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传感器期末复习题

1.总的来说,传感器主要由敏感元件、转换元件和测量电路组成。

2.根据电容器参数变化的特性,电容式传感器可分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三种。

3.四节式互感式传感器的次级绕组有个。

4.热电偶的热电动势起主要作用的是接触电动势。

5.霍尔元件的霍尔系数与材料的电阻率ρ和电子迁移率μ有关,霍尔元件在尺寸上越薄,灵敏度高。

2.我们学习的电感式传感器有自感式传感器、差动变压器式(互感式)传感器、电涡流式传感器三种。

3.光敏电阻的光电流为亮电流与暗电流只差。

4.根据电容器参数变化的特性,电容式传感器可分为变面积式、变极距式和变介电常数三种。

5.互感式传感器的次级绕组是个。

6.光电效应又可分为内光电效应和外光电效应两种。

7.在光照射下,电子吸收光子的能量从键和状态过渡到自由状态,从而引起材料电导率的变化,这种现象被称为光电导效应。

8.金属导体放置在磁场中,当通过金属导体的磁通发生变化时,导体内就会产生感应电流,这种电流在导体中是自行闭合的,就像水中漩涡那样在导体内转圈,故称之为电涡流。

9.在稳态传感器输出的变化量Δy与引起此变化量的输入变化量Δx的比值叫做传感器的静态灵敏度。

10.热电效应是德国物理学家塞贝克于1823年发现的。

11.为增加磁阻效应,大多数的磁敏电阻制成圆盘结构形状。

12.请写出两个利用光电导效应而制成的光电器件光敏电阻、光电倍增管。(P90)

13.适用于可见光的光电池是 硅光电池 ,适用于红外光的光电池是 硒光电池 ,适用于卫星等太空探测器的光电池是 砷化镓光电池 。

二、名词解释:(本题共5小题,每小题4分,共20分)

1.压阻效应:压阻效应是指当半导体受到应力作用时,其电阻率发生变化,这种现象叫压阻效应。

3.霍尔效应:当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象就是霍尔效应。

4.中间温度定律:当A 与'A 、B 与'

B 材料分别相同且接点温度为T 、n T 、0T 时,根据连接道题定律,可得到该回路的热电势为),(),(),(00T T E T T E T T E n AB n AB AB +=热电偶在温度为T 、0T 时的热电势),(0T T E AB 等于热电偶在),(0T T 、),(0T T n 时相应的热电势),(n AB T T E 与),(0T T E n AB 的代数和,这就是中间温度定律,其中n T 称为中间温度。(P121)

5.光电导效应:在光线作用下,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电阻率变化,这种效应称为光电导效应。基于这种效应的器件有光敏电阻等。(光电导效应,是光照变化引起半导体材料电导变化的现象。)

6.电感式传感器:电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置,可以用来测量位移、振动、压力、流量、力矩、应变等多种物理量。(P49)

7.直流电桥:激励电源是直流的电桥

三、综合题:(本题共3小题,每小题10分,共30分)

1. 图示为等强度梁测力系统,R 为电阻应变片,其灵敏系数K=

2.1,未受应变时R=120Ω。当梁受力F 时,应变片电阻变化的平均应变ε=800μm/m ,求

(1)应变片电阻变化量ΔR 和电阻相对变化量ΔR/R 。

(2)将电阻应变片R 置于直流电桥的一个桥壁,若电桥供电电压为3V ,求电桥输出电压及电桥的非线性误差。

解: (1)4311

2.05810 1.6410R K R ε--?==??=?,311 1.64101200.1968R k R ε-?=?=??=Ω 解:(2)

31111234141123441

31124113

(

)()()

(1)(1)o R R R U E R R R R R R R E R R R R R R R R R E R R R R R R +?=-+?++?=+?++?=?+++ 设桥臂比21R n R =,分母中11/R R ?可忽略,并考虑到平衡条件3124

R R R R =,则上式可写为: 121(1)o R n U E

n R ?=+ ()3

2323 1.6410(1)4.92101n n n n --=?

??+=??+ R=121111

1R R R R R R +?+?-

=

例题.如系题图1-1所示为等强度梁测力系统,1R 为电阻应变片,应变片灵

敏度系数05.2=k ,未受应变时Ω=1201R ,当试件受力F 时,应变片承受平均应变4108-?=ε,求

(1)应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。

(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。

传感器期末复习题

传感器期末复习题

(a ) (b )

习题图1-1等强度梁测力系统 解: (1)4311

2.05810 1.6410R K R ε--?==??=?,311 1.64101200.1968R k R ε-?=?=??=Ω 解:(2)

31111234141123441

31124113

(

)()()

(1)(1)o R R R U E R R R R R R R E R R R R R R R R R E R R R R R R +?=-+?++?=+?++?=?+++ 设桥臂比21R n R =,分母中11/R R ?可忽略,并考虑到平衡条件3124

R R R R =,则上式可写为: 121(1)o R n U E

n R ?=+ ()3

2323 1.6410(1)4.92101n n n n --=?

??+=??+

传感器期末复习题

2.一电容测微仪,其传感器的圆形极板面积r=55mm 2

,工作初始间隙δ=0.4mm ,问:

(1)工作时,如果传感器与工作的间隙变化量Δδ=1±μm 时,电容变化量是多少? (2) 如果测量电路的灵敏度1s =100mV/pF ,读数仪表的灵敏度2s =5格/mV ,在Δδ=1±μm 时,读数仪表的指示值变化多少格?(0ε=8.854*1012-F/m ,r ε=1.0006)

例题 有一电容测微仪,其传感器的圆形板极半径r=5mm ,开始初始间隙δ=0.3mm ,问

(1)工作时,如果传感器与工件的间隙缩小1μm ,电容变化量是多少?

(2)若测量电路灵敏度S 1=100mv/PF ,读数仪表的灵敏度S 2=5格/mv ,上述情况下,仪表的指示值变化多少格?

解:δδπξξd r C 22

0-=? 对空气 1=ξ

所以: )

()103.0()(101)()005.0()(1085.8122362212m m m m F C ---???????=?π F 151072.7-?=

PF F 12101= 所以 PF C 31072.7-?=?

(2) 格格)(86.3)(5)(1001072.73=???-mv PF mv PF

四、问答题(本题共2小题,每小题15分,共30分)

1. 通过热电偶的理论可以得到什么结论。

通过热电偶理论可以得到如下几点结论:

① 若热电偶两电极材料相同,则无论两接点温度如何,总热电势为零。

② 若热电偶两接点温度相同,尽管A 、B 材料不同,回路中总电势等于零。

③ 热电偶产生的热电势只与材料和接点温度有关,与热电极的尺寸、形状等无关。同样材的热电极,其温度和电势的关系是一样的。因此,热电极材料相同的热电偶可以互换。

④ 热电偶A 、B 在接点温度为T1、T3时的热电势,等于此热电偶在接点温度为T1、T2与T2T3两个不同状态下的热电势之和,即

EAB (T1,T3)=EAB (T1, T2)+EAB (T2, T3)

=eAB(T1)-eAB(T2)+eAB( T2 )- eAB( T3 )

= eAB (T1)- eAB ( T3)(2.4)

⑤当热电极A、B选定后,热电势EAB(T,T0)是两

接点温度T和T0的函数差,即

EAB(T,T0)=f(T)-f(T0) (2.5)

传感器期末复习题

2.若按桥臂工作方式不同,直流电桥可分为哪几种?各自的输出电压及电桥灵敏度如何计算?

直流电桥:a.单臂电桥时,其输出电压U’。≈1/4×E×ΔR1/R1 ,灵敏度Sv=1/4×E

b.半桥差动时,其输出电压U’。= 1/2×E×ΔR1/R1,灵敏度Sv=1/2×E

c.全桥差动时,其输出电压U’。=E×ΔR1/R1,灵敏度Sv=E

3. 光电效应可分为哪三种类型,简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电

传感器。

答:光电效应可分为:

a)外光电效应:指在光的照射下,材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电

倍增管均属这一类。它们的光电发射极,即光明极就是用具有这种特性的材料

制造的。

b)内光电效应:指在光的照射下,材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属

此类。

c)光生伏特效应:利用光势垒效应,光势垒效应指在光的照射下,物体内部产生

一定方向的电动势。光电池是基于光生伏特效应制成的,是自发电式有源器件。

4.箔式应变计与丝式应变计相比有什么优点?

答:(1)工艺上能保证线栅的尺寸正确、线条均匀,大批量生产时,阻值离散程度小。

(2)可根据需要制成任意形状的箔式应变计和微型小基长的应变计。

(3)敏感栅截面积为矩形,表面积大,散热好,在相同截面情况下能通过较大的电流。

(4)厚度薄,因此具有良好的可挠性,它的扁平状箔栅有利于形变的传递。

(5)蠕变小,疲劳寿命高。

(6)横向效营小。

(7)便于批量生产,生产效率高。