发布时间 : 星期一 文章传感器与测试技术复习题及答案更新完毕开始阅读e06cf8cb3a3567ec102de2bd960590c69ec3d8ec
4）传感器的重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
5）传感器的漂移是指在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。
传感器的动态特性是指其输出对随时间变化的输入量的响应特性：频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
1）瞬态响应特性：传感器的瞬态响应是时间响应。在研究传感器的动态特性时，有时需要从时域中对传感器的响应和过渡过程进行分析。这种分析方法是时域分析法，传感器对所加激励信号的响应称瞬态响应。常用激励信号有阶跃函数、斜坡函数、脉冲函数等。
2）频率响应特性：传感器对正弦输入信号的响应特性，称为频率响应特性。频率响应法是
从传感器的频率特性出发研究传感器的动态特性。为了减小动态误差和扩大频率响应范围，一般是提高传感器固有频率ωn。
4．某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV，求其灵敏度。
?U300?10?3??60 解：其灵敏度k??X5?10?35. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。
解：
6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？
解：应变效应，是指在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。
压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。 横向效应，是指将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应
变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数k较电阻丝的灵敏系数k0小的现象。 7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
解：金属应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。金属电阻应变片的敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。箔式应变片是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，其优点是散热条件好，允许通过的电流较大，便于批量生产，可制成各种所需的形状；缺点是电阻分散性大。薄膜式应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1μm以下的金属电阻薄膜的敏感栅，最后再加上保护层。它的优点是应变灵敏度系数大，允许电流密度大，工作范围广。
半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。半导体应变片的突出优点是灵敏度高，比金属丝式应变片高50～80倍，尺寸小，横向效应小，
动态响应好。但它有温度系数大，应变时非线性比较严重等缺点。 8、 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？
解：电阻应变片产生温度误差的原因：当测量现场环境温度变化时，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数之差异性而给测量带来了附加误差。
电阻应变片的温度补偿方法：通常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。
1）电桥补偿是最常用的且效果较好的线路补偿法。电桥补偿法简单易行，而且能在较大的温度范围内补偿，但上面的四个条件不一满足，尤其是两个应变片很难处于同一温度场。 2）应变片的自补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片。
9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm2。试求 ① 求钢材的应变。
② 钢材的应变为300×10-6时，粘贴的应变片的电阻变化率为多少?
解：①
?R?l?F是ΔR/R=2（Δl/l）。因为电阻变化率是ΔR/R=0.001，所以Δl/lRl?4（应变）=0.0005=5?10
② 因
?l?300?10?6,所以 ?RR?2?300?10?6?6?10?4 l10、如图所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏度系数
k?2.05，未受应变时R1?120?，当试件受力F时，应变片承受平均应变
??8?10?4，求
（1）应变片电阻变化量?R1和电阻相对变化量?R1/R1。
（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥
输出电压是多少。
R1F
（b）
图等强度梁测力系统
（b）
解： （1）?R1?K??2.05?8?10?4?1.64?10?3，?R1?k??R1?1.64?10?3?120?0.1968? R1解：（2）
Uo?E(?ER3R1??R1?)R1??R1?R2R3?R4?R1R4
(R1??R1?R2)(R3?R4)R4?R1R3R1?E?RRR(1?1?2)(1?4)R1R1R3设桥臂比n?RR2R，分母中?R1/R1可忽略，并考虑到平衡条件1?3，则上式可写为： R1R2R4n?R1
(1?n)2R1Uo?En?3?1.64?10(1?n)2
n?4.92?10?3?2?1?n??3?11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。
解：为了减小和克服非线性误差，常采用差动电桥在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，称为半桥差动电路，由教材中的式（2-42）可知，Uo与ΔR1/R1呈线性关系，差动电桥无非线性误差，而且电桥电压灵敏度KV=E/2，比单臂工作时提高一倍，同时还具有温度补偿作用。
12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t→∞时，输出为100mV;在t=5s时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。
解：此题与炉温实验的测试曲线类似:
13. 交流电桥的平衡条件是什么？ 解：由交流电路分析可得
?U(Z1Z4?Z2Z3)Uo? 要满足电桥平衡条件，即Uo?0，则有：
(Z1?Z2)(Z3?Z4)??
Z1Z4?Z2Z3
14．涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响?
解：电涡流的径向形成范围大约在传感器线圈外径的1.8～2.5倍范围内，且分布
不均匀。涡流贯穿深度h?k?/(?f)，定义在涡流密度最大值的jm/e处。被测体的平面不应小于传感器线圈外D的2倍，厚度大于2倍贯穿度h时，传感器灵敏度几乎不受影响。
15．涡流式传感器的主要优点是什么?
解：电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点，应用极其广泛。 16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？
解：还可以对厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量。
17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r?4(mm)，工作初始极板间距离
?0?0.3(mm)，介质为空气。问：
（1）如果极板间距离变化量????1(?m)，电容的变化量?C是多少？
（2）如果测量电路的灵敏度k1?100(mVpF)，读数仪表的灵敏度k2?5（格／mV）在
????1(?m)时，读数仪表的变化量为多少？
解：（1）根据公式?C??Sd??d??Sd??Sd??d2 ，其中S=?r
d??d