《感測器原理與應用》及《感測器與測量技術》知識要點和複習題
緒論1、把非電資訊轉換成電（不一定直接可用）訊號的轉換元件，是構成感測器的核心。
2、利用半導體光阻效應的感測器屬於物性型感測器。
3、模擬感測器是按照構成原理分類的。
4、利用物理學中電磁感應定律可構成結構型感測器。
5、什麼是感測器、自動檢測技術？
6、畫出感測器的組成框圖，並說明各組成部分的作用。
7、感測器特性在檢測系統中起到什麼作用？
第1章感測器技術基礎
1、動態特性中，傳遞函式是一種以感測器引數來表示輸出量與輸入量之間關係的數學表示式，它表示了感測器本身的特性，而與輸入量無關。
2、對於多環節串聯組成的感測器或測量系統，總的傳遞函式可按代數式h(s)=求得。
3、在明確輸入—輸出變換對應關係的前提下，利用某種標準或標準器具有對感測器進行標定。
4、用電阻r、電感l和電容c組成的串聯電路來模擬質量為m、彈簧剛度為k和阻尼係數為c的單自由度機械振動系統的相似，稱為力－電壓模擬。
5、感測器材料包括結構材料和敏感材料。
6、動態模型中，「標準」輸入只有三種：正弦週期輸入、階躍輸入和線性輸入，而經常使用的是前兩種。
7、對於多環節併聯組成的感測器或測量系統，總的傳遞函式可按代數式h(s)=求得。
8、將感測器在使用中或儲存後，進行的效能複測稱校準。
9、用電阻r、電感l和電容c組成的併聯電路來模擬質量為m、彈簧剛度為k和阻尼係數為c的單自由度機械振動系統的相似，稱為力－電流模擬。
10．某位移感測器，在輸入量變化5 mm時，輸出電壓變化為300 mv，其靈敏度k為60v/m。
11．某測量系統由感測器、放大器和記錄儀組成，各環節的靈敏度為：s1=0.2mv/℃、s2=2.0v/mv、s3=5.0mm/v，求系統的總的靈敏度。
12．將感測器在使用中或儲存後，進行的效能複測稱校準
13．感測器的頻率響應特性，必須在所測訊號頻率範圍內，保持_不失真測量條件。
14．動態特性中，傳遞函式是一種以感測器引數來表示輸出量與輸入量之間關係的數學表示式，它表示了
感測器本身的特性，而與輸入量無關。
15、一種切實可行的減小非線性的方法是差動技術。
16、頻域內感測器無失真檢測條件是：幅頻特性應當是常數；相頻特性應該是線性關係。
17．訊號傳輸過程中，產生干擾的原因是干擾的耦合通道。
18、簡述感測器的主要靜態特性的概念：線性度、遲滯、重複性、靈敏度和靜態誤差。
19、根據二階環節的幅頻特性與相頻特性圖，分析固有頻率和阻尼比的關係。
20．感測器的效能引數反映了感測器的什麼關係？靜態引數有哪些？各種引數代表什麼意義？動態引數有那些？應如何選擇？
21. 下圖為單自由度機械振動系統，（1）根據圖示寫出該系統的力平衡方程；（2）若採用力-電流相似系統，畫出其電等效系統、說明給定的引數並寫出電壓平衡方程。（3）若採用力-電壓相似系統，要求同（2）。
22、 感測器不失真檢測的條件是什麼？
23、某電壓表刻度為0～10v，在5v處計量定值為4.995v，求在5v處的示值誤差（），相對誤差引用誤差
24、0.1級量程為10a電流經標定，最大示值誤差（）為8ma，問該表是否合理？
25、對某量等精度測量16次，得均方差，則平均值均方差？
第2章電阻式感測器
1、利用電阻應變效應的金屬電阻應變片主要有絲式應變片和箔式應變片兩種結構形式。
2、直流電橋平衡條件是橋路中相鄰兩臂阻值之比應相等。
3．電阻絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值發生變化，這一現象叫做應變電阻效應。
4．當半導體材料在某一方向上承受應力時，它的電阻率發生顯著變化的現象稱為半導體壓阻效應。用這個原理製成的電阻稱固態壓敏電阻。
5．交流電橋各橋臂的復阻抗分別為z1、z2、z3、z4，各阻抗的相位角分別為若電橋平衡條件為z1/z4=z2/z3，那麼相位平衡條件應為
6、等強度梁應變式力感測器應用中，等強度梁寬度為b、厚度為h和彈性模量為e，l為在距載荷f作用點到固定處的距離，梁上各點的應變為。
7、等截面梁應變式力感測器應用中，等截面梁寬度為b、厚度為h和彈性模量為e，為在距載荷f作用點到貼上應變片處的距離，其應變為。
8．用相鄰雙臂橋檢測的應變式感測器，為使其靈敏度高、非線性誤差小，則用兩個橋臂應當分別用應變數變化相反的工作應變片。
9、一台用等強度梁作為彈性元件的電子秤，在梁的上、下面各貼兩片相同的電阻應變片(k=2)如圖所示。已知l=100mm，b=11mm，t=3mm， e=2×104n/mm2。現將4個應變片接入圖(b)的直流橋路中，電橋電源電壓u=6v。
當力f=0.5kgf時，求電橋輸出電壓u0=？
10、兩金屬應變片r1和r2阻值均為120ω，靈敏度係數k=2。兩應變片一片受拉，另一片受壓，產生的應變為1000和-1000。兩者接入直流電橋組成半橋雙臂工作電橋，電源電壓u=5v。
求：(1)和；(2)電橋的輸出電壓u0。
11．什麼是應變效應？什麼是壓阻效應？什麼是橫向效應？試說明金屬應變片與半導體應變片的相同和不同之處。
12．說明電阻應變片的組成和種類。電阻應變片有哪些主要特性引數？
13．簡述應變片在彈性元件上的布置原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補償作用。
14．簡述金屬電阻應變片的工作原理。為什麼用應變片測量時必須採用溫度補償措施?
18、為什麼必須進行非線性補償？電阻應變片感測器測量採取何措施？
15、如果將120ω電阻應變片貼上在彈性試件上，試件受力橫截面積s=0.5×10-4m2，彈性模量e=2×1011n/m2，若由f＝5×104n的拉力引起的應變電阻變化為1ω。試求應變片的靈敏度係數。
16、採用4片相同的金屬絲應變片(k=2)，將其貼在實心圓柱形測力彈性元件上。如圖3.64所示，受力f=1000kgf。
圓柱斷面半徑r=1cm，楊氏模量e=2×107 n /cm2，泊松比=0.3。求：
(1)畫出應變片在圓柱上的貼粘位置及相應測量橋路原理圖；(2)各應變片的應變=?電阻相對變化量=？(3)若供電橋電壓u=6v，求橋路輸出電壓u0=？
(4)此種測量方式能否補償環境溫度對測量的影響？說明原因。
17、今有一懸臂梁，如圖所示，在其中上部上、下兩面各貼兩片應變片，組成全橋，該梁在其懸臂梁一端受一向下力f=0.5n,試求此時這四個應變片的電阻值。已知：
應變片靈敏係數k=2.1;應變片空載電阻r0=120ω。
18、今有一懸臂梁，如圖所示，在其中上部上、下兩面各貼兩片應變片，組成全橋，該梁在其懸臂梁一端受一向下力f=0.5n,試求此時這四個應變片的電阻值。已知：
應變片靈敏係數k=2.1；應變片空載電阻r0=120ω，，l=25cm，w=6cm，t=3mm，e=70×105paω，x=l/2。
第3章變磁阻式感測器
1、利用磁路磁阻變化引起感測器線圈的電感（包括自感或互感）變化來檢測非電量的機電轉換裝置。
2、變磁阻式感測器線圈的銅損引起的耗散因數與激勵頻率成反比。
3．對於高頻反射式電渦流感測器來說，為了使其具有較高的靈敏度，不產生電渦流的透射損耗，要求被測物必須達到一定的厚度。
4．電感式感測器種類：自感式、差動變壓器式、電渦流式、壓磁式、感應同步器。它們的工作原理：電磁感應效應（自感、互感）、電渦流效應、壓磁效應。
5．差動變壓器式感測器按的結構形式可分為變氣隙型、變面積型和？三種。
6、差動變壓器存在零位誤差，用電路上做補償時，串聯電阻可以減少零位誤差的基波分量。
7．電渦流式感測器可分為高頻反射式和低頻透射式。
8．零位誤差是評定差動變壓器效能的重要指標之一，產生零位誤差的原因主要有兩個：一是由於次級繞組兩線圈電氣引數和幾何尺寸不對稱，致使產生的感應電動勢幅值不等，相位不同。這種情況下，不管怎樣調整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調到零；二是由於磁性材料磁化曲線的非線性。
9、簡述差動變壓器式感測器的工作原理並畫出其原理圖。
10、簡述低頻透射式電渦流感測器測厚度的工作原理並畫出其原理圖。
11、簡述高頻反射式電渦流感測器測厚度的工作原理。
12．自感式感測器和差動變壓器式感測器的工作原理有何異同？
13．簡述電渦流式感測器的工作原理；再比較低頻透射式和高頻反射式電渦流感測器測厚度的原理有何不同？
14．簡述差動變壓器相敏檢測電路的工作原理。
15.為了實現以下目的，試從低通、高通、帶通和帶阻濾波中選擇最合適的一種：
（1）除去麥克風中混入的廣播電波訊號；
（2）從天線接收的電視波中僅選擇第三頻道；
（3）除去混入所取出的腦電波訊號中的電力線頻率（頻率為50hz）干擾。
答：（1）因為要除去高頻成分，故選用低通濾波器。
（2）要消除第二通道以下和第三通道以上的頻率成分，故選用帶通濾波器。
（3）要消除特定成分的頻率成分，故選用帶阻濾波器。
18．用渦流感測器測量金屬板厚度時是否需要恆溫，為什麼?
16 變磁阻式感測器分哪幾類？各有何特點？
17 簡述變氣隙式自感感測器的工作原理。
18 簡述差動變壓器式感測器的工作原理。
19 說明差動變壓器零點殘餘電壓產生的原因，並指出消除殘餘電壓的方法。
20 如圖4.1所示變氣隙型自感感測器，銜鐵斷面積s=4×4mm2，氣隙總長度=0.8mm，銜鐵最大位移=±0.
08mm，激磁線圈匝數n=2500匝，導線直徑d=0.06mm，電阻率ρ=1.75×10-6。
當激磁電源頻率f=4000hz時，忽略漏磁及鐵損。要求計算：
(1)線圈電感值；(2)電感的最大變化量；(3)當線圈外斷面積為11×11mm2時的直流電阻值；(4)線圈的品質因數；(5)當線圈存在200pf分布電容與之併聯後，其等效電感值變化多大？
21 利用電渦流法測板材厚度，已知激磁電源頻率f=1mhz，被測材料相對磁導率=1，電阻率ρ＝2.9×10-6，被測板厚為(1+0.2)mm，(1)採用高頻反射法測量時，渦流穿透深度h為多少？
(2)能否用低頻透射法測板厚？若可以，需要採取什麼措施？畫出檢測示意圖。
22．試用雙螺管線圈差動型電感感測器做成乙個測力感測器。
(1)用簡圖說明該感測器的結構，並簡要說明其作用原理；
感測器原理與應用習題
第一章感測器的一般特性 1 從某直流測速發電機試驗中，獲得如下結果 試繪製轉速和輸出電壓的關係曲線，並確定 1 該測速發電機的靈敏度。2 該測速發電機的線性度。2 已知一熱電偶的時間常數 10s，若用它來測量一台爐子的溫度，爐內溫度在540 c和500 c 之間按近似正弦曲線波動，週期為80s，靜態...
溫度感測器工作原理及其應用
使用溫度感測器為 pt100,這是一種穩定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻感測器,可以工作在 200 至 650 的範圍.本電路選擇其工作在 19 至 500 範圍.整個電路分為兩部分,一是感測器前置放大電路,一是微控制器 a d 轉換和顯示,控制,軟體非線性校正等部分.前置放大部分原理圖如下 工作原理...
電子測量與感測器原理
班級 姓名 學號 00000 指導教師 qqqq 完成日期 00000000000000 摘要 2 第一章緒論 3 1.1 背景 4 1.2 設計目的 4 1.2.1節約能源。4 1.2.2學會使用multisim 軟體。4 1.2.3學會運用感測器來幫助人們的生活。5 第二章原理 6 2.1原理分...