《传感器原理与应用》期中考试试卷参考答案.doc

学习必备 欢迎下载 安徽师范大学 2010－ 2011 学年第二学期 2008 级电子信息工程专业 《传感器原理与应用》期中考试试卷参考答案（ A） 根据二阶环节的幅频特性与相频特性图，分析固有频率和阻尼比的关系。 答：从图中分析可看出，当 w/wn1 时， A(w) K ， (w) 0，近似于零阶环节。要使频带加 宽，关键是提高无阻尼固有频率 w0 。当阻尼比 趋于 0 时，幅值比在固有频率附近 （ w/w0=1 ） 变化很大，系统发生谐振。为了避免这种情况，可增大 值。当 0.707 时，谐振就不会发生 了。当 0.7 时，幅频特性的平坦段最宽，而且相频特性接近于一条斜直线，故在检测复合 周期振动时，能保证有较宽的频响范围且幅值失真与相位失真较小。所以 0.7 称为最佳阻 尼。 2 一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤， 在梁的上、下面各贴两片相同的电阻应变片 (K=2) 4 2 个应变片接入图 (b) 如图所示。已知 l=100mm ， b=11mm， t=3mm ， E=2 × 10 N/mm。现将 4 的直流桥路中，电桥电源电压 U=6V 。当力 F=0.5kgf 时，求电桥输出电压 U 0=？ 解： 6Fl 6 (0.5 10) (100 10 3) 0.00152( ) bh 2 E (11 10 3) (3 10 3)2 (2 104 E 106 ) R/ R K 学习必备 欢迎下载 U 0 U R UK6 2 0.00152 0.0182(V ) R 传感器不失真检测的条件是什么？ 答：希望传感器能具有良好的响应特性，输出波形无失真地复现输入波形， y(t)=A 0x(t- τ 0), 则频域内传感器无失真检测条件是： 幅频特性应当是常数， 即 A( ω )=A 0=常数 (即水平直线 )； 相频特性则是线性关系即 φ (ω )=-τ 0ω 。 根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？ 答：原理：由物理学知，两个平行金属极板组成的电容器。如果不考虑其边缘效应，其电容 为 C=ε S/D 式中 ε 为两个极板间介质的介电常数， S 为两个极板对有效面积， D 为两个极板间的距离。由此式知，改变电容 C 的方法有三： 其一为改变介质的介电常数； 其二为改变形成电容的有效面积； 其三为改变各极板间的距离； 而得到的电参数的输出为电容值的增量这就组成了电容式传感器。 类型： 变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器。 电容传感器的应用： 可用来测量直线位移、角位移、振动振幅。尤其适合测温、高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。还可用来测量压力、差压力、液位、料面、粮食中的水分含量、非金属材料的涂层、油膜厚度、测量电介质的湿度、密度、厚度等。 简述差动变压器式传感器的工作原理。 答：差动变压器主要由铁芯、衔铁和线圈组成。线 圈又分为初级线圈 (也称激磁线圈 )和次级线圈 (也称 输出线圈 )。上、下两个次级线圈是对称的，并按电 势反相串联。当初级线圈加以适当频率的电压激励 时，根据变压器的工作原理，在两个次级线圈中就 产生感应电动势 E21 和 E 22。初始状态时，衔铁处于 中间位置，即两边气隙相同，两次级线圈的互感相 等，即 M 1=M 2，由于两个次级线圈一样， 磁路对称， 故 E 21=E 22，而两个次级线圈反相串联， U0=E21-E 22=0。当衔铁偏离中间位置，即两边气隙 不相等，两次级线圈的互感发生变化 E 21、 E 22 不相等， U 0 不等于 0， U 0 是随衔铁位移的变大而增加，即通过检测 U 0 变化可以判断出衔铁的变化，这就是差动变压器的工作原理。 2w MU M U 0 (wL1 ) 2ES0 R12 2 M 学习必备 欢迎下载 安徽师范大学 2010－ 2011 学年第二学期 2008 级电子信息工程专业 《传感器原理与应用》期中考试试卷参考答案（ B） 1 下图为单自由度机械振动系统， （ 1）根据图示写出该系统的力平衡方程； （ 2）若采用力 - 电流相似系统，画出其电等效系统、说明给定的参数并写出电压平衡方程。 （3）若采用力 - 电压相似系统，要求同（ 2）。 答：（ 1）力平衡方程 : F m dv cv k[ t x(0)] vdt dt 0 （2）如左图 RCL并联电路。由电阻 R、电感 L 和电容 C 组成的串联电路，设电源电压为 u，回路电流为 i 、磁链为 Ψ。 : i C du u 1 [ t (0)] 由此可列出电流平衡方程 udt dt R L 0 对照力平衡方程和电流平衡方程，令 F 与 i 相对应，得到力 -