传感器和信号调理

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1、传感器与信号调理模拟题11为了测量某一电阻器两端的压降，我们考虑两种可供选择的方法：利用精确度为0.1%读数的电压表；利用精确度为0.1%读数的电流表。若电阻器的公差为0.1%，试问哪一种方法更精确？1答:dV=RdI+IdR对于微小变化，可用增量近似代表微分，△V/V=△I/I+△R/R9利用精确度为0.1%读数的电压表,不确定性为0.1%利用精确度为0.1%读数的电流表,不确定性为电流测量的不确定性与电阻本身的不确定性的迭加，为0.2%2（1）一个K=2.1的350欧姆应变片被粘贴到铝支柱（E=73GPa）上。支柱的外径为50mm，内径为

2、47.5mm。试计算当支柱承受1000Kg负荷时电阻的变化。（2）阐述在单端固支悬臂梁上采用单应变片、双应变片、4应变片的贴法。2答：（1）△R=RKε=RKF/AE,代入给定数据，结果为0.52欧姆（2）在单端固支悬臂梁上粘贴单应变片时，可在梁的合适位置的上表面或下表面粘贴；在单端固支悬臂梁上粘贴双应变片时，可在梁的合适位置的上表面与下表面对称粘贴，形成差动半桥；在单端固支悬臂梁上粘贴四应变片时，可在梁的两个合适位置的上表面和下表面对称粘贴，形成差动全桥；3第3题图变极距型电容传感器示意图，试推导其输出特性。采用差动技术带来了哪些优势？第3

3、题图变极距型电容传感器示意图3答：单一式初始时动极板上移差动式采用差动技术，提高灵敏度、降低非线性、提高抗共模干扰的能力。1第4题图是变气隙型自感传感器示意图，推倒其传感特性表达式第4题图变气隙型自感传感器示意图4答：自感表达式其中因为所以，所以传感器电感当铁心向下位移△δ时，传感器电感为2下图分别是压电传感器与电荷放大器连接的示意图和压电传感器与电压放大器连接的示意图，分别推导其输出电压与传感器受力之间的关系式；如果测量准静态量，应选用哪种接口电路形式？第5题图a压电传感器与电荷放大器连接示意图第5题图b压电传感器与电压放大器连接示意图5答

4、：压电传感器与电荷放大器连接时，输出电压与传感器受力之间的关系式推导：所以（一阶高通滤波特性）当时，测力时，，所以压电传感器与电压放大器连接时，输出电压与传感器受力之间的关系式推导：（一阶高通滤波特性）时，测力时，如果测量准静态量，应选用电荷放大器接口电路形式。1下图为三线制铂电阻与其测量电桥，请正确连线。第6题图三线制铂电阻与其测量电桥6答：热电阻的单引出线接RP，（5分）双引出线其一接R3，其二接电源负极。7画出光电式传感器的基本组成图；按被测信号转换为光电器件入射光通量变化的形式，光电传感器可分为哪些种类？并分别说明之。7答：光电式传感

5、器的基本组成包括光源、光学通路、光电器件、测量电路光电传感器的基本类型包括1、透射式，应用举例：测量透明度和混浊度。2、反射式，应用举例：测量表面粗糙度3、辐射式，应用举例：光电高温计和炉子燃烧监视装置。4、遮挡式，应用举例：测量物体面积、尺寸和位移等5、开关式，应用举例：①开关，②产品计数或测量转速等，③编码。8阐述集成传感器的基本概念。下图是线性集成霍尔传感器，说明各部分的作用。第9题图线性集成霍尔传感器8答：集成传感器将传感器、温度补偿、校准和信号调理于同一块芯片上。（5分）线性集成霍尔传感器由第一级差分放大V1、V2，第二级差分放大V

6、3-V6等组成，R8外接，用于改变电路增益。2第5题图是热电偶冷端温度电桥补偿法的原理图，详细阐述其补偿原理。第5题图热电偶冷端温度电桥补偿法原理图参考答案：答：热电偶冷端温度电桥补偿法对冷端温度波动能够自动补偿，电桥产生的不平衡电势正好补偿冷端温度波动引起的热电势波动。因此①补偿条件时，时，②补偿结果：③注意点：1°给定的热电偶只能选配与其相适应的补偿器2°补偿器只能在规定的温度范围内使用，即3°补偿器极性不能接反a、b不能接反，E不能反接6通过恒流源激励和在输入端并联温度敏感电阻，可补偿温度对霍尔传感器的影响。如第6题图所示。设温度从T0

7、上升到T时，霍尔片的输入电阻从r0变到r，霍尔片的灵敏系数从KH0变到KH，选用的温度补偿电阻从R0变到R，且KH=KH0+αKH0(T-T0);r=r0+βr0(T-T0);R=R0+δR0(T-T0)，在霍尔片一定的前提下，确定补偿电阻。第6题图霍尔传感器的温度补偿参考答案：答：采用恒流源供电并且在输入回路并联电阻，实际流过霍尔元件的电流随温度的波动自动改变，正好补偿霍尔元件特性随温度的改变，保证霍尔电势不随温度波动而波动。因按上述要求推导出输入回路并联电阻应为一般δ很小，可忽略不计，且α＜＜β，故有7阐述集成传感器的基本概念。第7题图是

8、集成霍尔开关，说明各部分的作用。第7题图集成霍尔开关参考答案：答：集成传感器将传感器、温度补偿、校准和信号调理于同一块芯片上。集成霍尔开关由霍尔元件H、差分放大V1