1、測試技術傳感器第四章題型小結一、選擇題 TOC o 1-5 h z 電渦流式傳感器是利用什么材料的電渦流效應工作的。（A）A.金屬導電B.半導體C.非金屬D.PVF2為排除壓電傳感器電纜散布電容轉變對輸出靈敏度的阻礙，可采納（B）。A.電壓放大器B.電荷放大器C.前置放大器D.電容放大器磁電式絕對振動速度傳感器的數學模型是一個（B）。A.一階環節B.二階環節C.比例環節D.高階環節磁電式絕對振動速度傳感器的測振頻率應（A）其固有頻率。A.遠高于B.遠低于C.等于D.不必然隨著電纜電容的增加，壓電式加速度計的輸出電荷靈敏度將（C）。C. 維持不變D. 不確信B ）。C. 電壓和電荷靈敏度D. 維

2、持不變A.相應減小B.比例增加壓電式加速度計，其壓電片并聯時可提高（A.電壓靈敏度B.電荷靈敏度調頻式電渦流傳感器的解調電路是（A.整流電路B.相敏檢波電路壓電式加速度傳感器的工作頻率應該（A.遠高于B.等于以下傳感器中哪個是基于壓阻效應的？（A.金屬應變片B.半導體應變片C）。C.鑒頻器D.包絡檢波電路C）其固有頻率。C.遠低于D.沒有要求B）C.壓敏電阻D.磁敏電阻10.壓電式振動傳感器輸出電壓信號與輸入振動的（B）成正比。A.位移B.速度C.加速度D.頻率11.石英晶體沿機械軸受到正應力時，那么會在垂直于（B）的表面上產生電荷量。A.機械軸B.電軸石英晶體的壓電系數比壓電陶瓷的（A.大得

3、多B.相接近光敏晶體管的工作原理是基于（A.外光電B.內光電C.光軸C）。C.小得多B）效應。C.光生電動勢D.晶體表面D.不確信D.光熱效應一樣來講，物性型的傳感器，其工作頻率范圍（A）。A.較寬B.較窄C.較高D.不確信金屬絲應變片在測量構件的應變時，電阻的相對轉變要緊由（B）來決定的。貼片位置的溫度轉變電阻絲幾何尺寸的轉變電阻絲材料的電阻率轉變電阻絲材料長度的轉變電容式傳感器中，靈敏度最高的是（C）。A.面積轉變型B.介質轉變型C.極距轉變型D.不確信極距轉變型電容傳感器適宜于測量微小位移量是因為（B）A.電容量微小阻礙靈敏度B.靈敏度與極距的平方成反比，間距轉變大那么產生非線性誤差C.

4、非接觸測量D.兩電容極板之間距離轉變小18.高頻反射式渦流傳感器是基于（器是基，A）和集膚效應來實現信號的感受和轉變的。A.渦電流B.縱向C.橫向D.壓電 TOC o 1-5 h z 壓電材料按必然方向放置在交變電場中，其幾何尺寸將隨之發生轉變，這稱為（D）效應。A.壓電B.壓阻C.壓磁D.逆壓電以下傳感器中，能量轉換型傳感器是（A）A.光電式B.應變片C.電容式D.電感式測試工作的任務主若是從復雜的信號中提取（C）A.干擾噪聲信號B.正弦信號C.有效信息D.頻域信號壓電式傳感器是屬于（B）型傳感器A.參量型B.發電型C.電感型D.電容型 TOC o 1-5 h z 莫爾條紋光柵傳感器是（B）

5、的A.數字脈沖式B.直接數字編碼式C.調幅式D.調頻式磁電式絕對振動速度傳感器的動態數學模型是（C）A.一階環節B.二階環節C.比例環節D.積分環節電渦流傳感器是利用被測（A）的電渦流效應A.金屬導電材料B.非金屬材料C.PVF2D.陶瓷材料當電阻應變片式傳感器拉伸時，該傳感器電阻（A）A. 變大B. 變小極距轉變型電容傳感器的靈敏度與（A. 極距成正比C. 極距的平方成正比壓電式加速度傳感器的工作頻率應（A. 遠高于B. 等于調頻式電渦流傳感器的解調電路是（電荷放大器B. 相敏檢波器C. 不變D. 不定D ）極距成反比D. 極距的平方成反比C ）其固有頻率遠低于D. 不確信C ）C. 鑒頻器

6、D. 鑒相器30. 高頻反射式電渦流傳感器，其等效阻抗分為等效電阻R 和等效電感L 兩部份，M 為互感系數。當線圈與金屬板之間距離R 減小，L 不變，M 增大C. R 減小，L 增大，M 減小減少時，上述等效參數轉變為（B ）R 增大，L 減小，M 增大D. R 增大，L 增大，M 增大為排除壓電傳感器聯接電纜散布電容轉變對輸出靈敏度的阻礙，可采納（B ）A. 電壓放大器B. 電荷放大器C. 相敏檢波器D. 鑒相器在測量位移的傳感器中，符合非接觸式測量且不受油污等介質阻礙的是（D ）傳感器A. 電容式B. 壓電式C. 電阻式D. 電渦流式半導體熱敏電阻隨溫度上升，其阻值（B ）A. 上升B.

7、下降C. 維持不變D. 變成 0為使電纜的長短不阻礙壓電式傳感器的靈敏度，應選用（B ）放大器A. 電壓B. 電荷C. 微分D. 積分渦流式位移傳感器的輸出與被測對象的材料（C ）A. 無關B. 不確信C. 有關D. 只限于測銅.自感型傳感器的兩線圈接于電橋的相鄰橋臂時，其輸出靈敏度（B）A.提高很多倍B.提高一倍C.降低一倍D.降低很多倍.變間隙式電容傳感器測量位移量時，傳感器的靈敏度隨（A）而增大A.間隙的減小B.間隙的增大C.電流的增大D.電壓的增大.壓電式振動傳感器輸出電壓彳t號與輸入振動的（C）成正比A.位移B.速度C.加速度D.時刻.壓電式傳感器是高阻抗傳感器，要求前置放大器的輸入

8、阻抗（A）A.專門大B.很低C.不變D.隨意.半導體應變片的靈敏度和電阻應變片的靈敏度相較（A）A.半導體應變片的靈敏度高B.二者相等C.電阻應變片的靈敏實驗高D.不能確信.假設石英晶體沿機軸受到正應力，那么會在垂直于（C）的面上產生電荷A.機軸B.電軸C.光軸D.都不.壓電式傳感器是個高內阻傳感器，因此要求前置放大器的輸入阻抗（B）A.很低B.很高C.較低D.較高.極距轉變型電容式傳感器，其靈敏度與極距（D）A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比.隨電纜電容的增加，壓電式加速度計的輸出電荷靈敏度（A）A相應減小B比例增加C維持不變D不確信.壓電式加速度計，其壓電片并聯可提高（B）A

9、.電壓靈敏度B.電荷靈敏度C.電壓和電荷靈敏度D.電流靈敏度.（B）的大體工作原理是基于壓阻效應A.金屬應變片B.半導體應變片C.壓敏電阻D.壓電陶瓷.可變磁阻式電感傳感器，當線圈匝數N及鐵芯截面積A0確信后，原始氣隙8cB小，那么電感L（B）A.越小B.知足不失真條件C.阻抗匹配D.越大.壓電晶體式傳感器其測量電路常采納（B）A.電壓放大器B.電荷放大器C.電流放大器D.功率放大器二、填空題.渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的。感應電動勢.磁電式傳感器是把被測物理量轉換為的一種傳感器。渦電流效應.將壓電晶體置于外電場中，其幾何尺寸也會發生轉變，這種效應稱之為,逆壓電效應.利用

10、電阻隨溫度轉變的特點制成的傳感器叫。熱電阻傳感器.可用于實現非接觸式測量的傳感器有和等。渦流式；電容式dR/R.電阻應變片的靈敏度表達式為S12E,關于金屬應變片來講：dl/IS=,而關于半導體應變片來講S=。S12;SE.當測量較小應變值時應選用效應工作的應變片，而測量大應變值時應選用效應工作的應變片。壓阻效應；應變效應0A,一.電容器的電容量C-，極距轉變型的電容傳感器其靈敏度表達式為gdC0A.差動變壓器式傳感器的兩個次級線圈在連接時應。反相串接.光電元件中經常使用的有、和。光敏電阻；光敏晶體管；光電池.壓電傳感器在利用放大器時，其輸出電壓幾乎不手電纜長度轉變的阻礙。電荷.超聲波探頭是利

11、用壓電片的效應工作的。逆壓電.壓電傳感器中的壓電片并聯時可提高靈敏度，后接放大器。而串聯時可提高靈敏度，應后接放大器。電荷；電壓；電壓；電壓.電阻應變片的電阻相對轉變率是與成正比的。應變值s.電容式傳感器有、和3種類型，其中型的靈敏度最高。面積轉變型；極距轉變型；介質轉變型；極距轉變型.霍爾元件是利用半導體元件的特性工作的。霍爾效應.按光纖的作用不同，光纖傳感器可分為和兩種類型。功能型；傳光型三、名詞說明.一塊金屬板置于一只線圈周圍，彼其間距為，當線圈中有一高頻交變電流i通過時，便產生磁通。此交變磁通通過臨近金屬板，金屬板表層上產生感應電流即渦電流，渦電流產生的磁場會阻礙原線圈的磁通，使線圈的

12、阻抗發送轉變，這種現象稱為渦流效應。.某些物質在受到外力作歷時，不僅幾何尺寸發生轉變，而且內部極化，表面上有電荷顯現，顯現電場，當外力去除后，有從頭恢復到原先狀態，這種現象成為壓電效應。.金屬材料在發生機械變形時，其阻值發生轉變的現象成為電阻應變效應。.將霍爾元件置于磁場中，當相對的兩頭通上電流時，在另相對的兩頭將顯現電位差，稱為霍爾電勢，此現象稱為霍爾效應。.當激光照射到運動物體時，被物體反射或散射的光頻率即多普勒頻率發生轉變，且多普勒頻率與物體運動速度成比例，這種現象稱為多普勒效應。.某些半導體元件，當在相對的兩頭通上電流時，將引發沿電流方向電阻的轉變，此現象稱為磁阻效應。.傳感器是直接作

13、用于被測量，并能按必然規律將被測量轉換成同種或別種量值輸出的器件。.半導體材料受到光照時，電阻值減小的現象稱為內光電效應。.壓阻效應是指單晶半導體材料在沿某一軸向受到外力作歷時，其電阻率發生轉變的現象。.在光照作用下，物體內的電子從物體表面逸出的現象稱為外光電效應。.在光的照射下使物體產生必然方向電動勢的現象稱為光生伏打效應。四、計算題3.一電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑r=4mm,工作初始00.03mm,若是間隙轉變量1m時，電容轉變量是多少(真空中介電常數為&xi0-12F/m)。解：電容傳感器的靈敏度0AJ2F/m8.8510123.14(410 一電容測微儀，其傳感器的圓形極板的半

14、徑C 3 10 3 pF ,那么傳感器與工件之間由初始間隙轉變的距離(2)若是測量電路的放大倍數K1 100mV/ pF ,讀數儀表的靈敏度 S2 5格/mV ,那)2(0.03103)294.9109F/m一9一6一34.91010F/m4.910pFr=4mm,工作初始間隙d00.3mm,空氣12(1)通過測量取得的電容轉變量為介質，試求：(已知空氣介電常數8.8510F/m)么現在儀表指示值轉變多少格？解：(1),極距轉變型電容傳感器靈敏度為:2c(3 10 3 10 12)0.00420A(0.3103)2128.85100.61(m)(2)設讀數儀表指示值轉變格數為m,那么m Si

15、S2 c 100(3 10 3)1.5 (格)4.有一電阻應變片其靈敏度 S=2, R= 120 Q, 應變片接成如下圖的電路，試求：1)無應變時電流表示值； 有應變時電流表示值； 電流表指示值相對轉變量。設工作時其應變成 1000小問A R = ?設將此解:R/Rl /lS - Rl2 1000 10 6 1201)I10.241.512012.5mA2)1.5一 12.475mA120.243)0.025mA5.有一鋼板,原長l1m,鋼板彈性模量E112 10 Pa ,利用BP-3箔式應變片 R=120Q,l ,應力，R/R及R。靈敏度系數S=2,測出的拉伸應變值為300科龍求：鋼板伸長量

16、若是要測出1科應變值那么相應的R/R是多少?解：因為l/l，那么有l0.3(mm)E300106210116107(Pa)RS23001066104RRRS12061047.2102()若是要測出1科應變值，那么1 106 210 6五、綜合題1.設計一臺檢測鋼絲繩斷絲的儀器(用原理圖表示)，并簡述其原理。答：利用霍爾元件來檢測鋼絲繩的斷絲情形，其原理圖如以下圖所示:其工作原理為：鐵心對鋼絲繩局部磁化，當有斷絲時，在斷口處顯現漏磁場，霍爾元件通過此磁場時，將其轉換為一個脈動的電壓信號。對此信號作濾波、A/D轉換后，進入運算機分析，識別出斷絲根數及位置。.請畫出動態電阻

17、應變儀的原理框圖，簡述其工作原理，并繪出出圖中各點波形。答：動態電阻應變儀的工作原理為：試件在外力x(t)作用下變形，貼在它上面的電阻應變華3片產生相應的電阻轉變。振蕩器產生高頻正弦信號z(t),作為電橋的工作電壓，電橋輸出為信號x(t)與載波信號z(t)的乘積，即調制信號Xm(t),此信號經交流放大后進行相敏檢波，由振蕩器供給的檢波信號與電橋工作電壓同頻、同相位。相敏檢波的結果再進行低通濾波，取得與原信號極性相同、但經放大了的信號X(t)。最后，該信號被顯示或輸入后續設備。.欲測量液體的靜壓，擬采納電容式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：彈性膜片與另一金屬板組成一電容，如

18、下圖，在壓力的作用下，彈性膜片發生變形，使電容的極距發生轉變，從而引發電容量的轉變。電容器接于具有直流極化電壓的電路中，電容的轉變有高阻值電阻R轉換為電壓轉變。電壓輸出與膜片位移速度成正比，從而可測量液體壓力。.欲測量液體的動壓，擬采納電感式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：采樣差動變壓器式傳感器，如下圖。彈性體在壓力作用下發生變形，推動與之相連的差動變壓器的銜鐵在線圈內運動，由于引發線圈互感的轉變而產生感應電動勢差，此電勢差經 P交流放大、相敏檢波、濾波等處置后輸出，輸出量反映壓力的大小。.欲測量液體的動壓，擬采納電阻應變式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理

19、。答：系統的原理框圖如下圖。電阻應變片貼于平膜片上，在壓力P的作用下，膜片發生變形，致使應變片也發生相應的變形從而引發電阻轉變，應變片置于電橋中，作為電橋的橋臂，從而帶來電橋輸出電壓的轉變。振蕩器產生高頻正弦信號，作為電橋的工作電壓，電橋輸出為信號與載波信號的乘積，即調制信號，此信號經交流放大后進行相敏檢波，由振蕩器供給的檢波信號與電橋工作電壓同頻、同相位。相敏檢波的結果再進行低通濾波，取得與原信號極性相同、但經放大了的信號p(t)。最后，該信號被顯示或輸入后續設備。.欲測量液體的動壓，擬采納壓電式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。12答：壓電晶體在壓力P作用下，由于發生機械變

20、形而使兩金屬膜極板上集聚數量相等、極性相反的電荷，形成電勢差。由于該輸出電壓很微弱，且壓電傳感器本身內阻專門大，因此再通過一樣放大器放大將此輸出電壓信號先通太高輸入阻抗低輸出阻抗的前置放大器放大,和相敏檢波后，輸入顯示儀表或記錄器進行顯示或記錄。.欲測量液體的靜壓，擬采納機械式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：利用波登管的彈性來測量液體的靜壓力，其原理框圖如下圖。液體從波登管的受壓端進P呈近似線性入管內，使波登管在壓力P的作用下發生變形，并在其結尾產生與被測壓力關系的位移x,此位移量被與波登管結尾相連的曲柄連桿機構轉換成角度，并被與之相連的齒輪副放大，最后由與齒輪副相連的指

21、針指示出壓力的大小。.有一批渦輪機葉片，需要檢測是不是有裂紋，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量利用渦流傳感器來檢測葉片裂紋，其原理框圖如下圖。將渦輪機葉片放置在由渦流傳感器和電容C組成的諧振回路中，那么諧振回路的頻率f將隨間隙8的轉變而改變，讓渦輪機葉片沿與傳感器線圈垂直的方向(一樣為水平方向，如下圖)通過傳感器磁場，當裂紋處通過時，諧振頻率將發生轉變。振蕩器提供穩固的高頻信號電源，當諧振回路的諧振頻率與該頻率相同時，輸出電壓最大，當諧振頻率因裂紋而轉變時，與電源頻率失諧，輸出信號的幅值也隨8的轉變而轉變，相當于個被8調制的調幅波，經放大、檢波和濾波后，就能夠夠得知渦輪機葉片的裂紋信息。.

22、在軋鋼進程中，需檢測薄板的厚度，可采樣何種傳感器？試簡述其工作原理。答：可采樣渦流傳感器，原理圖如下圖，系統的工作原理為：差動式測厚，將兩渦流傳感器別離置于被測鋼板的上下兩邊，位置固定，距離為H,設被測鋼板厚度為h,兩渦流傳感器與被測鋼板距離別離為X1和X2,渦流傳感器和電容C組成諧振回路，那么回路頻率f將隨間隙的轉變而改變，使其輸出電壓幅值也隨之轉變，經放大、檢波和濾波后，可得被測距離X1和X2,將它們輸入運算器中進行如下運算，即可實時監測鋼板厚度：hH(x1x2)10.如何利用光纖來測量聲壓？繪出可行方案的壓力圖，并簡述其測量原理。答：利用馬赫曾德爾干與儀原理檢測 光纖內發生的聲 -光相位

23、調制，如下 圖，激光源光束通過度光鏡以后，其 一通太長螺卷狀的檢測光纖。檢測光 纖在外界聲壓作用下，使通過其中的 光束產生相位轉變、隨后當它與另一 路通過參考光纖（亦呈螺卷狀）的參考 光束進行疊加，并由光電管轉換為電 信號，經適當的處置，即可取得光相 位轉變和相應的聲壓值。薇光德相忖可調群植測光纖聲壓力信號處理I當收器I參考光纖如何利用電容式傳感器來測量微小振動物體的振幅？繪出可行方案的壓力圖，并簡述其測量原理。答:H (a)氣動測量頭可利用極距轉變型電容傳感器的原理來測量振動物體的振幅，其原理框圖如下圖。傳感器電容是振動器諧振回路的一部份，當被測物發生振動時，傳感器的電容也隨之改變，從而使振

24、動頻率發生轉變，頻率的轉變經鑒頻器變成電壓轉變，再通過放大后即可輸出或顯示被測振幅的大小。有多種傳感器都可進行轉速測量，試舉出其中的兩種，并別離簡述其測量原理。答：(1)渦流傳感器，其工作原理為(如圖a所示)：將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝，渦流傳感器置于一邊，傳感器線圈接入LC振蕩回路，以回 TOC o 1-5 h z 路的振蕩頻率f作為輸出量。當凹口或突起轉至渦流)3口(傳感器處時，由于間距8的轉變，引發線圈電感轉變，1J從而使振蕩頻率f發生轉變，相當于原振蕩頻率f經一:/被測頻率fx調制，通過鑒頻器后即可得被測頻率，從_卜_而取得被測轉速。,(2)磁阻式傳感器，其工作原理為(如

25、圖b所示)：門將將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝，磁、.I；f阻式傳感器置于旋轉體一邊，當凹口或突起轉至傳感，1器處時，改變磁路的磁阻，引發磁力線減弱或增強，使線圈產生感應電動勢，其頻率即為被測件的頻率，從而可得其轉速。f(3)霍爾傳感器，其工作原理為(如圖c所示)：將-4+J一(c)將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝，霍爾J元件和旋轉體同置于磁場中，當凹口或突起轉至霍爾元件處時，引發磁場轉變，霍爾元件將其轉換為一個脈動電壓信號，此脈動信號的頻率即為被測件的轉動頻率，從而可得被測件的轉速。要測量一鋼板的厚度，可用哪些傳感器？試舉出其中的兩種，并別離簡述其測量原(1)渦流傳感器，其工作原理為(如圖a所示)：差動式測厚，將兩渦流傳感器別離置于被測鋼板的上下兩邊，位置固定，距離為H,設被測鋼板厚度為h,兩渦流傳感器測得其與被測鋼板距離別離為X1和X2,那么被測鋼板的厚度為為：hH(xX2)(2)氣動式傳感器，其工作原理與渦流傳感器類似(如圖b所示)，也可用差動式測厚：將 TOC o 1-