式中，p为待测压力， ?泊松比，E杨式模量，d为筒内径，D为筒外径。现采用直流电桥电路，供电桥电压U。
要求满足如下条件：
（1）该压力传感器有温度补偿作用； （2）桥路输出电压灵敏度最高。
试画出应变片粘贴位置和相应桥路原理图并写出桥路输出电压表达式。
解：按题意要求圆周方向贴四片相同应变片如果组成等臂全桥电路。当四片全感受应变时，桥路输出信号为零。故在此种情况下，要求有补偿环境温度变化的功能，同时桥路输出电压还要足够大，应采取参比测量方式即两片R1、R3贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件，而另两贴片R2、R4在不感受应变的圆筒外壁上作为补温元件，如图（a）所示。
然后再将四个应变片电阻接入图（b）桥臂位置上。此时被测压力变化时， R1、R3随筒壁感受正应变量? 1>0， ? 3 >0。并且? 1＝ ? 3 ；R2和R4所处位置筒壁不产生应变，故? 桥路电压U0只与敏感元件R1、R3有关，2＝ ? 4＝0。故把R1和R3放在桥壁上，可获得较高的电压灵敏度。则输出信号电压U0为
另一方面R2、R4放于桥臂上与R1、R3组成的全桥测量电路，当环境温度变化时产生的电阻变化量均相同，故对环境温度变化有补偿作用，使
k(???)UK1?R?RK(2??)dU0?(1?3)U?13??U??pU4R1R34222(D?d)E1(2??)d?kU?P4(D?d)E计算题376题图
?R?R1?R?R?U0t?[1t?2t?3t?4t]?V?04R1R2R3R4
403、一个铁氧体环形磁芯，平均长度为12cm，横截面面积为1.5 cm2，平均相对磁导率为μr= 2000。求: (1)均匀绕线500匝时的电感； (2)匝数增加1倍时的电感。
解：当线圈绕在这种圆形的磁芯上时，电感的计算公式为
2
?1 ?:L＝N=Rm2.5*101.2*10-76-2-4=0.785H
?2 ?:L2=4*L=3.14H
2000*4*p*10*1.5*1044.已知某厂生产的线性绕线电位器参数为：导线的电阻率ρ=3.14×10-3Ωm，导线横截面积S=3.14×10-6m2，绕线节距t＝1mm，电位器骨架的高h=50mm，宽b=30mm，试求
（1）该电位器的电阻灵敏度KR；
（2）若通过导线的电流为I=3A，求其电压灵敏度Ku。
解 :由线性线绕电位器传感器电阻灵敏度和电压灵敏度的定义知，(1分)
KR?2?(b?h)2?(b?h)?I?KR?I （1分） ，(1分) Ku?StSt将已知数据代入上式得， 2?3.14?10?3(30?10?3?50?10?3)KR??1.6?104 （Ω/m） (2分) ?6?33.14?10?1?10Ku?1.6?104?3?4.8?104 （V/m） (1分)
45.已知某霍尔传感器的激励电流I=3A，磁场的磁感应强度B=5×10-3T，导体薄片的厚度d=2mm，霍尔常数RH＝0.5，试求薄片导体产生的霍尔电势UH的大小。
解
由霍尔效应原理实验知，UH?RH?将已知数据代入上式得， 3?5?10?3UH?0.5??3.75 （V） (3分) ?32?10IB (3分) d45.已知某霍尔传感器的激励电流I=5A，磁场的磁感应强度B=5×10-3T，导体薄片的厚度d=1mm，霍尔常数RH＝0.8，试求薄片导体产生的霍尔电势UH的大小。 解
IB由霍尔电动势的计算公式知，UH?RH? (3分) d将已知数据代入上式得， 5?5?10?3UH?0.8??20 （V） (3分) 1?10?3
一． 填空题
1． 传感器是能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由灵敏元件和转换元件组成。其中灵敏元件是指能够感受被测量的部分，转换元件是指将灵敏元件的输出转换为适于传输和测量的电信号部分。
2． 传感器的分类:
a. 按输入量分类：位移传感器，速度传感器，温度传感器，压力传感器等 b. 按工作原理分类：应变式，电容式，电感式，压电式，热电式等 c. 按物理现象分类：结构型传感器，特性型传感器 d. 按能量关系分类：能量转换型，能量控制型 e. 按输出信号分类：模拟式传感器，数字式传感器
3. 传感器技术的主要发展趋势：一是开展基础研究，发现新现象，开发传感器新材料和新工艺；二是实现传感器的集成化和智能化。
4. 检测技术属于信息科学的范畴，与计算机技术、自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术。
5. 传感器的静态特性的主要指标是：线性度，迟滞，重复性，分辨力，稳定性，温度稳定性和各种抗干扰稳定性等。
6. 电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示值的变化。
7. 电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置，可以用来测量位移、振动、压力流量、重量、力矩应变等物理量。
8. 自感式传感器中，调幅电路用得较多，调频、调相电路用得较少。
9. 当金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流或涡流。这种现象称为涡流效应。
10. 感应同步器是应用电磁感应原理来测量直线位移或转角位移的一种器件。测量直线位移的称为直线感应同步器，测量转角位移的称为圆感应同步器。 11. 利用电容器的原理，将非电量转化为电容量，进而实现非电量到电量的转化的器件称为电容式传感器。
12. 在应用中电容式传感器可以有三种基本类型：变极距型，变面积型和变介电常数型。而它们的电极形状又有平板型，圆柱形和球平面型三种。 13. 电容式传感器把被测量转化成电路参数C。为了使信号能传输、放大、运算、处理、标记、指示、记录、得到所有的测量结果或控制某些设备工作，还需将电路参数C进一步转换成电压、电流、频率等电量参数。目前这样的转换电路种类很多，一般归结为两大类：一是调制型；另一种为脉冲型。 14. 脉冲型转换电路的基本原理是利用电容的充放电特性。
15. 磁电式传感器是通过磁电作用将被测量转换成电信号的一种传感器。 16. 磁电感应式传感器也称为电动式传感器，或感应式传感器。它是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的。 17. 磁电感应式传感器只适用于测量动态物理量，因此动态特性是这种传感器的主要性能。
18. 霍尔式传感器是利用霍尔元件基于霍尔效应原理而被测量，如电流、磁场、位移、压力等转换成电动势输出的一种。
19. 压电式传感器是一种有源的双向机电传感器。它的工作原理是基于压电材料的压电效应。
20. 压电式传感对被测量的变化时通过其压电元件产生电荷量的大小来反映的，因此它相当于一个电荷源。
21. 与压电元件配套的测量电路的前置放大器也有两种形式：一是电压放大。其输出电压与输入电压成正比；另一种是电荷放大器，其输出电压与输入电荷成正比。
22. 影响压电式传感器精度的因素：非线性，横向灵敏度，环境温度的影响，湿度的影响，电缆噪声和接地回路噪声。
23. 光电式传感器是将光通量转换为电量的一种传感器。从传感器的角度看光电效应可以分为两大类：外光电效应和内光电效应。
24. 光生伏特效应利用光势垒效应，光势垒效应指在光的光的照射下，物体内部产生一定方向的电势。
25. 要让光电式传感器能很好地工作，除了合理选用光电转换元件外，还必须配备合适的光源和测量线路。
26．光电传感器按其接收状态可以分为模拟和脉冲式光电传感器两大类。
27. 脉冲式光电传感器的作用方式是光电元件的输出仅有两种稳定状态，即：“通”，“断”的开关状态，所以也称为光电元件的开关运用状态。
28. 光栅的种类很多，若按工作原理分，有物理光栅和计量光栅两种，前者用于光谱仪器，作色散元件，后者主要用于精密测量和精密机械的自动控制中。而计量光栅按其用途可以分为长光栅和圆光栅两类
29. 热电式传感器是将温度变化转换为电量变化的装置，它利用敏感元件的电磁参数随温度变化而变化的特点来达到测量的目的。
30. 集成化智能传感器的几种形式：初级形式，中级形式，高级形式。