传感器复习题1

1、传感器原理复习资料一、填空题I. 传感器是_能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接感受被测量的敏感元件=和产生可用信号输出的转换元件二以及相应的信号转换电路=组成。2通常传感器匚敏感元件转换元件、信号转换电路三部分组成。3. 传感器的静态特性指标主要有灵敏度，分辨率,_漂移，线性度，迟_滞_,重复性等。4. 传感器在正（输人量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞，它一般由实验方法测得。5. 传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出增量与输入增量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是静态特性曲线的斜率。_6. 运算式d, JALmax/“00

2、%是计算传感器线性度的公式。/（max-min）7. 某位移传感器在输入量变化为 5mm寸，输出电压变化800mV其灵敏度为160 mV/mio10. 金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度 K下降了，这种现象称为横向效应。II. 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做应变。12. 电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到提高灵敏度的作用。13. 电阻应变片式传感器按制造材料可分为金属材料和半导体材料o它们在受到外力作用时电阻发生变化，

3、其中的电阻变化主要是由应变效应形成的， 而的电阻 变化主要是由压阻效应造成的。半导体材料传感器的灵敏度较大。14. 用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分有应变式压力传感器、应变式加速度传感器等（任填两个）。15. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。16. 应变测量电桥的三种接法分别为单臂桥双臂桥全桥_。_17. 要使直流电桥平衡，必须使电桥相对桥臂电阻值的乘积相等。18. 由R、艮、R、R四个电阻构成的直流电桥，其中R1和F4对臂，艮和R对臂。当电桥平衡时，其平衡条件为 R代=甩R。若r为应变电阻，初始平衡时四个

4、电阻值相等。当UinR受应变作用后变化 R,在作一级近似后，电桥的输出电压为4尺。若采用半桥差动工作方式，且两个应变片的特性相同，则输出电压为-R1 Uin，此时输入输出关2 R,系为线性_。19. 交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的乘积相等且相对桥臂阻抗的相角之.和相等。20. 交流电桥各桥臂的复阻抗分别为 Z1,Z2,Z3,Z4,各阻抗的相位角分别为, 2，: 3 ：4 ,若电桥平衡条件为 Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为冷3 =込4。21. 热电阻是利用金属=的电阻值随温度变化而变化的特点制成的一种热敏元件。22. 采用热电阻作为测量温度的元件是将温度-的测量转换为电阻的

5、测量。23. 热敏电阻常数B大于零的是正二温度系数的热敏电阻。24. 热敏电阻正是利用半导体的载流子=数目随着温度变化而变化的特性制成的敏感元件。25. 热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻和临界温度热敏电阻型三大类。26. 按热电偶本身的结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶。27. 在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响，这一结论被称为热电偶的中间导体定律。28. 热电偶所产生的热电势是接触电势电势和温差电势电势组成的，其表达式为Eab (T ,T) = Eab(T ,T) = eab (T) - eab (To ) ea (

6、T ,T0 _ eb(T，T0)。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)是在冷端和显示仪表之间接入补偿导线_,它的作用是一 延引热电极_。29. 电容传感器主要有 变间隙_,变面积，一变介电常数三种类型,其中一变间隙型的输入被测量与输出被测量间的关系是非线性的。30. 电容式压力传感器是变变间隙型的。31. 变间隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此，实际中大都采 用差动.式电容传感器32. 电感式传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁组成。33. 在变压器式传感器中， 原边和副边互感 M的大小与 原边线圈匝数 成正比,与 副边5线圈匝数 成正比,与磁回路中 磁阻 成反比

7、,而单个空气隙磁阻的大小可用公式表%S示。34. 在变压器式传感器中，原边和副边互感M的大小与原边线圈的匝数成正上 ，与副边线圈的匝数成正比,与回路中的磁阻成反比 。(请填正比或反比)。35. 电涡流式传感器的激磁线圈通正弦高频交流时,在其周围产生交变磁场_, 使被测金属导体内产生 电涡流 。它的存在要消弱激磁线圈内 磁场的变化。使线圈 等 _ 效阻抗发生变化(对比无被测金属时变小)。该变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流效应的大小与被测金属导体的电阻率、磁导率及几何形状有关， 又与线圈的几何尺寸、线圈中激磁电流的 幅度和频率有关,还与线圈与被测金属导体间的距等参数有关。如果保持上

8、述中的其它参数不变，而只改变其中的一个参数，则传感器的阻抗 就仅仅是这个参数的 单值 函数。通过测量线圈电感 的变化量，即可实现对该参数的测量。36.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, 圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称电涡流式传感器。导体内部会产生一圈37.涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将增大.、选择题1. A是测试系统的第一个环节,的各种信号。A敏感元件 B 转换元件 C2.传感器能感知的输入变化量越小,将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉传感器 D被测量表示传感器的 D 。A.线性度越好B.迟滞越小C. 重复性越好D. 分辨力越

9、高3. 传感器在不考虑迟滞蠕变等因素的影响下，其静态特性方程为:丫 “0 aiX a2X anX“，其中定义为静态灵敏度的量为 BA a Ba1 C32 Da34. 属于传感器动态特性指标的是_D。A. 重复性B.线性度C.灵敏度D .固有频率5. 变气隙式电感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的大小增大时，铁芯上线圈的电感 量将BA增大 B 减小 C 不变6. 在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，是线性的关系_AA变面积型B变极距型C 变介电常数型7. 一骨架为圆形截面的电位器，半径为r,现用直径为d，电阻率为r的导线绕制，已知绕线节距为t，则线绕式电位器的电阻灵敏度表

10、达式为B （需考虑导线的直径）。A.d2tB.8(r )d2tC.D.8?(r )d28将电阻应变片贴在C 上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A.质量块B.导体 C. 弹性元件 D.机器组件179. 应变片的主要参数有BC允许工作电流D.额定功率A 。A.额定电压B. 初始电阻值 C.10. 产生应变片温度误差的主要原因有A.电阻丝有温度系数B试件与电阻丝的线膨胀系数相同C.电阻丝承受应力方向不同11. 电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是 _B。A 60 Q B 120 QC 200Q D 350Q12. 金属丝电阻应变片的基本特性中对测量结果影响最大的是DA

11、机械滞后 B 温漂 C 蠕变 D 横向效应13. 用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小A .两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B .两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C 两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D 两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片14. 通常用应变式传感器测量 _C_。A.温度 B. 密度 C. 加速度15. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为A.电阻 B.电容 C.电压D. 电阻C的输出。D.电荷A.节省热电偶的长度17. 通常用热电阻测量A.电阻B.扭矩B. 避免使用冷端补偿C。C. 温度 D.压力C.可以直接使用分度表16.

12、 热电偶温度计采用补偿导线的目的是为了BR二R2，则其输出电压正比于a. G -C2B.G -C2C.G C2D.C1C2G C2G -C2C218. 对于正温度系数半导体热敏电阻，随着温度上升，电阻率AA.上升B.迅速下降C.保持不变D.归零19. 热电偶可以测量_C_。A压力 B 电压 C 温度 D 热电势20.热电偶中产生热电势的条件是BC0A.两热电极材料相同B .两热电极材料不同c.两热电极的两端温度不同D .两热电极的两端温度相同21.常用于测量大位移的传感器有(A )A.感应冋步器B.应变电阻式C.霍尔式D. 涡流式22. 电容传感器的输入被测量与输出量间的关系，除_B_之外是线

13、性的。A.变面积型B. 变极距型 C. 变介电常数型23. 目前，我国使用的铂热电阻的测量范围是A 。A. 200 .850 C B. 50 .850 C C. 200.150 C D. 200、50 C24. 变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离之间是AA正比关系B反比关系 C无关系25. 测量范围大的电容式位移传感器的类型为_A。A.变极板面积型B 变极距型C 变介质型D容栅型26. 由_A_组成交流电桥平衡条件可写成乙A、电感和电容B、电阻、电容和电感C串联和并联D、并联和混联27. 下列传感器中不能做成差动结构的是_D_。A电阻应变式 B自感式C 电容式 D电涡流式28. 差

14、动电容传感器采用脉冲调宽电路作测量电路时，当A.始终保持不变B.C.不随被测位移的变化而变化 30.下列不是电感式传感器的是 A 变磁阻式自感传感器BC变压器式互感传感器D29 .差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感 随被测位移的变化而变化D. 随线圈电流的变化而变化_D。电涡流式传感器霍尔式传感器31. 对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压最大32. 电涡流式传感器激磁线圈的电源是_CA直流 B 工频交流 C高频交流D 低频交流三、计算题2. 热敏电阻在0 C和100C时，电阻值分别为200k Q和10k Q。试计算该热敏电阻在 20 C 时的电阻值。3. 用镍

15、铬-镍硅势电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻，从电位差计测得热电热为-1.19mv，此时电位差计所处的环境温度为15C，试求该时刻温箱的温度是多少度？镍铬-镍硅热电偶分度表测量端温度C0123456789热电动势(mv)-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.080.120

16、.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.68：0.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.164.下面是热电阻测量电路，试计算:(1) .已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50C，试计算出 Rt的值和Ra的值。(2) .电路中已知 R1、R2、R3和E,试计算电桥的输出电压VAB其中(R仁 10KQ , R2=5KD , R3=10KQ , E=5伏)7. 如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R固定电阻,R1与R4是电阻应变

17、片，工作时 R1受拉，R4受压， R=0,桥路处于平衡状态，当应变片受 力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压 Ucd表示应变片变后电阻值的变化 量。试证明：Ucd=- ( E/2 ) ( R/R)。9将一只灵敏度为0.08mv/ C的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为50C ,毫伏表的输出为60 mv,求热电偶热端的温度为多少 ？11.下图为一直流应变电桥，图中E=8V R仁R2=R3=R4=12d，试求：R1, R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻， 电桥输出电压U0=?题 中，如果R2与R1感受应变的极性相反，且增量 R1=A R2=1.2

18、 Q,电桥输出电压 U0=?14 如图所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏度系数k二2.05，未受应变时Ri =120门，当试件受力F时，应变片承受平均应变；=8 10，求(1) 应变片电阻变化量Ri和电阻相对变化量Rl/Rl。(2) 将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压是多少。四、简答题1. 简述霍尔电动势产生的原理。答：在N型半导体薄片的控制电流端通以电流I，则半导体中的载流子电子将沿着和电流相反的方向运动，再在垂直于半导体薄片平面的方向上加一磁场B,则由于洛伦兹力的作用，电子向一边偏转，并使该边形成电子积累，另一边则积累正电荷，于是产生内部

19、电场， 该电场阻止运动电子的继续偏转，当电场力与洛伦兹力大小相等时，电子的积累便达到动态平衡。 此时，在薄片两端面之间建立的电场称为霍尔电场，相应的电势即为霍尔电动势。2. 简述热电偶的工作原理。答：由A、B两种不同导体材料两端相互紧密地连接在一起，形成一个闭合回路，这样构成一个热电偶。当两结点温度不等时，回路中就会产生电势，从而形成电流，这就是热电偶的工作原理。总的热电势由接触电势和温差电势组成，热电偶产生热电势的条件为： 热电偶必须采用两种不同的材料作为热电极； 热电偶的热端和冷端两个结点必须具有不同的温度。3. 以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。（P280-281）4. 简述电阻应变

20、片式传感器的工作原理。14.金属电阻应变片的工作原理。答：电阻应变式传感器是利用导体或半导体的应变效应来实现的，当导体或半导体在受到外力作用发生形变时，其阻值也随之改变。即：Pl设金属电阻丝，长度为I，截面积为 A，电阻率为t，则该导体的电阻为：R -。A当电阻丝受到拉力 F作用时，伸长 山，截面积相应减小.A，电阻率的改变为厶r ,则电阻 的相对变化量为：dR dld- dA=T RI-A5. 什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明势电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。（P208-213）6. 分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于

21、温度变化而产生测量误差的过程。（答案见P152）7. 传感器的定义和组成框图？答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置，由敏感元件和转换元件组成。组成框图如下：*转换元件 H信号转换电路辅助电源被测感元件传感器组成方框图8. 直流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥的平衡条件是什么？应变片式电阻传感器、自 感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路？答：直流电桥：P149-153 ;交流电桥：P235-2369. 为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方 法。17.用应变片测量时，为什么要进行温

22、度补偿？答：用电阻应变片进行测量时，要求被测量只随应变而变，而不受任何其他因素的影响，但应变片的电阻变化受温度影响很大，给测量带来很大的误差，即温度误差，所以要对应变片式电阻传感器进行温度补偿。导致温度误差的主要原因：电阻的热效应；试件与应变丝的材料线膨胀系数不一致，使应变丝产生附加变形，造成电阻的变化。温度误差补偿的方法：自补偿法；线路补偿法。10. 以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理。(P253-254)11. 什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏系数的区别。答：金属应变片的灵敏系数： 应变片的电阻相对变化与应变片轴向应变的比值，即单位应变所引起的阻值的改变

23、量的大小。 应变片的灵敏系数小于同种材料金属丝的灵敏系数，主要大原因是应变片的横向效应和粘贴胶带来的应变传递失真。12. 热电阻与热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同？答：热阻效应 P202，半导体热敏电阻 P204-20513. 试简述电容式传感器的工作原理及分类。答：物体间的电容量与其结构参数有关，通过改变结构参数而改变物体间的电容量来实现对被测量的检测，就是电容式传感器的工作原理。物体间的电容量与构成电容元件的两个极板的形状、大小、相互位置以及极板间的介电常数有关，即：C = f( ；,S,、J，电容式传感器可通过改变介电常数:，两极板相互覆盖的面积S和极板间的距离来改变电容量C而实现测量

24、。所以电容式传感器可分为变间隙、变面 积和变介质三类。15.简述正、逆压电效应。P28016简述热电偶的三个基本定律(要求有适当文字说明及公式表达)。答：中间温度定律：热电偶AB的热电势仅取决于热电偶的材料和两个结点的温度，而与温度沿热电极的分布以及热电极的参数和形状无关。用公式表示为：Eab(T,T。)=Eab(T,Tc) Eab(Tc,T)中间导体定律：在热电偶 AB回路中，只要接入的第三导体两端的温度相同，则对回路的总 热电势没有影响。用公式表示为：Eabc(T,To) = Eab (TT0)Eabc (TToTc Eab(T,To)标准电极定律：当热电偶回路的两个结点温度为T, To时

25、，用导体 AB组成的热电偶的热电势等于热电偶 AC和热电偶CB的热电势的代数和，导体 C为标准电极，即：Eab(T,ToEac(T,To) Ecb(T,To) = Eac(T,To) -Ebc(T,To)五、名词解释1. 传感器：能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。传感器：能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置常由敏感元件和转换元件组成。 信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置2. 传感器的幅频特性和相频特性：幅频特性：传感器输出特性的幅度与输入信号频率之间的关系。

26、相频特性：传感器输出特性的相位与输入信号频率之间的关系。3. 传感器的分辨力、线性度：传感器在全部工作范围内，都能够产生可观测输出变化的最小输入变化量的最大值即传感器的分辩力。传感器实际的静态特性的校准特性曲线与某一参考直线不吻合程度的最大值即线性度。4. 电阻应变片的横向效应：金属电阻丝制成应变片时，在电阻丝的弯段，电阻的变化率与 直段不同，导致应变片的灵敏系数比直段线材的灵敏度小，即产生横向效应。5. 压阻效应：固体受到作用力后电阻率发生变化的现象即固体的压阻效应。6热电效应：物质的电阻率随温度变化的物理现象。大多数金属的电阻随温度的升高而增 加，其原因是：当温度增加时，自由电子的动能增加

27、，这样要改变自由电子的运动方式使之 形成定向运动所需的能量要增加，这反映到电阻上，其阻值增加。7. 接触电势：两种不同材料的导体相互紧密连接在一起，由于导体中自由电子的浓度不同，自由电子就会扩散，单位时间里自由电子浓度大的导体向浓度小的所扩散的电子数多，自由电子浓度大的导体因失去电子而带正电，浓度小的因得到电子而带负电，于是在接触处形成电位差，该电位差称为接触电势。8. 温差电势：对于单一均质导体，当其两端的温度不同时，由于温度较高的一端的电子能 量高于温度较低的一端的电子能量，因此产生电子扩散，形成了温差电势。9. 中间温度定律：热电偶的热电势仅取决于热电偶的材料和两个结点的温度，而与温度沿

28、 热电极的分布以及热电极的参数和形状无关。10. 霍尔效应：在金属或半导体薄片两端通以控制电流，并在薄片的垂直方向上施加磁场， 则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种现象称为霍尔效应。11. 压电效应：逆压电效应：在电介质极化方向施加电场，电介质会产生机械变形，当去掉 外加电场时，电介质的变形随之消失，这种将电能转变为机械能的现象称之为逆压电效应。正压电效应：某些电介质，当沿一定方向施加外力导致材料发生变形时， 其内部将发生极化 现象，同时在某些表面产生电荷，当外力去掉后， 又重新回到不带电状态， 这种将机械能转 变为电能的现象称为正压电效应。六、分析题1. 如图所示，请填充下列各空:

29、(1).图1是 电容式加速度传感器结构示意图。(2).图1中各编号名称： 是活动极板; 是固定极板。2. 根据图2简述差动脉冲调宽电路的工作原理，并证明用田1该 与 比。双稳态_rLI融发器UA8转换电路工作的差动式变极距型电容传感器的输出电压 动极位移成正图2差动脉冲调宽电路答：如图所示的差动脉冲调宽电路，其工作原理为：如果电源接通时，双稳态触发器的 A端为高电位，B端为低电位，则A点通过R对G充电，直至F点的电位等于直流参考电压 Ur时，比较器A产生一脉冲，触发双稳态触发器翻转，使A端转变为低电位，B端转变为高电位，此时 F点电位经二极管 VU从Q端迅速放电至零；同时B点的高电位经 R2对

30、C2充电，直至G点的电位等于参考电压 Ur，则比较器A产生一脉冲，触发双稳态触发器翻转，使A端转变为高电位，B端转变为低电位。如此周而复始，在双稳态触发器的两端各自产生一宽度受电容G，C2调制的脉冲方波。3. 如图请填充下列各空：工d_(1) .图2是 霍尔元件的基本测量电路。(2) .图2中各编号名称：和是霍尔电势输出端;和是控制电流端(3) .图2电路中的被测量是电阻 。1. 国际标准确定的热电偶热电极材料有几种？分度号是 T、E、J、K、N、R、B、S。2. 热电偶的结构形式有哪几种？ 普通型、铠装型、表面型和快速型四种。3. 普通热电偶的组成：热电极、绝缘套管、保护套管和接线盒等部分。

31、4. 用K型热电偶测温，若参考端温度为0C,工作端温度为 40C，则热电偶能产生的热电动势是多少毫伏？ 1.6125. 热电偶的参考端温度处理的方法：恒温、补偿导线、电动势修正、电桥补偿。6什么是补偿导线？0100 c范围内与热电极有相同热电特性的廉价金属材料制成的导线。7. 补偿导线的作用是什么？延伸热电偶。8. 使用补偿导线时应注意哪些问题？按热电偶型号选配，保证两接点温度相等、极性正确。9. 使用热电偶冷端补偿器时，对20C温度如何处理？修正或仪表指针零位调至20C。10. 常用热电阻材料有：铂和铜。11. 热电阻式温度传感器有哪几种接线方式？二、三、四线制。12. 热电阻测温电桥电路为

32、什么要用三线制或四线制？ 消除引线电阻受环境温度影响造成的测量误差。13. 热敏电阻按特性可分为哪几种？NTG CTR PTC14. 为什么说热敏电阻与对数二极管相接可构成均匀刻度的温度计？答：因热敏电阻的特性为指数律的非线性，所以用对数二极管可实现非线性补偿。15. 用NTC测温时，是否要限制其偏置范围？是。16. 怎样用热敏电阻来防开机冲击电流。一 .1 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹

33、性敏感元件可将力转换为位 移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信 号。二.1.电阻应变效应？答：导 体或半导体材料在外力作用下 产生机械变形（拉伸或 压缩） 时，其电阻值也随之发生相应的变化，这种现象即为电阻应变效应。4. 采用阻值为120 Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Q的固定电阻组成电桥，供桥电压为 4V,并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。KeU4 2 10上

34、U 0 =4 10时22KeU4210aU04 1022N ;/V , 应变为 1000 时应 为全桥时U二K；U ,所以应变为1时K UK U 4 2 10”6U 0 U 0 二=2 10解：单臂时4所以应变为1时44/V，应变为K U4 2 10”3K UU 0= 2 10U 0 -1000时应为44N ;双臂时2，所以应变为1单臂时灵敏度Uo =8 10 /v，应变为1000时应为U0 =8 10 n。从上面的计算可知:最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。5. 采用阻值R=120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值 R=120Q的固定电阻组成电 桥，供桥电压为10V。

35、当应变片应变为 1000时，若要使输出电压大于 10mV，则可采用何 种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？解：由于不知是何种工作方式，可设为 n,故可得：K U 2 10 10U 0 =二10mV 得n要小于2，故应采用全桥工作方式。6. 如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V, R3=R4=100Q , Ri和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为 50 Q，灵敏度系数 K =2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面5 000，试求此时电桥输出端电压U0。RF!IZ ZZ ZI/ 71解：此电桥为输出对称电桥，故UoK ；U22 3 5 102= 15/mV1 什么是传感器？它由哪几个

36、部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感 元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。1. 什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？解：应变效应，是指在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率p发生变化的现象。横向效应，是指将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变

37、状态相同，但由于应变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数k较电阻丝的灵敏系数 k0小的现象。2. 试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。解：金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。箔式应变片是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅， 其优点是散热条件好，允许通过的电流较大，便于批量生产，可制成各种所需的形状； 缺点是电阻分散性大。薄膜式应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1 m以下的金属电阻薄膜的敏感栅，最后再加上保护层。它的优点是应变灵敏度系数大， 允许电流密度大，工作范围广。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。半导体应变