厦门大学《传感器原理与技术》课程期中试卷
物理与机电工程学院机电系12年级测控技术与仪器专业
主考教师：王凌云 试卷类型：（A卷）
一、填空题（本大题共12小题，共30个填空，每空0.5分， 共15分，请在每小题的横线上填上正确答案，填错或不填均不得分。）
1. 传感器一般由 敏感元件 、 转换元件 和 基本转换电路 三部分组成。 2. 传感器技术与信息学科紧密相关，是 自动检测 和 自动转换 技术的总称。它是以研究自动检测系统中的 信息获取 、 信息转换 和 信息处理 的理论和技术为主要内容的一门技术性学科。
3. 要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为 常数 ，相频特性应为 线性 。 4. 某传感器为一阶系统，当受阶跃信号作用时，在t=0时，输出为10mV；t→∞时，输出为100mV；在t=5s时，输出为50mV，则该传感器的时间常数为： 8.5s。
5. 产生电阻应变片温度误差的主要因素有 电阻温度系数 的影响和 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数 的影响。其温度补偿方法有： 线路补偿法 和 应变片自补偿法 。
6. 应变式传感器是由 弹性元件 和电阻应变片及一些附件组成的。
7. 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K下降了，这种现象称为 横向 效应。
8. 电感式传感器是利用线圈 或 的变化实现测量的一种装置。
9. 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 ① （①增加②减小③不变）（2分）
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10.
已知某温度传感器为时间常数??3秒的一阶系统，当受到突变温度作用
后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为（ C ）秒。 A．3 B．1 C． 1.2 D．1/3
三、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 1. 试阐述传感器的定义及其共性。
答：1）传感器的定义：指能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；2）传感器
的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）转换为电量（电压、电流、电容、电阻等）。
2. 差动式电感传感器的零点残余误差信号产生的原因是什么？减小零点残余误差信号的基本措施有哪些？
答：零点残余电压的产生原因：传感器的两次极绕组的电气参数与几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，构成了零点残余电压的基波；由于磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和，磁滞），产生了零点残余电压的高次谐波（主要是三次谐波）。 为了减小和消除零点残余电压，可采用差动整流电路。
3. 简述电阻应变片式传感器的工作原理
答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
4. 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？（10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—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—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，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 5.
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五、计算分析题（本大题共4小题，每小题7分，共28分）
1. 设某力传感器可作为二阶振荡系统处理，已知传感器的固有频率为800Hz，阻尼比ξ=0.14，问使用该传感器测试400Hz的正弦力时，其幅值比A（ω）和相角差φ（ω）各为多少？
?n2Y(s)1解：二阶系统传递函数：H(s)?， H(j?)??2?2?X(s)s+2??ns+?n2[1?()]?2j?()?n?n由题意：?n?800Hz,??0.14 则当??400Hz时，
111????224004002?22222A(?)?{[1?()]?4?()}2?{[1?()]?4?0.14?()}2?0.7582?1.15?n?n800800?400)2?0.14?()?n800??arctan14??10.57 ?(?)??arctan??arctan?4002751?()21?()?n8002?(2. 有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。已知R1、R2、R3、R4标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。
（1） 画出应变片组成的电桥电路。
（2） 计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。 （3） 说明R3、R4起到什么作用？
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解：① 应变片组成半桥电路：
Uo?E?[R3(R1??R1)E?R21.2??]?????0.01V ②
(R1??R1)?R4R3?(R2??R2)2R2120?Ku?UoE??1
?R/R2③ R3、R4可以进行温度补偿。
3. 分析如下图所示自感传感器当动铁心左右移动（x1,x2发生变化）时自感L变化情况。（已知空气气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。（10分）
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