第一篇：傳感器原理題珩

①：簡(jiǎn)述金屬電阻應(yīng)變片的工作原理，主要測(cè)量電路種類(lèi)及其應(yīng)用情況

答：應(yīng)變式傳感器是利用金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)，將測(cè)量物體變形轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感器。被廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中。

一、工作原理

（一）金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng) 當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。如圖2-1所示

設(shè)有一根長(zhǎng)度為l、截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲，在未受力時(shí)，原始1電阻為 R??

S（2－1）當(dāng)金屬電阻絲受到軸向拉力F作用時(shí)，將伸長(zhǎng)Δl，橫截面積相應(yīng)減小ΔS，電阻率因晶格變化等因素的影響而改變?chǔ)う?，故引起電阻值變化ΔR。對(duì)式（2－1）全微分，并用相對(duì)變化量來(lái)表示，則有: ?R?L?S????? RLS?（2－2）式中的Δl/l為電阻絲的軸向應(yīng)變，用ε表示，常用單位με（1με＝1×10-6mm/mm）。若徑向應(yīng)變?yōu)棣/r，電阻絲的縱向伸長(zhǎng)和橫向收縮的關(guān)系用?r?L??泊松比μ表示為，因?yàn)棣/S＝2(Δr/r)，則（2－2）式可以寫(xiě)成 rL（2－3）

式（2－3）為“應(yīng)變效應(yīng)”的表達(dá)式。k0稱(chēng)金屬電阻的靈敏系數(shù)，從式（2－3）可見(jiàn)，k0受兩個(gè)因素影響，一個(gè)是（1+2μ），它是材料的幾何尺寸變化引起的，另一個(gè)是Δρ/（ρε），是材料的電阻率ρ隨應(yīng)變引起的（稱(chēng)“壓阻效應(yīng)”）。對(duì)于金屬材料而言，以前者為主，則k0≈1+2μ，對(duì)半導(dǎo)體，k0值主要是由電阻率相對(duì)變化所決定。實(shí)驗(yàn)也表明，在金屬電阻絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成正比。通常金屬絲的靈敏系數(shù)k0=2左右。

（二）應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)及測(cè)量原理

各種電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)大體相同，以圖2－2所示絲繞式應(yīng)變片為例，它以直徑為0.025mm左右的合金電阻絲2繞成形如柵欄的敏感柵，敏感柵粘貼在絕緣的基底1上，電阻絲的兩端焊接引出線4，敏感柵上面粘貼有保護(hù)用的覆蓋層3。l稱(chēng)為應(yīng)變片的基長(zhǎng)，b稱(chēng)為基寬，l×b稱(chēng)為應(yīng)變片的使用面積。應(yīng)變片的規(guī)格以使用面積和電阻值表示，例如3×10mm2，120Ω。

用應(yīng)變片測(cè)量受力應(yīng)變時(shí)，將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)對(duì)象表面上。在外力作用下，被測(cè)對(duì)象表面產(chǎn)生微小機(jī)械變形時(shí)，應(yīng)變片敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流的變化，根據(jù)式（2－3），可以得到被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變值ε，而根據(jù)引力應(yīng)變關(guān)系??E?

（2－4）式中 ?——測(cè)試的應(yīng)力；

E——材料彈性模量。

可以測(cè)得應(yīng)力值?。通過(guò)彈性敏感元件，將位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，因此可以用應(yīng)變片測(cè)量上述各量，從而做成各種應(yīng)變式傳感器。

應(yīng)變片所以應(yīng)用得比較廣泛，是由于有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)量應(yīng)變的靈敏度和精確度高，性能穩(wěn)定、可靠，可測(cè)1～2με，誤差小于1％。（2）應(yīng)變片尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、響應(yīng)速度快。測(cè)量時(shí)對(duì)被測(cè)件的工作狀態(tài)和應(yīng)力分布影響較小。既可用于靜態(tài)測(cè)量，又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。（3）測(cè)量范圍大。既可測(cè)量彈性變形，也可測(cè)量塑性變形。變形范圍可從1％～2％至20％。（4）適應(yīng)性強(qiáng)?？稍诟邷?、超低溫、高壓、水下、強(qiáng)磁場(chǎng)以及核輻射等惡劣環(huán)境下使用。（5）便于多點(diǎn)測(cè)量、遠(yuǎn)距離測(cè)量和遙測(cè)

②：電感式傳感器主要有哪幾種類(lèi)型及各類(lèi)傳感器的工作機(jī)理？

答：電感式傳感器由三大部分組成：振蕩器、開(kāi)關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)。當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。

電感式傳感器的分類(lèi)---自感型——變磁阻式傳感器,互感型——差動(dòng)變壓器式傳感器渦流式傳感器——自感型和互感型都有高頻反射式——自感型,低頻透射式——互感型

③：電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路有幾種主要類(lèi)型？這種傳感器有何優(yōu)、缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中采取哪些措施克服這些缺點(diǎn)？

答：電容式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為電容量變化的一種裝置，它本身就是一種可變電容器。由于這種傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，靈敏度高，分辨率高，能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于位移、加速度、振動(dòng)、壓力、壓差、液位、等分含量等檢測(cè)領(lǐng)域。

這里主要介紹電容式傳感器的原理、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、測(cè)量電路及其工程應(yīng)用。當(dāng)被測(cè)量的變化使S、d或ε 任意一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量也隨之而變，從而完成 了由被測(cè)量到電容量的轉(zhuǎn)換。

根據(jù)當(dāng)式中的三個(gè)參數(shù)中兩個(gè)固定，一個(gè)可變，使得電容式傳感器有三種基本類(lèi)型：變極距型電容傳感器、變面積型電容傳感器和變介電常數(shù)型電容傳感器。電容式傳感器的測(cè)量電路就是將電容式傳感器看成一個(gè)電容并轉(zhuǎn)換成電壓或其他電量的電路。因此，常用的測(cè)量電路主要有橋式電路、調(diào)頻電路、脈沖寬度 制電路、運(yùn)算放大器電路、二極管雙 T 形交流電橋和環(huán)行二極管充放電法等。調(diào)頻電路實(shí)際是把電容式傳感器作為振蕩器諧振回路的一部分,當(dāng)輸入量導(dǎo)致電容量發(fā)生變化時(shí)，振蕩器的振蕩頻率就發(fā)生變化。雖然可將頻率作為測(cè)量系統(tǒng)的輸出量，用以判斷被測(cè)非電量的大小，但此時(shí)系統(tǒng)是非線性的，不易校正，因此必須加入鑒頻器，將頻率的變化轉(zhuǎn)換為電壓振幅的變化，經(jīng)過(guò)放大就可以用儀器指示或記錄儀記錄下來(lái)。

調(diào)頻電容傳感器測(cè)量電路具有較高的靈敏度，可以測(cè)量高至 0.01 μm級(jí)位移變化量。信號(hào)的輸出頻率易于用數(shù)字儀器測(cè)量，并與計(jì)算機(jī)通信，抗干擾能力強(qiáng)，可以發(fā)送、接收以達(dá)到遙測(cè)遙控的目的。

因此，在實(shí)際應(yīng)用中，常采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)，既使靈敏度提高 1 倍，又使非線性誤差大大降低，抗干擾能力增強(qiáng)。電容式傳感器具有如下特點(diǎn)。（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng) 電容式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，精度高;可以做得很小，以實(shí)現(xiàn)某些特殊的測(cè)量，電容式傳感器一般用金屬作電極，以無(wú)機(jī)材料作絕緣支承，因此可工作在高低溫、強(qiáng)輻射及強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣的環(huán)境中，能承受很大的溫度變化，承受高壓力、高沖擊、過(guò)載等;能測(cè)超高壓和低壓差。(2)動(dòng)態(tài)響應(yīng)好電容式傳感器由于極板間的靜電引力很小，需要的作用能量極小，可動(dòng)部分可以做得小而薄，質(zhì)量輕，因此固有頻率高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短，能在幾兆赫的頻率下工作，特適合于動(dòng)態(tài)測(cè)量;可以用較高頻率供電，因此系統(tǒng)工作頻率高。它可用于測(cè)量高速變化的參數(shù)，如振動(dòng)等。（3）分辨率高 由于傳感器的帶電極板間的引力極小，需要輸入能量低，所以特別適合于用來(lái)解決輸入能量低的問(wèn)題，如測(cè)量極小的壓力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很靈敏，分辨力非常高，能感受0.001μm，甚至更小的位移。(4)溫度穩(wěn)定性好電容式傳感器的電容值一般與電極材料無(wú)關(guān)，有利于選擇溫度系數(shù)低的材料，又由于本身發(fā)熱極小，因此影響穩(wěn)定性也極微小。(5)可實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、具有平均效應(yīng) 如回轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)或偏心、小型滾珠軸承的徑向間隙等，采用非接觸測(cè)量時(shí)，電容式傳感器具有平均效應(yīng)，可以減小工件表面粗糙度等對(duì)測(cè)量的影響。

不足之處是輸出阻抗高，負(fù)載能力差，電容傳感器的電容量受其電極幾何尺寸等限制，一般為幾十皮法到幾百皮法，使傳感器輸出阻抗很高，尤其當(dāng)采用音頻范圍內(nèi)的交流電源時(shí)，輸出阻抗更高，因此傳感器負(fù)載能力差，易受外界干擾影響而產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象;寄生電容影響大，電容式傳感器的初始電容量很小，而傳感器的引線電纜電容、測(cè)量電路的雜散電容以及傳感器極板與其周?chē)鷮?dǎo)體構(gòu)成的電容等“寄生電容”卻較大，降低了傳感器的靈敏度，破壞了穩(wěn)定性，影響測(cè)量精度，因此對(duì)電纜的選擇、安裝、接法都要有要求。電容式傳感器可用來(lái)測(cè)量直線位移、角位移、振動(dòng)振幅(測(cè)至 0.05μm的微小振幅)，尤其適合測(cè)量高頻振動(dòng)振幅、精密軸系回轉(zhuǎn)精度、加速度等機(jī)械量，還可用來(lái)測(cè)量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測(cè)量電介質(zhì)的濕度、密度、厚度等。在自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)中也常常用來(lái)作為位置信號(hào)發(fā)生器。

④：分析磁電式速度計(jì)、壓電式加速度計(jì)的工作原理，并畫(huà)出其幅頻特性曲線，寫(xiě)出其大致測(cè)量范圍。

答：壓電式加速度傳感器是基于壓電晶體的壓電效應(yīng)工作的。某些晶體在一定方向上受力變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去除后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“壓電效應(yīng)”，具有“壓電效應(yīng)”的晶體稱(chēng)為壓電晶體。常用的壓電晶體有石英、壓電陶瓷等。一般小阻尼(z<=0.1)的加速度計(jì)，上限頻率若取為共振頻率的 1/3，便可保證幅值誤差低于1dB（即12%）；若取為共振頻率的1/5，則可保證幅值誤差小于0.5dB（即6%），相移小于30。但共振頻率與加速度計(jì)的固定狀況有關(guān)，加速度計(jì)出廠時(shí)給出的幅頻曲線是在剛性連接的固定情況下得到的。實(shí)際使用的固定方法往往難于達(dá)到剛性連接，因而共振頻率和使用上限頻率都會(huì)有所下降。加速度計(jì)與試件的各種固定方法見(jiàn)圖

.⑤：光電式傳感器常用光源有哪幾種？常用接收器件有哪幾種，各有何特點(diǎn)？

答：光電傳感器的通常使用以下幾種光源： 紅光LED——可見(jiàn)光，可方便調(diào)整。紅外光LED——高能量不可見(jiàn)光。

紅色激光——可見(jiàn)光，其物理特性是用于小物體檢測(cè)和大范圍檢測(cè)范圍的理想選擇。

蘭寶光電系列傳感器主要使用紅外光LED作為光源。

第二篇：傳感器原理 試題

一、填空（30分，每空1.5分）

1、有一溫度計(jì)，它的量程范圍為0∽200℃，精度等級(jí)為0.5級(jí)。該表可能出現(xiàn)的最大誤差為，當(dāng)測(cè)量100℃ 時(shí)的示值相對(duì)誤差為。

2、在選購(gòu)線性?xún)x表時(shí)，必須考慮應(yīng)盡量使選購(gòu)的儀表量程為欲測(cè)量的倍左右為宜。

3、傳感器由、、三部分組成。

4、利用熱敏電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施過(guò)熱保護(hù)，應(yīng)選擇型熱敏電阻。

5、已知某銅熱電阻在0℃時(shí)的阻值為50Ω，則其分度號(hào)是，對(duì)

于鎳鉻-鎳硅熱電偶其正極是。

6、霍爾元件采用恒流源激勵(lì)是為了。

7、用水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫,如從測(cè)量的具體手段來(lái)看它屬于測(cè)量。

二、選擇題(30分，每題2分)

1、在以下幾種傳感器當(dāng)中屬于自發(fā)電型傳感器。

A、電容式B、電阻式C、壓電式D、電感式

2、的數(shù)值越大,熱電偶的輸出熱電勢(shì)就越大。

A、熱端直徑B、熱端和冷端的溫度

C、熱端和冷端的溫差D、熱電極的電導(dǎo)率

3、將超聲波（機(jī)械振動(dòng)波）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是利用壓電材料的。

A、應(yīng)變效應(yīng)B、電渦流效應(yīng)C、壓電效應(yīng)D、逆壓電效應(yīng)

4、在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，則電路中。

A、電容和電感均為變量B、電容是變量，電感保持不變

C、電感是變量，電容保持不變D、電容和電感均保持不變

5、在兩片間隙為1mm的兩塊平行極板的間隙中插入，可測(cè)得最大的容量。

A、塑料薄膜B、干的紙C、濕的紙D、玻璃薄片

6、熱電阻測(cè)量轉(zhuǎn)換電路采用三線制是為了

A、提高測(cè)量靈敏度B、減小非線性誤差

C、提高電磁兼容性D、減小引線電阻的影響

7、當(dāng)石英晶體受壓時(shí)，電荷產(chǎn)生在。

A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上

8、汽車(chē)衡所用的測(cè)力彈性敏感元件是。

A、懸臂梁B、彈簧管C、實(shí)心軸D、圓環(huán)

9、在熱電偶測(cè)溫回路中經(jīng)常使用補(bǔ)償導(dǎo)線的最主要的目的是。

A、補(bǔ)償熱電偶冷端熱電勢(shì)的損失B、起冷端溫度補(bǔ)償作用

C、將熱電偶冷端延長(zhǎng)到遠(yuǎn)離高溫區(qū)的地方D、提高靈敏度

10、減小霍爾元件的輸出不等位電勢(shì)的辦法是。

A、減小激勵(lì)電流B、減小磁感應(yīng)強(qiáng)度C、使用電橋調(diào)零電位器

11、測(cè)得某檢測(cè)儀表的輸入信號(hào)中,有用信號(hào)為20毫伏,干擾電壓也為20毫伏, 則此時(shí)的信噪比為。

A、20dBB、1 dBC、0 dB12、發(fā)現(xiàn)某檢測(cè)儀表機(jī)箱有麻電感,必須采取措施。

A、接地保護(hù)環(huán)B、將機(jī)箱接大地C、抗電磁干擾

13、在仿型機(jī)床當(dāng)中利用電感式傳感器來(lái)檢測(cè)工件尺寸，該加工檢測(cè)裝置是采了測(cè)量方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

15、在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量金屬的熔點(diǎn)時(shí),冷端溫度補(bǔ)償采用。

A、計(jì)算修正法B、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法C、冰浴法

三、證明熱電偶的參考電極定律：EAB（t,t0）= EAC（t,t0）-EBC（t,t0）,并畫(huà)出原理圖（本

題10分）

四、有一額定荷重為20×103N的等截面空心圓柱式荷重傳感器，其靈敏度KF為2mV/V。

激勵(lì)源電壓為12V，求：

1、在額定荷重時(shí)的輸出電壓Uom,2、當(dāng)承載為5×103N時(shí)的輸出電壓Uo。(本題10分）

六、已知待測(cè)拉力約為70N左右，現(xiàn)有兩只測(cè)力儀表，一只為0.5級(jí)，測(cè)量范圍為0∽500N；

另一只為1.0級(jí)，測(cè)量范圍為0∽100N。問(wèn)選用哪一只測(cè)力儀表較好?為什么?(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)

程)(本題10分）

參考答案

一、填空題：

1、±1℃，±1%

2、1．5倍

3、敏感元件、傳感元件、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

4、NTC突變

5、CU50，鎳鉻

6、減小溫漂

7、偏位式

8、干擾源，干擾途徑，敏

感接收器

9、屏蔽，浮置，接地，濾波，光電隔離

10、X面

二、選擇題

1、C2、C3、C4、B5、D6、D7、B

8、C9、C10、C11、C12、B13、B14、C15、C

四、24 mV，6 mV

五、K撥至1位，反復(fù)調(diào)節(jié)R0，使儀表指示為0，K撥至3位，反復(fù)調(diào)節(jié)RF，使儀表指示

為滿(mǎn)偏，K撥至2位，進(jìn)行測(cè)量。

六、選用1.0級(jí)，測(cè)量范圍為0∽100N的測(cè)力儀表。

一、填空（本題共39分，每空1.5分）

1、傳感器由、、三部分組成。

2、在選購(gòu)線性?xún)x表時(shí)，必須考慮應(yīng)盡量使選購(gòu)的儀表量程為欲測(cè)量的倍左右為宜。

3、有一溫度計(jì)，它的量程范圍為0∽200℃，精度等級(jí)為0.5級(jí)。該表可能出現(xiàn)的最大誤差

為，當(dāng)測(cè)量100℃ 時(shí)的示值相對(duì)誤差為。

4、利用熱敏電阻對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施過(guò)熱保護(hù)，應(yīng)選擇型熱敏電阻。

5、在壓電晶片的機(jī)械軸上施加力,其電荷產(chǎn)生在。

6、霍爾元件采用恒流源激勵(lì)是為了。

7、用水銀溫度計(jì)測(cè)量水溫,如從測(cè)量的具體手段來(lái)看它屬于測(cè)量。

8、已知某銅熱電阻在0℃時(shí)的阻值為50Ω，則其分度號(hào)是，對(duì)于鎳鉻-鎳硅熱電偶

其正極是。

9、壓電材料在使用中一般是兩片以上，在以電荷作為輸出的地方一般是把壓電元件起

來(lái)，而當(dāng)以電壓作為輸出的時(shí)候則一般是把壓電元件起來(lái)。

10、熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而這一特性來(lái)測(cè)量溫度的。

12、金屬電阻的是金屬電阻應(yīng)變片工作的物理基礎(chǔ)。

14、在動(dòng)圈式表頭中的動(dòng)圈回路中串入由NTC組成的電阻補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其目的是為了。

二、選擇題（本題共30分，每題2分）

3、在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，則電路中。

A、電容和電感均為變量B、電容是變量，電感保持不變

C、電感是變量，電容保持不變D、電容和電感均保持不變

4、在仿型機(jī)床當(dāng)中利用電感式傳感器來(lái)檢測(cè)工件尺寸，該加工檢測(cè)裝置是采用了測(cè)量

方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

5、熱電阻測(cè)量轉(zhuǎn)換電路采用三線制是為了

A、提高測(cè)量靈敏度B、減小引線電阻的影響

C、減小非線性誤差D、提高電磁兼容性

10、在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量金屬的熔點(diǎn)時(shí),冷端溫度補(bǔ)償采用。

A、冰浴法B、儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法C、計(jì)算修正法

11、自感傳感器或差動(dòng)變壓器采用相敏檢波電路最重要的目的是為了。

A、提高靈敏度B、將輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)

C、使檢波后的直流電壓能反映檢波前交流信號(hào)的幅度和相位

12、要測(cè)量微小的氣體壓力之差，最好選用變換壓力的敏感元件。

A、懸臂梁B、平膜片C、彈簧管D、膜盒

13、以下四種傳感器中，屬于四端元件的是。

A、霍爾元件B、壓電晶體C、應(yīng)變片D、熱敏電阻

14、下列不能用做加速度檢測(cè)傳感器。

A、電容式B、壓電式C、電感式D、熱電偶

15、將超聲波（機(jī)械振動(dòng)波）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)是利用壓電材料的。

A、應(yīng)變效應(yīng)B、電渦流效應(yīng)C、壓電效應(yīng)D、逆壓電效應(yīng)

三、我國(guó)的模擬儀表有哪些精度等級(jí)？現(xiàn)欲測(cè)量240V左右的電壓，要求測(cè)量示值相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于0.6%，問(wèn)：若選用量程為250V的電壓表，其精度應(yīng)選哪一級(jí)？若選用量

程為500V的電壓表，其精度又應(yīng)選哪一級(jí)？（本題10分）

四、熱電偶參考電極定律有何實(shí)際意義？以知在某特定條件下材料A與鉑配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)為13.967mv, 材料B與鉑配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)為8.345mv,求出在此特定條

件下材料A與B配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)？此時(shí)哪種材料為正極？（本題10分）

五、根據(jù)你所學(xué)的傳感器相關(guān)知識(shí)，請(qǐng)分別列出下列物理量可以使用什么傳感器來(lái)測(cè)量？（本

題11分）

1、加速度：

2、溫度：

3、工件尺寸：

4、壓力：

參考答案

一、填空題：

1、敏感元件、傳感元件、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路2、1．5倍

3、±1℃，±1%

4、NTC突變

5、X面

6、減小溫漂

7、偏位式

8、CU50，鎳鉻

9、并聯(lián)，串聯(lián)

10、增大

11、屏蔽，浮置，接地，濾波，光電隔離

12、應(yīng)變效應(yīng)

13、干擾源，干擾途徑，敏感接收器

14、溫度補(bǔ)償

二、選擇題

1、C2、D3、B4、B5、B6、A7、C8、C9、A10、C11、D12、A13、D14、C15、C

三、0．10．20．51．01．52．55．0

選用量程為250V的電壓表，其精度應(yīng)選0．5級(jí)，選用量程為500V的電壓表，其精度應(yīng)選0．2級(jí)

四、大大簡(jiǎn)化了熱電偶的選配工作，5．622 mv，A為正極

五、1、電阻應(yīng)變片，電容等

2、熱電偶，熱電阻等

3、電感，電容等

4、壓電，霍爾等

二、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R2=R3=R是固定電

阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1受拉，R4受壓，ΔR=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分）

證明：

略去 的二次項(xiàng),即可得

第三篇：傳感器原理學(xué)習(xí)心得

傳感器原理學(xué)習(xí)心得

姓名： 哥

08級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)1班

傳感器原理學(xué)習(xí)心得

傳感器應(yīng)用極其廣泛，而且種類(lèi)繁多，涉及的學(xué)科也很多，通過(guò)對(duì)傳感器的學(xué)習(xí)讓我基本了解了傳感器的基本概念及傳感器的靜、動(dòng)態(tài) 特性電阻式、電容式、電感式、壓電式、熱電式、磁敏式、光電式傳感器與光纖傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用。

傳感器的特性主要是指輸出入輸入之間的關(guān)系。當(dāng)輸入量為常量或變化很慢時(shí)，其關(guān)系為靜態(tài)特性。當(dāng)輸入量隨時(shí)間變換較快時(shí)，其關(guān)系為動(dòng)態(tài)特性。

傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等

所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。

傳感器的作用主要是感受和響應(yīng)規(guī)定的被測(cè)量，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成有用輸出，特別是完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換。傳感器的組成并無(wú)嚴(yán)格的規(guī)定。一般說(shuō)來(lái)，可以把傳感器看做由敏感元件（有時(shí)又稱(chēng)為預(yù)變換器）和變換元件（有時(shí)又稱(chēng)為變換器）兩部分組成。

敏感元件

在具體實(shí)現(xiàn)非電量到電量的變換時(shí)，并非所有的非電量都能利用現(xiàn)有的技術(shù)手段直接變換為電量，有些必須進(jìn)行預(yù)變換，即先將待測(cè)的非電量變?yōu)橐子谵D(zhuǎn)換成電量的另一種非電量。這種能完成預(yù)變換的器件稱(chēng)為敏感元件。變換器

能將感受到的非電量變換為電量的器件稱(chēng)為變換器，例如，可以將位移量直接變換為電容、電阻及電感的電容變換器、電阻變換器及電感變換器，能直接把溫度變換為電勢(shì)的熱電偶變換器。顯然，變換器是傳感器不可缺少的重要組成部分。

在實(shí)際情況中，由于有一些敏感元件直接就可以輸出變換后的電信號(hào)，而一些傳感器又不包括敏感元件在內(nèi)，因此常常無(wú)法將敏感元件與變換器加以嚴(yán)格區(qū)別。

通過(guò)本學(xué)期的學(xué)習(xí)讓我了解在實(shí)際使用中對(duì)傳感器的選擇的要求如下： 1、根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型

要進(jìn)行 — 個(gè)具體的測(cè)量工作,首先要考慮采用何種原理的傳感器,這需要分析多方面的因素之后才能確定.因?yàn)?即使是測(cè)量同一物理量,也有多種原理的傳感器可供選用,哪一種原理的傳感器更為合適,則需要根據(jù)被測(cè)量的特點(diǎn)和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問(wèn)題:量程的大小;被測(cè)位置對(duì)傳感器體積的要求;測(cè)量方式為接觸式還是非接觸式;信號(hào)的引出方法,有線或是非接觸測(cè)量;傳感器的來(lái)源,國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口,價(jià)格能否承受,還是自行研制.在考慮上述問(wèn)題之后就能確定選用何種類(lèi)型的傳感器,然后再考慮傳感器的具體性能指針.2、靈敏度的選擇

通常,在傳感器的線性范圍內(nèi),希望傳感器的靈敏度越高越好.因?yàn)橹挥徐`敏度高時(shí),與被測(cè)

量變化對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)的值才比較大,有利于信號(hào)處理.但要注意的是,傳感器的靈敏度高,與被測(cè)量無(wú)關(guān)的外界噪聲也容易混入,也會(huì)被放大系統(tǒng)放大,影響測(cè)量精度.因此,要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比,盡員減少?gòu)耐饨缫氲膹S擾信號(hào).傳感器的靈敏度是有方向性的.當(dāng)被測(cè)量是單向量,而且對(duì)其方向性要求較高,則應(yīng)選擇其它方向靈敏度小的傳感器;如果被測(cè)量是多維向量,則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好.3、頻率響應(yīng)特性

傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測(cè)量的頻率范圍,必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測(cè)量條件,實(shí)際上傳感器的響應(yīng)總有 — 定延遲,希望延遲時(shí)間越短越好.傳感器的頻率響應(yīng)高,可測(cè)的信號(hào)頻率范圍就寬,而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響,機(jī)械系統(tǒng)的慣性較大,因有頻率低的傳感器可測(cè)信號(hào)的頻率較低.在動(dòng)態(tài)測(cè)量中,應(yīng)根據(jù)信號(hào)的特點(diǎn)(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機(jī)等)響應(yīng)特性,以免產(chǎn)生過(guò)火的誤差.4、線性范圍

傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍.以理論上講,在此范圍內(nèi),靈敏度保持定值.傳感器的線性范圍越寬,則其量程越大,并且能保證一定的測(cè)量精度.在選擇傳感器時(shí),當(dāng)傳感器的種類(lèi)確定以后首先要看其量程是否滿(mǎn)足要求.但實(shí)際上,任何傳感器都不能保證絕對(duì)的線性,其線性度也是相對(duì)的.當(dāng)所要求測(cè)量精度比較低時(shí),在一定的范圍內(nèi),可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的,這會(huì)給測(cè)量帶來(lái)極大的方便.5、穩(wěn)定性

傳感器使用一段時(shí)間后,其性能保持不變化的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性.影響傳感器長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外,主要是傳感器的使用環(huán)境.因此,要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性,傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力.在選擇傳感器之前,應(yīng)對(duì)其使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器,或采取適當(dāng)?shù)拇胧?減小環(huán)境的影響.傳感器的穩(wěn)定性有定量指標(biāo),在超過(guò)使用期后,在使用前應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定,以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化.在某些要求傳感器能長(zhǎng)期使用而又不能輕易更換或標(biāo)定的場(chǎng)合,所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴(yán)格,要能夠經(jīng)受住長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn).6、精度

精度是傳感器的一個(gè)重要的性能指針,它是關(guān)系到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量精度的一個(gè)重要環(huán)節(jié).傳感器的精度越高,其價(jià)格越昂貴,因此,傳感器的精度只要滿(mǎn)足整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度要求就可以,不必選得過(guò)高.這樣就可以在滿(mǎn)足同一測(cè)量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡(jiǎn)單的傳感器.如果測(cè)量目的是定性分析的,選用重復(fù)精度高的傳感器即可,不宜選用絕對(duì)量值精度高的;如果是為了定量分析,必須獲得精確的測(cè)量值,就需選用精度等級(jí)能滿(mǎn)足要求的傳感器.傳感器的作用

人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺(jué)器官。而單靠人們自身的感覺(jué)器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動(dòng)中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說(shuō)，傳感器是人類(lèi)五官的延長(zhǎng)，又稱(chēng)之為電五官。

新技術(shù)革命的到來(lái)，世界開(kāi)始進(jìn)入信息時(shí)代。在利用信息的過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。因此可以說(shuō)，沒(méi)有眾多的優(yōu)良的傳感器，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)。

在基礎(chǔ)學(xué)科研究中，傳感器更具有突出的地位?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到 cm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到 s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開(kāi)拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類(lèi)感官無(wú)法直接獲取的信息，沒(méi)有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開(kāi)發(fā)的先驅(qū)。

傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開(kāi)發(fā)、海洋探測(cè)、環(huán)境保護(hù)、資源調(diào)查、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程、甚至文物保護(hù)等等極其之泛的領(lǐng)域?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復(fù)雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個(gè)現(xiàn)代化項(xiàng)目，都離不開(kāi)各種各樣的傳感器。

由此可見(jiàn)傳感器技術(shù)在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國(guó)都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。相信不久的將來(lái)，傳感器技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)飛躍，達(dá)到與其重要地位相稱(chēng)的新水平。

目前，全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。有關(guān)專(zhuān)家指出，傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高，各國(guó)將競(jìng)相加速新一代傳感器的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，競(jìng)爭(zhēng)也將日益激烈。新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來(lái)的傳感器市場(chǎng)，比如無(wú)線傳感器、光纖傳感器、智能傳感器和金屬氧化傳感器等新型傳感器的出現(xiàn)與市場(chǎng)份額的擴(kuò)大。

通過(guò)對(duì)這門(mén)課的學(xué)習(xí)開(kāi)闊了我的視野，讓我了解了以前沒(méi)有了解的東西。在韓老師的指導(dǎo)下讓我明白了學(xué)習(xí)要有自覺(jué)性，要自己積極主動(dòng)地去學(xué)習(xí)。

2010年6月28日星期一

07級(jí)自動(dòng)化2班

學(xué)號(hào)：

第四篇：傳感器原理名詞解釋?zhuān)ǚ段哪０妫?/a>

傳感器原理名詞解釋

1、傳感器的的定義：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝

置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

2、相似系統(tǒng)：能用同一類(lèi)型的微分方程描述的不同系統(tǒng)。

3、頻率保持性：指線性系統(tǒng)的輸入為某一頻率信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)也為同一頻率信號(hào)。

4、通過(guò)變量：只由空間和路上的一個(gè)點(diǎn)來(lái)確定的變量。

5、跨越變量：由空間和路上的兩個(gè)點(diǎn)來(lái)確定的變量。

6、力——電壓相似：以機(jī)械系統(tǒng)的激勵(lì)力和電路的激勵(lì)電壓相似為基礎(chǔ)的相似方法。

7、力——電壓相似的特點(diǎn):

一、機(jī)械系統(tǒng)的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)用一個(gè)串聯(lián)電回路去模擬;

二、機(jī)械系統(tǒng)

質(zhì)點(diǎn)上的激勵(lì)力和串聯(lián)電路的激勵(lì)電壓相模擬，所有與機(jī)械系統(tǒng)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)相連接的機(jī)械元件與傳亮回路中的各電氣元件相模擬。

8、雙向傳感器：凡是既能做機(jī)械量的接收器又能作機(jī)械量的發(fā)送器，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電可逆變換的變換器。

9、傳感器測(cè)物理量的兩種形式：

一、穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)）的形式，它不隨時(shí)間變化或變化

緩慢；

二、動(dòng)態(tài)（周期變換或瞬態(tài)）的形式，它隨時(shí)間變化而變化。

10、線性度：指?jìng)鞲衅鬏敵雠c輸入之間的線性程度。它的優(yōu)點(diǎn)：

一、可大大簡(jiǎn)化傳感器的理論

分析和設(shè)計(jì)計(jì)算；

二、為標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理帶來(lái)很大方便。

三、可使儀表刻度盤(pán)均勻刻度。

四、避免了非線性補(bǔ)償環(huán)節(jié)。

11、傳感器的非線性誤差：將近似后的擬合直線與實(shí)際曲線進(jìn)行比較，其中存在偏差，這個(gè)最

大偏差稱(chēng)為傳感器的非線性誤差，即線性度

12、傳感器的各部分代表什么含義？應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

答：①敏感元件：指?jìng)鞲衅髦兄苯痈惺鼙粶y(cè)量的部分。

②傳感器：能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置,通常

由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。

③信號(hào)調(diào)理器：對(duì)于輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置。

④變送器：能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器答：

13、傳感器動(dòng)態(tài)特性主要有：時(shí)間常數(shù)τ；固有頻率?n；阻尼系數(shù)

14、靈敏度：指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)下輸出變化對(duì)輸入變化的比值。

15、遲滯：傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減少）行程期間輸出——輸入特性曲線不重

合的程度。

16、遲滯現(xiàn)象：對(duì)應(yīng)于同一大小的輸入信號(hào)，傳感器正反行程的輸出信號(hào)大小不相等。

17、重復(fù)性：傳感器在輸入量按同一方向作全量程多次測(cè)試時(shí)所得特性曲線不一致性程度。

18、動(dòng)態(tài)特性：傳感器對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)特性。

19、動(dòng)態(tài)誤差：輸出信號(hào)不會(huì)與輸入信號(hào)具有完全相同的時(shí)間函數(shù)，這種輸出與輸入間的差異

就是動(dòng)態(tài)誤差。

20、

第五篇：傳感器原理復(fù)習(xí)提綱

第一章：

傳感器的定義，組成測(cè)量的定義，測(cè)量結(jié)果，測(cè)量誤差和種類(lèi)

第二章：

靜態(tài)量，動(dòng)態(tài)量，靜態(tài)特性，靜態(tài)特性的指標(biāo)。

第三章：

電阻應(yīng)變效應(yīng)，金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

電阻應(yīng)變片的分類(lèi)

電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路（會(huì)畫(huà)電橋，會(huì)推平衡條件）

溫度補(bǔ)償（線路補(bǔ)償和應(yīng)變片自補(bǔ)償）

測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)

壓力傳感器的結(jié)構(gòu)

壓阻效應(yīng)

壓阻式傳感器的應(yīng)用

第四章：

電容式傳感器工作原理

電容式傳感器分類(lèi)

測(cè)量電路（交流電橋電路，變壓器電器電路，雙T形電橋電路，運(yùn)算放大器，調(diào)頻）工作原理，電容式傳感器的設(shè)計(jì)改改善措施。

電容式壓力傳感器的工作原理，結(jié)構(gòu)

電容式加速度傳感器的工作原理，結(jié)構(gòu)

電容式位移傳感器的工作原理

電容式液位傳感器的工作原理

第五章

定義

分類(lèi)

結(jié)構(gòu)組成工作原理

差動(dòng)自感傳感器的結(jié)構(gòu)，會(huì)推導(dǎo)差動(dòng)自感傳感器的輸出特性和靈敏度

測(cè)量電路 變壓器電路（會(huì)分析，會(huì)計(jì)算），相敏檢波電路（原理，會(huì)分析）渦流效應(yīng)

第六章

壓電效應(yīng)

常用壓電材料的種類(lèi)

壓電傳感器的工作原理。

石英晶體的壓電效應(yīng)

壓電元件的常用結(jié)構(gòu)

第七章

霍爾效應(yīng)

霍爾元件的結(jié)構(gòu)

霍爾傳感器的不等位電勢(shì)和不等位電阻產(chǎn)生的原理，及補(bǔ)償方法 霍爾傳感器的測(cè)量電路

第八章

光電效應(yīng)

光電效應(yīng)的種類(lèi)

光電管的結(jié)構(gòu)及原理

光電倍增管的結(jié)構(gòu)及原理

光敏電阻的結(jié)構(gòu)及原理

第九章：

測(cè)溫的方法，金屬電電阻的種類(lèi)及結(jié)構(gòu)

金屬熱電阻的工作原理（鉑熱電阻，銅熱電阻）

熱敏電阻工作原理。

熱敏電阻的溫度特性（會(huì)計(jì)算）

熱電偶的種類(lèi)、工作原理

熱電效應(yīng)

熱電勢(shì)的組成熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

熱電偶分度表的應(yīng)用（會(huì)計(jì)算）