求：①R1为应变片其余为外接电阻，R1增量△R1=3.5Ω时的输出U0=?

②R1、感受应变极性、大小相同其余为电阻，电压输出U0=? R2是应变片③R1、R2感受应变极性相反，输出U0=?

④R1、R2、R3、R4都是应变爿对臂同性，邻臂异性电压输出U0=? 2．有一吊车的拉力传感器如图所示，电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上已知R1~R4标称阻值为120Ω，桥路电压为2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，R3、R4起什么作用

3．一个量程为10kN的应變式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力外径20mm，内径18mm在其表面粘贴八各应变片，四个沿周向粘贴应变片的电阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，波松比为0.3材料弹性模量E=2.1×1011Pa。求：①绘出弹性元件贴片位置及全桥电路；

②计算传感器在满量程时各应变片电阻变化；

③当橋路的供电电压为10V时，计算传感器的输出电压

4．今有一悬臂梁，如图所示在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥在悬臂梁端部受一向下力F=0.5N，试求此时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。

5． 铂线电阻在20℃时为10Ω。已知铂温度系数α=30×10-4/℃。求50℃时的电阻6．已知某压力传感器的测定范围为0～10000Pa，输入特性为：y=10(x－0.0)问这种传感器能使用吗？

7．使用K型热电偶基准接点为0℃、测量接点分别为30℃和900℃时，温差电动势分别为1.203mV和37.326mV当基准接点为30℃，测温接点为900℃时的温差电动势为多少

8．用铜和康铜分别与铂相配構成热电偶，热电势E铜－铂(1000)＝+0.75mV，E康铜－

＝－0.35mV求E铜－康铜(100，0)的热电势

9．α＝4.25×10-3℃-1，某铜电阻在20℃时的阻值R20＝16.28Ω，求该热电阻在100℃时的阻值

10．已知管径为120mm，管道内水流动的平均速度为1.8m/s这时水的密度为990kg/m3，确定该状态下水的容积流量和质量流量

11．某电容式液位传感器由高1.2m，直径为40mm和8mm的两个同心圆柱体组成储存灌也是圆柱形，直径为50cm高为1.2m。被储存液体的εr＝2.1计算传感器的最小电容和最大电容以及当鼡在储存灌内传感器的灵敏度(ΔCmax/ΔVmax，pF/L)

12．下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算：1)已知Rt是Pt100

量温度为t=50℃试计算输出Rt的值和Ra的徝；2)电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压VAB其中（R1=10kΩ，R2=5kΩ，R3=10kΩ，E=5V）

1．压力传感器测量砝码数据如下，试解释这是一种什么误差产苼这种误差的原因是什么？

解：迟滞误差；静态误差；传感器本身材料的缺陷造成 2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用 3．什么是应变效应？什么是压阻效应什么是横向效应？

答：金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称电阻应变效应固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同，但应变不同圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应

4．用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？ 5．说明电阻应变片的组成和种類电阻应变片有哪些主要特性参数？ 6．金属电阻应变片由哪四部分组成分哪几种？主要特性参数有哪些 答：金属电阻应变片由四部汾组成：敏感栅、基底、盖层、引线。

分两种：金属丝式和箔式

主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效應、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。

7．分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而產生测量误差的过程

8．应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 9．电容传感器有哪些类型

10．叙述电容传感器嘚工作原理，输出特性

为什么电感式和电容式传感器的结构多采用差动形式，差动结构形式的特点11．是什么

12．说明各种电容传感器的結构和工作原理。 13．差动式电容测厚传感器系统的工作原理

14．推导差动式电容传感器的灵敏度，并与单极式电容传感器相比较 答：……………………….。差动式电容传感器的灵敏度比单极式提高一倍而且非线性也大为减小。

根据电容传感器的工作原理说明它的分类電容传感器能够测量哪些物理参15．量？

16．总结电容式传感器的优缺点主要应用场合以及使用中应注意的问题。 什么是正压电效应什么昰逆压电效应？有压电效应的材料有哪些种类压17．

电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力

答：①正压电效应：某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后叒恢复到不带电的状态而当作用力方向改变时电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比这种现象称为正压電效应。

②逆压电效应：与正压电效应相反对晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形外电场撤离变形也随之消失，称为逆压電效应

③压电材料有：石英晶体、一系列单晶硅、多晶陶瓷、有机高分子聚合材料。 ④压电传感器的结构和应用特点：在压电式传感器Φ为了提高灵敏度往往采用多片压电芯片构成一个压电组件其中最常用的是两片结构。根据两片压电芯片的连接关系可分为串联和并联連接常用的是并联连接，可以增大输出电荷提高灵敏度

⑤压电传感器使用时，两片压电芯片上必须有一定的预紧力以保证压电组件茬工作中始终受到压力作用，同时可消除两片压电芯片因接触不良而引起的非线性误差保证输出信号与输入作用力间的线性关系。因此需要测量电路具有无限大的输入阻抗。但实际上这是不可能的所以，压电传感器不宜作静态测量只有在其上加交变力电荷才能不断嘚到补充，并给测量电路一定的电流故压电传感器只能作动态测量。

18．石英晶体X、Y、Z轴的名称是什么有哪些特征？

19．简述压电陶瓷特性作为压电元件比较他与石英晶体有哪些特点？ 20．简述电压式加速传感器的工作原理

21．热电偶冷端温度对热电偶的热电势有什么影响?為消除冷端温度影响可采用哪些措施？

22．热电阻传感器主要分为几种类型

答：热电阻传感器分为以下几种类型：①铂电阻传感器②铜电阻传感器③铁电阻和镍电阻。

什么叫热电动势、接触电动势和温差电动势说明热电偶测温原理及其工作23．

定律的应用。分析热电偶测温嘚误差因素并说明减小误差的方法。 24．试述热电偶测温的基本原理和基本定理 25．试比较电阻温度计与热电偶温度计的异同点。

答：电阻温度计利用电阻随温度变化的特性来测量温度热电偶温度计是根据热电效应原理设计而成的。前者将温度转换为电阻值的大小后者將温度转换为电势大小。

相同点：都是测温传感器精度及性能都与传感器材料特性有关。 26．试解释负电阻温度系数热敏电阻的伏安特性并说明其用途（p26，图3-3） 答：伏安特性表征热敏电阻在恒温介质下流过的电流I与电压降U之间的关系。当电流很小时不足以引起自身发熱，阻值保持恒定电压降与电流间符合欧姆定律。当电流I>Ia时随着电流增加，功耗增大、产生自热阻值随电流增加

第3章 常用传感器的工作原理及应鼡

1、常用的电阻应变片分为两大类： 和

2、金属电阻的 是金属电阻应变片工作的物理基础。

3、金属电阻应变片有 、 及 等结构形式

4、电位器式传感器都是由 、 和 三部分构成。

5、半导体应变片是利用半导体材料 制成的一种纯电阻性元件

6、半导体应变片与金属电阻应变片相比較: 其灵敏度更高， 温

7、弹性元件在传感器中起什么作用

8、 试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。

9、 绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力

10、电阻电阻应变片阻值为120为120 ，灵敏系数K＝2沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的E 2 1011Nm2 0.3。求钢柱受10t拉仂作用时应

变片的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时应变

片电阻的相对变化量为多少？

11、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1000 时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全

桥工作时的输出电压并比较三种情况下的灵敏度。

1、电容式传感器采用 作为传感元件将不哃的 变化转换为 的

2、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为 、 和 三种

3、电容式传感器常用的转换电路有： 、 、运算放大器

以阻值R=120Ω，灵敏度S=2的电阻丝应变爿与阻值为R=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V并假定负载为无穷大。当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。