专接本传感器与检测技术复习题

专接本传感器与检测技术复习题内容摘要：

可以确定扭矩。 （感抗） ，将轴受扭矩作用 后的两端面相对转角变化变换为电容器两极板之间的相对 的变化，引起电容量的变化来测量扭矩。 （有效面积） ，其电阻率发生变化，这种现象称为。 （压阻效应） 、 、。 （柱型 薄壁环型 梁型） 称其为敏感栅。 （应变变化） ，铁磁材料内部产生应力或应变变化，使磁导率发生变化，磁阻相应也 发生变化的现象称为。 （压磁效应） 9. 丝式电阻应变片的 敏感栅 应具有尽可能大的电阻应变 ， 且要求其在尽可能大的应变范围内保持为常数。 （灵敏度系数） 的前置放大器。 （高输入阻抗） 和 两大类。 （ 线路补偿 应变片自补偿 ）。 （交流电桥） 和。 （灵敏度 稳定性） 或 测量。 （静态 变化缓慢） 和冲击力，但不适用于静态力的测量。 （动态力） 、 、 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） 17. 电阻应变片的主要技术数据有 、 和。 （阻值；灵敏度；线栅尺寸） 18. 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） 19. 应变片丝式敏感栅的材料是。 为确保应变片的性能，对此类材料的主要要求是：应变灵敏系数 ，且为 ；电阻率 ；电阻温度系数。 （金属电阻丝； K0大；常数；ρ大；α小） 20. 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） 21. 由于 而引起导电材料 变化的现象，叫应变效应。 金属电阻应变片的应变效应受 和 两项变化的影响，而半导体应变片的应变效应则主要受 变化的 14 影响。 （变形；电阻； 1+2μ；ldld； l ） 22. 应变片的 恒小于其敏感栅材料的 的现象 ，称为应变片的横向效应。 采用 、 的 型应变片，能减小横向效应的影响。 另外，为使横向效应的影响减至忽略不计的程度，可以采用 应变片或 应变片。 （灵敏系数 K；灵敏系数 K0；大基长；窄敏感栅； U；短接线；箔式） 23. 应变片的几何尺寸有敏感栅的 和 ，以及应变片的 和。 （基长；宽度；基底基长；基底宽度） R0 有 、 、 、 和 等类型，其中最常用的是。 （ 60Ω； 120Ω； 200Ω； 350Ω； 600Ω； 1000Ω； 120Ω） 25. 由于测量现场环境温度的改变，而引起应变片电阻的附加相对变化量，称为 ，因此而给测量带来的附加误差 ，称为应变片的 ，又叫应变片的。 产生上述现象的原因是由于阻丝 的存在和试件与电阻丝材料 的不同。 （温度误差；温度误差；热输出；电阻温度系数；线膨胀系数） 26. 应变片线路补偿法最常用的 是 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。 （电桥；工作；补偿；相邻；不受温度影响） 27. 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） 28. 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） 29. 应变式传感器具有 ， ， ， ， ，以及能在 下工作等优点。 （测量范围广、精度高、线性度好、性能稳定、工作可靠、恶劣环境） 30. 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） 31. 常见的梁式弹性元件有 和 两种。 （悬臂梁 两端固定式梁） 32. 在压磁式传感器中，常用的铁磁材料有 和 两种。 （硅钢片 坡莫合金） 33. 钢弦式扭矩传感器是将扭矩转换成钢弦 进行工作。 （固有频率变化） 15 34. 压力传感器的关键元件是。 （感受压力变化的弹性元件） 、 和 三类。 （波登管 膜片 波纹管） 36. 半导体应变片的灵敏系数比金属丝式高。 （ 5070倍） 、 和 等。 （电刷 滑环式 水银式 感应式） 38．石英晶体和压电陶瓷多晶体具有 、 效应，利用它们的 效应制成了电势型传感器。 （正；逆压电；正压电） 39．石英晶体的右旋直角坐标系统中， Z 轴称 ，该方向上 压电效应； X轴称 ， 晶面上的压电效应 ； Y轴称 ，沿 Y轴方向上的。 （光轴（中性轴） ；没有；电轴；垂直于 X 轴；最显著；机械轴；受力面上不产生电荷） 40．沿石英晶片 X轴加力，在力作用的 上，产生 电荷，承纵向压电效应。 石英晶体压电式传感器中主要用 效应。 它的特点是晶面上产生的 与 呈正比，而与 和 无关。 （两晶面；异性；纵向压电；电荷密度；作用在晶面上压强；晶片厚度；面积） 41．若沿石英晶体 Y轴方向加压力，在 不出现电荷，电荷出现在 上，只是 相反，称横向压电效应。 （受力的两个晶面上；沿 X 轴加压力的两个晶面；电荷符号；横向压电效应） 42．压电陶瓷是一种人工制造的 压电材料 ,它是由无数细微的单晶组成 ,他们都有自发形成的。 压电陶瓷又叫。 （多晶；单晶；极化方向；铁电体） 43．极化处理前的压电陶瓷材料对外不显 ，各向 ，不具有。 （极化方向；同性；压电特性） 44．极化处理后的压电陶瓷受到沿 的作用力时，其 随之改变，因而在 的平面上将出现电荷量的。 它的大小与压电陶瓷的 和 的大小成正比。 （极化方向；剩余极化强度；垂直于极化方向；变化；压电系数；压力） 45．压电陶瓷的压电系数比石英晶体的。 所以采用压电陶瓷制作的压电是传感器，其 较高。 但石英晶体的 性是其他压电材料无法比的。 （大得多；灵敏度；稳定） 46．压电元件是一个电压很大的信号源，它可以等效一个 和一个 并联的等效电路。 测量中 要求与其它配接的放大器具有 和。 （电荷源；电容；高输入阻抗；低输出阻抗） 47．电荷放大器是一个 ，高放大倍数的 ，其输出电压至于压电元件 和 有关，而与配接的 无关。 （电容负反馈；运算放大 16 器；产生的电荷；反馈电容；电缆分布电容） 48．压电式传感器中，常把两片 的压电片叠在一起，其并联法是两压电片的 粘贴在一起， 在两边电极， 增加一倍，电容也增加一倍；其串联接法是两压电片的 粘在一起，因而上、下两极板的电荷量与 相同，总容量为 一半，输出电压。 （同型号；负极；正电极；电荷量；正极和负极；单片；单片时；增大一倍） 49．压电式传感器的压电元件，接受力和变形方式有 变形、 变形、 变形和 或 变形。 其中应用最普遍的是。 （厚度；长度；面剪切；厚度剪切；厚度变形的压缩式和剪切变形的剪切式） 50．压电式传感器不能测量 被测量，更不能测量。 目前多用于 和动态的力或压力的测量。 （频率太低的；静态量；加速度） 三、简答题 1. 什么叫应变效应。 利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理 ? 2．什么是正压电效应、逆压电效应。 纵向、横向压电效应。 3. 简述压电力传感器的选用原则。 与丝式电阻应变片相比，箔式电阻应变片有哪些优点。 5. 简述半导体应变片有什么优缺点。 6. 为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量。 7. 压电传感器的结构和应用特点是什么。 8. 说明电阻应变片的组成、规格及分类。 9． 电阻丝的应变灵敏系数 K0 与应变片的灵敏系数 K 有何异同。 10．什么叫横向效应。 应变片敏感栅的结构型式与横向效应有 何 关系。 11．试述应变片温度误差的概念、原因和补偿方法。 12．为什么应变式 传感 器大多采用交流不平衡电桥为测量电路。 该电桥为什么又都采用半桥和全桥两种方式。 13．采用平膜式弹性元件的应变式压力传该器，测量电路为全 桥时，试问：应变片应粘贴在平膜片的何处。 应变片应如何连成桥路。 14．拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路。 试问，（ 1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上。 （ 2）画出相应的电桥电路图。 压磁式力传感器主要由什么组成。 其制作材料是什么。 17。 18．石英晶体 X、 Y、 Z 轴的名称及其特点是什么。 19．简述压电陶瓷的结构及其特性。 20．比较、一下石英晶体和压电陶瓷各自的特点。 21．压电元件的等效电路及其特点是什么。 22．电荷放大器 的特点是什么。 23．压电元件的几种变形方式是什么。 24．压电片叠在一起的特点及连接方式是什么。 四、计算应用题 ，已知应变片的电阻为 R=150Ω ，该应变片的灵敏度为 K=3，接入电桥的两臂，电桥其余两臂也为 150Ω。 若电桥用 10V的直流电电源供电，这时测得输出电压为 5mv。 （ 1）求该点的应变 ε ；（ 2）若所测材料的弹性模量 E= 1010Pa，求该点的应力ς。 ，已知应变片阻值为 100Ω ，灵敏度系数为 2，弹性模量为 109Pa，位于桥的 一臂上，其余桥臂是标准电阻， 阻值为 100Ω ， 电桥 供电电压为 12V，现测得输出电压为 6mv。 （ 1）该点沿应变片敏感方向的应变；（ 2）该点沿应变片敏感方向的应力。 U=4V， R3= R4=100Ω， R1和 R2为相同型号的电阻应变片，灵敏度系数为 2，其电阻均为 200Ω，两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面、设等强度梁在受力后产生的应变为 5000uε，试求此时电桥的输出电压 Uo。 阻值 R 为 150Ω 、灵敏度 S=3 的电阻应变片与 阻值 R 为 150Ω的固定电阻组成电桥，设输入电压为 5V，并假定 负载电阻为无穷大，当应变片的应变为 2020uε时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并且比较两种情况下的灵敏度。 ， 如图所示，在其中上部的上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，该梁在悬臂梁一端受一向下力 F=，已知应变片灵敏系数 K=2，应变片空载电阻 R0=120Ω，t=3mm,L=25cm,W=6cm,x=,E=70 105Pa, ε x=6(lx)F/wEt2. 试求此时这四个应变片的电阻值。 18。