《传感器与检测技术》期末考试试卷及答案

1、1 1传感器与自动检测技术、填空题（每题 3 分）1、 传感器通常由直接响应于被测量的 _敏感元件_、产生可用信号输岀的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。2、 金属材料的应变效应是指 _ 金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。3、 半导体材料的压阻效应是 _半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化_，这种现象称为压阻效应。4、 金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是_它们都是在外界力作用下产生机械变形 _，从而导致材料的电阻发生变化。5、 金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是 _ 金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻

2、率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。6、 金属应变片的灵敏度系数是指 _ 金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。7、 固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称_压阻_ 效应。8、 应变式传感器是利用电阻应变片将应变_转换为电阻变化的传感器。9、 应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为_电阻_ 变化的传感器。10、 应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。11、 应变式

3、传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变_，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。12、 应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感 元件用来将应变的转换为电阻的变化。13、 应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化 。14、 要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量岀来，需采用特别设计的测量电路，通常采用电桥

4、 电路。15、 电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。16、 变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2 倍。17、 电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、_结构简单 _、适应性强。18、 电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输岀特性。19、 电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。20、 电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数 或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实 现对非电量2 2的测量。线圈的互感系数的变化，并

5、通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。22、 电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。23、 电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。24、 电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。25、 电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤 。26、 电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。27、 电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。28、 压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容 并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。29、 压电式传感器是一种典型的自发电型传感器（或

6、发电型传感器），其以某些电介质的压电效应 为基础，来实现非电量检测的目的。30、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为极化 效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称电致伸缩效应。31、 压电式电压放大器特点是把压电器件的高输岀阻抗变换为传感器的低输岀阻抗，并保持输岀电压与输入电压成正比。32、 电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输岀电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。33、 热电动势来源于两个方面，一部

7、分由两种导体的接触电势 构成，另一部分是单一导体的温差电势。34、 补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是中间温度 定律。35、 常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。36、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。37、 热电偶是将温度变化转换为电势 的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻_变化的测温元件。38、 热电阻最常用的材料是和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛 应用。39、 热电阻引线方式有三种，其中三线制 适用于工业测量，一般精度要求场合;二线制适用

8、于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。40、 霍尔效应是指_ 在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别岀现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差_的现象。41、 制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料 ，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面岀现电势差最大。42、应该根据元件的 _输入电阻 _、输岀电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。43、 按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。21、电感式传感器可以把输入的物理量

9、转换为线圈的自感系数或3 344、 按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射 式、辐射式和开关式光电传感器。45、光电传感器的理论基础是光电效应46、 用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的_电荷_与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。47、 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器 _的基本原理制成的，其次级绕组都用 _同名端反向 _形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。48、 电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。49、 影响金属导电材料应变灵敏系数K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。50、 传感器的基本特性通常指的

10、是传感器的输入和输岀之间的关系特性。51、 在传感器领域，应用比较广泛的基本电量传感器有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器和电涡流式传感器。52、物质的光电效应通常分为外光电效应、内光电1效应和光生伏打效应三53、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。54、电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。55、.传感器的动态特性包括瞬态响应特性和频率响应特性。56、霍尔电势与半导体薄片的厚度成正比。57、温度传感器主要用来检测物体的温度。58、 传感器是由 _敏感元件与转换元件组成的。59、 红外测温仪是利用热辐射体在红外波段的辐射通量来测量温度的60、 霍尔传感器是利用霍尔效应

11、原理将被测物理量转化为电势的传感器。61、 压电传感器的工作原理是以 _晶体_ 的压电效应为理论依据。62、 热电偶属于 _ 温度_ 传感器，常用来测量物体的温度。63、 电磁波谱中紫光携带的能量比红光携带的能量要 _大或多 _ 。64、 光纤按其传输模式多少分为单模光纤和|多模|光纤。65、 湿敏元件除对环境湿度敏感外，对 _ 温度_亦十分敏感。66、 热敏电阻按温度系数可分为 _ PTC（或正温度系数型）、NTC 或负温度系数型以及在某一温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器 CTR 的传感器。67、 霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测量转换为 _电势_ 的传感器。68、 弹性滞后|和弹性

12、后效及蠕变是弹性敏感元件的两个基本特性。69、 金属应变片的弯曲半径越大，其 _ 横向|_效应也越大。70、 固体受到作用力后_ 电阻率发生变化的现象称为固体的压阻效应。71、 热电阻传感器分为金属热电阻和 _ 半导体_ 热电阻两大类。72、 光纤模式指的是_ 光波沿光纤传播的途径和方式。73、 光敏二极管是一种利用 _ PN 结_单向导电性的结型光电器件。75、 电感式传感器以电和磁为媒介，利用磁场变换引起线圈的 _ 自感量或者互感量的变化，把非电量转换为电量的装置。76、 热电偶回路产生的电势由 _ 接触_ 电势传和温差电势两部分组成。77、光电管是利用 _ 外光电效应制成的光电元件。78

13、、 应变片的敏感元件是 _ 敏感栅_79、 压电式传感器的工作原理是以晶体的 _ 压电效应 _为理论基础。80、 磁敏二极管是利用磁阻效应进行磁电转换的。81、 _ 热敏电阻利用半导体电阻随温度变化的特性制成的测温元件。82、 光电效应通常分为外光电效应、 _ 内光电效应和光生伏特效应。4 483、 金属应变片的工作原理是基于金属的 _ 应变效应_ 。84、 霍尔传感器的误差主要包括零位误差和 _ 温度误差_ 。85、 传感器的频率响应特性通常由 _ 幅频特性和相频特性组成。86、 压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。87、 红外传感器按工作原理可分为 _ 量子型_ 及热型两类

14、。88、 常用的基本电量传感器包括电阻式、电感式和电容式传感器。89、 传感器按能量变换关系分为有源型和无源型。90、 光电池是基于光生伏打效应。91、 传感器的核心部分是转换元件；6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（增加减小不变）（2 分）7. 仪表的精度等级是用仪表的（ 相对误差 绝对误差 引用误差）来表示的（2 分）8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（ 变面积型 变极距型 变介电常数型）外是线性的。（2 分）1、 变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（增大，减小，不变）。2、 在平行极板电容传感器

15、的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（变面积型，变极距型，变介电常数型）是线性的关系。3、 在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（正比，反比，不成比例），与副方线圈的匝数成（正比，反比，不成比例），与回路中磁阻成（正比，反比，不成比例）。1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部分组成。2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为外光电效应，内光电效应，热释电效应 三种。4.光电流与暗电流之差称为光电流。5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和

16、区域内。6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计和 箔式应变计 结构。7.反射式光纤位移传感器在位移-输岀曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与距离的平方成反比关系。8.灵敏度是描述传感器的输岀量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传感器输岀量的变化值与相应的 被测量的变化值之比，用公式表示 k （x） = y/ x。9.线性度是指传感器的输岀量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。10.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两

17、大类。11.利用热效应的光电传感器包含光-热、热-电 两个阶段的信息变换过程。12.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿 _13.应变式传感器一般是由电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。14.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。15.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应 。16.光电管是一个装有光电阴极 和 阳极的真空玻璃管。17.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输岀的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态

18、、负载以及入射光波长等因素5 5有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr （f）=Sr。心+4 n 2f 2T2）18.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。6 6国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输岀信号的器件或装置，通常由敏感元件 和转换元件组成。传感器按输岀量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：心=输岀量的变化值/输入量的变化值=/ x应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和

19、应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为柱式传感器、轮辐式传感器、悬梁式传感器 和环式传感器应变式传感器一般是由电阻应变片 和测量电阻两部分组成。应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计长为 I、截面积为 A、电阻率为 p 的金属或半导体丝，其电阻为：R= -丄。A传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈值、迟滞差、稳定性 _5)温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法(4)在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式应变计。光电式传感器是将

20、光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特 _。应变计根据敏感元件的材料不同，可分为金属式和半导体式。应变计根据敏感元件的不同可以分为金属式和半导体式两大类。应变测力传感器由弹性体、应变计和外壳组成。内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。电阻应变计，也称应变计或应变力，是一种能将机械构件上的应变的变化转换成电阻变化的传感元件。一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶系统、一阶和二阶系统组合而成的。敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越小(大/小)。应变式传感器的基本结构通常可以分为两部分，弹性敏感元件和应变计。_应变计自补偿方法包括：选择式自

21、补偿应变计和双金_入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。依据传感器的输岀信号形式，传感器可分为模拟式传感器，数字式传感器 。传感器线性度公式巳max100%.其中.YFS表示的是传感器满量程输岀平均值。YFS两个各有 G(s)和 G(s)传递函数的系统串联后，如果其阻抗匹配合适，相互之间不影响彼此的工作状态，那么其传递函数为G(s)= G1(s) ?G(s)。输入逐渐增加到某一值， 与输入逐渐减小到同一入值时的输岀值不相等，叫做 迟滞 现象。 迟滞差 表示这种不相等的程度。 其值以 满19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35

22、.36.37.38.39.40.41.42.43.44.7 7量程 的输岀 YFS的百分数表示。由于环境改变而带来的温度误差，称为应变计的温度误差，又称 热输岀悬臂梁作为弹性敏感原件，根据其界面形状不同，一般可分为等截面梁 和 等强度梁 。线性度和灵敏度是传感器的静态 指标，而频率响应特性是传感器的动态 指标。金属电阻的应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。按传播模式的多少分类有单模光纤,多模光纤。相位型光纤传感器通常使用相位检测的方法，该方法主要包括：零差检测、外差检测、合成外差检测等三种方法。能保证一个湿敏器件正常工作的环境的最大变化范围称为湿度量程。光纤传播过程中由于 材料的吸收，散

23、射 和 弯曲处的辐射损耗 等的影响，不可避免的要有损耗。测量加速度的传感器种类很多，目前使用最广泛、最普遍的是压电加速度传感器光线的结构由 纤芯，包层，护套三个部分组成。热敏电阻有三种类型，即 正温度系数型、负温度系数型、临界温度系数型光纤按折射率变化类型可分为阶跃折射率光纤 和 渐变折射率光纤；按传播模式的多少可分为单模光纤和 多模光纤光纤的导光能力取决于纤芯和包层光学性能，数值孔径作为光纤的几个重要参数，根据光纤纤以定义为：NA二、.n2-n；，单模传输条件是V 0,；3 0；艮、R 沿圆周方向贴则产生负应变;20,；4/R4=- k2- -2 X 0.47 X 10-4= -0.94 X

24、 10-4(b)(b)376、采用四个性能完全相同的电阻应变片（灵敏度系数为K）,将其贴在薄壁圆筒式压力传感元件外表圆周方向，弹性元件周围方向应变,(2)d2(D - d)EP式中，p 为待测压力，泊松比，E 杨式模量，d 为筒内径，D 为筒外 电压 U。要求满足如下条件：（1）该压力传感器有温度补偿作用；（2）桥路输岀电压灵敏度最高。试画岀应变片粘贴位置和相应桥路原理图并写岀桥路输岀电压表草2| .JA A向径。现采用直流电桥电路,达式。计算题 376376 题图解：按题意要求圆周方向贴四片相同应变片如果组成等臂全桥电路。当四片全感受应变时，桥路输岀信号为零。故在此种情况下，要求有补偿环 境

25、温度变化的功能，同时桥路输岀电压还要足够大，应采取参比测量方式即两片R1、R3贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件，而另两贴片在不感受应变的圆筒外壁上作为补温元件，如图（a）所示。b）桥臂位置上。此时被测压力变化时,R1、民随筒壁感受正应变量供电桥30。并且=；3； R 和 R.所处位置筒壁不产生应变，故；2=；4= 0。桥路电故把 R 和 R 放在桥壁上，可获得较高的电压灵敏度。则输出信号电压U0为压 U 只与敏感元件 R、R?、R4；10，；R3有关，(b)(b)292930301厌腕厌腕宀宀4有書有書）U=丄丄k3du .P4 （D -d）E另一方面 R、F4放于桥臂上与 R、R3组成的全桥测

26、量电路，当环境温度变化时产生的电阻变化量均相同，故对环境温度变化有补偿作用，使U上上22 2（D_d）E313144Ku=1.6 103=4.8 10(v/m)(1 分)45.已知某霍尔传感器的激励电流 l=3A，磁场的磁感应强度 B=5 x 10-3T，导体薄片的厚度 d=2mm，霍尔常数 RH= 0.5，试求薄片导体产生的霍尔 电势 UH的1AR1tAR2t5 =；1t 2tR1R2虽一昌W =0R3R4403、一个铁氧体环形磁芯，平均长度为12cm，横截面面积为 1.5 cm2，平均相(1)均匀绕线 500 匝时的电感;对磁导率为 gr= 2000。求:匝数增加 1 倍时的电感。解：当线

27、圈绕在这种圆形的磁芯上时，电感的计算公式为21 : L=N=Rm62.5*10-22*10-7-42000* 4* p*10* 1.5*102 :L2= 4* L= 3.14H=0.785H44.已知某厂生产的线性绕线电位器参数为：导线的电阻率p =3.14x 10-3Q m,导线横截面积 S=3.14x 10-6m2，绕线节距 t= 1mm，电位器骨架的高h=50mm，宽 b=30mm，试求(1)该电位器的电阻灵敏度KR;(2)若通过导线解：由线性线绕电位器传感器电阻灵敏度和电压灵敏度的定义知,（1分）KRQh），（1 分）Ku讹讹h）,KRI（1 分）StSt将已知数据代入上式得,_Q_Q

28、KR=23.14 10（301050 10）=1.6 104（Q /m）（2 分）3.14 10* 1 10“3232大小。解IB由霍尔效应原理实验知，UH=RH11（3 分）d将已知数据代入上式得，3 5 10 UH=0.53=3.75（V） （3 分）2 1045.已知某霍尔传感器的激励电流 I=5A，磁场的磁感应强度 B=5 x 10-3T，导体薄片的厚度 d=1mm，霍尔常数 RH= 0.8，试求薄片导体产生的霍尔 电势 UH的大小。解由霍尔电动势的计算公式知，（3 分）将已知数据代入上式得，5X510UH=0.83=20（ V）（3分）1 102.2.简述热电偶的工作原理。 （6 6

29、 分）答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动 势的大小，就可测得温度的大小5.5.什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性。（1010 分）答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入一输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入一输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件

30、下一般要研究传感器的动态特性。6.6.绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关 系。（1010 分）答：框图如下：测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。四、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？请详细推导分流法。（1010 分）答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔组件的不等位电动势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极

31、之间的空载电动势，可用输出3333的电压表示。温度补偿方法：a a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b b 电桥补偿法。推导分流法略。2.2.简述霍尔电动势产生的原理。（5 5 分）答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，电子受到洛伦兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端 面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产 生电场，相应的电势称为霍尔电动势UH H。5.5.什么是传感器静态特性？ （4 4

32、 分）答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入一输出特性。2.2.从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感 器。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响 应特性3.3.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：根据电源不同分为直流和交流电桥。直流电桥优点：高稳定度直流电源容易获

33、得，电桥平衡电路简单，传感器至测量仪 表的连接导线分布参数影响小。 但是后续要采用直流放大器， 容易产生零点漂移， 线路也较复杂。 交流电桥在这些方面都有 改进。 直流电桥平衡条件：R/R=/R=R3/Ri/Ri ，RR= =RzR3。4.4.如何减少测量系统误差，随机误差对传感器性能的影响？答：（1 1）引入更正值法；（2 2）替换法；（3 3）差值法； 正负误差相消法；（5 5） 选择最佳测量方案。5.5.什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：应变片一般做成丝栅状，测量应变时，将应变片贴在试件表面上，试件的变形很容易传到应变片上。金属应变 片的灵敏系数与金属丝灵敏

34、系数是不同的。第一，零件的变形是通过剪力传到金属丝上的。第二，丝沿长度方向承 受应变时，应变片弯角部分也承受应变，其截面积变大，则应变片直线部分电阻增加时，弯角部分的电阻值减少， 也使变化的灵敏度下降。因此，应变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低。3.3.温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需要进行温度补偿，此观点正确否，为什么？答：不正确。因为半导体材料容易受温度影响，而其直接影响光电流的值，所以还需要温度补偿装置。2S一应变片的电阻1=1201用忙应变为gOO皿m的传感元件.求ZkRZkR与AR/R:若电源电求其惠斯通测星电拼的隹平曲输出电压Uy解i由K=e.得=KE= 2.05K=

35、 = 1 1 6464K103则6R=1.64xlCr R=l 64l（F?197Q其输出电压为 =-xl.64xl0J=1.23xlO-J（r）“s4 J? 4 L23（mV）4.4.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm4.5mm 变到 5.0mm5.0mm 时，位移测量仪的输出电压由 3.5V3.5V 减至 2.5V2.5V，求该仪器的灵敏度。解：该仪器的灵敏度为5.0 - 4.5- -_ _2 2 mV/mmmV/mm34347 7什么是系统误差和随机误差 ？正确度和精密度的含义是什么 ？它们各反映何种误差？答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不

36、变，或按照一定的规律变化的误差。 随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。正确度是指测量结 果与理论真值的一致程度，它反映了系统误差的大小，精密度是指测量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。8.8.服从正态分布规律的随机误差有哪些特性？答：服从正态分布规律的随机误差的特性有：对称性随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。也就是说 f f（- -3曲线对称于纵轴。有界性在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的范围，即绝对值很大的随机n误差几乎不出现。抵偿性 在相同条件下，当测量次数 n nis时，全体随机误差的代数

37、和等于零，即|汁7、叮=0。单峰性对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多，即前者比后者的概率密度大， 在3=0=0 处随机误差概率密度有最大值。1.1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同？答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变 所引起的变化产生的。2.2.直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别？答：它们的区别主要是直流电桥用直流电源，只适用于直流元件，交流电桥用交流电源，适用于所有电路元件。5.乘用阻値氏=120灵酣厘翩K=20的全屁电限破片与阻值不IMG田固定电阴组成 电拣供曲虫压为呎*当应变应变为

38、IDW01若要使输出电圧大于丽H则可蘇 阿种工件方式（设输岀咀抗为无穷大）J解，由于不知星何冲工沽方式.可谀为m故可得，得n夢小于2.故应采用全桥工花方式”E如團斯示为一直潦申桥.供申电源电动势尺汎釧尺和尺为同型号的电阻 应变片.夏艸均溝曲灵敏度叙iK=m两只应支片Si别f占贴于等强度梁同一裁面的正反两面瞬强勰在壹力后产生的应交为5丽.试求此时电桥輛出曲电压暮 此电桥为输岀对称电桥.故珂=_=- -= 1时甌KsUKsUA 10V.35353,有一平面直线位移差动传感器特性苴测量电路采用变压器交流电桥.结构组成如图所示*电容传感器起始时=i2=6=200mniT6P=2Qnni极距沪2nnn,

39、极间介质为空气.洌量 电路ld=3沁3fV,且沪叫试求当动极板上站仇二位移量厶冃!时,电桥输岀电压皿*题3團 解：根据测量电路可得屮u = -th = = x 3sin血-750sill刼/mVaCna 205,如图3-22所示正方形平梅电客器机梅長度ft=4cm,扱抿间呃离.2nim.若用此变面竜I型蜡感器测塑宦移X，试计算该传感器的灵賊度井画出传感器的特性莊线扱板间介驕为空 气”和8-阳xl旷F-m * ”解这是个顼觀舖传感豁共有4个小电容并联组成 2 2” JO_Jc = Cc + =2832- 70.&v仗的单位为米）占1.1.影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？

40、答：影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是：传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、 测量电路零点残余电动势等。2.2.电涡流式传感器的灵敏度主要受哪些因素影响？它的主要优点是什么？答：电涡流式传感器的灵敏度主要受导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几何参数，激励电流频率以及线圈到被测导 体间的距离等因素影响。电涡流式传感结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大、抗干忧能力强，特别是有非接触测 量的优点，因此在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。1 1 什么是金属导体的热电效应 ？试说明热电偶的测温原理。答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A A 和 B B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结