发布时间 : 星期一 文章2010级《传感器原理》期中试卷更新完毕开始阅读
2011—2012学年度下学期10级电子科学与技术专业
《传感器原理与应用》期中试卷
试卷类别：闭卷 考试时间：120分钟
座号 姓名 成绩
一、请画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。（10%）
传感器功用：一感二传,即感受被测信息,并传送出去。
传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。 敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量。 转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。 信号调节电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理、和控制的有用电信号的电路。
辅助电路通常包括电源等。
被测信息 敏感元件 转换元件
信号调节电路
输出信息
辅助电路 二、什么是应变效应。（10%）
导体或半导体材料在受到外界力(拉力或压力)作用时，产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使其阻值发生变化的现象称为“应变效应”。
三、什么是电涡流？电涡流传感器为什么也属于电感传感器。（10%）
根据法拉第电磁感应原理,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈涡旋状的感应电流,此电流叫电涡流,以上现象称为电涡流效应。
因为在电涡流传感器等效电路参数均是互感系数M和电感L、L1的函数，所以电涡流传感器也属于电感传感器。
四、热电偶使用时，测量仪表通过铜导线与热电偶冷端相连，请问铜导线与热
电偶连接处是否会产生附加误差并说明理由（10%）
不会产生附加误差，因为在热电偶回路中接入第三种导体C，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。
五、电容式传感器分为哪三种？在设计电容传感器，如何消除或减小寄生电容
的影响（15%）
变极距型、变面积型和变介质型电容式传感器。寄生电容与传感器电容相并联，影响传感器灵敏度，而它的变化则为虚假信号影响仪器的精度，必须消除和减小它。（1）增加传感器原始电容值（2）注意传感器的接地和屏蔽；（3）集成化（4）采用“驱动电缆”(双层屏蔽等位传输)技术（5）采用运算放大器法；（6）整体屏蔽法。
六、请分析如图所示电路的工作原理。（15%）
当接通电源后，若触发器Q端为高电平(U1)，Q端为低电平(0)，则触发器通过R1对C1充电；当F点电位UF升到与参考电压Ur相等时，比较器A1产生一脉冲使触发器翻转，从而使Q端为低电平，端为高电平(U1)。此时，由电容C1通过二极管D1迅速放电至零，而触发器由端经R2向C2充电；当G点电位UG与参考电压Ur相等时，比较器A2输出一脉冲使触发器翻转，从而循环上述过程。
Q??
七、直流电桥如图所示，R1为应变片，请写出非线性误差r的表达式，如何减小或消除非线性误差，至少写出两种方法。（15%）
R4?R )(1)ER3R1 ??R1R2?R41?()?()(1?) ??'RRRU?UU11?3r?0'0?0?1???1' 1R4?RU0U0()()ER3R1 RR(1?2)(1 ?4)R1R3(1 ?RRR?R1?1?21?2?1R1R1R1R1??1??1? 1?RR?RR1?1?21?1?2 RR1R1R1R11?2 R1
减小或消除非线性误差的方法：① 提高桥臂比② 采用差动电桥③采用高内阻的恒流源电桥
八、请说明如图所示高频反射式涡流厚度传感器的工作原理。（15%）
为了克服带材不够平整或运行过程中上下波动的影响，在带材的上、下两
侧对称地设置了两个特性完全相同的涡流传感器S1和S2。S1和S2与被测带材表面之间的距离分别为x1和x2。若带材厚度不变，则被测带材上、下表面之间的距离总有x1+x2=常数的关系存在。两传感器的输出电压之和为2Uo，数值不变。如果被测带材厚度改变量为Δδ，则两传感器与带材之间的距离也改变一个Δδ，两传感器输出电压此时为2Uo±ΔU。ΔU经放大器放大后，通过指示仪表即可指示出带材的厚度变化值。带材厚度给定值与偏差指示值的代数和就是被测带材的厚度。