1、一、判斷題(本題共10分，對(duì)則打“”，不對(duì)則打“×”)1壓電傳感器的電壓靈敏度及電荷靈敏度不受外電路的影響。 ( )2將傳感器做成差動(dòng)式可以提高靈敏度、改善非線性、實(shí)現(xiàn)某些補(bǔ)償。 ( )3壓電式傳感器在后接電荷放大器時(shí)，可基本消除電纜電容的影響，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)變化緩慢的被測(cè)量的測(cè)量。 ( )4只要保證兩組相對(duì)橋臂阻抗大小之積相等這一條件，就可使直流電橋及交流電橋達(dá)到平衡。 ( × )5磁電式傳感器由于存在運(yùn)動(dòng)部分，因此不能用于高頻測(cè)量。 ( × )6測(cè)量小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度高的金屬應(yīng)變片；測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度低的半導(dǎo)體應(yīng)變片。 ( )7由于霍爾式傳感器輸出

2、的霍爾電勢(shì)與控制電流及所處的磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積成正比，因此可用作乘法器。 ( )8壓電式傳感器的電荷靈敏度與外電路（連接電纜、前置放大器）無關(guān)，電壓靈敏度則受外電路的影響。 ( )9用差動(dòng)變壓器式電感傳感器測(cè)量位移時(shí)，直接根據(jù)其輸出就能辨別被測(cè)位移的正負(fù)極性。 ( × )10半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度比金屬應(yīng)變片高，線性和穩(wěn)定性也比后者好。 ( × )11差動(dòng)螺管式自感傳感器與差動(dòng)變壓器式互感傳感器的結(jié)構(gòu)相似，都是把被測(cè)位移的變化轉(zhuǎn)換成輸出電壓的變化。 ( × )12由于線圈可以做得比較輕巧，因此動(dòng)圈式磁電傳感器可以用來測(cè)量變化比較快的被測(cè)量，而動(dòng)鐵式磁電傳感器則不能。 (

3、 × )13壓電式傳感器的電荷靈敏度只取決于壓電材料本身，而電壓靈敏度則還與外電路的電氣特性有關(guān)。 ( )14測(cè)量小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用金屬絲應(yīng)變片，測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用半導(dǎo)體應(yīng)變片。 ( × )15測(cè)量小應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度高的金屬絲應(yīng)變片，測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，應(yīng)選用靈敏度低的半導(dǎo)體應(yīng)變片。 ( )16作為溫度補(bǔ)償?shù)膽?yīng)變片應(yīng)和工作應(yīng)變片作相鄰橋臂且分別貼在與被測(cè)試件相同的置于同一溫度場(chǎng)的材料上。 ( )17交流電橋可測(cè)靜態(tài)應(yīng)變，也可測(cè)動(dòng)態(tài)應(yīng)變。 ( )18電荷放大器使壓電加速度計(jì)輸出的電荷量得到放大，由此而得電荷放大器的名稱。( )19由于存在橫向效應(yīng)，所以用金屬絲應(yīng)變片單獨(dú)測(cè)定橫向

4、應(yīng)變時(shí)，其靈敏度比測(cè)定縱向應(yīng)變要低。 ( )20接觸式測(cè)溫是基于熱平衡原理進(jìn)行的，非接觸式測(cè)溫是基于熱輻射原理進(jìn)行的。 ( )21同一材料構(gòu)成的熱電偶，即使兩端點(diǎn)溫度不等，也不會(huì)形成熱電勢(shì)。 ( )22壓電式傳感器與電壓放大器配合使用時(shí)，傳感器的靈敏度與電纜長(zhǎng)度無關(guān)。 ( × )二、填空1某些傳感器常做成差動(dòng)式使用，其優(yōu)點(diǎn)是（ 提高靈敏度 ），（ 改善非線性 ）和（ 實(shí)現(xiàn)某些補(bǔ)償 ）。2壓電式傳感器的后面可連接兩種測(cè)量電路，它們是（ 電壓放大器 ），（ 電荷放大器 ）。3金屬應(yīng)變片是基于材料的（ 應(yīng)變 ）效應(yīng)工作的，半導(dǎo)體應(yīng)變片是基于材料的（ 壓阻 ）效應(yīng)工作的，壓電傳感器是基于材料

5、的（ 壓電 ）效應(yīng)工作的。4屬于結(jié)構(gòu)型傳感器的有（ 電感傳感器 ）、（ 磁電傳感器 ）等，屬于物性型傳感器的有（ 壓電傳感器 ）、（ 霍爾傳感器等 ）。5出于負(fù)載效應(yīng)的考慮，壓電式加速度計(jì)的質(zhì)量應(yīng)盡可能地（ 小 ）。6光柵傳感器具有（ 平均 ）作用，它可基本上消除柵線刻劃誤差的影響。7差動(dòng)變壓器式傳感器是將被測(cè)位移量的變化轉(zhuǎn)換成線圈（ 互感系數(shù) ）的變化，通常兩個(gè)次級(jí)線圈要求（ 反串 ）連接。8用電容式傳感器測(cè)量液位、薄膜厚度等參數(shù)時(shí)，其型式屬于（ 變介質(zhì) ）。9壓電效應(yīng)有四種：（ 縱向壓電效應(yīng) ）、（ 橫向壓電效應(yīng) ）、（ 切向壓電效應(yīng) ）、（ 逆壓電效應(yīng) ）。10熱電偶是基于某些金屬或半導(dǎo)

6、體材料的（ 熱電 ）效應(yīng)工作的。11傳感器的作用是（ 感受被測(cè)量并將其轉(zhuǎn)換成便于進(jìn)一步處理的電量或電參數(shù) ），它通常由（ 敏感元件 ）元件和（ 轉(zhuǎn)換元件 ）元件兩部分組成。12在各種型式的電容傳感器中，以（ 變間隙 ）型電容傳感器的靈敏度最高。13光電元件是基于半導(dǎo)體材料的（ 光電效應(yīng) ）效應(yīng)工作的。14壓電式傳感器在后接（ 電壓 ）放大器時(shí)，由于電路存在比較明顯的放電效應(yīng)，因此不能對(duì)緩慢變化的被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量。15將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成敏感元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化的傳感器稱為（ 結(jié)構(gòu) ）型傳感器，利用敏感元件材料物理性質(zhì)的某一特點(diǎn)工作的傳感器稱為（ 物性 ）型傳感器。三、選擇正確的答案填空。（10分）

7、1半導(dǎo)體應(yīng)變片是基于材料的（ B ）工作的。A應(yīng)變效應(yīng) B壓阻效應(yīng)C熱電效應(yīng) D壓電效應(yīng)2電容傳感器中靈敏度最高的是（ A ）。A極距變化型 B面積變化型C介質(zhì)變化型3為提高應(yīng)變電橋的靈敏度，可采取（ C ）。A半橋雙臂各串聯(lián)一片電阻應(yīng)變片； B半橋雙臂各并聯(lián)一片電阻應(yīng)變片；C適當(dāng)提高供橋電源的電壓； D增加應(yīng)變片的電阻值。4（ D ）傳感器屬于根據(jù)敏感元件材料本身的物理性質(zhì)變化而工作的物性型傳感器。A電感式 B電容式C磁電式 D壓電式5在電容傳感器的測(cè)量電路中，（ C ）可以使輸出電壓的幅值與傳感器極板間隙成正比。A交流電橋 B調(diào)頻電路C運(yùn)算式電路6電阻應(yīng)變片的靈敏度定義為（ B ）。A應(yīng)變

8、片的電阻變化與應(yīng)變之比； B應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變之比；C應(yīng)變片的電阻變化與形變之比； D應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化與形變之比。7可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量的傳感器是（ D ）。A差動(dòng)變壓器 B壓電傳感器C變阻器式傳感器 D渦流式傳感器8下述參量的測(cè)量屬于間接測(cè)量法的是（ D ）。A用天平測(cè)量物體質(zhì)量； B用彈簧秤稱物體重量；C聲級(jí)計(jì)測(cè)聲強(qiáng)級(jí)； D線圈靶測(cè)速。 9磁感應(yīng)測(cè)速傳感器中的速度線圈之所以用兩個(gè)線圈串聯(lián)而成，其作用主要為（ D ）。A提高傳感器的靈敏度及改善線性；B提高傳感器的靈敏度及改善頻響特性；C改善傳感器的頻響特性及補(bǔ)償永久磁鐵在線圈鐵心垂直方向上的微小跳動(dòng)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響；D提高傳感器

9、的靈敏度及補(bǔ)償永久磁鐵在線圈鐵心垂直方向上的微小跳動(dòng)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響；10壓電式加速度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率下限取決于（ C ）。A壓電測(cè)壓傳感器的力學(xué)系統(tǒng)的頻率特性；B壓電晶體的電路特性；C測(cè)量電路的時(shí)間常數(shù)； D放大器的時(shí)間常數(shù)。11壓電加速度測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率下限取決于（ C ）。A加速度力學(xué)系統(tǒng)的頻率特性；B壓電晶體的電路特性； C測(cè)量電路的時(shí)間常數(shù)。12在光作用下，使物體的內(nèi)部產(chǎn)生定向電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱（ A ）效應(yīng)。A內(nèi)光電； B外光電；C熱電； D阻擋層光電13（ D ）傳感器是根據(jù)敏感元件材料本身的物理性質(zhì)變化而工作的。A差動(dòng)變壓器式； B變間隙電容式；C變阻器式； D電壓式14

10、半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片在測(cè)量某一構(gòu)件應(yīng)變時(shí)，其電阻的相對(duì)變化主要是由（ A ）引起。A半導(dǎo)體電阻率的變化； B半導(dǎo)體幾何尺寸的變化；C貼片位置的溫度變化； D供橋電源的變化。15壓電式加速度計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的工作頻率下限取決于（ C ）。A加速度計(jì)力學(xué)系統(tǒng)的頻率特性；B壓電晶體的電路特性； C測(cè)量電路的時(shí)間常數(shù)。16壓電式加速度傳感器的阻尼率一般為（ D ）。A>1； B0.707<<1；C=0.707； D<<0.707。17金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量某一構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，其電阻的相對(duì)變化主要由（ B ）引起的。A貼片位置的溫度變化； B電阻絲幾何尺寸的變化；C電阻材料的電阻率的變化。

11、18壓電式傳感器最好采用電荷放大器的原因是（ C ）。A使放大器的增益增大； B非線性失真??；C可忽略導(dǎo)線電容和分布電容； D頻率特性特別好。19半導(dǎo)體應(yīng)變片在測(cè)量某一構(gòu)件應(yīng)變時(shí)，其電阻相對(duì)變化是由（ B ）來決定的。A變形； B電阻率的變化；C彈性模量的變化； D泊松比的變化。20（ D ）傳感器是根據(jù)敏感元件材料本身的物理性質(zhì)變化而工作的。A差動(dòng)變壓器式； B變間隙電容式；C變阻器式； D電壓式。21半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片在測(cè)量某一構(gòu)件應(yīng)變時(shí)，其電阻的相對(duì)變化主要是由（ A ）引起。A半導(dǎo)體電阻率的變化； B半導(dǎo)體幾何尺寸的變化；C貼片位置的溫度變化； D供橋電源的變化22壓電式傳感器與一般電壓

12、放大器連接使用時(shí)，中間要加一級(jí)前置放大器，其主要作用是（ B ）。A獲得高的放大倍數(shù)； B實(shí)現(xiàn)高阻抗輸入、低阻抗輸出的變換；C實(shí)現(xiàn)低阻抗輸入、高阻抗輸出的變換。四、簡(jiǎn)要回答下列問題。1. 什么是壓電效應(yīng)？具體有哪幾種壓電效應(yīng)？試畫出壓電傳感器完整的等效電路，說明電路中各符號(hào)所表示的參數(shù)。壓電傳感器后接的測(cè)量電路有哪兩種？各有何特點(diǎn)？答：某些物質(zhì)當(dāng)受到外力作用時(shí)，其某些表面上會(huì)產(chǎn)生電荷。當(dāng)外力去掉時(shí)，又回到原來的狀態(tài)，物質(zhì)的這種性質(zhì)稱為壓電效應(yīng)。若將這類物質(zhì)置于電場(chǎng)下，其幾何尺寸也會(huì)發(fā)生變化，稱為逆壓電效應(yīng)或電致伸縮效應(yīng)。壓電效應(yīng)有四種：縱向壓電效應(yīng)、橫向壓電效應(yīng)、切向壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)。壓電

13、傳感器完整的等效電路如下圖所示。2磁電式速度傳感器中，速度線圈采取上下兩繞組相串聯(lián)的目的是什么 ？磁頭件與被測(cè)物體固緊時(shí)有何要求？答案：1) 串聯(lián)的作用：使兩線圈的輸出疊加，提高系統(tǒng)靈敏度；當(dāng)永磁體有彈跳時(shí)，保證其與兩線圈的距離和相等，可以消除彈跳引起的誤差。2)固緊要求：連接件的質(zhì)量要小，剛度要大；固緊剛度要大。目的：提高系統(tǒng)固有頻率。3壓電測(cè)壓傳感器與電壓放大器相接時(shí)，為能測(cè)量靜態(tài)壓力信號(hào)（防止靜電泄漏），從放大器本身出發(fā)應(yīng)采取哪些措施？答案：為防止靜電泄露要做到：放大器本身的輸入阻抗要很高在10以上，一般采用MOS型場(chǎng)效應(yīng)管。輸出阻抗要小，以達(dá)到阻抗變換的目的，一般采用射極輸出。為防止電

14、纜電容的影響，可以將放大器小型化，裝入傳感器之中。輸入電容要小，以提高靈敏度。4應(yīng)變筒式測(cè)壓傳感器與應(yīng)變管式測(cè)壓傳感器主要有哪些區(qū)別？（6分）答案：筒式應(yīng)變測(cè)壓傳感器的彈性元件是一只鉆了肓孔的圓筒內(nèi)部裝有測(cè)壓油。當(dāng)有壓力作用時(shí)，應(yīng)變片感受筒的周向應(yīng)變。管式應(yīng)變測(cè)壓傳感器的彈性元件是一只應(yīng)變管，它感受活塞上加載的集中應(yīng)力、發(fā)生徑向形變，應(yīng)變片貼于徑向上。這種傳感器的固有頻率的筒式的高。1某電容測(cè)微儀的傳感器為變間隙式電容傳感器，其圓形極板半徑，工作初始間隙，問：(1) 工作時(shí)，如果傳感器的間隙變化，那么傳感器電容量變化多少？(2) 如果測(cè)量電路的靈敏度，記錄儀的靈敏度為，當(dāng)間隙變化時(shí)，記錄儀的指示變化多少？解：(1) 變間隙式電容傳感器電容量的變化為(2) 根據(jù)的結(jié)論，有2下圖為一多極板平板電容器（各極板電容并聯(lián)），極板之間的有效作用區(qū)域?yàn)檎叫?，邊長(zhǎng)，極板初始間距。若用此傳感器測(cè)量位移，試求此傳感器的靈敏度（），畫出傳感器的輸入輸出特性曲線（極板間為空氣，）。解：本傳感器可看成是三對(duì)相同的極板所構(gòu)成的平板電容器的并聯(lián)。總電容量為 （為極板間距）當(dāng)被測(cè)位移使在附近變化時(shí)，傳感器的靈敏度近似為傳感器的輸入輸出特性曲線如下圖所示。3（4分）以阻值，靈敏度的電阻絲應(yīng)變片與阻值