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传感器基础知识第1章传感器的基本知识一、简述题 1-1 何谓结构型传感器?何谓物性型传感器?试述两者的应用特点。 1-2 一个实用的传感器由哪几部分构成?各部分的功用是什么?用框图标示出你所理解的传感器系统。 1-3 衡量传感器静态特性的主要指标有哪些?说明它们的含义。 1-4 什么是传感器的静态特性和动态特性?差别何在? 1-5 怎么评价传感器的综合静态性能和动态性能? 二、计算题 1-6 有一只压力传感器的校准数据如下表所列。根据这些数据求最小二乘法线性化的拟合直线方程,并求其线性度。 1-7 液体温度传感器是一阶传感器,现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程为 4dy/dx+2y =2× 103x 。式中 y 为汞柱高(m) ,x 为被测温度(℃)。试求: (1) 水银温度计的传递函数; (2) 温度计的时间常数及静态灵敏度; (3) 若被测物体的温度是频率为 Hz 的正弦信号,求此时传感器的输出信号振幅误差和相角误差。 1-8 今有两加速度传感器均可作为二阶系统来处理,其中一只固有频率为 25 kHz ,另一只为 35 kHz ,阻尼比均为 。若欲测量频率为 10kH z 的正弦振动加速度, 应选用哪一只传感器?试计算测量时将带来多大的振幅误差和相位误差。第3章电感式传感器 3-1 简述变气隙式自感传感器的工作原理和输出特性,传感器的灵敏度与哪些因素有关?如何提高其灵敏度? 3-2 电源频率波动对自感式传感器的灵敏度有何影响?如何确定传感器的最佳电源频率? 3-3 差动变压器式传感器的等效电路包括哪些元件和参数?各自的含义是什么? 3-4 试分析差动变压器式电感传感器的相敏整流测量电路的工作过程。带相敏整流的电桥电路具有哪些优点? 3-5 差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么?怎样减小和消除它的影响? 3-6 图 所示为差动变压器式接近开关原理图,结构中使用H型铁芯, 分析它的工作原理, 并设计后续信号处理电路, 使被测金属部件与探头距离达设定距离时,继电器吸合。 3-7 某差动变压器式传感器的技术参数如下,试说明它们的含义。线性度: % 分辨力: 零点残余电压: % 热漂移:< %/ ℃输出阻抗: 响应时间: 1 ms 3-8 电涡流传感器常用的测量电路有几种?分析它们的工作原理和特点。 3-9 如何利用电涡流传感器测量金属板厚度? 第5章压电式传感器一、选择题 5-1 压电式加速度传感器是() 传感器。 A .结构型 B .适于测量直流信号的 C .适于测量缓变信号的 D .适于测量动态信号的 5-2 沿石英晶体的光轴 z 的方向施加作用力时, ()。 A .晶体不产生压电效应 B .在晶体的电轴 x 方向产生电荷 C .在晶体的机械轴 y 方向产生电荷 D .在晶体的光轴 z 方向产生电荷 5-3 在电介质极化方向施加电场,电介质产生变形的现象称为()。 A .正压电效应 B .逆压电效应 C .横向压电效应 D .纵向压电效应 5-4 天然石英晶体与压电陶瓷比, 石英晶体压电常数(), 压电陶瓷的稳定性()。 A .高,差 B .高,好 C .低,差 D .低,好 5-5 沿电轴 y 方向施加作用力产生电荷的压电效应称为()。 A .横向压电效应 B .纵向压电效应 C .正压电效应 D .逆压电效应 5-6 为提高压电传感器的输出灵敏度,将两片压电片并联在一起,此时总电荷量等于() 倍单片电荷量,总电容量等于() 倍单片电容量。 ,,2 , 1/2 ,1 二、简答题 5-7 什么是压电效应?纵向压电效应与横向压电效应有什么区别? 5-8 压电式传感器为何不能测量静态信号? 5-9 压电式传感器连接前置放大器的作用是什么?电压式与电荷式放大器有何区别? 5-10 影响压电加速度传感器灵敏度的因素有哪些?如何改善? 三、计算题 5-11 某石英压电元件 x 轴向切片 d11= × 10-12C/N , 相对介电常数 er= ,截面积 S =8 cm2 ,厚度 h= cm ,受到的纵向压力 Fx=10N 。试求两极片间输出电压。 5-12 某压电式传感器将两片完全相同的石英晶片的不同极性端粘接在一起,每片的尺寸为(3×2× ) cm3 ,当 MPa 的压力沿 x 轴垂直作用时,求传感器输出的电荷量和总电容。 5-13 某压电式加速度计的阻尼比ξ= , 固有频率 fn=50 kHz , 其输出幅值误差规定在 2% 以内。试确定其最高响应频率。 5-14 某压电式加速度计的灵敏度为 4 pC/g(g 为重力加速度), 连接电荷放大器, 其灵敏度为 125 mV/pC , 系统的满量程输出电压为