当前位置：首页 > 传感器原理与应用-复习思考题
比平衡时增高。因此D点电位仍高于C点，输出信号仍为正。同理可以证明，衔铁下移时输出信号总为负。于是，输出信号的正负代表了衔铁位移的方向。
1. 简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。 答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。
二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。
三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。
四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
16．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29.188mV，求被测点的温度。
解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出E(40，0)=1.638mV，可算出
E(t,0)?(29.188?1.638)mV?30.826mV
再通过分度表查出其对应的实际温度为
t?700?(30.826-29.129)?100?740.9℃
33.275?29.129
1．光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些? 答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。
1. 在电阻应变式传感器中，电阻应变片与电阻丝相比较，哪一个的灵敏系数要大？为什
么？
2. 在电阻应变式传感器中，温度误差的来源有哪些？
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一、选择题（共10分，每小题2分） 1、非线性度是表示校准曲线( B )的程度。
A.接近真值 B.偏离拟合直线 C.正反行程不重合 D.重复性 2、半导体应变片具有( A )等优点。
A.灵敏度高 B.温度稳定性好 C.可靠性高 D.接口电路复杂
3、用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ C ）
A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
4、将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 5、压电式传感器可等效为（AC）
A电荷源 B、电流源 C、电压源 D、电阻
1、在以下几种传感器当中（C）属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、压电式 D、电感式 2、（ C ）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。
A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（C ）。 A、应变效应 B、电涡流效应 C、压电效应 D、逆压电效应 4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中（B ）。
A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变
5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入（D ） ，可测得最大的容量。 A、塑料薄膜 B、干的纸 C、湿的纸 D、玻璃薄片 6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了（ D ）
A、提高测量灵敏度 B、减小非线性误差C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响 7、当石英晶体受压时，电荷产生在（B ）。
A、Z面上 B、X面上 C、Y面上 D、X、Y、Z面上 8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是（C ） 。 A、悬臂梁 B、弹簧管 C、实心轴 D、圆环
9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是（ C ）。
A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用 C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D、提高灵敏度
10、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是（C ）。
A、减小激励电流 B、减小磁感应强度 C、使用电桥调零电位器
11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为（C ）。
A、20dB B、1 dB C、0 dB
12、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取（B）措施。 A、接地保护环 B、将机箱接大地 C、抗电磁干扰
13、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（B ）测量方法。
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A、微差式 B、零位式 C、偏差式
15、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用（C ）。 A、计算修正法 B、仪表机械零点调整法 C、冰浴法
二、填空题
1、传感器的定义为：把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用输出信号的器件或装置。
2、根据能量关系分类，可将传感器分为自源型和带激动源两种类型。
3、传感器的主要静态特性指标有: 、 和 等。 4、采用差动技术的三个技术环节是 、 和 。
5、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到温度补偿的作用。
6、电阻传感器常用的测量电路为电桥，根据电源分为直流电桥和交流电桥。 7、电容式传感器根据电容器参数变化的特性可分：变机距式 、变面积式和变介质式三种。 8、电感式传感器可分为自感 和互感两种类型。 9、压电晶体构成的传感器有两种接法串联和并联。
10、热电偶电动势由 电动势和 电动势两部分组成。 11、利用霍尔效应原理工作的半导体器件称 。
1、测量范围大的电容式位移传感器的类型为容栅式 。 2、非线性度是表示校准曲线偏离拟合直线 的程度。
6、传感器的动态数学模型可以用微分方程和传递函数来描述。 8、 热电偶电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成。 9、利用霍尔效应原理工作的半导体器件称为霍尔元件 。
10、光电效应可以分为内光电效应、外光电效应和光生伏特效应三种类型。
1、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 ?1?C ，当测量100℃ 时的示值相对误差为 ?1% 。
2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 1.5 倍左右为宜。
3、传感器由敏感元件 、传感元件 、测量转换回路 三部分组成。
4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择 NTC突变 型热敏电阻。
三、简答题（共25分，每小题5分）
1、画出传感器系统的组成框图，并简述各环节的作用。
2、何谓金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？
2、假设电阻应变片的灵敏系数K=2，R0=120Ω。问：在试件承受600με时，电阻变化值?R=？
3、以平板电容器为例说明电容式传感器的基本工作原理。 4、什么是压电效应及其可逆性？
5、什么是霍尔效应，说明霍尔式传感器的工作原理。
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四、综合题
1、推导直流电压桥在只有一个应变桥臂时的输出电压和灵敏度，说明和比较输出对称桥、电压对称桥和全等臂电桥的输出电压和灵敏度。
2、给出差动自感传感器的结构，并推导差动自感传感器的输出特性和灵敏度。
3、热敏电阻在0℃和100℃的电阻值分别为200k和10k。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。
4、已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如下图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少？
三、证明热电偶的参考电极定律：EAB（t,t0）= EAC（t,t0）- EBC（t,t0）,并画出原理图（本题10分）
四、有一额定荷重为20×103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V。激励源电压为12V，求： 1、在额定荷重时的输出电压Uom, 2、当承载为5×103N时的输出电压Uo。(本题10分） 六、已知待测拉力约为70N左右，现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0∽500N；另一只为1.0级，测量范围为0∽100N。问选用哪一只测力仪表较好?为什么?(写出计算过程)(本题10分）
二、我国的模拟仪表有哪些精度等级？现欲测量240V左右的电压，要求测量示值相对误差
的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V的电压表，其精度应选哪一级？若选用量程为500V的电压表，其精度又应选哪一级？（本题10分）
三、热电偶参考电极定律有何实际意义？以知在某特定条件下材料A与铂配对的 热电动势
为13.967mv, 材料B与铂配对的热电动势为8.345mv,求出在此特定条 件下材料A与B配对后的热电动势？此时哪种材料为正极？（本题10分）
四、根据你所学的传感器相关知识，请分别列出下列物理量可以使用什么传感器来测量？
（本题11分） 1、加速度：2、温度： 3、工件尺寸： 4、压力：
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