1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上習(xí)題4常用傳感器4.6 電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r=4mm，工作初始極板間距離0=0.3mm，介質(zhì)為空氣。問: 如果極板間距離變化量=±lm，電容的變化量C是多少? 如果測(cè)量電路的靈敏度S1=100mv/pF,讀數(shù)儀表的靈敏度S2=5格/mV，在= ±1m時(shí)，讀數(shù)儀表的變化量為多少?解 4-1 什么是應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？它與電阻絲的靈敏系數(shù)有何不同？為什么？一般情況下，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)小于電阻絲的靈敏系數(shù)。原因是：當(dāng)應(yīng)變片粘貼于彈性體表面或者直接將應(yīng)變片粘貼于被測(cè)試件上時(shí)，由于基底和粘結(jié)劑的彈性模量與敏感柵的彈性模量之間有差別等原因

2、，彈性體或試件的變形不可能全部均勻地傳遞到敏感柵；絲柵橫向效應(yīng)的影響。 4-2 金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片在工作原理上有何不同？前者利用金屬應(yīng)變引起電阻的變化；而后者是利用半導(dǎo)體電阻率變化引起電阻的變化（壓阻效應(yīng)）。 4-3 試比較自感式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器的異同。不同點(diǎn)：自感式傳感器把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成自感系數(shù)的變化；差動(dòng)變壓器式傳感器把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化。 相同點(diǎn)：兩者都屬于電感式傳感器，都可以分為氣隙型、截面型和螺管性三種類型。 4-4在自感式傳感器中,螺管式自感傳感器的靈敏度最低，為什么在實(shí)際應(yīng)用中卻應(yīng)用最廣泛？答：在自感式傳感器中，雖然螺管式自感傳感器的靈敏

3、度最低，但示值范圍大、線性也較好；同時(shí)還具備自由行程可任意安排、制造裝配方便、可互換性好等優(yōu)點(diǎn)。由于具備了這些優(yōu)點(diǎn)，而靈敏度低的問題可在放大電路方面加以解決，故目前螺管式自感傳感器應(yīng)用中最廣泛。 4-5 為什么電容式傳感器易受干擾？如何減小干擾？(1)傳感器兩極板之間的電容很小，僅幾十個(gè)pF，小的甚至只有幾個(gè)pF。(2)而傳感器與電子儀器之間的連接電纜卻具有很大的電容，如屏蔽線的電容最小的l米也有幾個(gè)pF，最大的可達(dá)上百個(gè)pF。這不僅使傳感器的電容相對(duì)變化大大降低，靈敏度也降低，更嚴(yán)重的是電纜本身放置的位置和形狀不同，或因振動(dòng)等原因，都會(huì)引起電纜本身電容的較大變化，使輸出不真實(shí)，給測(cè)量帶來誤差

4、。(3)解決的辦法，一種方法是利用集成電路，使放大測(cè)量電路小型化，把它放在傳感器內(nèi)部，這樣傳輸導(dǎo)線輸出是直流電壓信號(hào)，不受分布電容的影響;(4)采用屏蔽傳輸電纜，適當(dāng)降低分布電容的影響。由于電纜分布電容對(duì)傳感器的影響，使電容式傳感器的應(yīng)用受到一定的限制。4-6 用壓電式傳感器能測(cè)量靜態(tài)或變化很緩慢的信號(hào)嗎？為什么？由于不可避免地存在電荷泄漏，利用壓電式傳感器測(cè)量靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)量值時(shí)，必須采取一定措施，使電荷從壓電元件經(jīng)測(cè)量電路的漏失減小到足夠小的程度；動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，電荷可以不斷補(bǔ)充，從而供給測(cè)量電路一定的電流，故壓電式傳感器適宜做動(dòng)態(tài)測(cè)量。4-7什么是物性型傳感器?什么是結(jié)構(gòu)型傳感器?試舉例說明。

5、物性型傳感器依靠敏感元件材料本身的物理變化來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。例如利用水銀的熱脹冷縮現(xiàn)象制成水銀溫度計(jì)來測(cè)溫；利用石英晶體的壓電效應(yīng)制成壓電測(cè)力計(jì)等。 結(jié)構(gòu)型傳感器依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化而實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換。例如，電容式傳感器依靠極板間距離變化引起電容量變化；電感式傳感器依靠銜鐵位移引起自感或互感變化等。 4-8有源型傳感器和無源型傳感器有何不同?試舉例說明。有源型傳感器即能量控制型傳感器，是從外部供給輔助能量使其工作的，并由被測(cè)量來控制外部供給能量的變化。例如，電阻應(yīng)變測(cè)量中，應(yīng)變計(jì)接于電橋上，電橋工作能源由外部供給，而由于被測(cè)量變化所引起應(yīng)變計(jì)的電阻變化來控制電橋的不平衡程度。此外電感式測(cè)微儀、電

6、容式測(cè)振儀等均屬此種類型。 無源型傳感器即能量轉(zhuǎn)換型傳感器，是直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作的，例如，熱電偶溫度計(jì)、彈性壓力計(jì)等。但由千這類傳感器是被測(cè)對(duì)象與傳感器之間的能量傳輸，必然導(dǎo)致被測(cè)對(duì)象狀態(tài)的變化，而造成測(cè)量誤差。4-9選用位移傳感器應(yīng)注意哪些問題?4-11壓電式加速度傳感器的固有電容為Ca，電纜電容為Cc，電壓靈敏度Ku=U0 /a (a為被測(cè)加速度)，輸出電荷靈敏度Kq=Q/a。試推導(dǎo)Ku和Kq的關(guān)系。解：4-12 測(cè)量溫度的金屬熱電阻應(yīng)具有什么特性?（1）溫度系數(shù)的值要大溫度系數(shù)越大，靈敏度越高。純金屬的溫度系數(shù)比合金要高。一般使用純金屬。（2）其材料的物理、化學(xué)性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定（3

7、）電阻溫度系數(shù)要保持常數(shù)（4）具有較高的電阻率可以減少熱電阻體積和熱慣性。（5）材料容易提純，確保較好的復(fù)制性滿足以上要求的材料有鉑、銅、鐵和鎳。而鉑和銅應(yīng)用較廣。4-13 SnO2半導(dǎo)體氣敏元件與其它類型氣敏元件相比，有什么特點(diǎn)?電阻式半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣敏半導(dǎo)體材料，如氧化錫(SnO2)、 氧化錳(MnO2)等金屬氧化物制成敏感元件，當(dāng)它們吸收了可燃?xì)怏w的煙霧，如氫、一氧化碳、烷、醚、醇、苯以及天然氣、沼氣等時(shí)，會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，放出熱量，使元件溫度相應(yīng)增高，電阻發(fā)生變化。利用半導(dǎo)體材料的這種特性，將氣體的成分和濃度變換成電信號(hào)。靈敏度高、響應(yīng)快、使用壽命長(zhǎng)和成本低4-14 如何改善單極式變極距型電容傳感器的非線性？為減小非線性誤差，一般取極距相對(duì)變化范圍/00.1；為改善非線性，提高靈敏度和減少外界因素(如電源電壓、環(huán)境溫度等)的影響，常采用差動(dòng)形式。4-15 電容式傳感器，極板寬度b=4mm，間隙=0.5mm，極板間介質(zhì)為空氣，試求其靜態(tài)靈敏度。若極板移動(dòng)2mm，求其電容變化量。解： (F/m)=0.0708 (pF/mm)0.142 (pF)4-16 壓電式傳感器的放大電路有哪些？為什么多采用電荷放大器？電壓放大器，電荷放大器。電荷放大器靈敏度與電纜長(zhǎng)