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4、下图中为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片的灵敏系数为K?2.05，未受应变时，R1?120?。当试件受力为F时，应变片承受平均应变??800?m/m，试求： （1）应变片的电阻变化量?R1和电阻相对变化量?R1/R1；
（2）将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压及其非线性误差。 （3）如果要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差的大小。
?6?3?R/R?K??2.05?800?10?1.64?10解：（1）11
?R1?K??R1?1.64?10?3?120?0.197?
U0?（2）
E?R13???1.64?10?3?1.23mV4R14
?R1/R11.64?10?3?L???0.08%2??R1/R12?1.64?10?3
（3）若要减小非线性误差，一是要提高桥臂比，二是要采用差动电桥。 第4章 电感式传感器
1、本章知识要点：电感式传感器的分类（变磁阻式、变压器式、涡流式）；变磁阻式传感器的工作原理、输出特性和灵敏度、测量电路（交流电桥、变压器式交流电桥、谐振式测量电路）；互感式传感器的含义、灵敏度和输出特性；零点残余电压产生原因及消除方法；差动变压器中常用差动整流电路和相敏检波电路的原因、工作原理；
电涡流传感器的含义；电涡流传感器线圈的等效阻抗及其影响因素；电涡流传感器的调频式和调幅式两种测量电路。
2、本章重点：变磁阻式传感器的工作原理；差动变隙式传感器的测量电路；差动变压器式传感器的工作原理、基本特性、测量电路。
3、本章难点：电涡流式传感器的工作原理、基本特性和测量电路 一、选择题
1、电感式传感器的常用测量电路不包括（ ） A．交流电桥 B．变压器式交流电桥 C．脉冲宽度调制电路 D．谐振式测量电路
2、下列说法正确的是（ ）
A．差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置 B．差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向
C．相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向 D．相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向 3、电感式传感器可以对（ ）等物理量进行测量。 A．位移 B．振动 C．压力 D．流量 4、零点残余电压产生的原因是（ ） A．传感器的两个次级绕组的电气参数不同 B．传感器的两个次级绕组的几何尺寸不对称 C．磁性材料磁化曲线的非线性 D．环境温度的升高 二、填空题
1、电感式传感器是建立在（ ）基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为（ ）或（ ）的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。
2、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：（ ）电路和（ ）电路。
3、变磁阻式传感器由（ ）、（ ）和（ ）3个部分组成，其测量电路包括交流电桥、（ ）和（ ）。 4、差动变压器结构形式有（ ）、（ ）和（ ）等，但它们的工作原理基本一样，都是基于（ ）的变化来进行测量的，实际应用最多的是（ ）变压器。
5、电涡流传感器测量电路主要有（ ）式和（ ）式。电涡流传感器可用于位移测量、（ ）、（ ）和（ ）。 三、简答题
1、何谓电涡流效应？怎样利用电涡流效应进行位移测量？ 四、计算题
2S?1.5cm1、已知变气隙厚度电感式传感器的铁芯截面积，磁路长度L?20cm，相对磁
?7??0.5cm??4??10H/m，??5000????0.1mm00r导率，气隙， ，真空磁导率
线圈匝数W?3000，求单线圈式传感器的灵敏度?L/??。若将其做成差动结构，灵敏度如何变化？
?L?L0解：
???0,K??L??
W2?0A030002?4??10?7?1.5?10?4L0??H?54??10?3H?22?02?0.5?10
54??10?3K??10.8??34?20.5?10所以：，做成差动结构形式灵敏度将提高一倍。
第5章 电容式传感器
1、本章知识要点：平板电容的电容量表示；电容式传感器的三种类别；变面积型电容器的分类及其测量原理；变介质型电容式传感器的测量原理；变极距型电容式传感器的测量原理、灵敏度及其相对非线性误差分析。
电容式传感器的测量电路（调频电路、运算放大器电路、变压器式交流电桥、二极管双T型交流电桥、脉冲宽度调制电路）
2、本章重点：电容式传感器的工作原理、灵敏度及其线性分析、测量电路。 3、本章难点：电容式传感器的灵敏度及非线性分析。 一、选择题
1、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（ ） A．保持不变 B．增大一倍 C．减小一倍 D．增大两倍
2、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（ ） A．灵敏度增加 B．灵敏度减小 C．非线性误差增加 D．非线性误差不变 3、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ ） A．变间隙式 B．变面积式
C．变介电常数式 D．空气介质变间歇式
4、电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（ ） A．变面积型电容传感器 B．变介质型电容传感器 C．变电荷型电容传感器 D．变极距型电容传感器 5、关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（ ） A．适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器 B．适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性 C．适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性 D．适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性 二、填空题
1、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为（ ）的变化来实现对物理量的测量。 2、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成（ ）关系。
3、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量?C与动极板水平位移成（ ）关系、与动极板角位移成（ ）关系。
4、变极距型电容式传感器做成差动结构后，灵敏度提高了（ ）倍，而非线性误差转化为（ ）关系而得以大大降低。 5、电容式传感器信号转换电路中，（ ）和（ ）用于单个电容量变化的测量，（ ）和（ ）用于差动电容量变化的测量。 三、简答题
1、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型？每种类型各有什么特点？各适用于什么场合？ 四、计算题
1、一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm，工作初始间隙为0.3mm，空气介质，所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF，读数仪表灵敏度为5格/mV。如果工作时传感器的间隙产生2?m的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？
3、已知两极板电容传感器，其极板面积为A，两极板间介质为空气，极板间距1mm，当极距减少0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？若参数不变，将其改为差动结构，当极距变化0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？并说明差动传感器为什么能提高灵敏度并减少非线性误差。 五、综合分析设计图
下图为二极管环形检波测量电路。C1和C2为差动式电容传感器，C3为滤波电容，RL为负载电阻，R0为限流电阻，Up为正弦波信号源。设RL很大，并且
（1） 试分析此电路工作原理；
（2） 画出输出端电压UAB在C1?C2、C1?C2、C1?C2三种情况下的波形； （3） 推导UAB?f(C1,C2)的数学表达式。
C3??C1，C3??C2。
第6章 压电式传感器
1、本章知识要点：压电效应、正压电效应、逆压电效应、制动器（执行器）、敏感器（检测器）的含义。
压电材料：石英晶体、多晶陶瓷材料和有机高分子聚合材料；石英晶体具有压电效应特性的分子结构特性；压电陶瓷的压电特性机理；压电材料的主要特性参数（压电系数、弹性系数、介电常数、机电耦合系数、电阻和居里点等）及其含义；压电材料的选取；转换性能、机械性能、电性能、温度和湿度稳定性、时间稳定性。
压电式传感器可以等效为一个电荷源和一个电容器并联；也可等效为一个与电容器串联的电压源。
压电式传感器的测量电路通常需要接入一个高输入阻抗的前置放大器。其作用为：（1）把它的高输入阻抗（一般1000M?以上）变换为低输出阻抗（小于100?）；（2）对传感器输出的微弱信号进行放大。前置放大器有两种形式：电荷放大器和电压放大器。
与单片时相比，压电元件并联时，正负电极上的电荷量增加了一倍，总电容量增加了一倍，其输出电压与单片时相同；压电元件串联时，电荷量Q与单片时相同，总电容量为单片时的一半，输出电压增大了一倍。
2、本章重点和难点：压电式传感器的工作原理、测量电路。 一、选择题
1、对石英晶体，下列说法正确的是（ ）
A．沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生 B．沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生 C．沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有有电荷产生 D．沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生