DOC《一、填空（每空1分,共20分）》

三、简答题(每题6分,共30分) 1. 什么是应变片的灵敏系数?说明它与相同材料的电阻丝灵敏系数大小关系,并分析产生原因? 2. 什么是涡流效应?影响涡流的参数有哪些?画出电涡流式传感器等效电路图. 3. 恒定磁通式磁电感应传感器的输出感生电动势表示为,理论上输出电压e与导体相对磁场的运动速度v为线性关系,但在实际使用中,常常存在着非线性状况.请说明产生非线性的主要原因. 4. 请画出压电传感器在实际应用中的电荷源等效电路.压电传感器测量电路的主要作用是什么? 5. 图1中A、B、C为三种不同金属,eAC、eCB为接触电动势,σA、σB、σC为三种材料的汤姆逊系数,请证明: 图1

四、综合题(共70分) 1.(15分)一个温度传感器的量程为50°C―550°C,使用该传感器进行测量,测量数据如表1所示.请根据表中数据计算:(1)该传感器的迟滞;

(2)在端点直线拟合情况下该传感器的线性度. 表1 真实值 50℃ 150℃ 250℃ 350℃ 450℃ 550℃ 测量值 正行程(mv) 10.3 51.1 91.3 132.7 171.9 210.3 反行程(mv) 10.3 51.5 91.0 132.1 172.1 210.3 2.(10分)有两片相同的电阻应变片R1和R2,初始电阻为120Ω,灵敏度系数k=2.15,假设R1受拉,R2受压,在一定应力作用下两电阻应变ε均为10.4*10-3. (1)请分别画出单臂和双臂直流电桥的电路图;

(2)当电源电压为U=5V时,求两电桥电路输出电压,并计算单臂电桥电路的非线性误差. 3.(15分)图2为平板式变极距电容传感器示意图,δ、S、ε为极板间距、极板覆盖面积、极板间介质的介电常数.若电容下极板固定,上极板向图中下方位置移动,请完成:(1)建立传感器电容变化量ΔC与输入位移量Δδ的对应关系表达式;

(2)请将得到的关系表达式使用级数展开方法简化为线性关系表达式;

(3)图3为图2的差动形式,以中间极板向下移动为例,说明图3传感器的特性相比较左图获得了哪些方面的提升. 图2 图3 4.(10分)某压电元件x轴向切片d11=2.31*10-12C/N,相对介电常数εr=4.5,真空介电常数ε0=8.85*10-12F/m,截面积S=8cm2,厚度h=0.6 cm,受到的纵向压力Fx=10N.(1)试求压电元件的表面电荷量和输出电压;

(2)将两片完全相同的石英晶片的不同极性端粘接在一起,在同样力作用下,求传感器输出的电荷量和总电容. 5.(10分)使用像素值为1000*1000的CCD对圆形零件直径尺寸进行测量,成像物距为d1=50cm、相距为d2=5cm,CCD尺寸为2.5mm*2.5mm,问:(1)该系统能够测量的最大直径是多少?(2)成像过程引起的测量最大误差是多少?产生原因是什么? 6.(10分)设计一种可用于测量轴转速的传感器, (1)画出传感器结构示意图;

(2)说明其基本工作原理. 【完】