本文格式為Word版，下載可任意編輯——傳感器總復習題

總復習題

1-7.一數字溫度測量系統的測溫范圍為－55℃～＋150℃，在此范圍內的最大線性偏差為±1℃,試求該系統的測溫線性度。

1-8.某壓力傳感器的量程范圍為50KPa～0.2MPa，精度等級為0.2級（0.2%），試求其在量程范圍內的最大絕對誤差。

1-9.用測量范圍為50~150kPa的壓力傳感器測量140kPa壓力時，傳感器測得示值為142kPa，求該示值的絕對誤差，相對誤差。

2-1.一絲繞應變計的靈敏系數為2，初始阻值100?，試求當試件受力后的應變為1.8?10?3時該應變計的電阻變化ΔR。

2-2.一試件受力后的應變為2?10?3；絲繞應變計的靈敏系數為2，初始阻值120?，溫度

系數?50?10?6?線膨脹系數為14?10?6?C；試件的線膨脹系數為12?10?6?C。C，

試求：溫度升高20℃時，應變計相對熱輸出。

2-3.在懸臂梁的上下方各貼一片電阻為120Ω的金屬應變片R1和R2。若應變片的靈敏系數

k=2，電源電壓U=2V，當懸臂梁頂端受到向下的力F時，電阻R1和R2的變化值ΔR1=ΔR2=0.48Ω，試求電橋的輸出電壓。

BR1??R1A

R2??R2CUOR1?R2?R1

R4DUR3R2

2-4.圖為一直流應變電橋，圖中U=4V，

R1?R2?R3?R4?120?，試求：

①R1為金屬應變片，其余為外接電阻，當R1的增量為?R1?1.2?時，電橋輸出電壓UO。

②R1R2都是應變片，且批號一致，感應應變的極性和大小都一致?R1??R2?1.2?，其余為外接電阻，電橋輸出電壓UO。

ABR1R2CUOR4DUR3③題②中，假使R2與R1的感受應變的極性相反，且大小一致，即?R1??R2?1.2?，電橋輸出電壓UO。

2-5.圖為等強度梁測力系統，R1為電阻應變片，應變片靈敏度系數

K=2.05，未受應變時，R1=120Ω，當試件受力F時，應變片承受平均應變ε=800μm/m，試求：

①應變片的電阻變化量?R1和電阻相對變化量?R1/R1

②將電阻應變片R1置于單臂測量電橋，電橋電流電壓為直流

3V，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。③若要減小非線性誤差，應采取何種措施？分析其電橋輸出電壓及非線性誤差的大小。2-6.利用懸臂梁結構可以構成稱重傳感器。試就在懸臂梁的上下方各貼一片金屬應變片組成

差動半橋和各貼二片金屬應變片組成差動全橋時的應變電阻片的布貼方式、電橋連接方法和相應的輸出電壓大小做出說明,并說明其差動和溫度補償的原理。2-8一個初始阻值為120Ω的應變片，靈敏度為K=2.0，假使將該應變片用總阻值為12Ω的導線連接到測量系統，求此時應變片的靈敏度K’。2-9采用四片一致的金屬絲應變片（K=2），將其粘貼在如下圖的實心圓柱形測力彈性元件上。已知力F=10kN，圓柱橫截面半徑r=1cm，材料的彈性模量E?2?10?7N/cm2，泊松比μ=0.3。

（1）畫出應變片在圓柱上的粘貼位置及相應的測量橋路原理圖。（2）求各應變片得應變及電阻相對變化量。

（3）若電橋供電電壓U=6V，求橋路輸出電壓Uo。

（4）此種測量方法能否補償環境溫度對測量的影響，說明理由。

3-1.分別畫出正負半周下二極管環形相敏檢波電路的等效電路并據此說明其工作原理（如何

反映銜鐵運動的大小和方向）。

3-2.試推導差動變壓器的輸出電壓與△M之間的關系。3-3.利用電渦流式傳感器測量金屬板的厚度時，為什么測薄板時應選擇較高的頻率，測厚板

時則選較低的頻率。

3-4.利用電渦流式傳感器測量厚度，試述低頻透射式和高頻反射式測量的工作原理。3-5已知變氣隙電感傳感器的鐵心截面積S=1.5cm2，磁路長度L=20cm，相對磁導率μ

-7

i=5000，氣隙δ0=0.5cm，?δ=±0.1mm，真空磁導率μ0=4π*10H/m，線圈匝數N=3000，

求?L/?δ，若做成差動結構形式，其靈敏度將如何變化？

3-6如圖為氣隙式電感傳感器，鐵心截面積S=4mm*4mm，氣隙總長度lδ=0.8mm,銜鐵最大位移?lδ=±0.08mm,鼓舞線圈匝數N＝2500匝，導線直徑d＝0.06mm，電阻率，當鼓舞電源頻率f＝4000Hz時，()，??1.75?10?6??cm?0?4??10?7H/m忽略漏磁及鐵損，要求計算：（1）線圈電感值

（2）電感的最大變化量

（3）當線圈外截面積為11mm*11mm時，其直流電阻值（4）線圈的品質因數

3-7利用電渦流式傳感器測板材厚度，已知鼓舞電源頻率f=1MHz，被測材料相對磁導率

?6μr=1，電阻率??2.9?10??cm，被測板材厚度為1.2mm。（1）計算采用高頻反射法測量時，渦流穿透深度h為多大？

（2）能否采用低頻透射法測板厚?若可以需要采取什么措施？畫出檢測示意圖。

4-1.同心圓筒電容傳感器如下圖其可動極筒外徑為9.8mm，定極筒內徑為10mm，遮蓋

長度為1mm時，試求電容值C。當供電電源頻率為60KHz時，求它的容抗值。

4-2.一個圓形平板電容式傳感器，其極板半徑為5mm，工作初始間隙為0.3mm，空氣介質，

所采用的測量電路的靈敏度為100mV/pF，讀數儀表靈敏度為5格/mV。假使工作時傳感器的間隙產生2μm的變化量，則讀數儀表的指示值變化多少格？

4-3.當差動式變極距型電容傳感器動極板相對于定極板移動了?d＝0.75mm時，若初始電容

量C1＝C2＝80pF，初始距離d＝4mm，計算其非線性誤差。若改為單平板電容，初始值不變，其非線性誤差為多大？

4-4.已知極板電容傳感器，其極板面積為A，兩極板間介質為空氣，極板間距1mm，當極

距減少0.1mm時，求其電容變化量和傳感器的靈敏度。若參數不變，將其改為差動結構，當極距變化0.1mm時，求其電容變化量和傳感器的靈敏度？并說明差動傳感器為什么能提高靈敏度并減少非線性誤差。

4-5.平板式電容位移傳感器如下圖。已知極板尺寸a＝b＝4mm，間隙d0＝0.5mm，極板

間介質為空氣。求該傳感器的靜態靈敏度。若極板沿x方向移動2mm，求此時的電容量。

4-6.如圖為電容式傳感器的雙T型電橋測量電路，已知R1＝R2＝R=40kΩ，RL=20KΩ，E=10V，

f＝1MHz，C2＝10pF，C1＝10pF，?C1＝1pF。求UL值。

5-1某磁電感應式速度傳感器總剛度為3200N/m，測得其固有頻率為20Hz，今欲將其固有頻率減小為10Hz，問剛度應為多大？

5-2已知磁電式速度傳感器的技術參數如下：頻率范圍20~1000Hz，幅值范圍為5mm（峰峰值），加速度幅值范圍為0.1~30g（g=9.8m/s2為重力加速度），無阻尼固有頻率為5Hz，線圈電阻為600Ω，橫向靈敏度最大為20%，靈敏度為4.88±0.2V/（m/s），質量為170g。

（1）在有效載荷作用下測得最低頻率時位移的振幅為5mm，試計算這時的輸出電壓值。（2）頻率為100Hz時測得輸出電壓幅值為0.5V，確定這時的速度和相應的位移。5-3霍爾元件靈敏度KH=40V/（A·T），控制電流I=3.0mA，將它置于變化范圍為

?4?4T的線性變化的磁場中，它輸出的霍爾電勢范圍為多大？1?10~5?10

5-4某霍爾元件L×b×d為?4mm?0.2mm,其靈敏度系數為1.2mV/(mA?T),8mm沿L方向通過工作電流I=5mA,垂直于b×d面方向的均勻磁場B=0.6T.求其輸出的霍爾電勢是多少?

6-1.以鈦酸鋇為例，在y軸受到1N/m2的切應力。試求出在各方向產生的電荷密度。

6-2.已知電壓前置放大器輸入電阻及總電容分別為Ri＝1MΩ，Ci＝100pF，求與壓電加速度計相配測量1Hz的振動時幅值誤差為多大？

6-3.將壓電式傳感器與一只靈敏度為Sv且可調的電荷放大器連接，然后接到靈敏度為Sx=20mm/V的光線示波器上記錄，現知壓電式壓力傳感器靈敏度為Sp=5pc/Pa，該測試系統的總靈敏度為S=0.5mm/Pa，試問：

(1)電荷放大器的靈敏度為Sv應調為何值（V/pc）?

(2)用該測試系統測40Pa的壓力變化時，光線示波器上光點的移動距離是多少？6-4一只壓電晶體的電容為Ca＝1000pF，電荷靈敏度為Sq＝2.5pc/N，電纜電容為Cc＝3000pF，示波器的輸入阻抗為1MΩ，輸入電容為50pF。(1)求壓電晶體的電壓靈敏度。(2)分析測量系統的頻率響應特性。

(3)假使系統允許的測量幅值誤差為5％，可以測量的最低頻率為多大？

(4)假使頻率為10Hz，允許誤差為5％，用并聯連接方式，并聯電容的值為多大？

6-5.一只壓電式加速度計，供它專用的電纜的長度為1.2m，電纜電容為100pF，壓電片本身的電容為1000pF。出廠時標定的電壓靈敏度為100V/g(g=9.8m/s2為重力加速度)，若使用中改用另一根長2.9m的電纜，其電容量為300pF，問電壓靈敏度如何改變？

6-6.用石英晶體加速度計測量機器的振動，已知加速度計的靈敏度為2.5pC/g（g＝9.8m/s2），電荷放大器的靈敏度為80mV/pC，當機器達到最大加速度時，相應的輸出電壓的幅值為4V。試計算該機器的振動加速度為多大？

6-7.有一塊壓電晶體，其面積S=20mm2，厚度δ＝10mm，當受到p＝10MPa的壓力作用時，求它所產生的電荷量Q及輸出電壓。

（1）壓電晶體為0度x切型的縱向石英晶體。（2）壓電晶體為利用縱向效應的BaTiO3。

7-1.一光電管與5kΩ電阻串聯，若光電管的靈敏度為30μA/lm，試計算當輸出電壓為2V時的入射光通量。

7-2.如下圖電路為光控繼電器開關電路。光敏電阻為硫化鎘器件，其暗電阻R0?M?，10在照度E=100lx時，亮電阻RLt?5k?，三極管的β值為50，繼電器J的吸合電流為10mA，計算繼電器吸合時需要多大照度？

7-3．光敏二極管的光照特性曲線和應用電路如下圖，圖中l為反相器，RL為20kΩ，求光照度為多少lx時Uo為高電平。

7-4.光電二極管的等效電路如下圖，在入射照度一定時，光電二極管相當于一個恒流源，以Is