测试技术课后题答案4传感器.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流测试技术课后题答案4传感器.精品文档.习题4常用传感器4.6 电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r=4mm，工作初始极板间距离0=0.3mm，介质为空气。问: 如果极板间距离变化量=lm，电容的变化量C是多少? 如果测量电路的灵敏度S1=100mv/pF,读数仪表的灵敏度S2=5格/mV，在= 1m时，读数仪表的变化量为多少?解4-1 什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？一般情况下，应变片的灵敏系数小于电阻丝的灵敏系数。原因是：当应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上时，由于基底和粘结剂的弹性

2、模量与敏感栅的弹性模量之间有差别等原因，弹性体或试件的变形不可能全部均匀地传递到敏感栅；丝栅横向效应的影响。 4-2 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？前者利用金属应变引起电阻的变化；而后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻效应）。 4-3 试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。不同点：自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。 相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管性三种类型。 4-4在自感式传感器中,螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什么在实际应用中却应用最广泛？答：在自感

3、式传感器中，虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、线性也较好；同时还具备自由行程可任意安排、制造装配方便、可互换性好等优点。由于具备了这些优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，故目前螺管式自感传感器应用中最广泛。 4-5 为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？(1)传感器两极板之间的电容很小，仅几十个pF，小的甚至只有几个pF。(2)而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容，如屏蔽线的电容最小的l米也有几个pF，最大的可达上百个pF。这不仅使传感器的电容相对变化大大降低，灵敏度也降低，更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同，或因振动等原因，都会引起电缆本身电容的

4、较大变化，使输出不真实，给测量带来误差。(3)解决的办法，一种方法是利用集成电路，使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部，这样传输导线输出是直流电压信号，不受分布电容的影响;(4)采用屏蔽传输电缆，适当降低分布电容的影响。由于电缆分布电容对传感器的影响，使电容式传感器的应用受到一定的限制。4-6 用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？由于不可避免地存在电荷泄漏，利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定措施，使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适宜做动态测量。4-7什么是物性型传

5、感器?什么是结构型传感器?试举例说明。物性型传感器依靠敏感元件材料本身的物理变化来实现信号变换。例如利用水银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温；利用石英晶体的压电效应制成压电测力计等。 结构型传感器依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。 4-8有源型传感器和无源型传感器有何不同?试举例说明。有源型传感器即能量控制型传感器，是从外部供给辅助能量使其工作的，并由被测量来控制外部供给能量的变化。例如，电阻应变测量中，应变计接于电桥上，电桥工作能源由外部供给，而由于被测量变化所引起应变计的电阻变化来控制

6、电桥的不平衡程度。此外电感式测微仪、电容式测振仪等均属此种类型。 无源型传感器即能量转换型传感器，是直接由被测对象输入能量使其工作的，例如，热电偶温度计、弹性压力计等。但由千这类传感器是被测对象与传感器之间的能量传输，必然导致被测对象状态的变化，而造成测量误差。4-9选用位移传感器应注意哪些问题?4-11压电式加速度传感器的固有电容为Ca，电缆电容为Cc，电压灵敏度Ku=U0 /a (a为被测加速度)，输出电荷灵敏度Kq=Q/a。试推导Ku和Kq的关系。解：4-12 测量温度的金属热电阻应具有什么特性?（1）温度系数的值要大温度系数越大，灵敏度越高。纯金属的温度系数比合金要高。一般使用纯金属。

7、（2）其材料的物理、化学性质应稳定（3）电阻温度系数要保持常数（4）具有较高的电阻率可以减少热电阻体积和热惯性。（5）材料容易提纯，确保较好的复制性满足以上要求的材料有铂、铜、铁和镍。而铂和铜应用较广。4-13 SnO2半导体气敏元件与其它类型气敏元件相比，有什么特点?电阻式半导体气敏传感器是利用气敏半导体材料，如氧化锡(SnO2)、 氧化锰(MnO2)等金属氧化物制成敏感元件，当它们吸收了可燃气体的烟雾，如氢、一氧化碳、烷、醚、醇、苯以及天然气、沼气等时，会发生还原反应，放出热量，使元件温度相应增高，电阻发生变化。利用半导体材料的这种特性，将气体的成分和浓度变换成电信号。灵敏度高、响应快、使

8、用寿命长和成本低4-14 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？为减小非线性误差，一般取极距相对变化范围/00.1；为改善非线性，提高灵敏度和减少外界因素(如电源电压、环境温度等)的影响，常采用差动形式。4-15 电容式传感器，极板宽度b=4mm，间隙=0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度。若极板移动2mm，求其电容变化量。解： (F/m)=0.0708 (pF/mm)0.142 (pF)4-16 压电式传感器的放大电路有哪些？为什么多采用电荷放大器？电压放大器，电荷放大器。电荷放大器灵敏度与电缆长度无关，下限频率较低。3-6 图3-28a所示电容式传感器，极板宽度b=4mm，间隙=0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度。若极板移动2mm,求其电容变化量。 (F/m)=0.0708 (pF/mm)0.142 (pF)