传感器习题集 - 图文

《传感器与检测技术》习题

一、填空

1．若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为________，加速度信号的振幅为________。

2．利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3．信号的频谱函数可表示为________频谱和________频谱。

4．用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率，________共振频率，________共振频率。

5．高频情况下，多采用________测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统进行________。

6．当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上，由于________效应，在压电晶片两表面上就有________产生。

7．阻抗头由两部分组成，一部分是________传感器，一部分是________传感器。它是用来测量驱动点________的。

8．阻容式积分电路中，输出电压从________两端取出，RC称为________时间常数，RC值越大，积分结果越________，但输出信号________。

9．光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10．热电偶的热电势由________和________两部分组成。

11．测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为________。 12．具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。

13．长度计量光栅是利用________来进行位移量的测量的，它具有________和________的作用。

14．测试装置的灵敏度是该标定曲线的________。

15．热电偶的热电势包括两种不同导体接触时的________和同一导体两端处于不同温度时的________。

16．直流电桥中________接法的灵敏度最高。

17．交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的________相等，且相对桥臂阻抗的相角________相等。

18．光线记录仪的振动子的输入信号只能是________。 19．单位脉冲信号的幅值频谱是________。 20．半导体应变片的工作原理是基于________效应。 21．随机信号x(t)的均值定义为μ=________。

22．若稳定振动位移信号为x(t)=Asin(ωt+θ)，则其稳定振动速度信号为v(t)=________,加速度信号的振幅为________。

23．用强迫振动法激励系统，当系统加速度幅值达到最大时，称为系统的________，此激振频率ωd与系统固有频率ω０之间的关系式为________。 24．正弦信号的均方根值与它的幅值比为________。

25．电动式速度传感器的线圈中产生的感应电动势正比于________。

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26．GZ-2型测振仪配接电动式速度传感器时，经过仪器内部的________网络可将传感器测得的速度信号转换为________和________信号。

27．温度误差的线路补偿法是利用电桥的________实现的。

28．图1是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图。在通有干净且干燥气体、截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200?C左右的细铂丝R1。另一根相同长度的细铂丝安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析填空。 1）当气体流速?=0时，R1的温度与R2的温度 ，电桥处于 状态。当气体介质自身的温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍然处于 状态，所以设置R 2是为了起到 的作用。

2）当气体介质流动时，将带走R1的热量，使R1的温度变 ，电桥 ，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。图中的RP1称为 电位器，RP2称为 电位器。欲使毫伏表的读数增大，应将RP2向 （左/右）调。

3)设管道的截面积A=0.01m，气体流速? =2m/s，则通过该管道的气体的体积流量q V = A?=_______m3/S。

4）如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏_______（大／小），这是因为__________________________________；如果R1、R 2改用铜丝，会产生________________问题。

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图1 热丝式气体流速（流量）仪原理图

1—进气管 2—铂丝 3—支架

4—与管道相通的小室（连通管道未画出） Rt2 —与Rt1相同的铂丝

29．图2为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。

图2 自动吸排油烟机电路原理框图

图中的气敏电阻是 ________ 类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越_______ 。

2）气敏电阻必须使用加热电源的原因是________________________ ，通常须将气敏电阻加热到________ ?C左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较________（大/小）。

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3）当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将________ （升高/降低），所以必须设置温度补偿电路，使电路的输出不随气温变化而变化。

4）比较器的参考电压UR越小，检测装置的灵敏度就越________ 。若希望灵敏度不要太高，可将RP往________（左/右）调节。

5）该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止________________ ________。

6）由于即使在开启排气扇后气敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路中，还应串接一只控制开关，以消除________（喇叭/ LED）继续烦人的报警。

30．生产布料的车间用图图3所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度。请分析填空。

图3 差动变压器式张力检测控制系统

1—变速传送电动机 2—传动辊 3—导向辊 4—张力辊 5—衔铁 6—砝码

7—卷取辊 8—布料 9—伺服电动机

当卷取辊转动太快时，布料的张力将_________（增大/减小）。导致张力辊向________（上/下）位移。使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N21与N1之间的互感量M1_______（增加/减小），N22与N1的互感量M2_______。因此U21______（增大/减小），U22______，经差动检波之后的Uo为______（负/正）值，去控制伺服电动机，使它的转速变______（快/慢），从而使张力恒定。

31．电焊条外面包有一层药皮。在焊接时，药皮熔化，覆盖在高温熔融焊料上面，起隔绝空气、防止氧化作用。如果药皮涂敷不均匀会影响焊接质量。图4是检测药皮厚度均匀性的示意图。请分析填空：

图4 电焊条药皮厚度不均匀度检测

1—电焊条芯 2—药皮 3—电涡流探头

1）因为药皮是______（导电/不导电）材料，所以对电涡流探头不起作用。

2）药皮越薄，电涡流探头与金属焊条的间距就越______，焊条表面的电涡流就越______，电涡流探头线圈的等效电感量L就越______，调频式转换电路输出频率f就越______。根据f的大小可以判断出药皮的厚度是否合格。

32．图5是差动变压器式振动幅度测试传感器示意图。请分析其测量振幅的原理，并填空。

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图5 差动变压器式振幅传感器

1—振动体 2-弹簧片式悬臂梁 3—连杆 4—衔铁 5-差动变压器线圈

当振动体因振动而向左位移时，由于衔铁______性较大，所以留在原来位置，基本不动，所以相对于差动变压器线圈而言，相当于向______位移。N1与N21之间的互感量量M1 ______，所以U21______。而N1与N22之间的互感量量M2______，所以U22______。Uo=U21-U22，其绝对值与振动的______(幅值x /速度v /加速度a）成正比，而相位与Ui ______（同相/反相）。反之，当振动体向右位移时，衔铁向______位移，Uo与Ui ______相。

33．人体感应式接近开关原理图如图6所示，图7为鉴频器的输入输出特性曲线。请分析该原理图并填空。

图6 人体感应式接近开关原理图

图7 鉴频器的输入/输出特性曲线

1）地电位的人体与金属板构成空间分布电容Cx，Cx与微调电容C0从高频等效电路来看，两者之间构成______联。V1、L1、C0、Cx等元件构成了____________电路，f =

____________ ，f略高于f0。当人手未靠近金属板时，Cx最______（大/小），检测系统处于待命状态。

2）当人手靠近金属板时，金属板对地分布电容Cx变______，因此高频变压器T的二次侧的输出频率f变______（高/低）。

3）从图7可以看出，当f低于f0时，U01______于UR，A2的输出U02将变为______电平，因此VL______（亮/暗）。

三端稳压器7805的输出为______伏，由于运放饱和时的最大输出电压约比电源低1V左右，所以A2的输出电压约为______伏，中间继电器KA变为______状态（吸合/释放）。

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4）图中的运放未接反馈电阻，所以IC2在此电路中起______器作用；V2起______（电压放大/电流驱动）作用；基极电阻R5起______作用；VD1起______作用，防止当V2突然截止时，产生过电压而使______击穿。

5）通过以上分析可知，该接近开关主要用于检测_________，它的最大优点是______________。可以将它应用到______________以及____________等场所。

34．图8是振动式粘度计的原理示意图。导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振器。压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7固定在悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。请分析该粘度计的工作原理，并填空。

图8 振动式粘度计原理示意图

1—交流励磁电源 2—励磁线圈 3—电磁铁心 4—压电片 5—质量块 6-悬臂梁

7-振动板 8—粘性液体 9-容器

1）当励磁线圈接到10Hz左右的交流激励源ui上时，电磁铁心产生______Hz（两倍的激励频率）的交变______，并对______产生交变吸力。由于它的上端被固定，所以它将带动振动板7在______里来回振动。

2）液体的粘性越高，对振动板的阻力就越______，振动板的振幅就越______，所以它的加速度am=Xm?? 2 sin? t就越______。因此质量块5对压电片4所施加的惯性力F=ma就越______，压电片的输出电荷量Q或电压uo就越______，压电片的输出反映了液体的粘度。 3）该粘度计的缺点是与温度t有关。温度升高，大多数液体的粘度变______，所以将带来测量误差。

35．图9 是霍尔式电流传感器的结构示意图，请分析填空。

图9 霍尔式电流传感器 a）外形图 b）内部结构

1）夹持在铁心中的导线电流越大，根据右手定律，产生的磁感应强度B就越 ，霍尔元件产生的霍尔电势也就越 。因此该霍尔式电流传感器的输出电压与被测导线中的电流成 比。

2）由于被测导线与铁心、铁心与霍尔元件之间是绝缘的，所以霍尔式电流传感器不但能传输电流信号，而且还能起到 作用，使后续电路不受强电的影响，例如击穿、麻电等。 3）由于霍尔元件能响应静态磁场，所以它与交流电流互感器相比，最大的不同是能 。

4）如果被测电流小于30A，该电流产生的磁场可能太小，可采取 措施，使穿过霍尔元件的磁场成倍地增加（可参考电流互感器原理），以增加霍尔元件的输出电压。 5）观察图8-15a的结构，被测导线是（怎样） 放入铁心中间的。

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