《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》知识要点和复习题 绪论
1、把非电信息转换成电（不一定直接可用）信号的转换元件，是构成传感器的核心。 2、利用半导体光阻效应的传感器属于物性型传感器。 3、模拟传感器是按照构成原理分类的。
4、利用物理学中电磁感应定律可构成结构型传感器。 5、什么是传感器、自动检测技术？
6、画出传感器的组成框图，并说明各组成部分的作用。 7、传感器特性在检测系统中起到什么作用？
第1章 传感器技术基础
1、动态特性中，传递函数是一种以传感器参数来表示输出量与输入量之间关系的数学表达式，它表示了传感器本身的特性，而与输入量无关。
2、对于多环节串联组成的传感器或测量系统，总的传递函数可按代数式H(s)=?Hi(s)求得。 3、在明确输入—输出变换对应关系的前提下，利用某种标准或标准器具有对传感器进行标定。
4、用电阻R、电感L和电容C组成的串联电路来模拟质量为m、弹簧刚度为k和阻尼系数为c的单自由度机械振动系统的相似，称为力－电压模拟。 5、传感器材料包括结构材料和敏感材料。
6、动态模型中，“标准”输入只有三种：正弦周期输入、阶跃输入和线性输入，而经常使用的是前两种。 7、对于多环节并联组成的传感器或测量系统，总的传递函数可按代数式H(s)=8、将传感器在使用中或储存后，进行的性能复测称校准。
9、用电阻R、电感L和电容C组成的并联电路来模拟质量为m、弹簧刚度为k和阻尼系数为c的单自由度机械振动系统的相似，称为力－电流模拟。
10．某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电压变化为300 mV，其灵敏度k为60V/m。
11．某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度S?H(s)求得。
i?S1?S2?S3?0.2?2.0?5.0?2mm/?C。
12．将传感器在使用中或储存后，进行的性能复测称 校准 。
13．传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_不失真测量条件。
14．动态特性中，传递函数是一种以传感器参数来表示输出量与输入量之间关系的数学表达式，它表示了 传感器本身的特性，而与 输入量无关。
15、一种切实可行的减小非线性的方法是差动技术。
16、频域内传感器无失真检测条件是：幅频特性应当是常数；相频特性应该是线性关系。 17．信号传输过程中，产生干扰的原因是干扰的耦合通道。
18、简述传感器的主要静态特性的概念：线性度、迟滞、重复性、灵敏度和静态误差。 19、根据二阶环节的幅频特性与相频特性图，分析固有频率和阻尼比的关系。
20．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？
21. 下图为单自由度机械振动系统，（1）根据图示写出该系统的力平衡方程；（2）若采用力-电流相似系统，画出其电等效系统、说明给定的参数并写出电压平衡方程。（3）若采用力-电压相似系统，要求同（2）。
22、 传感器不失真检测的条件是什么？
23、某电压表刻度为0～10V，在5V处计量定值为4.995V，求在5V处的示值误差（?），相对误差?1,引用误差?2
24、0.1级量程为10A电流经标定，最大示值误差（?）为8mA，问该表是否合理？ 25、对某量等精度测量16次，得均方差??1.2，则平均值均方差？
第2章 电阻式传感器
1、利用电阻应变效应的金属电阻应变片主要有丝式应变片和箔式应变片两种结构形式。 2、直流电桥平衡条件是桥路中相邻两臂阻值之比应相等。
3．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做应变电阻效应。
4．当半导体材料在某一方向上承受应力时，它的电阻率发生显著变化的现象称为半导体压阻效应。用这个原理制成的电阻称固态压敏电阻。
5．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1、Z2、Z3、Z4，各阻抗的相位角分别为?1、?2、?3、?4，若
电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为
?1??3??2??4 。
6、等强度梁应变式力传感器应用中，等强度梁宽度为b、厚度为h和弹性模量为E，l为在距载荷F作用点到固定处的距离，梁上各点的应变为?0?6Fl0。 2bhE7、等截面梁应变式力传感器应用中，等截面梁宽度为b、厚度为h和弹性模量为E，l0为在距载荷F作用
点到粘贴应变片处的距离，其应变为?0?6Fl0bhE。
8．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，则用两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片。
9、一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上、下面各贴两片相同的电阻应变片(K=2)如图所示。
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已知l=100mm，b=11mm，t=3mm， E=2×10N/mm。现将4个应变片接入图(b)的直流桥路中，电桥电源电压U=6V。当力F=0.5kgf时，求电桥输出电压U0=？
10、两金属应变片R1和R2阻值均为120Ω，灵敏度系数K=2。两应变片一片受拉，另一片受压，产生的应
变为1000??和-1000??。两者接入直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=5V。求：(1)?R和
?R/R；(2)电桥的输出电压U0。
11．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
12．说明电阻应变片的组成和种类。电阻应变片有哪些主要特性参数？
13．简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。 14．简述金属电阻应变片的工作原理。为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施?
18、为什么必须进行非线性补偿？电阻应变片传感器测量采取何措施？
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15、如果将120Ω电阻应变片粘贴在弹性试件上，试件受力横截面积S=0.5×10m，弹性模量E=2×10N/m，
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若由F＝5×10N的拉力引起的应变电阻变化为1Ω。试求应变片的灵敏度系数。
16、采用4片相同的金属丝应变片(K=2)，将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图3.64所示，受力
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F=1000kgf。圆柱断面半径r=1cm，杨氏模量E=2×10 N /cm，泊松比?=0.3。求：(1)画出应变片在圆柱上的贴粘位置及相应测量桥路原理图；(2)各应变片的应变?=?电阻相对变化量?R/R=？(3)若供电桥电压U=6V，求桥路输出电压U0=？(4)此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。 17、今有一悬臂梁，如图所示，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0.5N,试求此时这四个应变片的电阻值。已知：应变片灵敏系数K=2.1;应变片空载电阻R0=120Ω。
18、今有一悬臂梁，如图所示，在其中上部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，该梁在其悬臂梁一端受一向下力F=0.5N,试求此时这四个应变片的电阻值。已知：应变片灵敏系数K=2.1；应变片空载电阻R0=120Ω，?x
第3章 变磁阻式传感器
1、利用磁路磁阻变化引起传感器线圈的电感（包括自感或互感）变化来检测非电量的机电转换装置。 2、变磁阻式传感器线圈的铜损引起的耗散因数与激励频率成反比。
3．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的灵敏度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测物必须达到一定的厚度。
4．电感式传感器种类：自感式、差动变压器式、电涡流式、压磁式、感应同步器。它们的工作原理：电磁感应效应（自感、互感）、电涡流效应、压磁效应。
5．差动变压器式传感器按的结构形式可分为变气隙型、变面积型和？三种。
6、差动变压器存在零位误差，用电路上做补偿时，串联电阻可以减少零位误差的基波分量。 7．电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式。
8．零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个：一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电动势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于磁性材料磁化曲线的非线性。
?6(l?x)F，l=25cm，W=6cm，t=3mm，E=70×10PaΩ，x=l/2。 2WEt5