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τ=10s，若用它來測量一台爐子的溫度，爐內溫度在540οc和500οc 之間按近似正弦曲線波動，週期為80s，靜態靈敏度k=1，試求該熱電偶輸出的最大值和最小值，以及輸入與輸出訊號之間的相位差和滯後時間。
3． 用乙隻時間常數為0.355s 的一階感測器去測量週期分別為1s、2s和3s的正弦訊號，問幅值誤差為多少？
4． 若用一階感測器作100hz正弦訊號的測試，如幅值誤差要求限制在5%以內，則時間常數應取多少？若在該時間常數下，同一感測器作50hz正弦訊號的測試，這時的幅值誤差和相角有多大？
5． 已知某二階系統感測器的固有頻率f0=10khz，阻尼比ξ=0.1，若要求感測器的輸出幅值誤差小於3%，試確定該感測器的工作頻率範圍。
6． 某壓力感測器屬於二階系統，其固有頻率為1000hz,阻尼比為臨界值的50%,當500hz的簡諧壓力輸入後，試求其幅值誤差和相位滯後。
《第二章應變式感測器》
1．假設某電阻應變計在輸入應變為5000με 時電阻變化為1%，試確定該應變計的靈敏係數。又若在使用該應變計的過程中，採用的靈敏係數為1.9，試確定由此而產生的測量誤差的正負和大小。
2．如下圖所示的系統中：①當f＝0和熱源移開時，rl＝r2＝r3＝r4，及u0＝0；②各應變片的靈敏係數皆為+2.0，且其電阻溫度係數為正值；③梁的彈性模量隨溫度增加而減小；④應變片的熱膨脹係數比梁的大；⑤假定應變片的溫度和緊接在它下面的梁的溫度一樣。
在時間t＝0時，在梁的自由端加上一向上的力，然後維持不變，在振盪消失之後，在一稍後的時間t1開啟輻射源，然後就一直開著，試簡要繪出u0和t的關係曲線的一般形狀，並通過仔細推理說明你給出這種曲線形狀的理由。
3．一材料為鋼的實心圓柱形試件，直徑 d＝10 mm，材料的彈性模量 e＝2 ×1011n／m2，泊松比μ＝0.285，試件上貼有一片金屬電阻應變片，其主軸線與試件加工方向垂直，如圖1所示，若已知應變片的軸向靈敏度kx ＝2，橫向靈敏度c=4%，當試件受到壓縮力 f＝3×104n作用時。應變片的電阻相對變化δr／r為多少。
4．在材料為鋼的實心圓柱形試件上，沿軸線和圓周方向各貼上一片電阻120 ω的金屬電阻應變片，如圖2所示，把這兩片應變片接入差動電橋，已知鋼的泊松比μ＝0.285，應變片的靈敏係數k0＝2，電橋電源電壓usr＝6v（d．c．），當試件受軸向拉伸時，測得應變片r1的電阻變化值δr1=0.48 ω，試求電橋的輸出電壓。
圖1圖2
5．一台採用等強度梁的電子秤，在梁的上下兩面各貼有二片電阻應變片，做成秤重感測器，如下圖所示。已知l＝100 mm，b＝11 mm，t＝3 mm，e＝2.1×104n／mm2，k0＝2，接入直流四臂差動電橋，供橋電壓 6 v，當秤重 0.
5 kg時，電橋的輸出電壓usc為多大。
6．今在（110）晶面的〈001〉〈110〉晶面上各放置一電阻條，如下圖所示，試求：l）在0.1mpa壓力作用下電阻條的σr和σt 各為何值？
2）此兩電阻條為p型電阻條時δr／r＝？3）若為n型電阻條時其δr／r？4）若將這兩電阻條改為安置在距膜中心為 7mm處，電阻條上的平均應力σr和σt各為多少？
7．現有基長為10 mm與 20 mm的兩種絲式應變片，欲測鋼構件頻率為10khz的動態應力，若要求應變波幅測量的相對誤差小於0.5%，試問應選用哪一種？為什麼？
8．已知一測力感測器的電阻應變片的阻值r＝120ω，靈敏度係數k0= 2，若將它接入第一類對稱電橋，電橋的供電電壓 usr＝10v（d．c．），要求電橋的非線性誤差 e f＜0.5％，試求應變片的最大應變εmax應小於多少，並求最大應變時電橋的輸出電壓。
9．乙個量程為10kn的應變式測力感測器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑20mm,內徑18mm,在其表面貼上八各應變片，四個沿周向貼上，應變片的電阻值均為120ω,靈敏度為2.0,波松比為0.3,材料彈性模量e=2.
1×1011pa。要求：
1)繪出彈性元件貼片位置及全橋電路；
2)計算感測器在滿量程時，各應變片電阻變化；
3)當橋路的供電電壓為10v時，計算感測器的輸出電壓。
10．如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中r2=r3=r是固定電阻，r1與r4是電阻應變片，工作時r1受拉，r4受壓， δr表示應變片發生應變後，電阻值的變化量。當應變片不受力，無應變時δr=0，橋路處於平衡狀態，當應變片受力發生應變時，橋路失去了平衡，這時，就用橋路輸出電壓ucd表示應變片應變後的電阻值的變化量。
試證明： ucd=-(e/2)(δr/r)
《第三章電容式感測器》
1．試計算帶有固定圓周膜片電容壓力感測器的靈敏度（δc/c）/p，如下圖。已知在半徑r處的偏移量y可用下式表示：
式中 p——壓力； a——圓膜片半徑；
t——膜片厚度； μ——膜片材料的泊松比。
2．在壓力比指示系統中採用的電容感測元件及其電橋測量線路如圖所示。已知：δ0＝0.25mm，d＝38.2mm，r=5.1kω，u＝60v（試求。
1） 該電容感測器的電壓靈敏度（單位為v/m）ku？
2） 當電容感測器活動極板位移δδ＝10μm時，輸出電壓u0的值。
3．如圖所示為油量表中的電容感測器簡圖，其中1、2為電容感測元件的同心圓筒（電極）：3為箱體。已知：
r1＝15mm，r2＝12mm；油箱高度h=2m，汽油的介電常數εr=2.1。求：
同心圓套筒電容感測器在空箱和注滿汽油時的電容量。
4．乙隻電容位移感測器如圖所示，由四塊置於空氣中的平行平板組成。板a，c和d是固定極板。板b是活動極板，其厚度為t，它與固定極板的間距為d。
b，c和d極板的長度均為b，a板的長度為2 b，各板寬度為l，忽略板c和d的間隙及各板的邊緣效應，試推導活動極板b從中間位置移動x=±b/2時電容cac和cad的表示式（x=0時為對稱位置）。
5．試推導下圖所示變電介質電容式位移感測器的特性方程c=f(x)。設真空的介電係數為ε0, ε2＞ε1 ，以及極板寬度為w。其他引數如圖所示。
《第四章電感式感測器》
1．乙個鐵氧體環形磁心，平均長度為12cm，截面積為1.5cm2，平均相對磁導率μr＝2 000，求：1）均勻繞線5 00匝時的電感；2) 匝數增加1倍時的電感。
2．有乙隻螺管形差動式電感感測器，已知電源電壓u＝4v，f＝400hz，感測器線圈銅電阻和電感量分別為 r＝40ω，l=30mh，用兩隻匹配電阻設計成4臂等阻抗電橋，如圖1所示，試求：1）匹配電阻r1和r2的值為多大才能使電壓靈敏度達到最大；2)當 δz＝10ω時，分別接成單臂和差動電橋後的輸出電壓值；3)用向量圖表明輸出電壓u0與電源電壓u之間的相位差；4）假設該感測器的兩個線圈銅電阻不相等r4≠r3，在機械零位時便存在零位電壓，用向量圖分析能否用調整銜鐵位置的方法使u0=0。
圖1圖2 a圖2 b
3．試計算圖2a所示差動變壓器式感測器接入橋式電路（順接法）時的空載輸出電壓u0，一、二次側線圈間的互感為m1、m2，兩個二次側線圈完全相同。又若同一差動變壓器式感測器接成圖2b所示反串電路（對接法），問兩種方法哪一種靈敏度高，高幾倍？提示：
①將圖a所示的二次側繞組邊電路圖簡化如圖2c所示等效電路（根據已知條件z1＝z2；②求出圖b空載輸出電壓與圖a計算的結果進行比較。）
圖2 c圖3
4．試推導圖3所示差動型電感感測器電橋的輸出特性u0= f（δl），已知電源角頻率為ω，z1、z2為感測器兩線圈的阻抗，零位時z1＝z2= r＋jωl，若以變間隙式感測器接入該電橋，求靈敏度表示式k＝u0／δδ多大（本題用有效值表示）。
5．圖4中兩種零點殘餘電壓的補償方法對嗎？為什麼？圖中r為補償電阻。
圖4 6．某線性差動變壓器式感測器採用的頻率為100hz、峰一峰值為6v的電源激勵，假設銜鐵的輸入運動是頻率為 10hz的正弦運動，它的位移幅值為±3mm，已知感測器的靈敏度為2v／mm，試畫出激勵電壓、輸入位移和輸出電壓的波形。
7．使用電渦流式感測器測量位移或振幅時對被測物體要考慮哪些因素，為什麼？
《第五章壓電式感測器》
1．分析壓電式加速度感測器的頻率響應特性。又若測量電路的總電容c＝1000pf，總電阻 r＝500 mω，感測器機械系統固有頻率f0=30 khz，相對阻尼係數ξ=0.5，求幅值誤差在2%以內的使用頻率範圍。
2．用石英晶體加速度計及電荷放大器測量機器的振動，已知：加速度計靈敏度為5 pc／g，電荷放大器靈敏度為 50 mv／pc，當機器達到最大加速度值時相應的輸出電壓幅值等於2 v，試計算該機器的振動加速度。
感測器原理與應用知識要點和複習題
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...
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...