中北大学传感器原理与应用试题及答案.doc

1、中北大学传感器原理与应用试题（一）一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的（ ） 与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片（ ）和面积无关。2把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据（ ）的基本原理制成的，其次级绕组都用（ ）形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。3闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙（ ）发生相对变化，从而导致圈（ ）的变化。4电阻应变片是将被测试件上的（ ）转换成（ ）的传感元件。5影响金属导电材料应变灵敏系数 K。的主要因素是（ ）二选择题（在选择中挑

2、选合适的答案，使其题意完善每题 5 分）1电阻应变片的线路温度补偿方法有（ ）。A差动电桥补偿法B补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C补偿线圈补偿法D恒流源温度补偿电路法得分2电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（ ）。A 60 B120 C200 D3503通常用应变式传感器测量（ ）。A温度 B速度 C加速度 D压力4当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离 d 增加时，将引起传感器的（ ）。A灵敏度增加 B灵敏度减小C非统性误差增加 D非线性误差减小5在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（ ）。A外光电效应 B内光电效应C光电发射 D光导效应三、回答下列问题（每题 5 分）1

3、） 为什么 1/2 桥与 1/4 桥相比能提高灵敏度，减小非线性，并能补偿温度误差2） 何谓压阻效应3） 中间导体定律4） 平膜片的假设条件5）电压放大器与电荷放大器的主要区别得分四作图并说明以下问题（每题 6 分）1） 横向压电效应2） 差动变压器的工作原理3） 霍耳传感器的工作原理4） 涡流传感器的等效电路图5）反射光纤位移传感器的工作原理传感器原理与应用试题答案（一）一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5 分）1用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。2把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据

4、变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用同名端反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。3闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。4电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。5影响金属导电材料应变灵敏系数 K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。得分评分标准：每填一个空， 2.5 分，意思相近 2 分 。二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题 4 分）1电阻应变片的线路温度补偿方法有（ A.B.D ）。A差动电桥补偿法B补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C补偿线圈补偿法D恒流源温度补偿电路法2电阻

5、应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（B）。A 60 B120 C200 D3503通常用应变式传感器测量（BCD）。A温度 B速度 C加速度 D压力4当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离 d 增加时，将引起传感器的（B,D）。A灵敏度增加 B灵敏度减小C非统性误差增加 D非线性误差减小5在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（BD）。A外光电效应 B内光电效应C光电发射 D光导效应评分标准： 345 题回答对一个 2 分，1 题（ A.B.D）回答对一个 2 分，两个 3分， 2 题（ B）不对没有得分。三、回答下列问题（每题 5 分，答出原理 3 分，说明 2 分）1什么 1

6、/2 桥能提高灵敏度，减小非线性；利用桥路中相邻臂电阻变化相反，对邻臂电阻变化相同的特点，将两个工作应变片接入电桥的相邻臂， 并使它们一个受拉，另一个受压 ，如图所示，称为半桥差动电桥，半桥差动电桥电路的输出电压为评分标准：说明出划线部分的重点意思得 1.5 分，回答完整 2 分写出平衡条件： 1 分设平衡时 R1=R2=R3=R4=R，又 R1=R2 =R 则 得证结论： 2 分可知半桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度也比单一应变片工作时提高了一倍。2 谓压阻效应：.固体受到力的作用后，其电阻率（或电阻）就要发生变化，这种现象称为压阻效应。 评分标准：说明 2 分表达式 3 分3间

7、导体定律由导体 A、B 组成的热电偶，当插入第三种导体时，只要该导体两端的温度相同，插入导体 C 后对回路总的热电势无影响。4.周边固支；压力均布；小挠度。5电压放大器：适合高频量测量，更换导线灵敏度要重新标定。电荷放大器：适合高低频量测量，灵敏度与导线长度无关，只与反馈电容有关。 评分标准： （ 说明：意思相近 4 分。若答电压放大器放大电压，电荷放大器放大电荷不得分。）四、作图并说明以下问题（每题 6 分 作图 3 分，说明 3 分）1 通常沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”，2当衔铁处于中间位置时， 1=2 ，初级线圈中产生交变磁通 1和 2，在次级线圈中便产生

8、交流感应电势。由于两边气隙相等，磁阻相等，所以 1=2，次级线圈中感应出的电势 e21= e22 ，由于次级是按电势反相连接的，结果输出电压 Usc=0。当衔铁偏离中间位置时，两边气隙不等（即 1 2），次级线圈中感应的电势不再相等（即 e21 e22），便有电压 Usc输出。 Usc的大小及相位取决于衔铁的位移大小和方向评分标准：说明 3 分作图 3 分3霍尔电势:评分标准：表达式 3 分，作图 3 分，看磁场的在磁通量 B 的表示符号与否，在，个别符号没有表示的适当减 1 分，磁通量 B 的表示符号不在的，不得分。4.当线圈通入交变电流 I 时，在线圈的周围产生一交变磁场 H1，处于该磁场中的金属体上产生感应电动势，并形成涡流。金属体上流动的电涡流也将产生相应的磁场 H2，H 2 与 H1 方向相反，对线圈磁场H1 起抵消作用，从而引起线圈等效阻抗 Z 或等效电感 L 或品质因数相应变化。金属体上的电涡流越大，这些参数的变化亦越大。根据其等效电路，列出电路方程评分标准：回路方程写出 3 分作图 3 分5 光纤位移传感器的工作原理1、 光纤位移传感器的结构及工作原理评分标准：满分 6 分： 1 结构原理图（ 2 分）； 2 反射光接收原理示意图 2 分） 3 位移与输出电压曲线（ 2 分 ）3、位移与输出电压曲线