传感器与检测技术试卷习题

所

得

特

性

曲

线

的

不

一

致

性

（ × ）

。

2. 根据压电效应，在压电材料的任何一个表面施加力，均会在相应的表面产生电荷。

（× ）

3. 电压放大器的连接电缆长度发生变化时，仪器的灵敏度不发生变化。 （× ）

4. 变间隙式电容或电感传感器，只要满足△d< （ √ ）

5. 涡流式传感器根据激励频率高低可分为高频反射式和低频透射式两大类。 （ √ ）

6. 在三种电容式传感器中，常用来测量温度、湿度的是变极距电容传感器。 ( × )

在用热电偶测量温度时为何要进行冷端补偿和处理？

答：热电偶在工业现场测温时，需要把热电偶输出的电势信号传输到远离现场数十米远的控制室里的显示仪表或控制仪表，这就需要用到补偿导线讲热电偶的电极延长。热电偶的工作原理需要保持冷端温度恒定，实际使用时，冷端温度通常不是稳定不变的，所以需要进行冷端补偿和处理。热电偶的分度表是以冷端温度为0℃制定的，对于冷端不是0℃，需要进行修正。 处理和补偿方法:补偿导线法，冷端恒温法（冰槽法），冷端温度修正法（基准接点温度校正法），电桥自补偿法。

3. 简述电涡流式传感器的工作原理，用于距离测量时是什么原理。

答：通有交流电的线圈产生一次磁场，一次磁场与金属板靠近时，在金属板中产生涡电流，涡电流产生二次磁场，二次磁场与一次磁场反向并削弱一次磁场。从通电线圈阻抗变化可以反应线圈与导体的距离、导体材料特性，可以用于位移测量、材料特性判定与材料缺陷的检测。

当涡电流传感器用于距离测量时，当距离x 减小时，线圈的等效电感L 减小，等效电阻R 增大，感抗XL的变化比R的变化大得多，流过线圈的电流 i1 增大。

反之亦然

4. 简述下图应变式加速度计的工作原理

答：测量时，加速度计外壳与被测物体固定在一起作加速运动。由于质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力，使悬臂梁发生弯曲变形，由应变片检测出悬臂梁的应变量，应变量与加速度成正比。应变片将应变量转换为电阻变化量，由测量电路转换成电量，从而测量出加速度。

1．用镍铬-镍硅K型热电偶测炉温时，其冷端温度t030oC，在直流电位差计上测得的电动势EAB(t,30)38.500mV，热电偶的分度表见下表，求炉温为多少？

温度（°C） -10 0 10 20 30 热电动势（mV) -0.392 0 0.397 0.798 1.203 温度（°C） 热电动势（mV) 940 38.915 950 39.301 960 39.703 970 40.096 980 40.488

解：

热电偶分度表以0℃为参考端，

EAB(t,0)EAB(t,30)EAB(30,0)查分度表得到对应的温度是960℃。

2.一台精度等级为0.5级，量程范围为600~1200°C的测温仪表，问它允许的最大绝对误差是多少？检验时发现某点最大绝对误差为4°C，问该仪表是否合格？

解：1) 允许的最大绝对误差：x0.5%(1200600)3

38.51.20339.703mV

C

2）不合格

2. 变极距型平板电容传感器，初始极板间距为d0，极板面积为S, 介电常数为ε，当极板间距减小Δd时，试进行以下分析计算。已知真空介电常数08.851012F/m。

(1)推导电容相对变化量、电容灵敏度。

(2)有一个变极距型电容传感器，两极板重叠的有效面积为4×10-4m2, 间距为1mm，极板间介质相对介电常数为1，计算该电容传感器的灵敏度。

3. 如下图（a）所示柱式力传感器，已知实心圆柱体钢试件半径r5mm，材料的弹性模量E21011N/m2，泊松比0.285，所受力F3104N。如下图（b）所示，在试件侧面贴四片相同的电阻应变片，其灵敏系数K2.0。采用直流电桥线路进行测量。

1）为了提高灵敏度并进行温度补偿，这四片电阻应变片应怎样接入电桥线路，请画出电桥电路图；(4分)

2）求各应变片的应变＝？电阻相对变化R/R=？ (8分) 3）供桥电压U8V，求桥路输出电压Uo。（4分） （提示：圆柱体轴向的

F， S为受力截面面积） SER1R2R3R4

(a) 实心圆柱体钢试件 (b) 圆柱体钢试件侧面展开图

解：1）电桥电路图如下：

F3104-3==1.9102）13== -3211SE（510）210F310424=r=-=-0.285=-5.410-4 -3211SE（510）210设R1=R2=R3R4R，电阻相对变化：

R1R3==K21.910-33.810-3 RRR2R4==Kr25.410-41.0810-3 RRURR2R3R43）桥路输出电压Uo=(1)19.52mV

4RRRR