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U68。

?由此可知，不论两个二次绕组的输出电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2→ 4，流经电容C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为：

U?U026?U24?U86?U24?U68

?①当衔铁位于中间位置时，U24 = U68，所以，U0 =0

②当衔铁位于中间位置以上时，U24＞ U68，所以，U0 ＞0 ③当衔铁位于中间位置以下时，U24 ＜ U68，所以，U0＜0。 如此，输出电压的极性反映了衔铁的位置，实现了整流的目的。 321、试说明图示的电感式传感器差动整流电路的工作原理。

?321答：图示的全波相敏整流电路，是根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为\， e点为\－\，则电流路径是fgdche。反之，如f点为\－\， e点为\＋\，则电流路径是ehdcgf。可见，?无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，通过电阻R的电流总是从d到Co同理可分析另一个次级线圈的输出情况。输出的电压波形见图 (b) ，其值为U SC = eab + ecd。

g f?324、压电元件在使用时常采用n片串联或并联的结构形式。试述在不同联接下输出电R压、 电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合? dc?324答：并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了n倍，电容量也增加了n倍，

Ue1h输出电压与单片时相同。适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。

串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片时的1/n，输出电压增大了n

R倍。适宜以电压作输出信号且测量电路输入阻抗很高的场合。

ba 325、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。

325答:传感器与电压放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出电压成正比，但容易受电缆电容的影响。 传感器与电荷放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出的电荷成正比，电缆电容第321题图 的影响小。

330、试说明压电传感器电荷放大器中所说的“密勒效应”是什么意思？

330答： “密勒效应” 是说，将压电传感器电荷放大器中反馈电容与反馈电阻CF、RF等效到A0的输入端时，电容CF将增大（1＋A0）倍。电导1/RF也增大了（1＋A0）倍。

331、简述热电偶的几个重要定律，331答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、 连接导体定律与中间温度定律

332、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？

332答（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。

（2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。

e:sc 333、试说明如图所示的热电偶三线制测温时，是如何消除连接导线电阻r带来的测温误差的。

333答：?当电桥平衡时，可写出下列关系式，即

由此可以得出

?设计电桥时如满足R1=R2则图中右边含有r的项完全消去，这种情况下连线阻r对桥路平衡毫无影响，即可以消除热电阻测量过程中r的影响。但必须注意，只有在对称电桥(R1=R2的电桥) ，且只有在平衡状态下才如此。

338、采用热电阻测量温度时，常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。

338答：热电阻常用的引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。

? 两线制的特点是结构简单、费用低，但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。

三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响，主要适用于大多数工业测量场合。 四线制的特点是精度高，能完全消除引线电阻对测量的影响，主要适用于实验室等高精度测量场合。

342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度?

342答：霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。 霍尔传感器的灵敏度KH =KH?RdH??1。为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件ned常制成薄片形。又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。

355、光在光纤中是怎样传输的?对光纤及入射光的入射角有什么要求?

355答：光在同一种介质中是直线传播的，当光线以不同的角度入射到光纤端面时，在端面发生折射进入光纤后，又入射到折射率较大的光密介质(纤芯) 与折射率较小的光疏介质(包层)的交界面，光线在?该处有一部分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。对光纤的要求是包层和纤芯的折射率不同，且纤芯的折射率大于包层的折射率。对入射角的要求是入射角小于临界角。 四、计算题

361、一台精度等级为0.5级、量程范围600~1200℃的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？

361解：根据精度定义表达式A=△A/ YF.S×100%，并由题意已知：A=0.5%，YF.S=（1200—600）℃，得最大允许绝对误差

△ A=A.YF.S=0.5%×（1200—600）=3℃

此温度传感器最大允许绝对误差为3℃。检验某点的最大绝对误差为4℃，大于3℃，故此传感器不合格。

362、已知电感压力传感器最县检测量为0.5mmH2O，测量范围0~250 mmH2O，输出电压为0~500mV，噪声系数C=2；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5 mmH2O，测量范围为0~100 mmH2O，输出电压为0~300 mV，噪声系数C=2。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？

362解：根据传感器灵敏度计算式K=△Y/△X，得

电感压力传感器 K1=（500－0）/（250－0）=2Mv/mmH2O 电容药理传感器 K2=（300－0）/（100－0）=3Mv/mmH2O

由最小检测量计算式M=CN/K，得噪声电平N=KM/C，分别计算结果如下：

KM2?0.5?0.5mv 电感压力传感 N1?11?C2KM2?0.5?0.5mv 电容压力传感器 N1?11?C2答：电感压力传感器噪声电平大，?N?N2?N1?0.25mv 。

dQ0+2Q0=2×10-3 Qi ，式中为水银柱高度（m）；dtQi 为被测温度（℃）。试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。

dY363解：该温度计为一阶传感器，其微分方程基本形式为a1?a0Y?b0X，此式与已知微

dt分方程比较可知时间常数与静态灵敏度系数，即：

364、某压电式加速器计动态特性可用下述微分方程描述；

363、某玻璃水银温度计微分方程式为4

?2q3dq1010?3.0?10?2.25?10q?11.0?10a，式中q为输出电荷量（PC）；a为输入加速度2?tdt（m/s2 ）.

试确定该加速度计的静态灵敏度系数K值；测量系统的固有振荡频率ω0 及阻尼比数?。 364解：该加速度计为二阶传感器，其微分方程基本形式为： 此式与已知微分方程式比较可得： 静态灵敏度系数K=

b0=11.0×1010 /2.25×1010 =4.89pC/（m/s2 ） a0固有振荡频率W0 =

???0aa022.25*105??1.5?10rad/s

1?0.01

10阻尼比?=a13.0?10322.25?10?1102a0a2365、已知某一阶传感器的传递函数ω（p）=1/（?p+1），?=0.001s 。求该传感器输入信号工作频率范围。

365解：由题目可知该一阶传感器的频率传递函数ω（jω）=1/（1+jω?）,幅频特性B/A=|ω(jω)|=1/1+(j? )2 。曲线如图所示。由图可知当B/A B/A>0.707时输出信号

失真较小，测量

结果比较精确，故取此范围为工作段。则 1 又ωτ=1，即ω=1/τ=2*f故

0.707 所以输入信号工作范围0~159Hz。

366、已知某温度计测量范围0~200℃。检测测试其最大误差△Ymax=4℃，求其满度相的误差，并根据精度等级标准判断精

0.1 2 1 度等级。

ωτ 366解：YFS=200－0=200

由A=ΔA/YFS＊100％有 计算题365题图 A＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。

368、检验一台量程为0~250mmH2O的差压变送器，当差压由0上升至100 mmH2O时，差压变送器读数为98 mmH2O；当差压由250 mmH2O下降至100 mmH2O时差压变送器读数为103 mmH2O，问此仪表在该点迟滞（变差）是多少？ 368解：Δhmax＝103－98＝5 YFS＝250－0＝250

故δH＝Δhmax/YFS*100%＝2% 故此在该点的迟滞是2％。

372、如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积S=0.5×10-4m2，弹性模量 E=2×1011N/m2，若有F=5×104N的拉力引起应变电阻变化为1Ω。试求该应变片的灵敏度系数？

372解：由题意得应变片电阻相对变化量△R/R=1/100。

根据材料力学理论可知：应变? =?/E（ ?为试件所受应力， ? =F/S），故应变 ? =F/S·E=5×104/0.5×10-4×2×1011=0.005 应变片灵敏度系数

K=△R/R/ ? =1/100/0.005=2 375、采用四片相同的金属丝应变

l?3片（K=2），将其贴在实心圆柱1形测力弹性元件上。如

tF 图（a）所示，力

rF=1000kg。圆柱断面半径?FR2R1 4r=1cm，杨氏模量E=2×3 107N/cm2，泊松比? =0.3。应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理如计算题373题图 R2 R4 图所示，若各应变片的应变为?1＝? 3＝156 ? ?， ?2＝?4＝－47 ? ?，（1）若供电桥压U=6V，求桥路输出电压UO＝？

（2）此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。

F

375解： 1?R1?R2?R3?R41?R1?R2计算题375题图 (1)U?(???)U?(?)U0（2）此种测量方式可以补偿环境温度变化的影响。因为四个相同电4R1R2R3R42R1R2阻应变在同样环境条件下，感受温度变化产生电阻相对变化量相同，在全桥电路中不影响输出电压值，即 故 ?R1t?R2t?R3t?R4t?Rt??R＝120?Ω，??377、一应变片的电阻R1R2R3R4k＝R2.05，应变为800μm/m的传感元件。求:

?(l)ΔR和ΔR/R；

(2)若电源电压U＝3V，求此时惠斯通电桥的输出电压U0。 377解：已知R＝120Ω，K＝2.05，ε＝800μm/m 由ε*K＝ΔR/R＝800＊2.05＊10-6＝1.64＊10-3 ΔR＝1.64*10-3*120＝0.1968Ω

U＝EKε/4＝3*1.64＊10-3/4＝1.23*10-3 (v)

RRbRR?R384、电阻应变片的灵敏度定义为k??R，如今△R为受到应变ε作用后应变片电阻的变

化，R为应变片初始电阻。一个初始阻值为120Ω的应变片，灵敏度为K = 2.0， 如果将该应变片用总阻值为12Ω的导线连接到测量系统，求此时应变片的灵敏度。 384解：由应变片灵敏度的定义可得应变的表达式为 ?因为用导线将应变片连接到测量系统的前后，应变片的应变量相同，故用导线连接后应变片的灵敏度变为 390、图(a)为二极管环形检波测量电路。C1和

C2为差

计算题390题图

动式电容传感器，C3为滤波电容， RL为负载电阻，R0为限流电阻，UP是正弦波信

号源。设RL很大，并且C3??C1，C3??C2。 （1）试分析此电路工作原理；

（2）画出输出端电压UAB在C2?C1、C1?C2、C1?C2三种情况下波形图。 390解：（1）工作原理：UP为交流信号源，在正、负周内电流的流程如下

A点??C1?D1???C3//RL?B点(I1)???C1?D3?E点?R0?B点正半周F点 ?

?C3//RL?A点?D2?C2?F点(I2)??R?E点?D4?C1?F点负半周B点 ?0 由以上分析可知：在一个周期内，流经负载的电流I1有关，I2与C2有关。因此每个周期内流过负载电流是

与

C1I2?I1的平均值，并随C1和C2而变化。输出电压

以反映C1和C2的大小。

（2）UAB波形图如图3-5(b)所示。由波形图可求

396、有一只变间距电容传感元件，两极板重叠有效面积为8?101mm，已知空气396解：

?4UAB可

m2，两极板间距为

?r?1,试计算该传感器位移灵敏度。

399、 如图所示二极管环形检波测量电路用于电容式液位测量系统。图中D1到D4为二极管，设正向电阻为零，反向电阻无穷大。器电容 ；Hx为待测位；Ce旁路电容；C0调零电容；并且

CH??r?Hx1.8ln(D/d)传感液

C?C0H，C0??Ce，CH、M输出电流

指D2、

计算题399题图

示。试分析其工作原理，

399解：当电源为正半周时D1、D3导通，D2截止，

E2→D1→C→对CH充电，通过CE的电荷为：q1（E2－E1）

↓→CE→B→D3→D对C0充电；

＝

C0

电源在负半周时，D2、D2导通, D1、D3截止，

CH→C→D2→B→CE→A 放电 通过CE的电荷为：q2＝CH（E2－E1）

C0→D→D4→A 放电