第二章电阻传感器习题 1.单项选择题 1)电子秤中所使用的应变片应选择应变片：为提高集成度，测量气体压力应选择：一 次性、几百个应力试验测点应选择应变片。 A.金属丝式B.金属箔式C.电阻应变仪D.固态压阻式传感器 2)应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择测量转换电路。 A.单臂半桥B.双臂半桥C.四臂全桥D.独臂 3)在图2-22中，热敏电阻测量转换电路调试过程的步骤是。若发现毫伏表的满度值 偏大，应将RP2往调。 A.先调节RP1,然后调节RP2B.同时调节RP1、RP2C.先调节RP2,然后调节RP1D. 上E..下F.左G.右 4)图2-22中的Rt(热敏电阻)应选择热敏电阻，图2-23中的Rt应选择.热 敏电阻。 A.NTC指数型B.NTC突变型C.PTC突变型 5)MQN气敏电阻可测量的浓度，Ti02气敏电阻可测量的浓度。 A.C02B.N2C.气体打火机车间的有害气体D.锅炉烟道中剩余的氧气 6)湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了。 A.提高灵敏度B.防止产生极化、电解作用C.减小交流电桥平衡难度 7)当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印制板漏 电增大，机箱上有小水珠出现，磁粉式记录磁带结露等，影响了仪器的正常工作。该水珠的 来源是。 A.从天花板上滴下来的B.由于空气的绝对湿度达到饱和点而凝结成水滴C.空气的 绝对湿度基本不变，但气温下降，室内的空气相对湿度接近饱和，当接触到温度比大气更低 的仪器外壳时，空气的相对湿度达到饱和状态，而凝结成水滴 2.有一测量吊车起吊物质量（即物体的重量）的拉力传感器如图2-31所示。R1、R2、 R3、R4贴在等截面轴上，组成全桥，桥路电源为直流6V。请画出测量转换电路（包括调零、 调满度电路，注意R1R4的粘贴及受力方向是否与图2-4相同)
第二章 电阻传感器习题 1. 单项选择题 1）电子秤中所使用的应变片应选择应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择；一 次性、几百个应力试验测点应选择应变片。 A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 2 ）应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择测量转换电路。 A. 单臂半桥 B. 双臂半桥 C. 四臂全桥 D. 独臂 3）在图 2-22a 中，热敏电阻测量转换电路调试过程的步骤是。若发现毫伏表的满度值 偏大，应将 RP2 往调。 A. 先调节 RP1，然后调节 RP2 B. 同时调节 RP1、RP2 C. 先调节 RP2，然后调节 RP1 D. 上 E..下 F.左 G.右 4 ）图 2-22 中的 Rt （热敏电阻）应选择热敏电阻， 图 2-23 中的 Rt 应选择 .热 敏电阻。 A. NTC 指数型 B. NTC 突变型 C. PTC 突变型 5）MQN 气敏电阻可测量的浓度，TiO2 气敏电阻可测量的浓度。 A. CO２ B. N2 C. 气体打火机车间的有害气体 D. 锅炉烟道中剩余的氧气 6 ）湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了。 A. 提高灵敏度 B. 防止产生极化、电解作用 C. 减小交流电桥平衡难度 7）当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印制板漏 电增大，机箱上有小水珠出现，磁粉式记录磁带结露等，影响了仪器的正常工作。该水珠的 来源是。 A. 从天花板上滴下来的 B.由于空气的绝对湿度达到饱和点而凝结成水滴 C. 空气的 绝对湿度基本不变，但气温下降，室内的空气相对湿度接近饱和，当接触到温度比大气更低 的仪器外壳时，空气的相对湿度达到饱和状态，而凝结成水滴 2.有一测量吊车起吊物质量（即物体的重量）的拉力传感器如图 2-31 所示。R1、R2、 R3、R4 贴在等截面轴上，组成全桥，桥路电源为直流 6V。请画出测量转换电路（包括调零、 调满度电路，注意 R1~R4 的粘贴及受力方向是否与图 2-4 相同）
。eH866t。 R R R3 ON ®EF LOAD SE20tQ 红色激光 a) @9 回回☒ 回回回 回回回 回回国 LOAD ON/OFE b) 3.有一额定荷重为20'103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为 2mV/N,桥路电压Ui为12V,求： 1)在额定荷重时的输出电压Uom: 2)当承载为5’103N时的输出电压U0为： A.8mV B.6mV C.12V D.2mV 3)若在额定荷重时要得到10N的输出电压（去A/D转换器），放大器的放大倍数应 为.倍。 A.10B.417C.4.17D.24 4.Pt100热电阻的阻值Rt与温度t的关系在0~100℃范围内可用式Rt？R0(1+ at)近似表示，求：
3. 有一额定荷重为 20 ′ 10 3 N 的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度 K F 为 2mV/V ，桥路电压 Ｕ i 为 12V ，求： 1 ）在额定荷重时的输出电压 U om ； 2 ）当承载为 5 ′ 10 3 N 时的输出电压 U o 为； A. 8mV B. 6mV C. 12V D. 2mV 3 ）若在额定荷重时要得到 10V 的输出电压（去 A/D 转换器），放大器的放大倍数应 为 .倍。 A. 10 B. 417 C . 4.17 D. 24 4. Pt100 热电阻的阻值 Rt 与温度 t 的关系在 0~ 100 ℃ 范围内可用式 Rt ? R 0 (1+ a t ) 近似表示，求：
1)查表2-2，写出铂金属的温度系数a。119.25 2)计算当温度为50℃时的电阻值。 3)查附录D(工业热电阻分度表)，50℃时的电阻值为多少欧？ 4)计算法的误差为多少欧？示值相对误差又为多少？ 5.有一个金属热电阻，分度号为Pt100,采用不平衡电桥，如图2-4所示，R2= R3=R4=100W,Ui=5V,求： 1)该电阻的材料。 2)测温范围。 3)0℃时的电阻值。 4)-40。C及+40℃时的电阻值（查分度表）。 5)计算t=40。C时电桥的开路输出电压U0(r1、r4、ri、R7均 忽略不计，且不考虑RP的影响)。 6.气泡式水平仪结构如图2-32所示，密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小气 泡。玻璃管两端各引出一根不锈钢电极。在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共 电极。请分析该水平仪的工作原理之后填空。 图2-32气泡式水平仪结构简图 1一被测平面2一导电水柱3一气泡4一密封玻璃管5一不锈钢电极6一公共电 极7一外壳 1)当被测平面完全水平时，气泡应处于玻璃管的位置，左右两侧的不锈钢电极与公共 电极之间的电阻R1、R2的阻值。如果希望此时电桥的输出电压Uo=O,则R1、R2、R3、R4 应满足的条件。如果实际使用中，发现仍有微小的输出电压，则应调节，使o趋向于零
1 ）查表 2-2 ，写出铂金属的温度系数 a 。 119.25 2 ）计算当温度为 50 ℃ 时的电阻值。 3 ）查附录 D （工业热电阻分度表）， 50 ℃ 时的电阻值为多少欧？ 4 ）计算法的误差为多少欧？示值相对误差又为多少？ 5. 有一个金属热电阻，分度号为 P t 100 ，采用不平衡电桥，如图 2-4 所示， R 2 = R 3 = R 4 =100 W ， U i =5V ，求： 1 ）该电阻的材料。 2 ）测温范围。 3 ） 0 ℃ 时的电阻值。 4 ） -40 ° C 及 + 40 ℃ 时的电阻值（查分度表）。 5 ）计算 t = 40 ° C 时电桥的开路输出电压 U o （ r 1 、 r 4 、 r i 、 R 7 均 忽略不计，且不考虑 RP 的影响）。 6. 气泡式水平仪结构如图 2-32 所示，密封的玻璃内充入导电液体，中间保留一个小气 泡。玻璃管两端各引出一根不锈钢电极。在玻璃管中间对称位置的下方引出一个不锈钢公共 电极。请分析该水平仪的工作原理之后填空。 图 2-32 气泡式水平仪结构简图 1 —被测平面 2 —导电水柱 3 —气泡 4 —密封玻璃管 5 —不锈钢电极 6 —公共电 极 7 —外壳 1）当被测平面完全水平时，气泡应处于玻璃管的 位置，左右两侧的不锈钢电极与公共 电极之间的电阻 R1、R2 的阻值 。如果希望此时电桥的输出电压 Uo=0，则 R1、R2、R3、R4 应满足 的条件。如果实际使用中，发现仍有微小的输出电压，则应调节 ，使 Uo 趋向于零
2)当被测平面向左倾斜（左低右高）时，气泡漂向边，R1变，R2变，电桥失去平 衡，Uo增大。 3)Ui应采用电源（直流/交流）。为什么？答：·· (请参阅湿敏电阻原理)。 7.图2-33是应变式水平仪的结构示意图。应变片R1、R2、R3、R4粘贴 在悬臂梁上，悬臂梁的自由端安装一质量块，水平仪放置于被测平面上。请参考上题的分析 步骤，写出该水平仪的工作原理。答： .08 图2-33应变式水平仪结构示意图 1一质量块2一悬臂梁3一应变片4一显示器5一信号处理电路 6一限位器7一外壳8一被测平面 8.图2-34是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图。在通有 干净且干燥气体、截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200°C左右的细铂丝R1。另 一根相同长度的细铂丝安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析填空。 1)当气体流速=0时，R1的温度与R2的温度，电桥处于状态。当气体介质自身的 温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍然处于状态，所以设置R2是为了 起到的作用。 2)当气体介质流动时，将带走R1的热量，使R1的温度变，电桥，毫伏表的示值与 气体流速的大小成一定的函数关系。图中的RP1称为电位器，RP2称为电位器。欲使毫伏 表的读数增大，应将RP2向（左/右）调。 3)设管道的截面积A=0.01m2,气体流速n=2m/s,则通过该管道的气体的体积流量qV An= m3/S
2）当被测平面向左倾斜（左低右高）时，气泡漂向 边，R1 变 ，R2 变 ，电桥失去平 衡，Uo 增大。 3）U i 应采用 电源（直流/交流）。为什么？答：. . . （请参阅湿敏电阻原理）。 7. 图 2-33 是应变式水平仪的结构示意图。应变片 R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 粘贴 在悬臂梁上，悬臂梁的自由端安装一质量块，水平仪放置于被测平面上。请参考上题的分析 步骤，写出该水平仪的工作原理。答： 图 2-33 应变式水平仪结构示意图 1— 质量块 2—悬臂梁 3—应变片 4—显示器 5—信号处理电路 6—限位器 7—外壳 8—被测平面 8. 图 2-34 是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图。在通有 干净且干燥气体、截面积为 A 的管道中部，安装有一根加热到 200°C 左右的细铂丝 R1。另 一根相同长度的细铂丝安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析填空。 1）当气体流速 n=0 时，R1 的温度与 R2 的温度 ，电桥处于 状态。当气体介质自身的 温度发生波动时，R1 与 R2 同时感受到此波动，电桥仍然处于 状态，所以设置 R 2 是为了 起到 的作用。 2）当气体介质流动时，将带走 R1 的热量，使 R1 的温度变 ，电桥 ，毫伏表的示值与 气体流速的大小成一定的函数关系。图中的 RP1 称为 电位器，RP2 称为 电位器。欲使毫伏 表的读数增大，应将 RP2 向 （左/右）调。 3)设管道的截面积 A=0.01m２，气体流速 n =2m/s，则通过该管道的气体的体积流量 q V = An=_______m3/S
4)如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏 (大/小)，这是因为 :如果R1、R2改用铜丝，会产生 问题。 0 mV 4 图2-34热丝式气体流速（流量）仪原理图 1一进气管2一铂丝3一支架 4一与管道相通的小室（连通管道未画出）Rt2一与Rt1相同的铂丝 9.100m短跑比赛之前必须测量风速，以避免影响比赛成绩。请根据题8的原理，构思 一个手持式风速、风向仪。请分别画出测量风速、风向的测量转换电路及仪器的外形。（注： 风速仪的铂丝可用220V/35W的拇指式小型灯泡敲掉玻璃后露出钨丝代替，风向标的转轴可 与合适的角位移传感器联轴)。 10.图2-35为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。 油烟 比较器 触发 (煤气) 电阳 电路 电路 电路 排气扇 0+5V RP 電蒙 声光报等 哪动电路 LED(闪光) 1)图中的气敏电阻是 类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越 2)气敏电阻必须使用加热电源的原因是 ,通常须将气敏电 阻加热到 。C左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗 较 (大/小)
4）如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏_______（大／小），这是因为 __________________________________；如果 R1、R 2 改用铜丝，会产生________________ 问题。 图 2-34 热丝式气体流速（流量）仪原理图 1—进气管 2—铂丝 3—支架 4—与管道相通的小室（连通管道未画出） Rt2 —与 Rt1 相同的铂丝 9. 100m 短跑比赛之前必须测量风速，以避免影响比赛成绩。请根据题 8 的原理，构思 一个手持式风速、风向仪。请分别画出测量风速、风向的测量转换电路及仪器的外形。（注： 风速仪的铂丝可用 220V/35W 的拇指式小型灯泡敲掉玻璃后露出钨丝代替，风向标的转轴可 与合适的角位移传感器联轴）。 10. 图 2-35 为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。 1） 图中的气敏电阻是 ________ 类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越_______ 。 2）气敏电阻必须使用加热电源的原因是________________________ ，通常须将气敏电 阻加热到________ °C 左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗 较________（大/小）
3)当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将 (升高/降低)，所以必须设置温度 补偿电路，使电路的输出不随气温变化而变化。 4)比较器的参考电压UR越小，检测装置的灵敏度就越 。若希望灵敏度不要 太高，可将RP往 (左/右)调节。 5)该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止 6)由于即使在开启排气扇后气敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电 路中，还应串接一只控制开关，以消除 (喇叭/LED)继续烦人的报警。 11.图2-36b、c分别为圆盘式和直线式电位器传感器的结构图，图2-37为直线式电位 器传感器的测量转换电路，查某直线式电位器传感器的产品说明书如下： ①涛命：107次以上：②温度系数：小于100ppm/°C(一个ppm表示一百万分之一请别 改，与10-6有物理意义上的区别！！)：③线性：优于0.1%：④使用温度范围：-50+125°C: ⑤最大端电压：40V:⑥最大行程：500mm:⑦额定电阻：10kW。 图2-36电位器式传感器结构简图 a)圆盘式电位器外形b)圆盘式电位器内部结构c)直线式电位器结构 1一接线端子2一转轴3一微型轴承4一外壳5一导电塑料 6一滑动触点7一滑动触点电压引出轨道（铜质）
3）当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将________ （升高/降低），所以必须设置温度 补偿电路，使电路的输出不随气温变化而变化。 4）比较器的参考电压 UR 越小，检测装置的灵敏度就越________ 。若希望灵敏度不要 太高，可将 RP 往________（左/右）调节。 5）该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止 ________________ ________。 6）由于即使在开启排气扇后气敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电 路中，还应串接一只控制开关，以消除________（喇叭/ LED）继续烦人的报警。 11.图 2-36b、c 分别为圆盘式和直线式电位器传感器的结构图，图 2-37 为直线式电位 器传感器的测量转换电路，查某直线式电位器传感器的产品说明书如下： ①寿命：107 次以上；②温度系数：小于 100ppm/°C（一个 ppm 表示一百万分之一请别 改，与 10-6 有物理意义上的区别！！）；③线性：优于 0.1%；④使用温度范围：-50~+125°C； ⑤最大端电压：40V；⑥最大行程：500mm；⑦额定电阻：10kW。 图 2-36 电位器式传感器结构简图 a）圆盘式电位器外形 b）圆盘式电位器内部结构 c）直线式电位器结构 1— 接线端子 2—转轴 3—微型轴承 4—外壳 5—导电塑料 6—滑动触点 7—滑动触点电压引出轨道（铜质）
回凤 a) c) 图2-37直线式电位器传感器的测量转换电路（分压比电路） 根据以上指标，计算有关数据，并回答问题： 1)当施加在该直线式电位器传感器A、B两端的电压为最大端电压时，电位器的功耗为 多少毫瓦？若超过最大端电压，从稳定性看，将产生哪些问题？ 2)当施加在电位器A、B两端的电压为24W、行程x从0mm增大到500mm时，Uo的变化 范围为多少？ 3)写出C端的输出电压Uo与滑动臂的行程x、激励源电压Ui之间的关系式。 4)当行程x等于150mm时，列式计算Rx、Uo各为多少。 5)圆盘式电位器的测量对象是哪一种非电量？请参考以上思路，写出它的输入/输出特 性方程
图 2-37 直线式电位器传感器的测量转换电路（分压比电路） 根据以上指标，计算有关数据，并回答问题： 1）当施加在该直线式电位器传感器 A、B 两端的电压为最大端电压时，电位器的功耗为 多少毫瓦？若超过最大端电压，从稳定性看，将产生哪些问题？ 2）当施加在电位器 A、B 两端的电压为 24V、行程 x 从 0mm 增大到 500mm 时，Uo 的变化 范围为多少？ 3）写出 C 端的输出电压 Uo 与滑动臂的行程 x、激励源电压 Ui 之间的关系式。 4）当行程 x 等于 150mm 时，列式计算 Rx、Uo 各为多少。 5）圆盘式电位器的测量对象是哪一种非电量？请参考以上思路，写出它的输入/输出特 性方程
Rx Uo 0 12.酒后驾车易出事故，但判定驾驶员是否喝酒过量带有较大的主观因素。请你利用学 过的知识，设计一台便携式、交通警使用的酒后驾车测试仪。 总体思路是：让被怀疑酒后驾车的驾驶员对准探头（内部装有多种传感器）呼三口气， 用一排发光二极管指示呼气量的大小（呼气量越大，点亮的LED越多）。当呼气量达到允许 值之后，“呼气确认”LED亮，精酒蒸气含量数码管指示出三次呼气的酒精蒸气含量的平均 百分比。如果呼气量不够，则提示重新呼气，当酒精含量超标时，LED闪亮，蜂鸣器发出 “嘀…嘀…”声。 根据以上设计思路，请按以下要求操作： 1)画出你构思中的便携式酒后驾车测试仪的外形图，包括一根带电缆的探头以及主机 盒。在主机盒的面板上必须画出电源开关、呼气指示LED若干个、呼气次数指示LED3个、 酒精蒸气含量数字显示器、报警LD、报警蜂鸣器发声孔等。 2)画出测量呼气流量的传感器简图。 3)画出测量酒精蒸气含量的传感器简图。 4)画出测试仪的电原理框图。 5)简要说明几个环节之间的信号流程。 6)写出该酒后驾车测试仪的使用说明书
12.酒后驾车易出事故，但判定驾驶员是否喝酒过量带有较大的主观因素。请你利用学 过的知识，设计一台便携式、交通警使用的酒后驾车测试仪。 总体思路是：让被怀疑酒后驾车的驾驶员对准探头（内部装有多种传感器）呼三口气， 用一排发光二极管指示呼气量的大小（呼气量越大，点亮的 LED 越多）。当呼气量达到允许 值之后，“呼气确认”LED 亮，精酒蒸气含量数码管指示出三次呼气的酒精蒸气含量的平均 百分比。如果呼气量不够，则提示重新呼气，当酒精含量超标时，LED 闪亮，蜂鸣器发出 “嘀……嘀……”声。 根据以上设计思路，请按以下要求操作： 1）画出你构思中的便携式酒后驾车测试仪的外形图，包括一根带电缆的探头以及主机 盒。在主机盒的面板上必须画出电源开关、呼气指示 LED 若干个、呼气次数指示 LED3 个、 酒精蒸气含量数字显示器、报警 LED、报警蜂鸣器发声孔等。 2）画出测量呼气流量的传感器简图。 3）画出测量酒精蒸气含量的传感器简图。 4）画出测试仪的电原理框图。 5）简要说明几个环节之间的信号流程。 6）写出该酒后驾车测试仪的使用说明书