 与 同频同相 正半周时 与 同频同相 正半周时 故故 i i i i 流经 流经 RLRL 的电流为的电流为 i i i i i i L RR eu i 21 4 L RR u i 22 3 e 负半周时 负半周时 故 故 i i i i 流经 流经 RLRL 的电流为的电流为 L RR eu i 12 1 L RR u i 11 2 e i i i i i i 经过相敏检波电路后 正位移输出正电压 经过相敏检波电路后 正位移输出正电压 负位移输出负电压 差动变压负位移输出负电压 差动变压 器的输出经过相敏检波以后 特性曲线如下图 器的输出经过相敏检波以后 特性曲线如下图 同理当衔铁在零位以下时 位移同理当衔铁在零位以下时 位移 x x t t 0 0 与 同频反相 电流 与 同频反相 电流 均小于均小于 0 0 八 请说明如图所示高频反射式涡流厚度传感器的工作原理 15 为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响 在带材的上 下两为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响 在带材的上 下两 侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器 S1 和和 S2 S1 和和 S2 与被测带与被测带 材表面之间的距离分别为材表面之间的距离分别为 x1 和和 x2 若带材厚度不变 则被测带材上 下表面 若带材厚度不变 则被测带材上 下表面 之间的距离总有之间的距离总有 x1 x2 常数的关系存在 两传感器的输出电压之和为常数的关系存在 两传感器的输出电压之和为 2Uo 数 数 值不变 如果被测带材厚度改变量为值不变 如果被测带材厚度改变量为 则两传感器与带材之间的距离也改 则两传感器与带材之间的距离也改 变一个变一个 两传感器输出电压此时为 两传