传感技术补充作业

（该作业须写在作业本上，作为平时成绩的重要组成部分，要上交！）

一、精选填空题(本题包含18小题，每题？分，共？分) 1．工业和计量部门常用热电阻为 和 。

2．按敏感栅材料不同，电阻应变片可分为 应变片和 应变片两大类。

3．按工作原来的不同，电容式传感器可分为 、 、和变介电常数式三种类型。第一种常

用于测量微小位移，第二种常用于测量角位移或较大的线位移，第三种常用于测量物位。

4．每种光导材料制成的光敏电阻，对入射光的 具有选择性。对不同波长的入射光具有 的

灵敏度。

5．将莫尔条纹一个周期对应的电信号给出若干个等间距的计数脉冲，称细分技术。将四个光电元件依次按

B/4 间距放置，获得依次相位差 为 的四个正弦波信号，用电子线路鉴取四个信号的零电平，达到每个莫尔条纹周期内有四个等间距 的计数脉冲，称 。这时光栅传感器的分辨率达1/4栅距。

6．基于法拉第电磁感应现象，块状金属导体置于 磁场中或在磁场中的作 运动时，导体将

产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流。

7．热电势的大小仅与导体材料的性质和 有关。热电势由 和温差电动势两部分

组成。

8．热电偶有两个热电极。测温时，置于被测温度场中的接点称 ，置于恒定温度场中的接点称 。

9．00C恒温法是将热电偶的 埋入 的保温瓶中。该法是一个准确度较高的方法，但是只

适用实验室。

10．石英晶体和压电陶瓷多晶体具有正、逆压电效应，利用它们的 效应制成了电势型传感器，利用压电陶瓷的 效应制成了超声波传感器。

11．压电陶瓷的压电系数比石英晶体的 。所以采用压电陶瓷制作的压电是传感器，其 较

高。但石英晶体的稳定性是其他压电材料无法比的。

12．通常用传感器的 和 来描述传感器输出-输入特性。

13．传感器静态特性的主要技术指标包括 、 迟滞和重复性。

14．传感器灵敏度是指稳态标准条件下， 与 之比。线性传感器的灵敏度是个常数。 15．传感器变换的被测量的数值处在 状态时，传感器的 的关系称传感器的静态特性。 16．热敏电阻是利用半导体的 随温度变化 的特点制成的。

17． 电阻应变片由 、敏感栅、覆盖层和 等部分组成。其中敏感栅是应变片的核心部分。 18．金属应变片根据敏感栅的不同科分为 、 和 三种类型。

1

二、计算(本题包含12小题，每题？分，共？分)

19．某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。

20．有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?

21．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。

镍铬-镍硅热电偶（K型）E（t）分度表

T/℃ 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

0.000 4.096 8.138 12.209 16.397 20.4 24.905 29.129 33.275 37.326

10 0.397 4.509 8.539 12.624 16.820 21.071 25.330 29.8 33.685 37.725 41.665

20 0.798 4.920 8.940 13.040 17.243 21.497 25.755 29.965 34.093 38.124 42.035

30 1.203 5.328 9.343 13.457 17.667 21.924 26.179 30.382 34.501 38.522 42.440

40 1.612 5.735 9.747 13.874 18.091 22.350 26.602 30.798 34.908 38.918 42.826

50 2.023 6.138 10.153 14.293 18.561 22.766 27.025 31.213 35.313 39.314 43.211

60 2.436 6.0 10.561 14.713 18.941 23.203 27.447 31.628 35.718 39.708 43.595

70 2.851 6.941 10.971 15.133 19.366 23.629 27.869 32.041 36.121 40.101 43.97

80 3.267 7.340 11.382 15.5 19.792 24.055 28.2 32.453 36.524 40.949

90 3.682 7.739 11.795 15.975 20.218 24.480 28.710 32.865 36.925 40.885

1000 41.276

22．设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统。

2

31023．有一额定荷重为20×N 的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥

路电压Ui为12V，求：

1)在额定荷重时的输出电压Uom； 2)当承载为5×10N时的输出电压；

3)若在额定荷重时要得到10V的输出电压（去A/D转换器），放大器的放大倍数应为多少倍？

24．某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.02V/Ω 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度；

(2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。

3

3

25．如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5×10，试求此时电桥输出端电压U0。

−3

R4R3Ｕ０R1ＦR1R2R2

Ｅ

26．．已知镍铬-镍硅(K)热电偶的热端温度t＝800℃，冷端温度t0＝25℃，求E(t，to)是多少毫伏?

镍铬-镍硅热电偶（K型）E（t）分度表 T/℃ 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0.000 0.397 0.798 1.203 1.612 2.023 2.436 2.851 3.267 3.682

100 4.096 4.509 4.920 5.328 5.735 6.138 6.0 6.941 7.340 7.739 200 8.138 8.539 8.940 9.343 9.747 10.15310.561 10.971 11.38211.795300 12.209 12.624 13.04013.45713.87414.29314.713 15.133 15.515.9700 16.397 16.820 17.24317.66718.09118.56118.941 19.366 19.79220.218500 20.4 21.071 21.49721.92422.35022.76623.203 23.629 24.05524.480600 24.905 25.330 25.75526.17926.60227.02527.447 27.869 28.228.710700 29.129 29.8 29.96530.38230.79831.21331.628 32.041 32.45332.865800 33.275 33.685 34.09334.50134.90835.31335.718 36.121 36.52436.925900 37.326 37.725 38.12438.52238.91839.31439.708 40.101 40.94940.8851000 41.276 41.665 42.032.44042.823.21143.595 43.978 44.35944.740

4

27．一压电式传感器的灵敏度K1＝10pC／MPa，连接灵敏度K2=0.008V／pC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K3=25mm／V，当压力变化Δp=8MPa时，记录笔在记录纸上的偏移为多少?

28．一透射式3600线/ 圈的圆光栅，采用四细分技术，求： 角节距󰀀为多少度？或多少分？ 分辨力为多少度？

该圆光栅数显表每产生一个脉冲，说明主光栅旋转了多少度？答：________。

Ａ．0.1 ° Ｂ．1/3600 ° Ｃ．0.025 ° Ｄ．1/4 °

4）若测得主光栅顺时针旋转时产生加脉冲1200个，然后又测得减脉冲200个，则主光栅的角位移为多少度？

29．有一直线光栅，每毫米刻线数为100线，主光栅与指示光栅的夹角θ=1.8°，采用4细分技术，列式计算：

1）栅距W=_________mm；

2)分辨力Δ=_________________μm；答： 。 3) θ=_____________rad；

4）莫尔条纹的宽度L=_____________ mm；答： 。 A．10μm B．2.5μm C．0.08mm D．0.32mm

5

30．某两线制电流输出型温度变送器的产品说明书注明其量程为0~200摄氏度，对应输出的电流为为4~20mA,求当测得输出电流I=12mA时的被测温度t。

三、简答(本题包含21小题，每题？分，共？分) 31．检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

32．何谓传感器？

33．直流测量电桥和交流测量电桥主要有什么区别？

34．简述检测系统的组成。

35．简述传感器采用差动式结构的优点。

6

36．简述光电效应的分类以及所对应的光电元件。

37．热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。

38．什么是光电元件的光谱特性?

39．什么是系统误差和随机误差?

40．正确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差?

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41．金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

42．光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用中是如何发挥这些特性的？

43．什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。

44．为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?

45．压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?

46．常用的半导体光电元件有哪些?它们的电路符号如何?

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47．Pt100温度传感器与温度变送器的输出信号有什么不同？

48．根据其工作原理，简述电容式传感器可以分为哪几类，说明输出与输入间是否是线性关系。

49．请你根据保龄球被击倒的过程，设计一种方案可以用于判断保龄球被击倒的个数和位置（坐标），用文字加以说明。

50．日常生活中利用煤气灶烧水或煮东西时，有时可能会出现煤气灶被溢出的水熄灭，而煤气仍然在继续外泄，此种情况会导致危险，请根据所学知识，设计一方案，当火苗非正常熄灭后能够切断煤气或天然气的供应，防止危险发生，请用文字加以说明。

51．根据输出信号的不同传感器可以分为哪几类？

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四、名词解释(本题包含12小题，每题？分，共？分) 52．正压电效应

53．光电流

．热电效应

55．霍尔效应

56．应变效应

57．电涡流效应：

10

58．集肤效应：

59．逆压电效应：

60．光电效应：

61．外光电效应：

62．内光电效应：

63．光生伏特效应：

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五、连线(本题包含1小题，每题？分，共？分)

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