传感器考试试题及答案Word下载.docx
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A.固有频率
B.临界频率
C.阻尼比
D.重复性
11、衡量传感器静态特性的指标不包括(C)。
A.线性度B.灵敏度
C.频域响应D.重复性
12、下列对传感器动态特性的描述正确的是()
A一阶传感器的时间常数τ越大,其响应速度越快
B二阶传感器的固有频率ω0越小,其工作频带越宽
C一阶传感器的时间常数τ越小,其响应速度越快。
D二阶传感器的固有频率ω0越小,其响应速度越快。
二、计算分析题
1、什么是传感器?
由几部分组成?
试画出传感器组成方块图。
2、传感器的静态性能指标有哪一些,试解释各性能指标的含义。
作业3、传感器的动态性能指标有哪一些,试解释各性能指标的含义
第2章电阻应变式传感器
一、填空题
1、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;
半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化,这种现象称__压阻_____效应。
直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同,圆弧部分使灵敏度下降了,这种现象称为____横向___效应。
2、产生应变片温度误差的主要因素有_电阻温度系数的影响、_试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响_。
3、应变片温度补偿的措施有___电桥补偿法_、_应变片的自补偿法、_、。
4.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。
5.半导体应变片工作原理是基于压阻效应,它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍
6.电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿的作用。
7、若应变计基长L=40mm,应变波速v=5000m/s,则上升时间tk=,可测频率f=。
8、压阻式传感器测量电桥的电源可采用__________________也可采用____________________供电。
9、应变式传感器主要用于测量_____________________________________等物理量;
光电式传感器主要用于测量_____________________________________等物理量;
压电式传感器主要用于测量_____________________________________等物理量。
10、应变式传感器是基于______________效应工作的。
对金属应变片,其电阻的变化主要是由于中的_________变化引起的.湿敏传感器是指能将___转换为与其成一定比例关系的电量输出的装置
选择:
1、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的(C)。
A.不变B.2倍C.4倍D.6倍
2.利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(C)
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
3、产生应变片温度误差的主要原因有( AB )
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
4.利用电桥进行温度补偿,补偿片的选择是(A)
A.与应变片相邻,且同质的工作片
B.与应变片相邻,且异质的工作片
C.与应变片相对,且同质的工作片
D.与应变片相对,且异质的工作片
5.通常用应变式传感器测量(C)。
A.温度B.密度
C.加速度D.电阻
6.影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是(
B
)。
A.导电材料电阻率的变化B.导电材料几何尺寸的变化
C.导电材料物理性质的变化D.导电材料化学性质的变化
7.电阻应变片的线路温度补偿方法有(
AB)。
A.差动电桥补偿法B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法
C.补偿线圈补偿法D.恒流源温度补偿电路
8、金属丝应变片在测量构件的应变时,电阻的相对变化主要由()来决定的。
A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化
C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化
1说明电阻应变测试技术具有的独特优点。
(1)
这类传感器结构简单,使用方便,性能稳定、可靠;
(2)
易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测;
(3)
灵敏度高,测量速度快,适合静态、动态测量;
(4)
可以测量各种物理量。
2、一台采用等强度梁的电子秤,在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为k=2的金属箔式应变片做成秤重传感器。
已知梁的L=100mm,b=11mm,h=3mm,梁的弹性模量E=2.1×
104N/mm2。
将应变片接入直流四臂电路,供桥电压Usr=12V。
试求:
⑴秤重传感器的灵敏度(V/kg)?
;
⑵当传感器的输出为68mv时,问物体的荷重为多少?
[提示:
等强度梁的应变计算式为ε=6FL/bh2E]
3一个量程为10kN的应变式测力传感器,其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力,外径20mm,内径18mm.在其表面粘贴八个应变片,4个沿轴向粘贴,4个沿周向粘贴,应变片的电阻值均为120欧,灵敏度为2,泊松系数0.3,材料弹性模量E=2.1x1011Pa。
要求;
(1)给出弹性元件贴片位置及全桥电路;
(2)计算传感器在满量程时,各应变片电阻变化;
(3)当桥路的供电电压为l0V时,计算传感器的输出电压
解:
(1).全桥电路如下图所示
(2).圆桶截面积
应变片1、2、3、4感受纵向应变;
应变片5、6、7、8感受纵向应变;
满量程时:
(3)
4、以阻值R=120Ω,灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥,供桥电压为3V,并假定负载电阻为无穷大,当应变片的应变为2µ
ε和2000µ
ε时,分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压,并比较两种情况下的灵敏度。
依题意
单臂:
差动:
灵敏度:
可见,差动工作时,传感器及其测量的灵敏度加倍。
5、一台采用等强度梁的电子称,在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片,做成称重传感器,如图2-12(见教材,附下)所示。
已知l=10mm,b0=11mm,h=3mm,E=2.1×
104N/mm2,K=2,接入直流四臂差动电桥,供桥电压6V,求其电压灵敏度(Ku=U0/F)。
当称重0.5kg时,电桥的输出电压U0为多大?
图2-12悬臂梁式力传感器
等强度梁受力F时的应变为
当上下各贴两片应变片,并接入四臂差动电桥中时,其输出电压:
则其电压灵敏度为
=3.463×
10-3(V/N)=3.463(mV/N)
当称重F=0.5kg=0.5×
9.8N=4.9N时,输出电压为
U0=KuF=3.463×
4.9=16.97(mV)
第3章电感式传感器
1.变间隙式自感传感器的_测量范围_和_灵敏度及线性度_是相互矛盾的,因此在实际测量中广泛采用_差动_结构的变隙电感传感器。
2.电感式传感器是利用被测量改变磁路的_磁阻_,导致_线圈电感量_变化的。
磁电式传感器是利用_电磁感应现象_产生感应电势的。
而霍尔式传感器是利用__半导体_在磁场中的霍尔效应而输出电势的。
3.电感式传感器种类很多。
虽然结构形式多种多样,可分为__变气隙式_、_变面积式_、_螺线管式_三种结构。
4.电涡流传感器根据激励电流频率的高低,可以分为_高频反射式_、_低频透射式_两种。
5、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
反向串联
形式连接,所以又叫差动变压器式传感器。
6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与测量范围的矛盾。
这点限制了它的使用,仅适用于微小位移的测量。
7、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(①增加,②减少)。
8、电感式传感器是以电和磁为媒介,利用电磁感应原理将被测非电量如压力、位移、流量等非电量转换成线圈_________或________的变化,再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出的装置。
9、
1、说明电感式传感器有哪些特点。
2、分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器的工作原理和灵敏度。
3、试分析差动变压器相敏检测电路的工作原理。
4、分析电感传感器出现非线性的原因,并说明如何改善?
5、某差动螺管式电感传感器的结构参数为单个线圈匝数W=800匝,l=10mm,lc=6mm,r=5mm,rc=1mm,设实际应用中铁芯的相对磁导率µ
r=3000,试求:
(1)在平衡状态下单个线圈的电感量L0=?
及其电感灵敏度足KL=?
(2)若将其接人变压器电桥,电源频率为1000Hz,电压E=1.8V,设电感线圈有效电阻可忽略,求该传感器灵敏度K。
(3)若要控制理论线性度在1%以内,最大量程为多少?
图3-15差动螺管式电感传感器
解:
(1)根椐螺管式电感传感器电感量计算公式,得
差动工作灵敏度:
(2)当f=1000Hz时,单线圈的感抗为
XL=ωL0=2πfL0=2π×
1000×
0.46=2890(Ω)
显然XL>
线圈电阻R0,则输出电压为
测量电路的电压灵敏度为
而线圈差动时的电感灵敏度为KL=151.6mH/mm,则该螺管式电感传感器及其测量电路的总灵敏度为
=297.1mV/mm
6、有一只差动电感位移传感器,已知电源电Usr=4V,f=400Hz,传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40Ω,L=30mH,用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥,如习题图3-16所示,试求:
(1)匹配电阻R3和R4的值;
(2)当△Z=10时,分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值;
(3)用相量图表明输出电压与输入电压之间的相位差。
(1)线圈感抗
XL=ωL=2πfL=2π⨯400⨯30⨯10-3=75.4(Ω)
线圈的阻抗
故其电桥的匹配电阻(见习题图3-16)
R3=R4=Z=85.4(Ω)
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