传感器复习 - 图文

传感器复习

0.1、传感器在检测系统中有什么作用和地位？

答：传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。

1.1、某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：

1.4、某温度传感器为时间常数T=3s的一阶系统，当传感器受突变温度作用后，试求传感器指示出温差的1/3和1/2所需的时间。

解：设温差为R,测此温度传感器受幅度为R的阶跃响应为(动态方程不考虑初态)

1.6、某一阶压力传感器的时间常数为0.5s，若阶跃压力从25MPa到5MPa，试求二倍时间常数的压力和2s后的压力。 解：

1.8、什么是传感器的静特性？有哪些主要指标？

答：静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。 1.9、如何获得传感器的静特性？

答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。 2.2 如图F1-1所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压， ΔR表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。当应变片不受力，无应变时ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去了平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片应变后的电阻值的变化量。试证明:Ucd=-(E/2)(ΔR/R).

证：

略去

2.3 说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？ 答：①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。分为金属丝式和箔式。②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。

2.5 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,在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120Ω,灵敏度为2.0,泊松比为0.3,材料弹性模量E=2.1×1011Pa。要求：

（1）绘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10V时，计算传感器的输出电压。

的第二项，即可得

满量程时：

2.9 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 答：

3.1 电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理是什么？

答：①种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器 ②原理：自感、互感、涡流、压磁

3.2 推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。 答：

差动式灵敏度：

单极式传感器灵敏度：

比较后可见灵敏度提高一倍，非线性大大减少。 3.3 试分析差分变压器相敏检测电路的工作原理。 答：相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移的方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后，便能输出既反映位移大小，又反映位移极性的测量信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输出负电压，电压值的大小表明位移的大小，电压的正负表明位移的方向。

3.4 分析电感传感器出现非线性的原因，并说明如何改善。 答：①原因是改变了空气隙长度

②改善方法是让初始空气隙距离尽量小，同时灵敏度的非线性也将增加，这样的话最好使用差动式传感器，

其灵敏度增加非线性减少。

3.6 今有一种电涡流式位移传感器。其输出为频率。特性方程形式为f=e^(bx+a)+f∞,今知其中 f∞ =2.333MHz及一组标定数据如下：,

试求该传感器的工作特性方程及符合度（利用曲线化直线的拟合方法，并用最小二乘法作直线拟合）。

解：设

重写表格如下:

最小二乘法做直线拟和：

工作特性方程：

3.7 简述电涡流效应及构成电涡流传感器的可能的应用场合。

答：应用场合有低频透射涡流测厚仪，探伤，描述转轴运动轨迹轨迹仪。 3.8 简述压磁效应，并与应变效应进行比较。

答：①压磁效应：某些铁磁物质在外界机械力的作用下，其内部产生机械应 力，从而引起磁导率的改变的现象。只有在一定条件下压磁效应才有单位特性，但不是线性关系。②应变效应：导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比。

4.1 推导差分式电容传感器的灵敏度，并与单极式电容传感器相比较。 解：差动式电容传感器的灵敏度: 单极式电容传感器：

可见差动式电容传感器的灵敏度比单极式提高一倍，而且非线性也大为减小。 4.2 根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？

答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成的电容器。如果不考虑其边缘效应，其电容为C=εS/D 式中ε为两个极板间介质的介电常数，S为两个极板对有效面积，D为两个极板间的距离。由此式知，改变电容C的方法有三： 其一为改变介质的介电常数；其二为改变形成电容的有效面积；其三为改变各极板间的距离，而得到的电参数的输出为电容值的增量 这就组成了电容式

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