皖西学院传感器原理与应用考试题库

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注：所标分值为考试试卷分值

选择题（20分，每题2分，共10题）

1. 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的 D 。

A.线性度越好

B.迟滞越小

C.重复性越好

D.分辨力越高

2. 下列被测物理量适合于使用涡流传感器进行测量的是 D 。

A ．压力

B ．力矩

C ．温度

D ．厚度

3. 霍尔元件一般采用 B 材料？

A. 高分子

B. 半导体

C. 绝缘体

D. 导体

4．半导体应变片与金属应变片比较,其具有 A 的优点。

A.灵敏度高

B.温度稳定性好

C.可靠性高

D.接口电路复

5.螺线管式自感传感器采用差动结构是为了 B 。

A ．加长线圈从而增加线性范围

B ．提高灵敏度，减小温漂

C ．降低成本

D ．增加线圈对衔铁的吸引力

6.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量 C 。

A ．人体重量

B ．车刀的压紧力

C ．车刀在切削时感受到的切削力的变化量

D ．自来水管中水的压力

9.若要求线性好、灵敏度高、量程为1mm 左右、分辨率为1μm 左右，应选择 A 自感传感器为宜。

A ．变隙式

B ．变面积式

C ．螺线管式

10. 非线性度是表示校准曲线( B )的程度。

A.真值

B.偏离拟合直线

C.正反行程不重合

D.重复性

11．属于传感器动态特性指标的是（ D ）

A ．重复性

B ．线性度

C ．灵敏度

D ．上升时间

12. 在下列传感器中,将被测物理量的变化量直接转化为电荷变化量的是( A )。

A.压电式传感器

B.电容式传感器

C.自感式传感器

D.电阻式传感器

13. 全电桥式传感器电路由环境温度变化引起的误差为( D )

A. B. 1

141R R ?E R R 1121?

C. D. 0

14. 压电式加速度传感器是 ( D ) 信号的传感器。

A. 适于测量任意

B. 适于测量直流

C. 适于测量缓变

D. 适于测量动态

15. 属于四端元件的是( C )。

A ．应变片

B ．压电晶片

C ．霍尔元件

D ．热敏电阻

16.某直线光栅每毫米刻线数为100线，采用四细分技术，则该光栅的分辨力为( A )。

A. 2.5μm

B. 25μm

C. 5μm

D. 10μm

17.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（ C ）的输出。

A. 电阻

B. 电容

C. 电压

D. 电荷

18.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。

A.质量块

B.导体

C.弹性元件

D.机器组件

1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由 ( B ) 来决定的。

A 、贴片位置的温度变化

B 、 电阻丝几何尺寸的变化

C 、电阻丝材料的电阻率变化

D 、外接导线的变化

2、不能用涡流式传感器进行测量的是 ( D ) 。

A 位移

B 材质鉴别

C 探伤

D 非金属材料

3、不能采用非接触方式测量的传感器是：（ C ）。

A 、霍尔传感器；

B 、光电 传感器；

C 、热电偶；

D 、涡流传感器

4、通常所说的传感器核心组成部分是指：（ B ）

A 、敏感元件和传感元件

B 、敏感元件和转换元件

C 、转换元件和调理电路

D 、敏感元件、调理电路和电源

5、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：（ C ）

A 、光敏二极管

B 、硅光电池

C 、光电管

D 、光导管

6、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：（ C ）。

A 、半桥双臂各串联一片电阻应变片；

B 、半桥双臂各并联一片电阻应变片；

C 、适当提高电桥的电源电压； 1121R R ?

D、增大应变片的初始电阻值。

7、一阶传感器输出达到稳态值的10%到90%所需的时间是( B )。

A、延迟时间

B、上升时间

C、峰值时间

D、响应时间

8、传感器的下列指标全部属于静态特性的是( C)。

A、线性度、灵敏度、阻尼系数

B、幅频特性、相频特性、稳态误差

C、迟滞、重复性、漂移

D、精度、时间常数、重复性

8、（本题为多选题）利用霍尔片，我们可以测量一步到位哪些物理量（ABCD）。

A、磁场；

B、电功率；

C、载流子浓度；

D、载流子类型。

8、属于传感器动态特性指标的是( B)。

A、重复性

B、固有频率

C、灵敏度

D、漂移

8、影响金属导电材料应变灵敏度系数K的主要因素是( B )。

A、导电材料电阻率的变化

B、导电材料几何尺寸的变化

C、导电材料物理性质的变化

D、导电材料化学性质的变化

8、电阻应变片的线路温度补偿方法有(B)。

A、差动电桥补偿法

B、补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法

C、补偿线圈补偿法

D、恒流源温度补偿电路法

8、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将(B)。

A、保持不变

B、增大为原来的一倍

C、减小一倍

D、增大为原来的两倍

8、试题关键字：变间隙式。当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引

起传感器的( B )。

A、灵敏度增加

B、灵敏度减小

C、非线性误差增加

D、非线性误差不变

8、（本题为多选题）电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（AB）。

A、变面积型电容传感器

B、变介质型电容传感器

C、变电荷型电容传感器

D、变极距型电容传感器

8、试题关键字：平衡条件。交流电桥的平衡条件为(B)。

A、相邻桥臂阻抗值乘积相等

B、相对桥臂阻抗值乘积相等

C、相对桥臂阻抗值比值相等

D、相邻桥臂阻抗值之和相等

8、下列说法正确的是(D)。

A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。

B、差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向。

C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。

D、相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向。

8、试题关键字：测量（本题为多选题）电感式传感器可以对(ABCD)等物理量进行

测量。

A、位移

B、振动

C、压力

D、流量

8、试题关键字：压电式传感器。石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是(B)。

A、压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好

B、压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好

C、石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好

D、石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好

7、试题关键字：石英晶体。石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会(D)。

A、不产生压电效应

B、产生逆向压电效应

C、产生横向压电效应

D、产生纵向压电效应

7、试题关键字：石英晶体的结构。关于石英晶体的结构下列说法正确的是（C）。

A、石英晶体具有完全各向异性的特性；

B、石英晶体具有完全各向同性的特性；

C、石英晶体是介于各向异性和石英晶体具有完全各向异性的晶体；

D、以上说法都不对。

267、热电偶的最基本组成部分是( A )。

A、热电极

B、保护管

C、绝缘管

D、接线盒

268、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括( D )。

A、补偿导线法

B、电桥补偿法

C、冷端恒温法

D、差动放大法

269、热电偶测量温度时( D )。

A、需加正向电压

B、需加反向电压

C、加正向、反向电压都可以

D、不需加电压

270、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪

个基本定律( A )。

A、中间导体定律

B、中间温度定律

C、标准电极定律

D、均质导体定律

271、将一支灵敏度为0.08 mV/°C的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为 50°C。

电压表上读数为60mV，则热电偶热端温度为（ D ）°C。

A、600；

B、750；

C、850；

D、800

272、镍铬-镍硅热电偶灵敏度为0.04 mV/°C，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50°C，则热电势大小（ B ）mV。

A、60；

B、46；

C、56；

D、66。

273、已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电势为13.967 mV，材料B与铂配对的热电势是8.345 mV，则在此特定条件下，材料A与材料 B配对后的热电势为（ A ）mV。

A、5.622；

B、6.622；

C、7.622；

D、8.622。

1．电阻应变片的线路温度补偿方法有（ABD ）。

A．差动电桥补偿法

B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法

C．补偿线圈补偿法

D．恒流源温度补偿电路法

4．当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（BD ）。

A．灵敏度增加B．灵敏度减小

C．非统性误差增加D．非线性误差减小

5．在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（BD）。

A．外光电效应B．内光电效应

C．光电发射D．光导效应

4. 利用物质的光电效应制成的传感器称为（B ）

A．压电传感器Ｂ．光电传感器

Ｃ．磁电传感器Ｄ．温度传感器

5. 将力学量转换成电压、电流等电信号形式的传感器称为（A ）

A．力敏传感器Ｂ．光电传感器

Ｃ．智能传感器Ｄ．电阻传感器

6. 磁敏传感器中将被测物理量转换为电势的霍尔传感器是利用（D ）

A．压电效应原理Ｂ．力学效应原理

Ｃ．光电效应原理Ｄ．霍尔效应原理

7. 超声波传感器的声波频率（D ）

A．低于16Hz Ｂ．低于10kHz

Ｃ．高于10kHz Ｄ．高于20kHz

8. 热电偶在温度测量中应用非常广泛，其工作原理是（A ）

A．热电效应Ｂ．光电效应

Ｃ．磁电效应Ｄ．热敏效应

9. 能够测量大气湿度的传感器称为（B ）

A．温度传感器Ｂ．湿度传感器

Ｃ．光电器件Ｄ．热敏元件

10. 为了检测我们生活环境周围的有害的气体的浓度，常采用（C ）

A．湿度传感器Ｂ．温度传感器

Ｃ．气敏传感器Ｄ．力敏传感器

3. 以下属于无源型传感器是（D ）

A．发电型Ｂ．热电偶

Ｃ．气敏传感器Ｄ．电阻式传感器

4. 光电传感器的基本原理是物质的（B ）

A．压电效应Ｂ．光电效应

Ｃ．磁电效应Ｄ．热电效应

5. 传感器的输出对随时间变化的输入量的响应称为传感器的（A）

A．动态响应Ｂ．线性度

Ｃ．重复性Ｄ．稳定性

6. 压磁式传感器的原理是利用铁磁材料的（B ）

A．压电效应Ｂ．压磁效应

Ｃ．光电效应Ｄ．霍尔效应

7. 超声波在以下介质中传播时强度会发生衰减，其中衰减最大的是（C ）

A．半导体Ｂ．石油Ｃ．空气Ｄ．水8. 下列可实现非接触测量的温度传感器是（D ）

A．热膨胀式Ｂ．压力式

Ｃ．热电偶Ｄ．比色高温计

9. 电阻式湿度传感器最能够测量大气的（B ）

A．温度Ｂ．湿度

Ｃ．成分Ｄ．密度

10. 用来测量一氧化碳、二氧化硫等气体的固体电介质属于（D ）

A．湿度传感器Ｂ．温度传感器

Ｃ．力敏传感器Ｄ．气敏传感器

17. 差动变压器的零点残余电压太大时会使其灵敏度（C ）

A．较大增加Ｂ．不变

Ｃ．下降Ｄ．略有增加

4. 以下不属于电容式传感器测量电路的是（B ）

A．调频电路Ｂ．放大器

Ｃ．交流电桥Ｄ．脉冲电路

5. 光敏电阻的工作原理是基于（D ）

A．磁电效应Ｂ．光生伏打效应

Ｃ．外光电效应Ｄ．内光电效应

6. 微应变式传感器依据的基本效应是（C ）

A．磁电效应Ｂ．压电效应

Ｃ．压阻效应Ｄ．光电效应

7. 通常能够产生压磁效应的物质是（C ）

A．金属Ｂ．陶瓷Ｃ．铁磁材料Ｄ．高分子8. 以下不属于超声波传感器主要性能指标的是（A ）

A．工作压力Ｂ．工作温度Ｃ．灵敏度Ｄ．工作频率9. 利用半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件是（B ）

A．光敏电阻Ｂ．热敏电阻Ｃ．磁敏电阻Ｄ．力敏电阻11. SnO2和ZnO半导体材料常用于（ A ）

A．气敏传感器Ｂ．电感式传感器Ｃ．光电传感器Ｄ．电阻式传感器18. 光敏二极管在光照射时产生的电流称为（C ）

A．暗电流Ｂ．截止电流Ｃ．光电流Ｄ．放大电流

7. 固体受到作用力后电阻率发生变化的现象称为（B ）

A．电压效应Ｂ．压阻效应Ｃ．磁阻效应Ｄ．力阻效应8. 当超声波从液体垂直入射到气体时，反射系数接近1，此时超声波会（D ）

A．几乎全部透射Ｂ．几乎全部吸收

Ｃ．几乎全部折射Ｄ．几乎全部反射

11. 可燃气体报警电路中，主要采用（C ）

A．力敏传感器Ｂ．磁敏传感器

Ｃ．气敏传感器Ｄ．光敏传感器

19. 电涡流传感器常用的材料为（D ）

A．玻璃Ｂ．陶瓷Ｃ．高分子Ｄ．金属4. 以下特性属于传感器动态特性的是（A ）

A．瞬态响应Ｂ．线性度Ｃ．灵敏度Ｄ．稳定性7. 据光生伏打效应制成的光电器件是（B ）

A．光敏电阻Ｂ．光电池Ｃ．光敏二极管Ｄ．光敏晶闸管10. 利用霍尔效应制成的传感器是（C ）

A．磁敏传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．霍尔传感器Ｄ．气敏传感器11. 影响超声波的衰减程度的因素有介质和（B ）

A．温度Ｂ．频率Ｃ．湿度Ｄ．浓度17. 电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和（B ）

A．金属电容式Ｂ．高分子电容式Ｃ．半导体电容式Ｄ．单晶电容式6. 利用外光电效应原理制成的光电元件是（B ）

A．光敏电阻Ｂ．光电管Ｃ．光电池Ｄ．光敏晶体管11. 热电偶回路电动势主要包括接触电势和（D ）

A．辐射电势Ｂ．温度电势Ｃ．热电势Ｄ．温差电势16. 传感器按输出量可分为数字传感器和（A ）

A．模拟传感器Ｂ．温度传感器Ｃ．生物量传感器Ｄ．化学量传感器17. 互感式电感传感器又称为（B ）

A．电流式传感器Ｂ．变压器式传感器Ｃ．差动传感器Ｄ．涡流传感器19. 具有压电效应的物体称为（D ）

A．磁电材料Ｂ．光电材料Ｃ．压电效应Ｄ．压电材料

4. 电位器式电阻传感器和应变片式电阻传感器相比，后者的灵敏度（C ）

A．低Ｂ．与前者相等Ｃ．高Ｄ．无法确定

7. 光敏二极管在没有光照时产生的电流称为（A ）

A．暗电流Ｂ．亮电流Ｃ．光电流Ｄ．导通电流

12. 超声波传播速度最快的介质是（D ）

A．水Ｂ．空气Ｃ．氧气Ｄ．钢铁

15. 从气敏元件与被测气体接触到气敏元件参数达到新的稳定状态所需要时间称为（C ）A．灵敏度Ｂ．稳定性Ｃ．响应时间Ｄ．选择性

16. 具有压磁效应的磁弹性体叫做（B ）

A．压电元件Ｂ．压磁元件Ｃ．压阻元件Ｄ．霍尔元件

17. 最适合制作霍尔传感器的物质是（D ）

A．绝缘体Ｂ．金属Ｃ．P 型半导体Ｄ．N型半导体

20. 光电传感器的基本原理是基于物质的（B ）

A．压电效应Ｂ．光电效应Ｃ．磁电效应Ｄ．热电效应

填空题（20分，每空2分，共10空）

1. 传感器主要由敏感元件、转换元件和辅助电路

组成。

3. 在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。

这一结论被称为热电偶的_中间导体_______定律。

4. 可用热电偶、膨胀式、辐射式传感器

检测温度。

5. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，差动

全桥接法可以得到最大灵敏度输出

3. 正态分布的随机误差具有对称性、有界性、补偿性和单峰性四个统计特点。

5. 热电偶电动势由____温差___电动势和接触电动势两部分组成。

6. 利用霍尔位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是金属。

5. 带有相敏整流的电桥电路，其输出电压不仅能反映输入量变化的数值大小也能反映

输入量变

化的方向。

1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。

2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。

3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。

4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。

5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。

6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。

7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。

8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。

9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。

10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

14、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用电桥电路。

15、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。

16、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2倍。

17、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、

结构简单、适应性强。

18、电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。

19、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。

20、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

21、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

22、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。

23、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。

24、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。

25、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。

26、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。

27、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。

28、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。

29、压电式传感器是一种典型的自发电型传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的目的。

30、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为极化效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称电致伸缩效应。

31、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。

32、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。

33、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电势构成，另一部分是单一导体的温差电势。

34、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是中间温度定律。

35、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。

36、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。

37、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。

38、热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。

39、热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合；二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。

40、霍尔效应是指在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差的现象。

41、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。

42、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。

43、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。

44、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。

45、光电传感器的理论基础是光电效应。

46、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。

47、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用同名端反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

48．电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。

49．影响金属导电材料应变灵敏系数K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。

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容式传感器、电感式传感器和电涡流式传感器。

判断题（20分，每题2分，共10题）

1，压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。（?）

3，真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且是可以测量的。（?）

21.线性度是传感器的静态特性之一。（√）

改正:

22.电涡流式传感器可以进行无接触测量和探伤。（√）

改正:

23.光电三极管不是根据光电效应原理制成的。（×）

改正:光电三极管是根据光电效应原理制成的。

24.应变片式压力传感器仅能对压力进行测量。（×）

改正:应变片式压力传感器可以对压力进行测量。

25.热敏电阻除了用于温度传感器外，还可用于湿度传感器。（√）

改正:

21.时间响应特性为传感器的静态特性之一。（×）

改正:时间响应特性为传感器的动态特性之一

22.变压器式传感器可以进行无接触测量。（√）

改正:

23.光敏二极管是根据压电效应原理制成的。（×）

改正:光敏二极管是根据内光电效应原理制成的。

24.电阻应变片式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。（√）

改正:

25.石英音叉谐振传感器是利用石英晶体的压电效应和谐振特性制成的。（√）

改正:

21.在传感器的基本特性中，瞬态响应特性是其动态特性之一。（√）

改正:

22.电涡流式传感器不可以进行无接触测量。（×）

改正:电涡流式传感器可以进行无接触测量。

23.钛酸钡压电陶瓷可用于制备光电传感器。（×）

改正:钛酸钡压电陶瓷可用于制备压电传感器。

24.电容式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。（√）

改正:

25.接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器。（√）

改正:

21.传感器的稳态响应指的是输入信号为正弦信号的频率响应。（√）

改正:

22.电容式传感器不可实现非接触测量。（×）

改正:电容式传感器可实现非接触测量。

23.在电磁波谱的可见光范围内，紫光携带的能量最大。（√）

改正:

24光电耦合器件仅是光敏元件的组合。（×）

改正:光电耦合器件是发光元件和光敏元件的组合。

25.超声波测流速的机理是它在静止流体和流动流体中的传播速度不同。（√）

改正:

21.线性度描述的是传感器的动态特性之一。（×）

改正:线性度描述的是传感器的静态特性之一。

22.磁敏传感器可以进行无接触测量。（√）

改正:

23.压电式压力传感器是根据压电效应原理制成的。（√）

改正:

24.力敏传感器可以对力、力矩、压力等进行测量。（√）

改正:热电偶属于温度传感器。

25. 热电偶不属于温度传感器。（×）

改正:

21. 智能传感比普通传感器性能优越，它输出的信号一定为数字信号。（×）改正:智能传感比普通传感器性能优越，它输出的信号可以为数字信号。

22. 电涡流式传感器可以进行无接触测量位移、振幅、板材厚度等参量。（√）改正:

23. 磁敏二极管是根据光生伏打效应制成的。（×）

改正:磁敏二极管是根据内光电效应制成的。

24. 霍尔传感器是根据霍尔效应制成的传感器。（√）

改正:

25. 谐振传感器可以测量压力、频率等参量。（√）

改正:

21.传感器按输入量分为模拟式和数字式传感器。（×）

改正:传感器按输出量分为模拟式和数字式传感器。

22.电涡流式传感器属于电容式传感器，可以用于无损探伤。（×）

改正:电涡流式传感器属于电感式传感器，可以用于无损探伤。

23.光谱特性是光电元件的特性之一。（√）

改正:

24.压磁式传感器和磁阻式传感器都属于磁敏传感器。（√）

改正:

25.电阻传感器和电容传感器都可以用于湿度的测量。（√）

问答与计算题（40分，每题8分，共5题）

1.电容式传感器有哪三大类?分别适用于哪些物理量, 各举一例?

答：电容式传感器分为变面积式电容传感器、变间隙式电容传感器、变介电常数式传感器。变面积式电容传感器可用于检测位移、尺寸等参量；变间隙式电容传感器可以用来测量微小的线位移；

变介电常数式传感器可以用来测定各种介质的物理特性（如湿度、密度等）。

1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？

1.1答：

从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“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和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。

1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。

1.2答：

组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成；

关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。

2. 金属电阻应变片与半导体电阻应变片其工作原理各基于何种效应?有什么不同?

答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。

2.莫尔条纹的特点是什么？

1）移动方向

2）莫尔条纹有位移放大作用

3）莫尔条纹误差的平均效应

4. 测量电桥的工作方式有哪几种？各有什么特点？

5.为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不适用于静态测量？

答：因为压电式传感器是将被测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。

6.压电式传感器的测量电路为什么常用电荷放大器？

7. 试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。

1．冷端恒温法

一般热电偶定标时冷端温度以0℃为标准。因此，常常将冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0℃。在实验室条件下，通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中，是冷端保持0℃。

2．冷端温度校正法

由于热电偶的温度分度表是在冷端温度保持在0℃的情况下得到的，与它配套使用的测量电路或显示仪表又是根据这一关系曲线进行刻度的，因此冷端温度不等于0℃时，就需对仪表指示值加以修正。如冷端温度高于0℃，但恒定于t0℃,则测得的热电势要小于该热电偶的分度值，为求得真实温度，可利用中间温度法则，即用下式进行修正：

E（t,0）= E（t,t1）+ E（t1,0）

3．补偿导线法

为了使热电偶冷端温度保持恒定（最好为0℃），可将热电偶做的很长，使冷端远离工作端，并连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便，而且可能耗费许多贵重的金属材料。因此，一般使用一种称为补偿导线的连接线将热电偶冷端延伸出来。这种导线在一定温度范围内（0～150℃）具有和所连接的热电偶相同的热电性能，若是用廉价金属制成的热电偶，则可用其本身的材料作为补偿导线，将冷端延伸到温度恒定的地方。

2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？

2.1答：

静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。

表征了2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度

L 什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。

2.2答：

1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度，

2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线

性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。

3）线性度L γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。

4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。

2.3传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？

2.3答：

1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n ω；阻尼系数ξ。

2）含义：τ越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率n ω越高响应曲线上升越快；当n ω为常数时响应特性取决于阻尼比ξ，阻尼系数ξ越大，过冲现象减弱，1ξ≥时无过冲，不存在振荡，阻尼比直接影响过冲量和振荡次数。

2.5有一温度传感器，微分方程为30/30.15dy dt y x +=，其中y 为输出电压（mV) , x 为输

入温度（℃）。试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。

2.5解：

对微分方程两边进行拉氏变换，Y(s)(30s+3)=0.15X(s)

则该传感器系统的传递函数为： ()0.150.05()()303101

Y s H s X s s s ===++ 该传感器的时间常数τ=10，灵敏度k=0.05

3.5 一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k=2.05，用作应变为800/m m μ的传感元件。

求：①R ?和/R R ?；② 若电源电压U=3V ，初始平衡时电桥的输出电压U 0。

3.5解：

2.05;800/k m m εμ==

/0.0164;0.2R R k R ε∴?=?=?≈Ω应变引起的电阻变化

033 1.234R U V U mV R

?==

?=当电源电压时，电桥输出电压 3.8 已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）, 将其粘贴在梁式

测力弹性元件上，如图3-30所示。在距梁端0l 处应变计算公式为

026Fl Eh b

ε= 设力100F N =，0100l mm =，5h mm =，20b mm =，52210/E N mm =?。求： ①说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端0l 处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V 时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U 0是多少？

图 3-30

3.8解：

①梁为一种等截面悬臂梁；应变片沿梁的方向上下平行各粘贴两个；

②5202;100;100;5;2;210/k F N l mm h mm b mm E N m ======?

02620.012Fl R k R Eh b

ε?∴===应变片相对变化量为： ③060.072R V U V R

?=?=桥路电压6时,输出电压为：

3.9 图3-31为一直流电桥，负载电阻R L 趋于无穷。图中E=4V ，R 1=R 2=R 3=R 4=120Ω，试

求：① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为ΔR 1=1.2Ω时，电桥输出电压U 0=? ② R 1、R 2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=? ③ R 1、R 2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR 1=ΔR 2 =1.2Ω，电桥输出电压U 0=?

3.9解: ①100.0104E R R U V R

?=?=因为只有为应变片,电桥输出按单臂电桥计算， ②00U V =因为两应变片变化大小相同，相互抵消无输出， ③120,0.022E R R R U V R

?=

?=因为应变时大小变化相反,电桥输出按半桥计算， 4.1 如何改善单极式变极距型电容传感器的非线性？

4.1答：

非线性随相对位移0/δδ?的增加而增加，为保证线性度应限制相对位移的大小；起始极距0δ与灵敏度、线性度相矛盾，所以变极距式电容传感器只适合小位移测量；为提高传感器的灵敏度和改善非线性关系，变极距式电容传感器一般采用差动结构。

4.3 差动式变极距型电容传感器，若初始容量1280C C pF ==，初始距离04mm δ=，当动

极板相对于定极板位移了0.75mm δ?=时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？

4.3解：若初始容量1280C C pF ==，初始距离04mm δ=，当动极板相对于定极板位移了0.75mm δ?=时，非线性误差为：

2200.75()100%()100% 3.5%4

L δ

γδ?=?=?= 改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差为：

00.75100%100%18.75%4

L δγδ?=

?=?= 4.7 压差传感器结构如图4-30a 所示，传感器接入二极管双T 型电路，电路原理示意图如图4-30b 所示。

已知电源电压U E =10V ，频率f = 1MHz ，R 1=R 2=40k Ω，压差电容C 1=C 2=10pF ，R L =20k Ω。试分

析，当压力传感器有压差P H ＞P L 使电容变化ΔC=1pF 时，一个周期内负载电阻上产生的输出电压U RL 平均值的大小与方向。

4.7解：当H L P P >时，12C C <；212C C C -=??

4612122(2)4080()21010102100.36()6060

L RL L E L R R R U R U f C C V R R -+?=-=??????=-+? 由于12C C <，电压UE 的负半周占优势，故RL U 的方向下正上负。

5.1 何谓电感式传感器？电感式传感器分为哪几类？各有何特点？

5.1答：

电感式传感器是一种机-电转换装置，电感式传感器是利用线圈自感和互感的变化实现非电量电测的一种装置，传感器利用电磁感应定律将被测非电量转换为电感或互感的变化。它可以用来测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等参数。

电感式传感器种类：自感式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器。

工作原理：自感、互感、涡流、压磁。

5.2 提高电感式传感器线性度有哪些有效的方法。

5.2答：

电感传感器采用差动形式，转换电路采用相敏检波电路可有效改善线性度。

5.4 说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因及减小此电压的有效措施。

5.4答：

差动变压器式传感器的铁芯处于中间位置时，在零点附近总有一个最小的输出电压0U ?，将铁芯处于中间位置时，最小不为零的电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的主要原因是由于两个次级线圈绕组电气系数（互感 M 、电感L 、内阻R ）不完全相同，几何尺寸也不完全相同，工艺上很难保证完全一致。

为减小零点残余电压的影响，除工业上采取措施外，一般要用电路进行补偿：①串联电阻；②并联电阻、电容，消除基波分量的相位差异，减小谐波分量；③加反馈支路，初、次级间加入反馈，减小谐波分量；④相敏检波电路对零点残余误差有很好的抑制作用。

5.10 什么叫电涡流效应？说明电涡流式传感器的基本结构与工作原理。电涡流式传感器

的基本特性有哪些？它是基于何种模型得到的？

a)

b)

图4-30

5.10答：

1）块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。

2）形成涡流必须具备两个条件：第一存在交变磁场；第二导电体处于交变磁场中。电涡流式传感器通电后线圈周围产生交变磁场，金属导体置于线圈附近。当金属导体靠近交变磁场中时，导体内部就会产生涡流，这个涡流同样产生交变磁场。由于磁场的反作用使线圈的等效电感和等效阻抗发生变化，使流过线圈的电流大小、相位都发生变化。通过检测与阻抗有关的参数进行非电量检测。

3）因为金属存在趋肤效应，电涡流只存在于金属导体的表面薄层内，实际上涡流的分布是不均匀的。涡流区内各处的涡流密度不同，存在径向分布和轴向分布。所以电涡流传感器的检测范围与传感器的尺寸（线圈直径）有关。

4）回路方程的建立是把金属上涡流所在范围近似看成一个单匝短路线圈作为等效模型。

6.4 什么是霍尔效应？

6.4答：

通电的导体（半导体）放在磁场中，电流与磁场垂直，在导体另外两侧会产生感应电动势，这种现象称霍尔效应。

6.6 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？

6.6答：

霍尔电势不为零的原因是，霍尔引出电极安装不对称，不在同一等电位面上；激励电极接触不良，半导体材料不均匀造成电阻率ρ不均匀等原因。

6.7 某一霍尔元件尺寸为10L mm =， 3.5b mm =, 1.0d mm =，沿L 方向通以电流 1.0I mA =，

在垂直于L 和b 的方向加有均匀磁场0.3B T =，灵敏度为22/()V A T ?，试求输出霍尔电势及载流子浓度。

6.7解：

19

191922/(), 1.0,0.36.610, 3.5, 1.0 1.6100.0010.328.41100.0066 1.6100.001H H H H K V A T I mA B T

U K IB mV

L mm b mm de mm e IB n U ed --∴=?====∴====??=-==???? 输出霍尔电势：

，载流子浓度为：

6.9 霍尔元件灵敏度40/()H K V A T =?，控制电流 3.0I mA =，将它置于4110-?～4510T -?线

性变化的磁场中，它输出的霍尔电势范围有多大？

6.9解：

4440/(), 3.0,1105101260H H H H H K V A T I mA B T

U K IB V

U K IB V

μμ--∴=?==?-?==== 输出霍尔电势范围是：

低端： 高端：

6. 如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=12V ，R3=R4=120Ω，R1和R2为同型号的电阻应变

传感器原理及应用

温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。 温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。 热敏电阻器 用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。 图1是热敏电阻的温度曲线，可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 这里T指开氏绝对温度，A、B、C、D是常数，根据热敏电阻的特性而各有不同，这些参数由热敏电阻的制造商提供。 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏电阻比普通的精度要高很多，也要贵得多。 图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压，一般它与ADC的参考电压一致，因此如果ADC的参考电压是5V，Vref 也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压，其阻值变化使得节点处的电压也产生变化，该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。

传感器原理与应用重点

第一章测量技术基础 检测系统的基本概念 检测系统(测试系统 /测量系统 1、定义:确定被测对象的属性和量值为目的的全部操作 2、被测对象:宇宙万物(固液气体、动物、植物、天体…… 3、被测信息:物理量(光、电、力、热、磁、声、… 化学量(PH 、成份… 生物量(酶、葡萄糖、… 4检测技术是实验科学的一部分, 主要研究各种物理量的测量原理和信号分析处理方法。 检测技术是信息技术的重要组成部分, 它所研究的内容是信息的提取与处理的理论、方法和技术。 5信息与信号 信息是指客观世界物质运动的内容。 如:天气较冷、某处地震、刀具发生了磨损、李四病了。 信号是指信息的表现形式。 如:刀具磨损,切削力会加大;李四病了,可能会发烧;等等。 6检测技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段, 起着人的感官的作用。

简单的检测系统可以只有一个模块, 如玻璃管温度计。它直接将被测温度变化转化为液面示值。没有电量转换和分析电路,很简单,但精度低,无法实现测量自动化。 为提高测量精度和自动化程度, 以便于和其它环节一起构成自动化装置, 通常先将被测物理量转换为电量,再对电信号进行处理和输出。 B ……在电工、电子等课程中讲授,大多数不属于本课程的范围。 检测系统的组成 一般说来,检测系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。 传感器将被测物理量 (如噪声 , 温度检出并转换为电量,中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经 A/D变换后用软件进行信号分析,显示记录装置则将测量结果显示出来,提供给观察者或其它自动控制装置。 第二章传感器概述 传感器的组成和分类 一、传感器定义 传感器是一种以一定的精确度把被测量转成与之有确定关系的, 便于应用的某种物理量的测量装置。 传感器名称:变送器、变换器、探测器、敏感元件、换能器、一次仪表、探头等 二、传感器的组成 三、传感器的分类 按被测参数分类:温度、压力、位移、速度等

《传感器原理及应用》课后答案

第1章传感器基础理论思考题与习题答案 1.1什么是传感器？（传感器定义） 解：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，通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路组成。 1.2传感器特性在检测系统中起到什么作用？ 解：传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系，所以它在检测系统中的作用非常重要。通常把传感器的特性分为两种：静态特性和动态特性。静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示传感器在被测量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 1.3传感器由哪几部分组成？说明各部分的作用。 解：传感器通常由敏感元件、转换元件和调节转换电路三部分组成。其中，敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电信号的部分，调节转换电路是指将非适合电量进一步转换成适合电量的部分，如书中图1.1所示。 1.4传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意 义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。意义略（见书中）。动态参数有最大超调量、延迟时间、上升时间、响应时间等，应根据被测非电量的测量要求进行选择。 1.5某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，求其灵敏度。 解：其灵敏度 3 3 30010 60 510 U k X - - ?? === ?? 1.6某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、

传感器原理与应用作业参考答案

《传感器原理与应用》作业参考答案 作业一 1.传感器有哪些组成部分在检测过程中各起什么作用 答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。 各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。 2.传感器有哪些分类方法各有哪些传感器 答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。 3.测量误差是如何分类的 答：按表示方法分有绝对误差和相对误差；按误差出现的规律分有系统误差、随机误差和粗大误差按误差来源分有工具误差和方法误差按被测量随时间变化的速度分有静态误差和动态误差按使用条件分有基本误差和附加误差按误差与被测量的关系分有定值误差和积累误差。 4.弹性敏感元件在传感器中起什么作用 答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种不同形式的传感元件将这些量变换成电量。 5.弹性敏感元件有哪几种基本形式各有什么用途和特点 答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。 变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移(或应变)大，灵敏度高，所以常用于较小力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。 变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。 作业二 1.何谓电阻式传感器它主要分成哪几种 答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示或记

传感器原理与应用复习要点

第一章传感器的一般特性 1.传感器技术的三要素。传感器由哪3部分组成？ 2.传感器的静态特性有哪些指标？并理解其意义。 3.画出传感器的组成方框图，理解各部分的作用。 4.什么是传感器的精度等级？一个0.5级电压表的测量范围是 0~100V，那么该仪表的最大绝对误差为多少伏？ 5.传感器工作在差动状态与非差动状态时的优点有哪些？灵敏度、 非线性度？ 第二章应变式传感器 6.应变片有那些种类？金属丝式、金属箔式、半导体式。 7.什么是压阻效应？ 8.应变式传感器接成应变桥式电路的理解、输出信号计算。应变片 桥式传感器为什么应配差动放器？ 9.掌握电子称的基本原理框图，以及各部分的作用。 10.电阻应变片/半导体应变片的工作原理各基于什么效应？ 11.半导体应变片与金属应变片各有哪些特点。 第三章电容式传感器 12.电容式传感器按工作原理可分为哪3种？ 13.寄生电容和分布电容对电容式传感器有什么影响？解决电缆电容 影响的方法有那些？ 14.什么是电容电场的边缘效应？理解等位环的工作原理。 15.运算法电容传感器测量电路的原理及特点。 第四章电感式传感器 16.了解差动变压器的用途及特点。 17.差动变压器的零点残余电压产生的原因？ 第五章压电式传感器 18.什么是压电效应？什么是逆压电效应？常用压电材料有哪些？ 19.压电传感器能否测量缓慢变化和静态信号？为什么？ 20.压电传感器的前置放大器电路形式主要有哪两种？理解电压放大 器、电荷放大器的作用。 第六章数字式传感器 21.光栅传感器的原理。采用什么技术可测量小于栅距的位移量？ 22.振弦式传感器的工作原理。 第七章热电式传感器 23.热电偶的热电势由那几部分组成？ 24.热电偶的三定律的理解。 25.掌握热电偶的热电效应。 26.热电偶冷端补偿原理和必要性及补偿电桥法的补偿原理。 27.铂电阻采用三线制接线方式的原理和特点？ 28.采用负温度系数热敏电阻稳定晶体管放大器静态工作点的工作原 理。 29.集成温度传感器AD590的主要特点。 30.数字式集成温度传感器DS18B20的主要特点。 第八章固态传感器 31.霍尔效应 32.霍尔集成传感器——线性、开关两类内部构成。 33.探测微弱光应采用何种传感器？ 34.什么是光电效应，什么是光电导效应和光生伏特效应？ 35.什么是内/外光电效应？利用此效应制作的典型传感器有那些？ 36.为什么光电池作光照度测量时要采用短路输出形式？ 37.硅光电池的最大开路电压是多少？ 38.硅光电池的光电转换效率理论最大值和实际值？ 39.在电路中使用光敏二极管怎样偏置？ 40.光电隔离耦合器的内部结构是怎样的？ 41.气敏传感器的原理，掌握可燃气体报警电路工作原理。 42.用电阻式湿度传感器测量湿度时，所加的激励电源为什么应为交 流电源？。 43.用光敏传感器设计一个自动开关路灯的控制电路。 第九章光纤式传感器 44.光纤传感器的特点有哪些？ 45.光纤传感器的分类？ 第十章传感器的标定 46.什么是传感器的标定？何情况下需要标定？第一章传感器的一般特性 1.传感器技术的三要素。传感器由哪3部分组成？ 2.传感器的静态特性有哪些？并理解其意义。 3.画出传感器的组成方框图，理解各部分的作用。 4.什么是传感器的精度等级？一个0.5级电压表的测量范围是 0~100V，那么该仪表的最大绝对误差为多少伏？ 5.传感器工作在差动状态与非差动状态时的优点有哪些？灵敏度、 非线性度？ 第二章应变式传感器 6.应变片有那些种类？金属丝式、金属箔式、半导体式。 7.什么是压阻效应？ 8.应变式传感器接成应变桥式电路的理解、输出信号计算。应变片 桥式传感器为什么应配差动放器？ 9.掌握电子称的基本原理框图，以及各部分的作用。 10.电阻应变片/半导体应变片的工作原理各基于什么效应？ 11.半导体应变片与金属应变片各有哪些特点。 第三章电容式传感器 12.电容式传感器按工作原理可分为哪3种？ 13.寄生电容和分布电容对电容式传感器有什么影响？解决电缆电 容影响的方法有那些？ 14.什么是电容电场的边缘效应？理解等位环的工作原理。 15.运算法电容传感器测量电路的原理及特点。 第四章电感式传感器 16.了解差动变压器的用途及特点。 17.差动变压器的零点残余电压产生的原因？ 第五章压电式传感器 18.什么是压电效应？什么是逆压电效应？常用压电材料有哪些？ 19.压电传感器能否测量缓慢变化和静态信号？为什么？ 20.压电传感器的前置放大器电路形式主要有哪两种？理解电压放 大器、电荷放大器的作用。 第六章数字式传感器 21.光栅传感器的原理。采用什么技术可测量小于栅距的位移量？ 22.振弦式传感器的工作原理。 第七章热电式传感器 23.热电偶的热电势由那几部分组成？ 24.热电偶的三定律的理解。 25.掌握热电偶的热电效应。 26.热电偶冷端补偿原理和必要性及补偿电桥法的补偿原理。 27.铂电阻采用三线制接线方式的原理和特点？ 28.采用负温度系数热敏电阻稳定晶体管放大器静态工作点的工作 原理。 29.集成温度传感器AD590的主要特点。 30.数字式集成温度传感器DS18B20的主要特点。 第八章固态传感器 31.霍尔效应 32.霍尔集成传感器——线性、开关两类内部构成。 33.探测微弱光应采用何种传感器？ 34.什么是光电效应，什么是光电导效应和光生伏特效应？ 35.什么是内/外光电效应？利用此效应制作的典型传感器有那些？ 36.为什么光电池作光照度测量时要采用短路输出形式？ 37.硅光电池的最大开路电压是多少？ 38.硅光电池的光电转换效率理论最大值和实际值？ 39.在电路中使用光敏二极管怎样偏置？ 40.光电隔离耦合器的内部结构是怎样的？ 41.气敏传感器的原理，掌握可燃气体报警电路工作原理。 42.用电阻式湿度传感器测量湿度时，所加的激励电源为什么应为交 流电源？。 43.用光敏传感器设计一个自动开关路灯的控制电路。 第九章光纤式传感器 44.光纤传感器的特点有哪些？ 45.光纤传感器的分类？ 第十章传感器的标定 46.什么是传感器的标定？何情况下需要标定？

传感器原理及应用习题答案

2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。试问：应选用哪一种应变计?为什么? 答：应选用栅长为5mm 的应变计。由公式ρρεμd R dR x ++=)21(和[]x m x K C R dR εεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。一般金属μ≈0.3，因此(1+2μ)≈1.6；后部分为电阻率随应变而变的部分。以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈0.4，所以此时K0=Km ≈2.0。显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。 2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=7.8g/cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于0.5%。试确定构件的最大应变频率限。 答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时，就会有时间的迟后。应变计的这种响应 迟后对动态(高频)应变测量，尤会产生误差。由][]e l v f e l l 66max max ππλ<= <或式中v 为声波在钢构件中传播的速度； 又知道声波在该钢构件中的传播速度为： kg m m N E 33 6211108.710/102--????==ρν; s m kg s m Kg /10585.18.7/8.910242 28?=???=； 可算得kHz m s m e l v f 112%5.061010/10585.1||634max =???==-π。 2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件? 现用一等强度梁：有效长l =150mm ，固 支处宽b=18mm ，厚h=5mm ，弹性模量E=2×105N/mm 2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四 等臂差动电桥构成称重传感器。试问： 1)悬臂梁上如何布片?又如何接桥?为什么? 2)当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为多少? 答：当力F 作用在弹性臂梁自由端时，悬臂梁产生变形，在梁的上、下表面对称位置上应变大小相当，极性相反，若分别粘贴应变片R 1 、R 4 和R 2 、R 3 ，并接成差动电桥，则电桥输出电压U o 与力F 成正比。等强度悬臂梁的应变 E h b Fl x 206=ε不随应变片粘贴位置变化。 1）、悬臂梁上布片如图2-20a 所示。接桥方式如图2-20b 所示。这样当梁上受力时，R1、R4受拉伸力作用，阻值增大，R2、R3受压，阻值减小，使差动输出电压成倍变化。可提高灵敏度。 2）、当输入电压为3V ，有输出电压为2mV 时的称重量为： 计算如下： 由公式：o i i x i o U KlU E bh F E h b Fl K U K U U 66220=?==ε代入各参数算F =33.3N ； 1牛顿=0.102千克力；所以，F=3.4Kg 。此处注意：F=m*g ；即力=质量*重力加速度；1N=1Kg*9.8m/s 2. 力的单位是牛顿（N ）和质量的单位是Kg ；所以称得的重量应该是3.4Kg 。

传感器原理与应用心得

传感器原理与应用心得 张宝龙电信工二班201400121099 传感器应用极其广泛，而且种类繁多，涉及的学科也很多，通过对传感器的学习让我基本了解了传感器的基本概念及传感器的静、动态特性电阻式、电感式传感器的结构、工作原理及应用。 传感器的特性主要是指输出入输入之间的关系。当输入量为常量或变化很慢时，其关系为静态特性。当输入量随时间变换较快时，其关系为动态特性。 传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移等。 所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 传感器的作用主要是感受和响应规定的被测量，并按一定规律

将其转换成有用输出，特别是完成非电量到电量的转换。传感器的组成并无严格的规定。一般说来，可以把传感器看做由敏感元件和变换元件两部分组成，。 通过最近的学习，是我了解到在实际中使用传感器的选择一定要慎重。我们可以根据测量对象与测量环境确定传感器的类型。其次，当我们在选择传感器时要注意传感器的灵敏度，频率响应范围，线性范围，稳定性，精度等。 人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。 新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。 通过对这门课的学习开阔了我的视野，让我了解了以前没有了解的东西。在老师的指导下让我明白了学习要有自觉性，要自己积极主动地去学习。

《传感器原理与应用》综合练习答案(期末考试)

《传感器原理与应用》综合练习 一、填空题 1．热电偶中热电势的大小仅与金属的性质、接触点温度有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。 2．按热电偶本身结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶、微型热电偶。3．热电偶冷端电桥补偿电路中，当冷端温度变化时，由不平衡电桥提供一个电位差随冷端温度变化的附加电势，使热电偶回路的输出不随冷端温度的变化而改变，达到自动补偿的目的。 4．硒光电池的光谱峰值与人类相近，它的入射光波长与人类正常视觉的也相近，因而应用较广。 5．硅光电池的光电特性中，光照度与其短路电流呈线性关系。 6．压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的压电效应。 7．压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己极化方向。经过极化过的压电陶瓷才具有压电效应。 8．压电陶瓷的压电常数比石英晶体大得多。但石英晶体具有很多优点，尤其是其它压电材料无法比的。 9．压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量频率小的被测量。特别不能测量静态量。 10．霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦茨力作用发生位移的结果。 11．霍尔元件是N型半导体制成扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫激励电极用于引入激励电流；另一对叫霍尔电极，用于引出霍尔电势。 12．减小霍尔元件温度误差的措施有：（1）利用输入回路的串联电阻减小由输入电阻随温度变化；引起的误差。（2）激励电极采用恒流源，减小由于灵敏度随温度变化引起的误差。 13．霍尔式传感器基本上包括两部分：一部分是弹性元件，将感受的非电量转换成磁物理量的变化；另一部分是霍尔元件和测量电路。 14．磁电式传感器是利用霍尔效应原理将磁参量转换成感应电动势信号输出。 15．变磁通磁电式传感器，通常将齿轮的齿（槽）作为磁路的一部分。当齿轮转动时，引起磁路中，线圈感应电动势输出。 16．热敏电阻正是利用半导体的数目随着温度变化而变化的特性制成的热敏感元件。 17．热敏电阻与金属热电阻的差别在于，它是利用半导体的电阻随温度变化阻值变化的特点制成的一种热敏元件。 18．热敏电阻的阻值与温度之间的关系称为热敏电阻的。它是热敏电阻测温的基础。 19．热敏电阻的基本类型有：负温度系数缓变型、正温度系数剧变型、临界温度型。 20．正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻不能用于温度范围的温度控制，而在某一温度范围内的温度控制中却是十分优良的。 21．正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻属于型，适用于温度监测和温度控制。

传感器原理及应用试题库

一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应，光电效应，热释电效应三种。 4.亮电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最

小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入 射光强改变物质导电率的物理现象称为光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 23.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)=输出量的变化值/输入量的变 化值=△y/△x 24.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；

传感器原理与应用习题解答周真苑惠娟

第1章传感器的技术基础 1.传感器的定义是什么？ 答：传感器最早来自于“sensor”一词，就是感觉的意思。随着传感器技术的发展，在工程技术领域中，传感器被认为是生物体的工程模拟物。而且要求传感器不但要对被测量敏感，还要就有把它对被测量的响应传送出去的功能，也就是说真正实现能“感”到，会“传”到的功能。 传感器是获取信息的一种装置，其定义可分为广义和狭义两种。广义定义的传感器是指那些能感受外界信息并按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。这里的“可用信号”是指便于处理、传输的信号，一般为电信号，如电压、电流、电阻、电容、频率等。狭义定义的传感器是指将外界信息按一定规律转换成电量的装置才叫传感器。 按照国家标准GB7665—87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。 国际电工委员会(IEC)将传感器定义为：传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。美国测量协会又将传感器定义为“对应于特定被测量提供有效电信号输出的器件”。传感器也称为变换器、换能器或探测器。如前所述．感受被测量、并将被测量转换为易于测量、传输和处理的信号的装置或器件称为传感器。 2.简述传感器的主要分类方法。 答：(1)据传感器与外界信息和变换效应的工作原理，可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。 (2)按输入信息分类。传感器按输入量分类有力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、速度传感器、热敏传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器、真空度传感器等。这种分类对传感器的应用很方便。

传感器原理及其应用考试重点

传感器原理及其应用 第一章传感器的一般特性 1）信息技术包括计算机技术、通信技术和传感器技术，是现代信息产业的三大支柱。 2）传感器又称变换器、探测器或检测器，是获取信息的工具 广义：传感器是一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。 狭义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 国家标准（GB7665-87）：定义：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。 3）传感器的组成： 敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电路参数或电量。 基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。 4）传感器的静态性能指标 （1）灵敏度 定义: 传感器输出量的变化值与相应的被测量（输入量）的变化值之比, 传感器输出曲线的斜率就是其灵敏度。 ①纯线性传感器灵敏度为常数，与输入量大小无关；②非线性传感器灵敏度与x有关。（2）线性度 定义:传感器的输入-输出校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏离与传感器满量程输出之比，称为传感器的“非线性误差”或“线性度”。 线性度又可分为： ①绝对线性度：为传感器的实际平均输出特性曲线与理论直线的最大偏差。 ②端基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对端基直线的最大偏差。 端基直线定义：实际平均输出特性首、末两端点的连线。 ③零基线性度：传感器实际平均输出特性曲线对零基直线的最大偏差。 ④独立线性度：以最佳直线作为参考直线的线性度。 ⑤最小二乘线性度：用最小二乘法求得校准数据的理论直线。 （3）迟滞 定义：对某一输入量，传感器在正行程时的输出量不同于其在反行程时的输出量，这一现象称为迟滞。 即：传感器在正(输入量增大)反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为迟滞。 （4）重复性 定义：在相同工作条件下，在一段短的时间间隔内，同一输入量值多次测量所得的输

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:填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件 测量电路三个部分组成。 2.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可米用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 3. 根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器 4. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示 k （x）=△ y△ x。 5. 线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端 基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性 度。 6. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。 7. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、 计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 8. 应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 9. 传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 10. 国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定 的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。11. 传感器按输出量是模拟量还是数字量， 可分为模拟量传感器和数字量传感器12. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：心）=输出量的变化值/输入量的变化 值=△ y/ △ x 13. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕 变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能：对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。 14. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传 感器，化学传感器，生物传感器。

传感器原理与应用习题及答案

《第一章传感器的一般特性》 1 试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定： 1）该测速发电机的灵敏度。 2）该测速发电机的线性度。 2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1，试求该热电偶输出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。 3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？ 4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？ 5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。 6．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。 《第二章应变式传感器》 1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为 1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。 2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。 在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。

传感器技术及应用教学大纲

传感器及应用教学大纲 一、课程说明 课程性质：专业核心课 课程描述： “传感器技术”是电子、机电与自动控制类专业的专业核心课，是必修课。通过本课程的学习，学生能了解传感器的基本概念、传感器的构成、传感器工作的有关定律、传感器的作用、传感器和现代检测技术发展的趋势。其作用是通过本课程的学习，培养学生利用现代电子技术、传感器技术和计算机技术解决生产实际中信息采集与处理问题的能力，为工业测控系统的设计与开发奠定基础。知识目标：掌握主要传感器的原理、特性，各种应用条件下传感器的选用原则和应用电路设计。 技能目标：独立分析、解决传感器方面问题的能力；利用网络、数据手册、厂商名录等获取和查阅传感器技术资料的能力。 素质目标：具有较强的专业素质，不断进行创新。 教学重点与难点： 课程重点：电阻式、电感式传感器的原理与应用，霍尔式传感器，电流、电压传感器。 课程难点：各种传感器的温度误差与补偿，电容式传感器的屏蔽技术，光纤传感器的原理。 适用专业：机电一体化、电气自动化专业 学时数：80学时 二、教学目的与内容 1 传感器技术基础（2学时） 教学目的与要求： 明确“传感器技术”在专业培养计划中的地位，课程的性质、任务和大体内容，传感器在现代生产、生活中的作用。了解检测技术与传感器的定义、组成、作用和分类，了解传感器的静、动态特性，掌握传感器常用的技术指标。 教学重点与难点： 教学重点：传感器的定义、组成和作用 教学难点：传感器的技术指标 教学内容： 1）传感器简介 （1）传感器的定义

（2）传感器的组成与作用 2）传感器的分类 （1）按工作原理分 （2）按被测量分 （3）按输出信号性质分 3）传感器的特性及主要技术指标 （1）静态特性和动态特性 （2）主要技术指标 2 电阻式传感器（6学时） 教学目的与要求： 理解电阻式传感器的组成和基本原理，了解电阻式传感器的常用类型。掌握应变片式传感器的形式、特点、应用方法和转换电路。 教学重点与难点： 教学重点：电阻式传感器的组成和基本原理 教学难点：电阻应变片的工作原理 教学内容： 1）电位器式传感器（2学时） （1）电位器式传感器的基本工作原理 （2）电位器式传感器的输出特性 （3）电位器式传感器的特性 （4）电位器式位移传感器 2）应变式传感器（2学时） （1）电阻应变片的结构和工作原理 （2）电阻应变片的特性 （3）测量电路 （4）温度误差与补偿 3）压阻式传感器（2学时） （1）压阻效应 （2）结构与特性 （3）固态压阻传感器测量电路 （4）温度补偿 3 变磁阻式传感器（4学时） 教学目的与要求： 掌握三种变磁阻式传感器（电感式传感器、差分变压器式传感器、电涡流式传感器）的基本结构和工作原理，了解上述传感器将非电量信号转换成电信号的过程，了解三种变磁阻式传感器的特点、

传感器原理设计与应用重点总结

本文档根据老师最后一次课上课时所说的相关内容并根据我自己的个人情况简要整理，相对简洁，和大家分享一下。考虑到老师说的内容和考试内容相比，可能不够完整；而且个人水平有限，不可能把握的很准确，所以只是参考而已。。。建议大家根据自己的理解补充完善~ 第一章：传感器概论 1、传感器的定义：传感器（或敏感元件）基于一定的变换原理/规律将被测量（主要是非电量的测量，可采用非电量电测技术）转换成电量信号。变换原理/规律涉及到物理、化学、生物学、材料学等学科。 2、传感器的组成：传感器一般由敏感元件（将非电量变成某一中间量）、转换元件（将中间量转换成电量）、测量电路（将转换元件输出的电量变换成可直接利用的电信号）三部分组成，有的传感器还需加上辅助电源。 3、传感器的分类 按变换原理分类——>利用不同的效应构成物理型、化学型、生物型等传感器。 按构成原理分类： 结构型：依靠机械结构参数变化来实现变换。 物性型：利用材料本身的物理性质来实现变换。 按输入量的不同分类——>温度、压力、位移、流量、速度等传感器 按变换工作原理分类: 电路参数型:电阻型、电容型、电感型传感器 按参电量如：Q（电量）、I、U、E 等分类:磁电型、热电型、压电型、霍尔型、光电式传感器 4、传感器技术的发展动向： 教材表述：发现新现象、开发新材料、采用微细加工技术、研制多功能集成传感器、智能化传感器、新一代航天传感器、仿生传感器 老师表述：微型化、集成化、廉价。 第二章：传感器的一般特性 1、静态特性 检测系统的四种典型静态特性 线性度：传感器的输出与输入之间的线性程度。传感器的理想输出-输入特性是线性的。 灵敏度：系统在静态工作的条件下，其单位输入所产生的输出，实为拟合曲线上某点的斜率。 即S N=输入量的变化/输出量的变化=dy/dx 迟滞性：特性表明传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 （产生的原因：传感器机械部分存在的不可避免的缺陷。） 重复性：重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量程多次测量时所得特性曲线不一致程度。曲线的重复性好，误差也小。产生的原因与迟滞性类似。 精确度. 测量范围和量程. 零漂和温漂. 2、动态特性：（传感器对激励（输入）的响应（输出）特性） 动态误差：输出信号不与输入信号具有完全相同的时间函数，它们之间的差异。包括：稳态动态误差、暂态动态误差

人教版高中物理选修3-2知识点整理及重点题型梳理] 传感器(原理及典型应用)

人教版高中物理选修3-2 知识点梳理 重点题型（常考知识点）巩固练习 传感器（原理及典型应用） 【学习目标】 1．知道什么是传感器，常见的传感器有哪些。 2．了解一些传感器的工作原理和实际应用。 3．了解传感器的应用模式，能够运用这一模式去理解传感器的实际运用。 4．了解传感器在生活、科技中的运用和发挥的巨大作用。 【要点梳理】 要点一、传感器 1．现代技术中，传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。 2．传感器原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。传感器原理如下图所示。 3．传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。 物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。 要点二、光敏电阻 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量，一般随光照的增强电阻值减小。 要点诠释：光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子（导电电荷）极少，导电性能不好，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。

传感器原理及应用

《传感器原理及应用》 实 验 指 导 书 测控技术实验室

实验一金属箔式应变片----单臂、半臂、全桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半臂、全电桥工 作原理和性能。 二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化, 这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R 为:ΔR/R电阻丝电阻相对变化, K为应变灵敏系数, ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化, 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部件受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压Uο1=Ek?/4。在半桥性能实验中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uο2=Ek?/2。在全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻力值：R1=R2=R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uο3=Ek?。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。 三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、 ±15V、±4V直流电源、万用表。 四、实验方法和要求： 1、根据电子电路知识，实验前设计出实验电路连线图。 2、独力完成实验电路连线。 3、找出这三种电桥输出电压与加负载重量之间的关系，并作出V o=F(m) 的关系曲线。

4、分析、计算三种不同桥路的系统灵敏度S=ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化 量，ΔW重量变化量）和非线性误差：δf1=Δm/yF·s×100%式中Δm为 输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF·s满量程 输出平均值，此处为200g。 五、思考题 1、单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2） 负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。 2、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1） 对边（2）邻边。 3、全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1=R3， R2=R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。