306、答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。 半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均无非线性误差。
310、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。 310答：当初始状态时，液面高度h=0,则C0?则
2??l，当液面高度为h时，
1lnRr
由此可见，电容变化量ΔC与液面高度h成正比，只要将电容的变化量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。
311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合?
311、答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。
变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。
变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。
变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介 电常数发生改变的场合。
317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 317、答： (1)不同点：
1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；
2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。
(2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。
319、试分析图所示差动整流电路的整流原理，若将其作为螺线管式差动变压器的测量电路，如何根据输出电压来判断衔铁的位置?
319答：该差动整流电路是把差动变压器的两个二次输出电压分别整流，然后再将整流后的电压的差值作为输出，具体整流
6
319图 差动整流电路原理图
原理如下：
A、当Ui上正下负时，上线圈a正b负，下线圈c正d负。
上线圈：电流从a→1→2→4→3→b,流过电容C1的电流是由2到4，电容C1上的电压为V24；
下线圈：电流从c→5→6→8→7→d，流过电容C2的电流是由6到8，电容C2上的电压为U68。
B、当Ui上负下正时，上线圈a负b正，下线圈d正c负。
上线圈：电流从b→3→2→4→1→a,流过电容C1的电流是由2到4，电容C1上的电压为V24；
下线圈：电流从d→7→6→8→5→c，流过电容C2的电流是由6到8，电容C2上的电压为U68。
由此可知，不论两个二次绕组的输出电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2→ 4，流经电容C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为：
U?U026?U24?U86?U24?U68
①当衔铁位于中间位置时，U24 = U68，所以，U0 =0
②当衔铁位于中间位置以上时，U24＞ U68，所以，U0 ＞0 ③当衔铁位于中间位置以下时，U24 ＜ U68，所以，U0＜0。 如此，输出电压的极性反映了衔铁的位置，实现了整流的目的。 321、试说明图示的电感式传感器差动整流电路的工作原理。
321答：图示的全波相敏整流电路，是根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为\， e点为\－\，则电流路径是fgdche。反之，如f点为\－\， e点为\＋\，则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，通过电阻R的电流总是从d到Co同理可分析另一个次级线圈的输出情况。输出的电压波形见图 (b) ，其值为U SC = eab + ecd。
g f R dc
Ueh1
R
ba
第321题图
324、压电元件在使用时常采用n片串联或并联的结构形式。试述在不同联接下
e:sc 7
输出电压、 电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合?
324答：并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了n倍，电容量也增加了n倍， 输出电压与单片时相同。适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。
串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片时的1/n，输出电压增大了n倍。适宜以电压作输出信号且测量电路输入阻抗很高的场合。
325、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。 325答:传感器与电压放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出电压成正比，但容易受电缆电容的影响。
传感器与电荷放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出的电荷成正比，电缆电容的影响小。
330、试说明压电传感器电荷放大器中所说的“密勒效应”是什么意思？
330答： “密勒效应” 是说，将压电传感器电荷放大器中反馈电容与反馈电阻CF、RF等效到A0的输入端时，电容CF将增大（1＋A0）倍。电导1/RF也增大了（1＋A0）倍。
331、简述热电偶的几个重要定律，331答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、 连接导体定律与中间温度定律
332、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？ 332答（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。
（2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。 333、试说明如图所示的热电偶三线制测温时，是如何消除连接导线电阻r带来的测温误差的。
333答：当电桥平衡时，可写出下列关系式，即
由此可以得出
设计电桥时如满足R1=R2则图中右边含有r的项完全消去，这种情况下连线阻r对桥路平衡毫无影响，即可以消除热电阻测量过程中r的影响。但必须注意，只有在对称电桥(R1=R2的电桥) ，且只有在平衡状态下才如此。
338、采用热电阻测量温度时，常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。
338答：热电阻常用的引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。 两线制的特点是结构简单、费用低，但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。
三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响，主要适用于大多数工业测量场合。
四线制的特点是精度高，能完全消除引线电阻对测量的影响，主要适用于实验室等高精度测量场合。
342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度?
8
342答：霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。 霍尔传感器的灵敏度KH =KH?RdH??1。为了提高霍尔传感器的灵敏度，ned霍尔元件常制成薄片形。又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。
355、光在光纤中是怎样传输的?对光纤及入射光的入射角有什么要求?
355答：光在同一种介质中是直线传播的，当光线以不同的角度入射到光纤端面时，在端面发生折射进入光纤后，又入射到折射率较大的光密介质(纤芯) 与折射率较小的光疏介质(包层)的交界面，光线在该处有一部分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。对光纤的要求是包层和纤芯的折射率不同，且纤芯的折射率大于包层的折射率。对入射角的要求是入射角小于临界角。 四、计算题
361、一台精度等级为0.5级、量程范围600~1200℃的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？
361解：根据精度定义表达式A=△A/ YF.S×100%，并由题意已知：A=0.5%，YF.S=（1200—600）℃，得最大允许绝对误差
△ A=A.YF.S=0.5%×（1200—600）=3℃
此温度传感器最大允许绝对误差为3℃。检验某点的最大绝对误差为4℃，大于3℃，故此传感器不合格。
362、已知电感压力传感器最县检测量为0.5mmH2O，测量范围0~250 mmH2O，输出电压为0~500mV，噪声系数C=2；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5 mmH2O，测量范围为0~100 mmH2O，输出电压为0~300 mV，噪声系数C=2。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？
362解：根据传感器灵敏度计算式K=△Y/△X，得
电感压力传感器 K1=（500－0）/（250－0）=2Mv/mmH2O 电容药理传感器 K2=（300－0）/（100－0）=3Mv/mmH2O
由最小检测量计算式M=CN/K，得噪声电平N=KM/C，分别计算结果如下：
KM2?0.5?0.5mv 电感压力传感 N1?11?C2KM2?0.5?0.5mv 电容压力传感器 N1?11?C2答：电感压力传感器噪声电平大，?N?N2?N1?0.25mv 。
dQ0+2Q0=2×10-3 Qi ，式中为水银柱dt高度（m）；Qi 为被测温度（℃）。试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。
dY?a0Y?b0X，此363解：该温度计为一阶传感器，其微分方程基本形式为a1dt式与已知微分方程比较可知时间常数与静态灵敏度系数，即：
363、某玻璃水银温度计微分方程式为4
9
?=K?a14??2sa02b02?10??10?3ma02?3C
364、某压电式加速器计动态特性可用下述微分方程描述；
?2q3dq?3.0?10?2.25?1010q?11.0?1010a，式中q为输出电荷量（PC）；a为输2?tdt入加速度（m/s2 ）.
试确定该加速度计的静态灵敏度系数K值；测量系统的固有振荡频率ω0 及阻尼比数?。
364解：该加速度计为二阶传感器，其微分方程基本形式为：
?2YdYa22?a1?a0Y?b0X ?tdt此式与已知微分方程式比较可得： 静态灵敏度系数K=
b0=11.0×1010 /2.25×1010 =4.89pC/（m/s2 ） a0固有振荡频率W0 =?0?阻尼比?=aa022.25*105??1.5?10rad/s
1?0.01
10a12a0a2?3.0?10322.25?10?110
365、已知某一阶传感器的传递函数ω（p）=1/（?p+1），?=0.001s 。求该传感器输入信号工作频率范围。
365解：由题目可知该一阶传感器的频率传递函数ω（jω）=1/（1+jω?）,幅频特性B/A=|ω(jω)|=1/1+(j? )2 。曲线如图所示。由图可知当B/A B/A>0.707时1 输出信号失真较小，测量
结果比较精确，故取此范围为工作段。则
0.707
又ωτ=1，即ω=1/τ=2*f故
0.1 所以输入信号工作范围0~159Hz。
1 2 ωτ 计算题365题图
10