级《传感器原理》期中试卷

1、2014级传感器原理期中试卷福建师范大学福清分校20152016学年度下学期14级电子信息工程 2班 传感器技术期中试卷试卷类别：闭卷考试时间：120分钟座号 姓名 成绩、请画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。(10%)1输出信息信号调节电路i 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。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 控制的有用电信号的电路。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

2、%)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，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，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，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 M和电感L、 L1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4300应变作用。若该电桥测量应变时非线性误差为2%,n=R2/R1=1,则该应变片的灵敏度系数为多少？ （ 10%）RiRRi2r dRiR2R11011 -Z- 曰AR/R=4/102

3、ks=9.12R1RR1Ks 1 4.605R1五、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。（1）增加传感器原始电容值（2）注意传感器 的接地和屏蔽；（3）集成化（4）采用“驱动电缆”（双层屏蔽等位传输）技术（5）6 / 4采用运算放大器法；(6)整体屏蔽法六、请分析AdTCy(t)Cx(t)传感器系统的频率响应特性。(15%)公虹yt xtC dt令以S)中的$ =/例即。=0,则系

4、统的频率响应函数七、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当衔铁在中间位置时，位移 x (t) = 0,传感器输出电压UI =0,只有U243起作用。正半周时R RL , R RL因为是从中心抽头，所以u1= u2 ,故i 3 = i 4。流经RL的电流为i 0 = i 4 i 3 = 0,同理负半周时，流经 RL 的电流为i 0 = i 1 i 2=0;当衔铁在零位以上时，位移 x (t) > 0, U1与U 2同频同相。正半周时Ui % i4R RLU2 e2 i3RL故i 4 > i 3 ,流经RL的电流为i 0 = i

5、4 i 3 > 0 ,i1负半周时u2 e1R RLi2u1e1R RL ,故i 1 > i 2 ,流经RL的电流为i 0 = i 1i 2 > 0 ;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。差动变压器的输出经过相敏检波以后，特性曲线如下图。4同理当衔铁在零位以下时，位移 x (t) < 0, U1与U 2同频反相，电流八、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%)均小于00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 S1和S20 S1和S2与被测带材表 面之间的距离分别为x1和x2。若带材厚度不变，则被测带材上、下表面之间的 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2Uo,数值不变。 如果被测带材厚度改变量为A 6,则两传感器与带材之间的距离也改变一个A 6