综合试题一
一、单项选择题(本大题共lO小题，每小题2分，共20分)
在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和朱选均不得分。 1、传感器的主要功能是( )。
A 检测和转换 B 滤波和放大 C 调制和解调 D 传输和显示
3、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用 ( )。 A 直流平衡电桥 B 直流不平衡电桥 C 交流平衡电桥 D 交流不平衡电桥
5、实用热电偶的热电极材料中，用得较多的是 ( )。 A 纯金属 B 非金属 C 半导体 D 合金
8、超声波测量物位是根据超声波在两种介质的分界面上会发生什么现象而实现的?( )
A 反射 B 折射 C 衍射 D 散射
10、用N 型材料SnO2制成的气敏电阻在空气中经加热处于稳定状态后，与N02接触后 ( )。
A 电阻值变小 B 电阻值变大 C 电阻值不变 D 不确定 （l.A 2. B 3. C 4.C 5.D 6. A 7. D 8. A 9. A 10. B ） 二、筒答题 (本大题共5小题，每小题6分，共30分)
1、什么是传感器动态特性和静态特性? 简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么条件下需要研究传感器的动态特性？实现不失真测量的条件是什么?
答:传感器的动态特性是指传感器对动态激励 (输入)的响应 (输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。
传感器的静态特性是指它在稳态 (静态或准静态)信号作用下的输人-输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。
当输人量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。 当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。 实现不失真测量的条件是
幅频特性：A(?)?H(j?)?A（常数）
相频特性：?(?)???t（线性） 02、分析图一中自感式传感器当动铁心左右移动时自感L的变化情况 （己知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率?，线圈匝数W不变）。
图一 动铁式自感传感器结构示意
W?W2答：线圈中的自感量：L?? ?IIRm?磁路中磁阻：Rm?2x2x2?2l?1?2? ?0A0?S?S?S空气隙x1和x2各自变而其和不变，其他变量都不变，所以自感L不变。 4、什么是霍尔效应? 霍尔电动势与哪些因素有关？如何提高霍尔传感器的灵敏度?
答:当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。
霍尔电动势：UH?EHb?vBb??IBIB?RH?KHIB nedd霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体
的厚度d、电子平均运动速度v、磁场感应强度B、电流I有关。
霍尔传感器的灵敏度。为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。
。
三、分析计算题 (本大题共3小题，每小题IO分，共30分)
1、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=5mm，假设与被测的初始间隙d0=0.5mm。已知真空的介电常数等于8.854x10-12F/m，求： （1）如果传感器与工件的间隙变化量增大?d=10?m，电容变化量为多少?
（2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF，则在间隙增大?d=1?m时的输出电压为多少?
答：（1）电容传感器的电容量：C? C0??0?rAd，则初始电容量
?0?rAd08.854?10?12?10?6???25?103?pF?1.39pF
0.5间隙变化后的电容量
8.854?10?12?10?6???25?106 C??pF?1.36pF
d0??d500?10'?0?rA则电容变化量：?C?C0?C'?0.03pF （2）灵敏度Ku? 则
U0mVmV?100，所以U0??C?100 ?CpFpF?11???U0??0?rA????100dd??d0?0?
1??1?8.854?10?12?10?6???25?106????100?2.78mV500501??
2、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为30?C，间测温接点为400?C时的温差电
动势为多少？若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为10.275mv，则被测接点的温度为多少？
答：由分度表查得引E(30?C,0?C)=1.203mV，E(400?C,0?C)=16.396mV。 由中间温度定律E(t,t0)=E(t,tc)+E(tc,t0)有
E(400?C ,30?C )=E(400?C,0?C)-E(30?C,0?C)=(16.395 -1.203)mV =15.192nV 由分度表查得E(250?C,0?C)=10.151mV, E(260?C,0?C)=10.560mV。
由插值法tM?tL?EM?EL?tH?tL?得
EH?ELtM?250?10.275?10.151?10?253?C
10.560?10.151四、综合设计分析题 (本大题共20分)
在如图二所示的悬臂梁测力系统中，可能用到四个相同特性的电阻应变片为R1、R2、R3、R4，各应变片灵敏系数K=2，初值为100?。当试件受力F时，若应变片要承受应变，则其平均应变为?=1000?m/m。测量电路的电源电压为直流3V。
图二 悬臂梁测力装置示意图
（1）若只用一个电阻应变片构成单臂测量电桥，求电桥输出电压及电桥非线性误差。
（2）若要求用两个电阻应变片测量，且既要保持与单臂测量电桥相同的电压灵敏度，又要实现温度补偿，请在图中标出两个应变片在悬臂梁上所贴的位置；绘出转换电桥，标明这两个应变片在桥臂中的位置。
（3）要使测量电桥电压灵敏度提高为单臂工作时的4，请在图中标明各应变片在悬臂梁上所贴的位置。绘出转换电桥，标明各应变片在桥臂中的位置；并给出此时电桥输出电压及电桥非线性误差的大小。
答：（1）设用电阻应变片R1作测量电桥的测量臂，其他桥臂电阻初始值为100?。
??R1?k? R1??R1?k?R1?2?1000?mm?100??0.2? ??R10.2??0.2% R1100设当R1有?R1的变化时，电桥输出电压为Uo1
?R1??R11??100?0.21???E?3???V?0.0015V Uo1????2R??R2??200?0.22?1?1?非线性误差：rL??R1R1?100%?0.1%
1??R12R1（2）应该在悬臂梁的正（或反）面沿梁的轴向贴测量应变片R1，沿与梁的轴向垂直的方向贴温度补偿应变片R2，使得测量应变片和温度补偿应变片处于同一温度场中，如图题4-1所示。
图题4-1 两应变片粘贴方法和测量电路
（3）要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的四倍，则应该在悬臂梁的正反面对应贴上四个相同的应变片，两个受拉应变，两个受压应变，形成全桥差动电桥，如图题4-2所示。
图题4-2 两应变片粘贴方法和测量电路
此时， Uo2?E?
?R1?0.006V,R1rL'?0
相关推荐：
loading