传感器与测试技术_平时作业及讲评(电大四次平时作业).docVIP

《传感器与测试技术》平时作业（1） 1．画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。 传感器将被测系统或测试过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号，通常将被测物理量转换成以电量为主要形式的电信号。 信号转换部分是对传感器所送来的信号进行加工，如将电阻抗变为电压或电流、对信号进行放大等。 显示和记录部分将所测信号变为一种能为人们所理解的形式，以供人们观测和分析。 2．为满足测试需要，对传感器的一般要求有哪些？3．传感器的动态特性的评价指标有哪些？动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。τ 上升时间tr 稳定时间（或响应时间）tw 超调量σ 4．提高传感器性能的方法有哪些？非线性校正温度补偿零位法、微差法闭环技术平均技术差动技术采用屏蔽、隔离与抑制干扰措施5．简述应变式电阻传感器的工作原理。电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象就是电阻丝的应变效应。设有一段长为 ，截面为 ，电阻率为 的金属丝，则它的电阻为 （3-1） 当它受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，其 、 、 均发生变化，如图3-1所示，如取金属丝是半径为 的圆形截面 ，那么  若金属丝沿长度方向受力而伸长 ，通常将 称为纵向应变，标为 。因为它的数值在通常的测量中甚小，故常用10-6作为单位来表示，称为微应变，标以 。例如ε=0.001就可以表示为 ，称为具有1000微应变。金属丝沿其轴向拉长使其径向缩小，二者之间的关系为 所以 令　　　　　 （3-4） 称为金属丝的灵敏系数，它表示金属丝发生单位轴向应变时所引起的电阻值的相对变化。　　由式(3-4)可知，因应变导致金属电阻值的变化，由两项组成：第一项 表示由于几何尺寸改变引起的电阻变化；另一项 表示单位轴向应变引起电阻率的变化。对于大多数金属电阻丝材料说 则有  上式表明：加载后金属丝电阻相对变化量与轴向应变成正比。6．简述压阻式传感器电桥采用恒压源供电和恒流源供电各自的特点。恒压源供电电桥输出与U成正比，电桥的输出与电源的大小、精度都有关。同时电桥输出与 有关，即与温度有关，而且与温度的关系是非线性的，所以用恒压源供电时，不能消除温度的影响。恒流源供电电桥的输出与电阻的变化量成正比，即与被测量成正比，输出与恒流源供给的电流大小、精度有关。但是电桥的输出与温度无关，不受温度影响。需要配备一个恒流源，使用中不方便．在网络上查找出有介绍电阻应变式、压阻式和热阻式传感器产品的网站各一个，打印（或记录）其结构简图、工作原理、特性、主要型号及技术参数等有关信息。1）/view/c1fb56d280eb6294dd886cef.html 电阻应变式传感器 2）/view/4f10ea20bcd126fff7050ba4.html 压阻式传感器 3）/view/00ca813183c4bb4cf7ecd162.html 热阻式传感器 《传感器与测试技术》平时作业（2） 1．电容式传感器的工作原理和主要性能是什么？两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为 当被测量的变化使式中的、或 任一参数发生变化时，电容量C也就随之变化，这就是电容式传感器的工作原理。主要性能(1)静态灵敏度被测量变化缓慢的状态下，电容变化量与引起其变化的被测量之比。(2)非线性电容量 与极板间距 不是线性关系(3)动态特性传感器对于随时间变化的输入量的响应特性为传感器的动态特性。2．简述电容式传感器的主要优缺点。(1)电容式传感器的优点：温度稳定性好。结构简单，适应性强。动态响应好。可以实现非接触测量，具有平均效应。电极板间的静电引力很小，所需输入力和输入能量极小，因而可测极低的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏，分辨力高，能敏感0.01μm甚至更小的位移；由于其空气等介质损耗小，采用差动结构并接成桥式电路，允许电路进行高倍率放大，使仪器具有很高的灵敏度。(2)电容式传感器的主要缺点是：输出阻抗高，负载能力差。寄生电容影响大。输出特性非线性。3．电感式传感器的测量电路主要形式是什么？电感式传感器的测量电路主要形式是1）电阻平衡臂交流电桥，交流电桥是自感传感器的主要测量电路，自感线圈一般接成差动形式，如图 2）变压器式交流电桥 3）紧耦合电感臂交流电桥，紧耦合电感臂交流电桥以差动电感传感器的两个线圈作电桥工作臂，而紧耦合的两个电感作为固定臂组成电桥电路。采用这种测量电路可以消除与电感臂并联的分布电容对输出信号的影响，使电桥平衡稳定，另外简化了接地和屏蔽的问题。 4．简述压磁式传感器的工作原理。W12，孔3、4间绕有测量绕组W34，外力F与绕组W12、W34所在平面成45°角。当激磁绕组W12通过一定的交变电流时，铁心中就产生磁场H，方向如图(b)所示