3.采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。 解：单臂时U0?K?U44，所以应变为1时U0??4?2?104?6?3K?U4?3?4?2?104?6?2?10?6/V，应变为
1000时应为U0?时
U0?K?U2K?U2??K?U?2?10?6/V；双臂时U0?，
应
变
为
K?U2，所以应变为1
时
应
为
4?2?102?3?4?10?3/V1000
U0?U0/V；全桥时U0?K?U，所以应变为1时
2?6?3?8?10/V，应变为1000时应为U0?8?10/V。从上面的计算可知：单臂时灵敏度
?4?104?2?10最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。
3.有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如图所示。电容传感器起始时b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm极距d=2mm，极间介质为空气，测量电路u1=3sinωtV，且u=u0。试求当动极板上输入一位移量△x=5mm时,电桥输出电压u0。
ΔxduC1C2uiuC1C2u0b1a1a2b2题3图
解：根据测量电路可得
u?u0??CC0ui??xaui?520?3sin?t?750sin?t/mV
4.变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。C0=200pF，传感器的起始电容量Cx0=20pF,定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器(即K→∞,Zi→∞),Rf极大,输入电压u1=5sinωtV。求当电容传感动极板上输入一位移量△x=0.15mm使d0减小时,电路输出电压u0为多少?
RfＣ0uiＣx+-Ｎu0
解：由测量电路可得
1
u0??C0Cxui??C0Cx0d0d0??xui?20020?1.51.5?0.15?5sin?t?45sin?/V
1．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?
答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。 1．光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?
答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。
2．常用的半导体光电元件有哪些?它们的电路符号如何?
答：常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。 它们的电路符号如下图所示：
5．光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?
答：光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。图中Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I。光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。
光源 光敏二极管 光敏三极管 光电池Φ1光学通路Φ2光电元件Ix1x2x3
6．模拟式光电传感器有哪几种常见形式? 答：模拟式光电传感器主要有四种。一是光源本身是被测物，它发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数，如图a所示。这种型式的光电传感器可用于光电比色高温计和照度计；二是恒定光源发射的光通量穿过被测物，其中一部分被吸收，剩余的部分投射到光电元件上，吸收量取决于被测物的某些参数。如图b所示。可用于测量透明度、混浊度；三是恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由被测物表面反射后再投射到光电元件上，如图c所示。反射光的强弱取决于被测物表面的性质和状态，因此可用于测量工件表面粗糙度、纸张的白度等；四是从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件的途中受到被测物的遮挡，使投射到光电元件上的光通量减弱，光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置。如图d所示。这种传感器可用于工件尺寸测量、振动测量等场合。
2
31122a)a)被测量是光源b) b)被测量吸收光通量 c)被测量是有反射能力的表面2c) d)被测量遮蔽光通量d)133121-被测物 2-光电元件 3-恒光源
1．什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。
答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。
3．简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。 答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。
二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。
三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。
四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。
4.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-镍硅热电偶分度表查得E(800，0)=33.275mV，E(25，0)=1.024 mV
解：由镍铬-镍硅热电偶分度表可查得E(800，0)=33.275mV，E(25，0)=1.024 mV，故可得 E(800，5)=33.275-1.024=32.251mV
5．如图5.14所示之测温回路，热电偶的分度号为K，毫伏表的示值应为多少度? 答：毫伏表的示值应为(t1-t2-60)℃。 6．用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图5.15所示，已知：冷端温度固定在0℃，t0＝30℃，仪表指示温度为210℃，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线A?和B?，相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?
解：实际温度应为270℃，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30℃，故应该加上60℃。
3
mVC60℃CAˊAˊBˊAˊt0Bˊ0℃mVA+Bt1Bt2A+A+B1. 什么是霍尔效应？
答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。
2.. 为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？
答：因为在N型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且μn>μp，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。
3. 霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？
1答：霍尔灵敏度与霍尔元件厚度成反比，KH?。
nqd1.有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与指示光栅的夹角? =1.8?，则：分辨力（栅距W）=？莫尔条纹的宽度=？
分辨力? =栅距W =1mm/50=0.02mm=20?m
莫尔条纹的宽度 L ≈W/θ = 0.02mm/（1.8? *3.14/180? ） = 0.02mm/0.0314 = 0.637mm 2.有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为 ？：
解： n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min = 768 r/min
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1．测量是借助 和 ，通过 和 ，取得被测对象的某个量的大小或符号；或者取得 与 之间的关系。（专用技术；设备；实验；计算；一个变量；另一变量）
2． 测量是将被测量与 通过专用的技术和设备进行 。获得被测量对比 。表示测量结果时，必须注明 。（同性质的标准量；比较；标准量倍数；标准量x0的单位）
3． 直接测量是从事先 上读出被测量的大小。间接测量是利用 与 之间的函数关系，先测出 ，再通过相应的函数关系， 被测量的数值。（分度好的表盘；被测量；某种中间量；中间量；计算出）
4． 直接测量方法中，又分 ， 和 。（零位法；偏差法；微差法）
5． 零位法是指 与 在比较仪器中进行 ，让仪器指零机构 ，从而确定被测量等于 。该方法精度 。（被测量；已知标准量；比较；达到平衡（指零）；已知标准量；较高）
6． 偏差法是指测量仪表用 相对于 ，直接指出被测量的大小。该法测量精度一般不高。（指针、表盘上刻度线位移）
7． 微差法是 和 的组合。先将被测量与一个 进行 ，不足部分再用 测出。（零位法；偏差法；已知标准量；比较；偏差法）
8． 测量仪表指示值 程度的量称为精密度。测量仪表指示值有规律地 程度的量称为准确度。（不一致；偏离真值）
9． 测量仪表的精确度简称 ，是 和 的总和，以测量误差的 来表示。（精度；精密度；准确度；相对值）
10． 显示仪表能够监测到被测量 的能力称分辨力。（最小变化）
1. 电阻应变片有 、 、 和 等部分组成。其中 是应变片的核心部分。（敏感栅；基片；覆盖层；引线；敏感栅）
4
2. 按 材料不同，电阻应变片可分为 和半导体应变片两大类。前者的敏感栅有 、 和 三种类型。（敏感栅；金属；丝式；箔式；薄膜式）
3. 当前，制作丝式敏感栅最理想的材料是 ，它的主要优点是： ； ； 和 。（康铜；K0大且恒定；ρ大；α小；工艺性好）
4. 由于 而引起导电材料 变化的现象，叫应变效应。（变形；电阻；） 5.应变片的初始电阻值R0有 、 、 、 和 等类型，其中最常用的是 。（60Ω；120Ω；200Ω；350Ω；600Ω；1000Ω；120Ω）
6. 电阻应变片的温度补偿方法通常有 和 两大类。（线路补偿法；应变片自补偿法）
7. 应变片线路补偿法最常用的是电桥补偿法，它是将 应变片和 应变片接到电桥的 桥臂，利用它们对电桥输出电压 这一原理，而引起温度补偿作用。（工作；补偿；相邻；不受温度影响）
8. 通常采用 或 作为电阻应变片桥路。该电路不仅没有 ，而且 也比单臂应变电桥时高，同时还能起 作用。（差动半桥；差动全桥；非线性误差；电桥灵敏度；温度补偿）
9. 应变式传感器是由 、 和 组成的装置。（弹性元件、电阻应变片、附件） 10. 应变式传感器按用途的不同，可分为 、 、 传感器等等。（力、压力、加速度） 1．按工作原理的不同，电容式传感器可分为 、 、和 三种类型。第一种常用于测量 ，第二种常用于测量 ，第三种常用于测量 。（变间隙式；变面积式；变介电常数式；微小位移；角位移或较大的线位移；物位）
2．变间隙式店容传感器的初始间隙d0越小，传感器的灵敏度K0 、非线性误差?0 ，以上说明，提高K0与减小?0 。在实际应用中，为使传感器具有足够大的K0值，通常使 ，如果还必须使?0具有足够小的值，则还应满足 ，这就是它只能用于测量 的原理。（越大；越大；相矛盾；d0减小；
?dd0小，Δd0小；微小线位移）
3．解决变间隙式电容传感器提高K0与非线性误差?0间的矛盾，可采用 电容传感器，后者与前者相比，不仅灵敏度 ，而且非线性误差也 。但是，它还受电容极板间 的限制，为此，常采用 的变间隙式电容传感器。（差动式；提高一倍；降低；击穿电压；部分固体介质）
4．变面积式电容传感器的电容增量?C与动极板位移量?X的关系为?C? ?X，其灵敏度K??C?X? 。因此，该传感器具有 输出特性，即具有测量线位移的 和灵敏度
b?dK为 等优点。（；
b?d；线性；范围大；稳定常数）
5． 极板长度、 极板间间隙、选介电常数 介质，都可以提高变面积式电容式传感器的灵敏度。另外，采用 的变面积式电容传感器，也可以达到提高灵敏度的目的。（增加；减小；高；齿形极板
1．螺线管式差动变压器主要由 、 和 三部分组成。（线圈组合；活动衔铁；导磁外壳）
2．螺线管式差动变压器的线圈绕组按排列方式的不同可分为 、 、 、 以及 等类型，通常采用的是 和 。（一节式；二节式；三节式；四节式；五节式；二节式；三节式）
3．差动变压器在 输出电压称为零点残余电压，其频谱主要包括 和 。该电压会造成传感器再零点附近的灵敏度 、分辨率 和测量误差 。（基波；高次谐波；降低；变差；增大）
4．差动整流式差动变压器常用的 ，它是先把差动变压器两各次级线圈的 分别整流，再将整流后的电流 成通路差动输出。（测量电路；互感电势；串接）
5．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 的感应电流，此电流叫电涡流。（变化着；切割磁力线；涡旋状）
6．电涡流式传感器测量系统由 和 两部分组成，两者利用 来实现测试任务。（传感器；被测体；磁场耦合程度）
7．当利用电涡流式传感器测量位移时，只有在x/ras= 的范围内，才能得到较好的 和较高的 。（0.05-0.15；线性；灵敏度）
8．填写下表： 电感式传感器类型 工作原理 变隙式 间隙变化±δ时，引起气隙磁阻的改变，导致线圈电感的变化 5