第32练 压力与位移传感器 内蒙古自治区（对口招生）《电气测量技术》（高教版·第四版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了内蒙古自治区（对口招生）《电气测量技术》（高教版·第四版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是内蒙古自治区（对口招生）《电气测量技术》（高教版·第四版）一课一练的第32练，内容涵盖了解电阻应变式、电感式和电容式传感器的原理及其在压力、位移测量中的应用。 内蒙古自治区（对口招生）一课一练 《电气测量技术》（高教版·第四版） 第32练 压力与位移传感器 一、单项选择题 1. 金属敏感栅粘贴在弹性元件表面，受力后几何尺寸改变，从而使阻值发生相应改变，这类测量方式属于（ ） A. 热电偶式 B. 电阻应变式 C. 光电开关式 D. 霍尔开关式 【答案】B 【解析】电阻应变式传感器利用导体或半导体材料受力变形后阻值变化的特性，将压力等非电量转换为电信号。热电偶式主要用于温度测量，光电开关式和霍尔开关式通常用于位置或转速检测。 2. 在应变片压力测量装置中，弹性元件的主要作用是（ ） A. 接收外力产生形变 B. 稳定电源输出电压 C. 放大微弱电压信号 D. 显示最终测量数值 【答案】A 【解析】弹性元件承受被测压力后产生与压力有关的形变，应变片再把这种形变转换为阻值变化。稳定电源、信号放大和数值显示分别属于供电、调理和显示环节的功能。 3. 差动电感式位移传感器测量时，铁芯沿轴向移动后，首先发生变化的是（ ） A. 线圈磁路的电感量 B. 电源频率的设定值 C. 显示仪表的外形尺寸 D. 传感器外壳的材料 【答案】A 【解析】差动电感式位移传感器通过铁芯位置变化引起两组线圈电感量差异，再经测量电路转换为电信号。电源频率、仪表外形和外壳材料不是位移变化时首先改变的测量量。 4. 某压力检测电路通电后输出长期接近满量程，卸压后仍不能回到零位，较可能的处理方向是（ ） A. 检查弹性件是否过载 B. 改变仪表面板颜色 C. 增加指针刻度间距 D. 更换同规格熔断器 【答案】A 【解析】卸压后输出不能回零，常与弹性元件塑性变形、应变片粘贴损伤或电桥失衡有关。改变面板颜色、刻度间距和熔断器规格不能解决压力信号不能恢复的问题。 二、填空题 5. 电阻应变式压力传感器的基本转换过程是：压力先使弹性敏感元件产生______，再由应变片把这种变化转换为电阻变化。 【答案】应变 【解析】因为被测压力不能直接使仪表得到稳定电信号，必须先由弹性敏感元件产生与压力有关的机械变形，所以这里应填“应变”。 6. 差动电感式位移传感器中，铁芯位于中间位置时两线圈电感量基本相等；铁芯偏移后，两线圈电感量一增一减，输出信号可反映位移的______和大小。 【答案】方向 【解析】因为差动结构中两个线圈的电感变化方向相反，测量电路能根据差值的正负判断铁芯向哪一侧移动，所以输出信号既能反映位移大小，也能反映位移方向。 7. 平行板电容式位移传感器在极板有效面积和介质不变时，电容量与极板间距成______关系。 【答案】反比 【解析】因为平行板电容的基本公式为C=εS/d，当介电常数ε和极板有效面积S不变时，间距d增大则电容量C减小，间距d减小则电容量C增大，所以二者成反比关系。 8. 某电阻应变片原始电阻为120 Ω，灵敏系数K=2.0，若应变为1000微应变，则按ΔR/R=Kε计算，电阻变化量ΔR为______ Ω。 【答案】0.24 【解析】因为1000微应变等于0.001，代入ΔR/R=Kε得ΔR/120=2.0×0.001，所以ΔR=120×0.002=0.24 Ω。 三、判断题 9. 电阻应变片受力变形后，敏感栅电阻值会随应变发生变化。（ ） 【答案】√ 【解析】电阻应变片的工作基础是应变效应，受拉或受压时敏感栅的长度、截面积等参数改变，使电阻值随应变变化。 10. 电容式位移传感器的两个极板之间距离改变时，其电容量一定保持不变。（ ） 【答案】× 【解析】电容式位移传感器常利用极板间距、面积或介质变化引起电容量变化。若极板距离改变而其他条件不变，电容量会相应改变。 11. 差动结构可使传感器输出对位移方向具有辨别能力，并能提高小信号测量灵敏度。（ ） 【答案】√ 【解析】差动结构中两个敏感元件的变化方向相反，输出信号可反映位移方向并扩大有效变化量。因此，它常用于提高测量灵敏度和改善线性。 12. 应变式压力传感器输出为零时，可以直接判定被测压力一定为零。（ ） 【答案】× 【解析】输出为零既可能是被测压力为零，也可能是供桥电源、应变片、电桥接线或信号调理电路存在故障。故障判断不能只依据单一输出值作绝对结论。 四、简答题 13. 简述膜片式电容压力传感器把压力变化转换为电信号的过程。 【答案】（1）被测压力作用在弹性膜片上，使膜片产生微小挠曲位移。 （2）膜片与固定电极之间的间隙或有效电场分布发生变化，引起传感器电容量改变。 （3）后续测量电路将电容变化转换成电压、频率或电流等电信号，并经放大、线性化后用于显示或采集。 【解析】本题考查电容式压力传感器的基本转换链路，应抓住“压力使膜片位移，位移引起电容变化，电路输出电信号”这一思路。易错点是把电容式传感器理解为直接测压力，实际上压力通常先转化为膜片的机械位移，再由电容参数变化反映出来。 五、计算题 14. 某电阻应变片原始电阻为120 Ω，灵敏系数为2.0。受压后测得弹性元件表面应变为500微应变，求该应变片的电阻变化量，结果保留两位小数。 【答案】0.12 Ω 【解析】根据应变片关系式ΔR/R=Kε，其中500微应变为0.000500。代入数据得ΔR/120=2.0×0.000500，计算得ΔR=120×0.001000=0.12 Ω。因此该应变片的电阻变化量为0.12 Ω。 15. 某平行板电容式位移传感器在极板间距为0.50 mm时电容量为100 pF。若极板有效面积和介质不变，位移使间距减小到0.40 mm，求新的电容量，并判断电容量变化趋势。 【答案】125 pF，电容量增大 【解析】平行板电容在有效面积和介质不变时，电容量与极板间距成反比，可用C2=C1d1/d2计算。代入数据得C2=100×0.50/0.40=125 pF，计算结果为125 pF。由于极板间距减小，电容量由100 pF增大到125 pF，因此电容量变化趋势为增大。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了内蒙古自治区（对口招生）《电气测量技术》（高教版·第四版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是内蒙古自治区（对口招生）《电气测量技术》（高教版·第四版）一课一练的第32练，内容涵盖了解电阻应变式、电感式和电容式传感器的原理及其在压力、位移测量中的应用。 内蒙古自治区（对口招生）一课一练 《电气测量技术》（高教版·第四版） 第32练 压力与位移传感器 一、单项选择题 1. 金属敏感栅粘贴在弹性元件表面，受力后几何尺寸改变，从而使阻值发生相应改变，这类测量方式属于（ ） A. 热电偶式 B. 电阻应变式 C. 光电开关式 D. 霍尔开关式 2. 在应变片压力测量装置中，弹性元件的主要作用是（ ） A. 接收外力产生形变 B. 稳定电源输出电压 C. 放大微弱电压信号 D. 显示最终测量数值 3. 差动电感式位移传感器测量时，铁芯沿轴向移动后，首先发生变化的是（ ） A. 线圈磁路的电感量 B. 电源频率的设定值 C. 显示仪表的外形尺寸 D. 传感器外壳的材料 4. 某压力检测电路通电后输出长期接近满量程，卸压后仍不能回到零位，较可能的处理方向是（ ） A. 检查弹性件是否过载 B. 改变仪表面板颜色 C. 增加指针刻度间距 D. 更换同规格熔断器 二、填空题 5. 电阻应变式压力传感器的基本转换过程是：压力先使弹性敏感元件产生______，再由应变片把这种变化转换为电阻变化。 6. 差动电感式位移传感器中，铁芯位于中间位置时两线圈电感量基本相等；铁芯偏移后，两线圈电感量一增一减，输出信号可反映位移的______和大小。 7. 平行板电容式位移传感器在极板有效面积和介质不变时，电容量与极板间距成______关系。 8. 某电阻应变片原始电阻为120 Ω，灵敏系数K=2.0，若应变为1000微应变，则按ΔR/R=Kε计算，电阻变化量ΔR为______ Ω。 三、判断题 9. 电阻应变片受力变形后，敏感栅电阻值会随应变发生变化。（ ） 10. 电容式位移传感器的两个极板之间距离改变时，其电容量一定保持不变。（ ） 11. 差动结构可使传感器输出对位移方向具有辨别能力，并能提高小信号测量灵敏度。（ ） 12. 应变式压力传感器输出为零时，可以直接判定被测压力一定为零。（ ） 四、简答题 13. 简述膜片式电容压力传感器把压力变化转换为电信号的过程。 五、计算题 14. 某电阻应变片原始电阻为120 Ω，灵敏系数为2.0。受压后测得弹性元件表面应变为500微应变，求该应变片的电阻变化量，结果保留两位小数。 15. 某平行板电容式位移传感器在极板间距为0.50 mm时电容量为100 pF。若极板有效面积和介质不变，位移使间距减小到0.40 mm，求新的电容量，并判断电容量变化趋势。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $