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第六章 传感器原理与测量电路
习题
（一）填空题
1、 属于能量控制型的传感器有 电阻应变式传感器、电容式传感器、电感式传感器 等，属于能量转换型的传感器有 热电偶温度传感器、压电式加速度传感器 等（每个至少举例两个）。
2、 金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于：前者利用 机械变形 引起的电阻变化，后者利用 电阻率 变化引起的电阻变化。
3、 为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响，实际应用时常常采用 差动式 工作方式。
4、 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式： 电荷 放大器和 电压 放大器，后接 电荷 放大器时，可不受连接电缆长度的限制。
5、 涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的 电涡流 效应。
6、 磁电式速度计的灵敏度单位是 V/（mm/s） 。
7、 压电式传感器是利用某些物质的 压电效应 而工作的。
（二）选择题
1、 电阻应变片的输入为 2 。
（1）力 （2） 应变 （3）速度 （4）加速度
2、 结构型传感器是依靠 3 的变化实现信号变换的。
（1）本身物理性质（物性型） （2）体积大小 （3）结构参数 （4）电阻值
3、 不能用涡流式传感器进行测量的是 4 。（电涡流效应）
（1）位移 （2）材质鉴别 （3）探伤 （4）非金属材料
4、 变极距面积型电容传感器的输出与输入，成 2 关系。
（1）非线性 （2）线性 （3）反比 （4）平方
5、 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 3 。
（1）长度 （2）截面积 （3）电阻率 （4）高通
6、 压电式传感器输出电缆长度的变化，将会引起传感器的 3 产生变化。
（1）固有频率 （2）阻尼比 （3）灵敏度 （4）压电常数
7、 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是 4 传感器。
（1）电容式 （2）压电式 （3）电阻式 （4）电涡流式
8、 自感型可变磁阻式传感器，当气隙变化时，其灵敏度与之间的关系是：＝ 4 。？
（1） （2） （3） （4）
9、 光电倍增管是利用 2 效应制成的器件。
（1）内光电 （2）外光电 （3）光生伏特 （4）阻挡层
10、 光敏元件中 2 是直接输出电压的。
（1）光敏电阻 （2）光电阻 （3）光敏晶体管 （4）光导纤维
11、下列传感器属于发电型位移传感器的是（ D ）。
A.电阻式位移传感器 B.电容式位移传感器
C.电感式位移传感器 D.磁电式位移传感器
12、测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ A ）
A．容栅型 B．变极距型（小） C．变介质型 D． 变极板面积型
13、在光栅式位移传感器中，为了分辨小于栅距W的位移量，必须采用（ D ）。
A． 放大电路 B． 辨向电路 C． 微分电路 D． 细分电路
14、可用作测量小位移的传感器有（ C ）。
A．电涡流传感器 B．感应同步器 C．光栅 D．磁尺
15、压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（ A ）。
A．很高 B.较高 C．很低 D．较低
16、半导体应变片的工作原理是基于（ C ）。
A. 压磁效应 B. 压电效应 C. 压阻效应 D. 霍尔效应

（三）判断对错题（用√或×表示）
1、 滑线变阻器式传感器不适于微小位移量测量。（ √ ）
2、 涡流式传感器属于能量控制型传感器（ √ ）
3、 压电加速度计的灵敏度越高，其工作频率越宽。（ × ）?
4、 磁电式速度拾振器的上限工作频率取决于其固有频率。（ × ）?
（四）简答和计算题
1、 哪些传感器可选作小位移传感器？
答：光栅传感器、变极距型电容式、变气隙型电感式、电涡流式、压电式、霍尔式、气动流量式、应变电阻式。

2、 涡流传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么？涡流式传感器能否测量大位移量？为什么？
答：涡流传感器能对位移，厚度，表面温度，速度，应力，材料损伤等进行非接触式连续测量，体积小，结构简单，不怕油等介质污染；涡流传感器不能测量大位移量，只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。

3、 电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？
答：厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等

4、 电涡流传感器能否测量塑料物体移动的位移？若能测量理由是什么？不能测量理由是什么？应采取什么措施改进，就可以用电涡流传感器测量了。
答：电涡流传感器不能测量塑料物体移动的位移；因为检测对象错误，塑料不能产生涡流；要在塑料上加装金属材质的物体。
5、 压电式加速度传感器与压电式力传感器在结构上有何不同，为什么？
答：加速度传感器要通过质量块把加速度转换为力作用在压电片上。
6、 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。
（1） 用简图说明该传感器的结构并简要说明其作用原理；
（2） 两个线圈通常应该接在什么电路中？用图说明如何接法。
答：

7、 某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质为空气。问：
（1） 如果极板间距离变化量，电容的变化量是多少？
（2） 如果测量电路的灵敏度，读数仪表的灵敏度（格／mV）在时，读数仪表的变化量为多少？
答：（1）由电容的计算公式为：，则：
A、当时：
则：
B、当时：
则：
（2）当时：读数仪表的变化量为
格
当时： 读数仪表的变化量为
格

8、 选用传感器的基本原则是什么？
答：灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。
9、 什么是物性型传感器?
答：依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的传感器。例如：水银温度传感器。

10、 什么是压电效应？
答：某些物质，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。

11、 为什么压电式加速度传感器要使用高输入阻抗电荷放大器？
答：当传感器与高压放大器之间的连接电缆发生变化时，由于电缆电容与传感器电容并联，必然引起传感器输出电压的灵敏度变化，引起误差，解决办法之一就是采用电荷放大器。

12、 什么是结构型传感器?
答：基于转换元件的某一结构参数发生改变实现信号转换的传感器。比如：应变电阻式传感器（应变片的尺寸发生改变）、电感式传感器（变间隙或变面积等）、电容式传感器（变间隙或变面积等）以及磁电式传感器等。