传感器技术与应用期末复习资料全

一、判断题（10分，每题2分）

1、传送带上塑料零件的计数通常选用电涡流传感器。（×）

2、变压器电桥电路适合应用于单只变极距型电容器，可以克服它的非线性（×）。

3、二阶传感器的动态参数主要是时间常数。（×）

4、压电式传感器通常应用于静态测量。（×）

5、并联寄生电容使电感传感器的有效电感增加，引起灵敏度提高。（√）

二、选择题(10分，每题2分)

1、在以下几种传感器当中 C 属于自源电型传感器。

A、电容式

B、电阻式

C、磁电式

D、电感式

2、当石英晶体受压时，电荷产生在垂直于 B 轴的晶面上。

A、Z

B、X

C、Y

D、X、Y、Z

3、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 C 。

A、减小激励电流

B、减小磁感应强度

C、使用电桥调零电位器

4、将机械振动转换成电信号是利用压电材料的 C 。

A、应变效应

B、电涡流效应

C、压电效应

D、逆压电效应

5、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除 B 外是线性的。

A、变面积型

B、变极距型

C、变介电常数型

三、填空（本题共20分，每空2分）

1、传感器由敏感元件、转换元件、测量电路三部分组成。

2、在石英晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在与X垂直的晶面。

3、霍尔元件采用恒流源激励是为了减小温漂。

4、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是

压电元件 并联

起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件 串联 起来。

5、金属电阻的 应变电阻效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。

6、传感器的重复性是指 传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向做全量程连续多次变动时，所得特性曲线间一致程度的指标。

7、磁电式传感器用作惯性传感器，需满足的条件是 质量块m 较大，弹簧弹性系数k 较小，被测物体振动频率足够高 。 四 证明题（本题共10分）

如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R 2=R 3=R 是固定电阻，R 1与R 4是电阻应变片，工作时R 1受拉，R 4受压，ΔR 变化相等，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd 表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。 答：工作时R 1受拉，R 4受压，ΔR 变化相等， 桥路处于平衡状态，则 R1xR3=R4xR2

R R R ?+=1 R R R ?-=4

E R

R R R E R R R R E R R R R U U U db cb cd 2

242?-?-=+?--+?+=-= 略去R ?和它的二次项,即可得R

R

E U cd ??-=2

五 论述题（本题共20分）

1.论述相敏检波电路用于差动变压器的测量电路时的工作原理。

R 2 R 1

R 3

R 4 E

a

b

d

c

U cd

移相器的作用：使er 和es 保持同相或反相，且满足er>>es 。

R1=R2，C1=C2。

当衔铁处于中间位置时，es=0，只有er 起作用。若er 正半周，A+，B-，则 D1、D2导通，D4、D3截止，流过R1,R2上的电流分别为i1,i2，其电压降U CB 与U DB 大小相等方向相反，所以U CD ＝0。若er 负半周，则 D4、D3导通，D1、D2截止，流过R1,R2上的电流分别为i3,i4，其电压降U CB 与U DB 大小相等方向相反，所以U CD ＝0。

若衔铁上移，es ≠0，此时er 和es 同相，由于er>>es ，当er 正半周，D1、D2导通，D4、D3截止，D1回路的电势为er+ es /2, D2回路的电势为er- es /2。所以，回路电流i1 〉i2, U CD 〉0。当er 负半周， D4、D3导通，D1、D2截止，D3回路的电势为er- es /2，D4回路的电势为er+ es /2，回路电流i4 〉i3, U CD 〉0。

若衔铁下移，es ≠0， er 和es 反相，U CD <0 输出信号的正负代表了衔铁位移的方向。

2.推导出二阶传感系统在"频域最佳阻尼比系数”下的谐振频率ωr.

答：由归一化的幅值增益A （w ）=1/2)wn

w n *2(]2)(

1[∧+∧-ζwn w 当A （w ）对w 求导时，如果出现等于0的情况，则此时出现峰值，出现的频率则为谐振频率，由dA （w ）/dw=0求得wr=wn n 2*21∧-ζ

3.什么是谐振子的机械品质因数Q? 它对谐振系统的测量有什么影响?

解：实际系统的谐振频率2

21ξ-=r

w 与系统的固有频率m k w n

/=存在一定的差别，

为了描述谐振状态的优劣程度，引入谐振子的机械品质因素Q 值，C

S

E E Q π

2=

Q 值反映了谐振子振动中阻尼比系数的大小及消耗能量快慢的程度，也反映了幅频特性曲线陡峭程度，即谐振敏感元件选频能力的强弱，从系统振动能量来说，Q 值越高表明相对于给定的谐振子每周存储的能量而言，由阻尼等消耗的能量就越小，系统的储能效率就越高，系统抗干扰能力越强；同时Q 值越高，表明谐振子的谐振频率与系统的固有频率就越接近，系统的选频特性就越好，越容易检测到系统的谐振频率，同时系统的振动频率就越稳定，重复性就越好。

4.简述二阶测试系统的”时域最佳阻尼比系数”和”频域最佳阻尼比系数”的物理意义.

答：根据所允许的相对误差σt 确定系统的超调量σp 的原则来选择阻尼比系数ξn ，这时的阻尼比系数就为时域最佳阻尼比系数。

对于相同的允许误差σF ，必定有一个使二阶传感器获得最大工作频带的阻尼比系数，称之为频域最佳阻尼比系数。

六 计算题（共30分）

1 （共10分）有个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面微分方程描述，试求这两个系统的时间常数t 和静态灵敏度K 。 （1）

T y dt dy

5105.1330

-?=+

式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。（4分）

解： 时间常数t=a1/a0=30/3=10 （S ）;

静态灵敏度K=b0/a0=(1.5*10^-5)/3=5*10-6（V /℃）

（2） 某一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即

x y dt dy dt y d 10

1032

2100.111025.2100.3?=?+?+

式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2

。试求其固有振荡频率w n 和阻尼比z 。（6分）

解：由题给微分方程可得：

5n 3

1.510(/)0.01

rad s ωξ==?=

=

2 一只传感器测得的数据如下，根据这些数据求端点法的拟合直线，并求其线性度。（10分）

解： 设直线方程为 : 两点法确定拟合直线方程 y=0.672x+0.495 则满量程输出为：

.0.672(6.70.9) 3.8976F S y =-=

直线拟合值：

线性度：%100?±

=ES

MAX

L Y E ΔLmax=0.575; Yes=3.8976;

所以eL=0.575/3.8976*100%=14.75%;

3. （共10分）有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm ，假设与被测工件的初始间隙d 0=0.3mm 。试求：

(1)如果传感器与工件的间隙变化量△d=±10μm，电容变化量为多少?（5分）

(2)如果测量电路的灵敏度足K u =100mV/pF ，则在△d=±1μm 时的输出电压为多少?(5分)

()

()pF 48.1F 1048.1103.01041085.8123

2

3

1202

0000=?=?????=

==----ππεεd r d S C

由

0d d

C C ?=?，则当Δd=±10um 时

pF

049.03.0101048.13

00±=?±?=?=?-d d C C

(2) 当Δd=±1μm 时

pF 0049.0pF 48.1103.01300±=??±=?=

?m m C d d C μμ

由 Ku=100mV/pF=U0/ΔC ，则

U0=Ku ΔC=100mV/pF ×(±0.0049pF)=±0.49mV

2如图所示的差动电感式传感器的桥式测量电路，L 1、L 2为传感器的两差动电感线圈的电感，其初始值均为L 0。R 1、R 2为标准电阻，u 为电源电压。试写出输出电压u 0与传感器电感变化量△L 间的关系。

解：

u R l L w l L w R l L w l L w u ])()

()()

([

2

2

2

2

2

12

2

0+?-?--

+?+?+=

当R R R ==21且L L ?>>时，有：

u R L w L

w u 22202+?=

3 如习题图3所示气隙型电感传感器，衔铁截面积S=4×4mm 2，气隙总长度δ=0.8mm ，衔铁最大位移△δ=±0.08mm ，激励线圈匝数W=2500匝，导线直径d=0.06mm ，电阻率ρ=1.75×10-6W.cm ，当激励电源频率f=4000Hz 时，忽略漏磁及铁损，求：

(1)线圈电感值；

(2)电感的最大变化量； (3)线圈的直流电阻值； (4)线圈的品质因数；

(5)当线圈存在200pF 分布电容与之并联后其等效电感值。

图3

解:(1)H S

u W L 157.0108.0104410425002

23672020=??????=?=---πδ （2）

H

L L L H S

u W L H

S

u W L 065.0131.0-196.0131.010

)16.08.0(10441042500)

2

(208.0-196.010)16.08.0(10441042500)

2

(208.0213

6720223

672021==-=?=?+?????=?+?=

=?=?-?????=?-?=

=?------πδδ

δπδδ

δ时当时当

(3)线圈边长a=4+0.03=4.03mm

Ω=???????==

=

---6.249)

1003.0(1003.4425001075.1)2

(42

1162

ππρρd a W s

l

R （4）8.156

.249157

.0400022=??==ππR fL Q

（5）H LC f L L 16.010

200157.0)40002(1157

.0)2(112

22p =????-=-=-ππ

4 已知压电式加速度传感器的阻尼比ζ=0.1，其无阻尼固有频率f 0=32kHz ，若要求传感器的输出幅值误差在5％以内。问：根据此条件得出的响应频率是传感器的最高响应频率还是最低响应频率？并确定该响应频率。

解：

kHz

f f w w w w

w w

w w w w w w w w A H n

n

n n

n n n n 04.73222.022.022.022.038.105

.1)1.02(])(

1[1

%

51)2(])(

1[1

02222

22=?======?+-<-+-=

?或

（舍去）

解得：统，故：该系统是个二阶阻尼系ξ

这是传感器的最高响应频率。

3 对图二所示的变间隙差动电容传感器结构，讨论温度变化对结构稳定性的影响。

图二 变间隙电容差动结构

只有温度变化时:

0000000000000000011

;

2211

()()

22

1

2

121

0,:=0

t h b h b t t t

h b t h b a h b a h h t b b t h t b t

e h t b t

e h b δδααααδδδδαααα=--=-+?-+??+?-==-?-??=+时需满足

温度变化和动极板向上运动同时发生时:

2.某传感器的输出/输入数据如下表所示,试用平移端基直线法求线性度.

解：端基线的斜率：K=（12.05-2.02）/5=2.005

12; +;C 2=C t t t

δδδδδδδδ=-?=???

端基线方程：y=0.015+2.005x 则：2: （2 4.025）3：（3 6.03）4：（4 8.035）5：（5 10.04）

则：最大偏差是0.135最小偏差是-0.06

所以平移端基线的线性度是ξL=0.5*（0.135+0.06）/10.03*100%=0.97%

传感器原理及应用期末考试试卷(含答案)

传感器原理及应用 一、单项选择题(每题2分．共40分) 1、热电偶的最基本组成部分是()。 A、热电极 B、保护管 C、绝缘管 D、接线盒 2、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( )。 A、补偿导线法 B、电桥补偿法 C、冷端恒温法 D、差动放大法 3、热电偶测量温度时( )。 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 4、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、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 5、要形成测温热电偶的下列哪个条件可以不要（）。 A、必须使用两种不同的金属材料； B、热电偶的两端温度必须不同； C、热电偶的冷端温度一定要是零； D、热电偶的冷端温度没有固定要求。 6、下列关于测温传感器的选择中合适的是（）。 A、要想快速测温，应该选用利用PN结形成的集成温度传感器； B、要想快速测温，应该选用热电偶温度传感器； C、要想快速测温，应该选用热电阻式温度传感器； D、没有固定要求。 7、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是( )。 A、接线方便 B、减小引线电阻变化产生的测量误差 C、减小桥路中其他电阻对热电阻的影响 D、减小桥路中电源对热电阻的影响 8、在分析热电偶直接插入热水中测温过程中，我们得出一阶传感器的实例，其中用到了（）。 A、动量守恒； B、能量守恒； C、机械能守恒； D、电荷量守恒； 9、下列光电器件中，基于光电导效应工作的是( )。 A、光电管 B、光敏电阻 C、光电倍增管 D、光电池

传感器原理及应用试题库(已做)

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.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。 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）=Δy/Δx 。 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。 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 =输出量的变化值/输入量的变化12.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x) 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。

《传感器技术与应用》期中考试题(含答案)

一、填空题：（每空2分，共20分） 1、传感器的动态特性越好，则能测的信号频率越宽（宽、窄）。 2、已知一米尺的修正值为-2mm，现用该米尺测得某物体长度为32.5cm，则该物体长度为 32.3 。 3、测50mm的物体，测得结果为50.02mm，则相对误差为 0.04% 。 4、相敏检波电路与差动变压器配合使用是为了辨别方向。 5、电阻式传感器是将被测非电量转换为电阻的变化的装置。 6、在差动变压器的实验中，观察到的现象是在一定范围内呈线性。 7、在某些晶体物质的极化方向上施加电场时，这些晶体物质会产生变形，这种现象称为逆压电效应。 8、电容式传感器存在的边缘效应可以通过初始电容量c0 或 加装等位环来减小。 9、差动变压器是属于信号调制中的调幅类型（调幅、调频、调相）。 二、判断题（正确的打√，错误的打×。每小题1分，共10分） 1、差动结构从根本上解决了非线性误差的问题。（ x ） 2、为了使压电陶瓷具有压电效应，必须在一定温度下通过强电场作用对其作极化处理。（ Y ） 3、变间隙型的电感式传感器初始间隙越大，灵敏度越低，非线性误差越小，量程越大。（ Y ） 4、变面积型的电容式传感器输出与输入之间的关系是线性的。（ Y ） 5、压电式传感器只能进行动态测量。（ Y ） 6、随机误差可以通过系统校正来减小或消除。（ X ） 7、求和取平均是为了减小系统误差。（ X ）

8、电涡流式传感器不仅可以用于测量金属，还可以测量非金属。（ X ） 9、石英晶体沿任意方向施加力的作用都会产生压电效应。（ X ） 10、电容传感器采用运算放大器测量电路则从原理上解决了单个变间隙型电容传感器输出特性非线性问题。（ Y ） 三、计算题（每小题10分，共50分） 1、将一电阻应变片接入电桥电路中，已知电阻应变片在无应变时的电阻值为80欧，R3=40欧，R4=100欧。运算放大器的电压增益为20。问R2选取多大合适？如果该电阻应变片的灵敏度为4，受力的作用后发生变形其应变为2×10-3，电阻值变化为多少？受到该力的作用后输出电压U为多少？ U

《传感器原理及应用》试卷样题.

1、从不同角度，测量方法有不同的分类，根据测量方式可分为、与。 2、电阻应变片的工作原理是基于的电阻值相应发生变化。 3、电阻应变片的温度补偿方法通常有和两大类。是最常用的且效果较好的线路补偿方法。 4、当衔铁位于中心位置时，差动变压器输出电压并不等于零，我们把差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，其主要是由于传感器的两次级绕组的与不对称，以及磁性材料的非线性等问题引起的。 5、要满足交流电容电桥的平衡，除要满足条件外，还必须满足条件。 6、压电陶瓷与石英晶体相比， 7、磁电感应式传感器根据法拉第电磁感应定律，可以设计成两种磁电传感器结构：式和式。 8、在电荷耦合器件(CCD中，一个结构称为一个光敏元或一个像素。 9、氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解，发生变化而制成的测湿元件。 10、半导体陶瓷湿敏电阻根据其材料的电阻率随湿度增加而不同可以分为负特性湿敏半导体陶瓷和正特性湿敏半导体陶瓷。当相对湿度从0％RH 变化到100％RH 时， 湿敏半导体陶瓷的电阻值变化3个数量级，而湿敏半导体陶瓷的阻值仅变化1个数量级。 11、半导体色敏传感器相当于两只结构不同的的组合，故又称。 12、压电式超声波探头利用压电效应来产生超声波。 13、根据微波传感器的原理，微波传感器可以分为两类。

14、微波湿度传感器的工作原理是基于介质对微波的吸收与介质的成正比，水对微波的吸收作用最强。 15核辐射与物质间的相互作用主要有两种：电离作用，核辐射的。这些作用是核辐 射式传感器的工作基础。

16、辨向原理中为了得到相位差为4H B 间距的位置上放置两个 光电元件。 17、采用二进制编码器时，任何微小的制作误差，都可能造成读数的粗差，为了消除粗差，可采用码代替。它是一种码，从任何数变到相邻数时，仅有一位数码发生变化。 二、计算题（共30分） 1、（5分）测量电路的电流值mA I 5. 22=，电压V U 6. 12=，系统误差分别为mA I 5. 0+=?，V U 1. 0+=?，求修正后的功率。 2、（15分）用热电偶测量介质温度，设环境温度为25℃，将其投入300℃的被测介质中，热电偶的时间常数为s 1200=τ，试确定经过350s 后的动态误差。 （提示：热电偶测温属于一阶动态系统，即如果被测介质温度为1T ，传感器测量温度为2T 时，有下列方程成立：dt dT T T 2021τ+=）。 3、（10分）对于一阻值为120Ω的电阻应变片，其应变片灵敏度为05. 2=K ，将其贴在线膨胀系数为/10116-?=g β℃的试件上，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数/10156-?=α℃， 线膨胀系数/109. 146-?=s β℃。当传感器环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变 化量/(R R ?为多少？折合附加应变t ε为多少？ 三、论述题（共20分，每题5分）

传感器技术与应用试题及答案(二)

传感器技术与应用试题及答案（二） 传感器技术与应用试题及答案(二) 题号一、选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 1、以下不属于我国电工仪表中常用的模拟仪表精度等级的是( ) A 0.1 B 0.2 C 5 D 2 2、( )又可分为累进性的、周期性的和按复杂规律变化的几种类型。 A 系统误差 B 变值系统误差 C 恒值系统误差 D 随机误差 3、改变电感传感器的引线电缆后，( ) A不必对整个仪器重新标定 B 必须对整个仪器重新调零 C 必须对整个仪器重新标定 D不必对整个仪器重新调零 4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中( )。 A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持

不变 5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入( )，可测得最大的容量。 A、塑料薄膜 B、干的纸 C、湿的纸 D、玻璃薄片 6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( ) 。 A、提高测量灵敏度 B、减小非线性误差 C、提高电磁兼容性 D、减小引线电阻的影响 7、当石英晶体受压时，电荷产生在( ) 。 A、Z面上 B、X面上 C、Y面上 D、X、Y、Z面上 8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是( )。 A、悬臂梁 B、弹簧管 C、实心轴 D、圆环 9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( )。 A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用 C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D、提高灵敏度 10、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了( )测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 D、零点式 11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为( )。

传感器技术与应用题库

传感器技术与应用题库 传感器技术与应用 知识储备 练习题 0-1. 传感器特性在检测系统中起到什么作用, 0-2(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, 0-3(解释下列名词术语: 1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。 0-4(根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能 够测量哪些物理参量, 0-5(通常传感器由,,,,,,,,,,,,,,,,,,,部分组成， 是能把外界,,,,,,,,转换成,,,,,,,,器件和装置。 0-6(测量系统的静态特性指标主要有哪些, - 1 - 传感器技术与应用 学习情境1 温度的检测 练习题 1-1(什么是热电效应,热电势由哪几部分组成, 1-2(热电偶产生热电势的原因和条件是什么,

1-3(描述热电偶的四个基本定律和它们的实用价值。 1-4(为什么热电偶需要冷端补偿,冷端补偿有哪几种方法, 1-5(用镍铬-镍硅(K型)热电偶测量温度，已知冷端温度为40?， 用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29(188mv，求被 测点的温度。 1-6(用镍铬-镍硅(K型)热电偶测量炉温，已知热端温度为 800?，冷端温度为50?，为了进行炉温的调节及显示， 要将热电偶产生的热电动势信号送到仪表室，仪表室的温 度为20?，分别求冷端用铜导线与用补偿导线连接到仪表 测得的炉温,并比较结果。 1-7(简述热电阻测温原理，常用热电阻有哪些,它们的性能特点是什么, 1-8(热敏电阻有哪几种类型,简述它们的特点及用途。 1-9(描述常用的三种温度传感器的异同点。 1-10(联系实际，描述一个测温系统。指出它的测温范围、使用 的器件。并说出为什么使用该测温器件, 1-11(简要描述使用的测温传感器的原理、接线和注意事项等。 - 2 - 传感器技术与应用 学习情境2 气体的检测 练习题 2-1(简述气敏电阻的组成、工作原理及特性。 2-2(为什么气敏电阻需要加热使用, 2-3(如下图所示为可燃气体报警器电路图， (1)试分析其工作原理，并选用合适的元件参数。

《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。

(完整word版)中北大学传感器原理与应用试题及答案

中北大学传感器原理与应用试题（一）

A ． 60Ω B ．120Ω C ．200Ω D ．350Ω 3．通常用应变式传感器测量（ ）。 A ．温度 B ．速度 C ．加速度 D ．压力 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（ ）。 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（ ）。 A ．外光电效应 B ．内光电效应 C ．光电发射 D ．光导效应 四作图并说明以下问题（每题6分）

1）横向压电效应 2）差动变压器的工作原理 3）霍耳传感器的工作原理 4）涡流传感器的等效电路图 5）反射光纤位移传感器的工作原理 传感器原理与应用试题答案（一） 一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分） 1．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。 2．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。 3．闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。 4．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。 5．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。评分标准：每填一个空，2.5分，意思相近2分。 二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分）

1．电阻应变片的线路温度补偿方法有（ A.B.D ）。 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 2．电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（B）。 A． 60Ω B．120Ω C．200Ω D．350Ω 3．通常用应变式传感器测量（BCD）。 A．温度 B．速度 C．加速度 D．压力 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（B,D）。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 评分标准： 3\4\5题回答对一个2分，1题（A.B.D）回答对一个2分，两个3分，2题（B）不对没有得分。

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《传感器与应用》 一、填空题（每空1分，共25分） 1．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是一常数 .2．用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分用应变式力传感器、应变式加速度传感器等（任填两个）。3.采用热电阻作为测量温度的元件是将温度的测量转换为电阻的测量。4．单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、铁磁性外壳和可沿线圈轴向移动的活动铁芯组成。5．利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较好的灵敏度，应该让线圈与被测物的距离大大小于线圈半径6．空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器7．振筒式传感器是以均匀薄壁圆筒作为敏感元件，将被测气体压力或密度的变化转换成频率。8．由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管，以便利用光谱特性灵敏度较高的区段。9．按热电偶本身结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶。10．硒光电池的光谱响应区段与人类相近，因而得到应用。11．热敏电阻正是利用半导体载流子数目随着温度变化而变化的特性制成的温度敏感元件。12．当半导体材料在某一方向承受应力时，它的电阻率发生显著变化的现象称为半导体压阻效应。用这个原理制成的电阻称固态压敏电阻。13．磁敏二极管工作时加正向电压。由于它的磁灵敏很高，特别适用于测量弱磁场。 二、选择题（每小题2分，共16分，7、8两题答案不止一个） 1．电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是（B）。A 60ΩB120ΩC 200ΩD 350Ω2．电涡流式传感器激磁线圈的电源是（ C ）。A 直流 B 工频交流 C高频交流 D低频交流3．变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（B）。 A 正比关系 B 反比关系 C 无关系 4．单色光的波长越短，它的（A）。 A 频率越高，其光子能量越大 B 频率越低，其光子能量越大 C 频率越高，其光子能量越小 D 频率越低，其光子能量越小 5．热电偶可以测量（ C ）。 A 压力 B 电压 C 温度 D 热电势 6．光敏电阻适于作为（B）。 A 光的测量元件 B 光电导开关元件 C 加热元件 D 发光元件 7．目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（ AD ）。

传感器技术与应用考题及部分答案

一、填空题（每空1分，共30分） 1、声波是一定频率范围内可以在弹性介质中传播的波，低于16 Hz的声波称为次声波，高于20k Hz的声波称为超声波。 2、超声波可分为纵波、横波、表面波。 3、超声波中的纵波能在固体、液体、气体中传播；横波只能在固体中传播。 4、在空气中传播的超声波，其频率应选得较低；在固体、液体中传播的超声波，其频率应选得较高。 5、光电元件的工作原理是基于不同形式的光电效应。 6、光敏电阻的相对光敏灵敏度与入射光波长的关系称为光谱特性，亦称为光谱响应。 7、光敏电阻的阻值与入射光量有关，而与电压、电流无关。 8、光敏晶体管的光电特性是指外加偏置电压一定时，光敏晶体管的输出电流与光照度之间的关系。 9、光电检测必须具备光源、被测物、和光敏元件。 10、光电开关可分为直射（透射）型和反射型两种。 11、光纤传感器主要由光导纤维、光源和光探测器组成。 12、光纤是利用光的完全内反射原理传输光波的一种媒质。 13、接触式码盘的码道数n越大，所能分辨的角度α越小，测量精度越高。

14、感应同步器利用定尺和滑尺的两个平面印刷电路绕组的互感随其相对位置变化的原理，将位移转换为电信号。 二、选择题（每小题2分，共30分） 1、直探头可发射和接收 A 波，斜探头可发射和接收 B 波。 A 纵B横C表面 2、超声波测厚常用C 法。 A穿透B反射C脉冲回波 3、光敏二极管在测光电路中应处于 B 偏置状态；而光电池通常处于 A 偏置状态。 A 正向B反向C零 4、温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流 A 。 A上升B下降C不变 5、普通型硅光电池的峰值波长为 B 。 A 0.8mm B 0.8μm C 0.8nm 6、下列传感器中，不能直接用于直线位移测量的传感器是 C 。 A 长光栅 B 感应同步器 C 角编码器 7、增量式位置传感器输出的信号是 C 。 A 电压信号 B 电流信号 C 脉冲信号 8、某直线光栅每毫米刻线数为50线，采用四细分技术，则该光栅的分辨力为 A μm。 A 5 B 20 C 50 9、光栅中采用sin和cos两套光电元件是为了 B 。 A 抗干扰 B 辨向 C 进行三角函数运算 10、增量式编码器通常为 B 码盘。 A 接触式 B 光电式 C 电磁式 11、有一只1024位增量式角编码器，光敏元件在30秒内连续输出了102400个脉冲，则该编码器测得的转速为 A r/min。 A 200 B 1024 C 3000 12、感应同步器的输出电压 C 励磁电压。

传感器技术及应用 试 题(2007)重点

哈工大2007 年秋季学期 传感器技术及应用试题 课程综合考试，合计分数70分 一、判断题（正确打√标记，错误打×标记，每题1分，共5分） 1．（）传感器是一种测量器件或装置，它将被测量按一定规律转换成可用输出，一般系统有输入和输出，所以均可看作传感器。 2．（）对变间隙的电容式传感器而言，即使采用差动结构也不能完全消除非线性误差。 3．（）压电晶体有三个互相垂直的轴，分别为X轴（电轴）、Y轴（力轴）、Z轴（光轴），当沿某一轴的方向施加外作用力时，会在另外两个轴的表面出现电荷。 4．（）光电池和光敏二极管都是建立在内光电效应基础上，工作电路也一样。 5．（）自感式电感传感器改变空气隙等效截面积类型变换器转换关系为非线形的，改变空气隙长度类型的为线形的。 二、简答题（每题5分共20分） 1．什么是传感器？传感器由哪三个部分组成？ 2．简述热电偶热电势产生的原因。

3．简要说明金属应变片与半导体应变片在工作原理上的区别? 4．什么是电容传感器的“驱动电缆技术”，采用它的目的是什么？ 三、（8分）影响电容传感器精度的主要因素是边缘效应和寄生电容，试分别详细说明减少这两种影响的措施（建议以图示进行辅助说明）。

H 四、（12分）什么是电感传感器的零点残余电压？残余电压过大带来哪些影响？减小零点残余电压的措施有哪些？ 五、（10分）霍尔片采用恒流源供电，为补偿温度误差，采用在输入回路并联电阻，如下图示，若已知霍尔元件灵敏度温度系数为α，霍尔元件输入电阻温度系数为β，温度t 0 时的输入电阻为R i0，霍尔元件灵敏度系数为K H0；温度t 1时的输入电阻为00[1()]it i R R t t β=+-，霍 尔元件灵敏度系数为00[1()]Ht H K K t t α=+-,请推导并联的电阻R P 的大小。

传感器技术与应用第3版习题答案

《传感器技术与应用第3版》习题参考答案 习题1 1.什么叫传感器它由哪几部分 组成 答：传感器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。传感器通常由敏感元件和转换元件组成。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适于传输或测量的电信号部分。 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用 答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种各有什么优、缺点 答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。 按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。 按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 4. 什么是传感器的静态特性它由哪些技术指标描述 答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。 5. 为什么传感器要有良好的动态特性什么是阶跃响应法和频率响应法 答：在动态（快速变化）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。因此，需要传感器具有良好的动态特性。 测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法，是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性。动态特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直。 频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数的被测量，测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器，输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率是相同的，相位与各频率成线性关系。

传感器原理及其应用期末预习复习资料

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。 1．什么是传感器？ 广义：传感器是一种能把特定的信息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：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。 2．传感器由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 传感器一般由敏感元件、转换原件和基本电路组成。敏感元件感受被测量，转换原件将其响应的被测量转换成电参量，基本电路把电参量接入电路转换成电量。传感器的核心部分是转换原件，转换原件决定传感器的工作原理。 3．传感器的总体发展趋势是什么？传感器的应用情况。 传感器正从传统的分立式朝着集成化、数字化、多功能化，微型化、智能化、网络化和光机电一体化的方向发展，具有高精度、高性能、高灵敏度、高可靠性、高稳定性、长寿命、高信噪比、宽量程和无维护等特点。未来还会有更新的材料，如纳米材料，更有利于传感器的小型化。发展趋势主要体现在这几个方面：发展、利用新效应；开发新材料；提高传感器性能和检测范围；微型化与微功耗；集成化与多功能化；传感器的智能化；传感器的数字化和网络化。 4．了解传感器的分类方法。所学的传感器分别属于哪一类？ 按传感器检测的范畴分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器按传感器的输出信号分类：模拟传感器、数字传感器 按传感器的结构分类：结构型传感器、物性型传感器、复合型传感器 按传感器的功能分类：单功能传感器、多功能传感器、智能传感器 按传感器的转换原理分类：机—电传感器、光—电传感器、热—电电传感器、磁—电传感器 电化学传感器 按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器 国标制定的传感器分类体系表将传感器分为：物理量、化学量、生物类传

传感器原理与应用复习题及答案

中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案 传感器原理与应用 一、名词解释 1．传感器 2．传感器的线性度 3．传感器的灵敏度 4．传感器的迟滞 5．绝对误差 6．系统误差 7．弹性滞后 8．弹性后效 9．应变效应 10．压电效应 11．霍尔效应 12．热电效应 13．光电效应 14．莫尔条纹 15．细分 二、填空题 1．传感器通常由、、三部分组成。 2．按工作原理可以分为、、、。 3．按输出量形类可分为、、。 4．误差按出现的规律分、、。 5．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 6．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 7．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。 8．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs= 。 9．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。 10．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭矩。 11．电容式压力传感器是变型的。 12．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL 为Pa-1。 13．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 14．热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。 15．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。 16．目前应用于压电式传感器中的压电材料通常有、、。 17．根据电容式传感器的工作原理，电容式传感器有、、 三种基本类型 18．热敏电阻按其对温度的不同反应可分为三类、、。 19．光电效应根据产生结果的不同，通常可分为、、三种类型。

《传感器原理及应用》课程试题(A卷)

复习 一、填空（在下列括号中填入适当的词汇，使其原理成立） 1、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是常数。 2．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。 3、有源滤波器由集成运放和__ RC网络__ 组成。 4、采用热电阻作为测量温度的元件是将温度的测量转换为电阻的测量。 5、单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、铁磁性外壳和可沿线圈轴 向移动的活动铁心。 6、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。 7．闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。 8、动态标定的目的，是检验测试传感器的动态性能指标。 9、在电阻应变片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表__ 材料压阻系数。 10、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是CU50 ，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是镍铬。 11、红外图像传感器由红外敏感元件和电子扫描电路组成。 12、空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器。 13、当半导体材料在某一方向承受应力时，它的电阻率发生显着变化的现象称为半导体压阻效应。 14．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。 15．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用细分技术。 16．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的接地端 1、在以下几种传感器当中( 压电式)属于自发电型传感器。 2．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（温度）。 3、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( C )。 C．将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 4、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小，( A )。 A．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

传感器原理及应用习题

《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。 3．一材料为钢的实心圆柱形试件，直径d＝10 mm，材料的弹性模量E＝2 ×1011N／m2，泊松比μ＝0.285，试件上贴有一片金属电阻应变片，其主轴线与试件加工方向垂直，如图1所示，若已知应变片的轴向灵敏度k x ＝2，横向灵敏度C=4%，当试件受到压缩力F＝3×104N作用时。应变片的电阻相对变化ΔR／R为多少。 4．在材料为钢的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各粘贴一片电阻120 Ω的金属电阻应变片，如图2所示，把这两片应变片接入差动电桥，已知钢的泊松比μ＝0.285，应变片的灵敏系数k0＝2，电桥电源电压U sr＝6V（d．C．），当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值ΔR1=0.48 Ω，试求电桥的输出电压。 图1 图2 5．一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有二片电阻应变片，做成秤重传感器，如下图所示。已知l＝100 mm，b＝11 mm，t＝3 mm，E＝2.1×104N／mm2，k0＝2，接入直流四臂差动电桥，供桥电压 6 V，当秤重0.5 kg时，电桥的输出电压U sc为多大。 6．今在（110）晶面的〈001〉〈110〉晶面上各放置一电阻条，如下图所示，试求：l）在0.1MPa

13传感器技术与应用答案

传感器技术与应用习题答案 习题1 l.1 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：检测系统是由被测对象、传感器、数据传输环节、数据处理环节和数据显示环节构成。 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的。 数据传输、处理环节，又称之为测量电路，它的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。 数据显示记录环节是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。常用的有模拟显示、数字显示和图像显示三种。 1.2 传感器的型号有几部分组成？各部分有何意义? 答：传感器是由敏感元件、转换元件和测量电路组成，敏感元件：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，它是传感器的核心。转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量电信号的元件。测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步转换和处理的部分，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。 1.3 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：直接测量。使用电压表进行测量，对仪表读数不需要经过任何运算，直接表示测量所需要的结果。 1.4 某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V，试求该仪器的灵敏度。 解: 灵敏度s=(3.5-2.5)v/(5.0-4.5)mm=2v/mm 1.5 有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为 2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理? 答：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。因此，应该选用1.5级的测温仪器 1.6 什么是系统误差和随机误差?准确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差? 答：系统误差(简称系差)：在一定的条件下，对同一被测量进行多次重复测量，如果误差按照一定的规律变化，则把这种误差称为系统误差。系统误差决定了测量的准确度。系统误差是有规律性的，因此可以通过实验或引入修正值的方法一次修正给以消除。 随机误差(简称随差，又称偶然误差)：由大量偶然因素的影响而引起的测量误差称为随机误差。对同一被测量进行多次重复测量时，随机误差的绝对值和符号将不可预知地随机变

传感器原理及应用试题库

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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，内光电效应，热释电效应三种。 4.光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内。 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内部接线方式： 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内光电效应。 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.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.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。 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

成都理工大学传感器期末考试试题

成都理工大学《传感器原理与应用》试题1 一填空（每空1分，共20分） 1.通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成，是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。 2.金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应；半导体或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。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。 3.螺线管式差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移方向（或正负）可采用相敏检波电路。 4.把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称霍尔效应，这个电动势称为霍尔电势。外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象成磁阻效应。 5.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，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。

6.在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称外光电效应；入射光强改变物质导电率的现象称光电导效应；半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动式的效应称光生伏特效应。 7、块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称电涡流传感器；这种传感器只能测量金属物体。 8、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生电动势，这种现象称热电效应；若两金属类型相同两端温度不同，加热一端时电路中电动势E=0。 二选择题（每空1分，共20分） 电阻应变片磁敏电阻霍尔元件气敏传感器湿敏传感器 光电耦合器压电传感器电容传感器热敏电阻CCD电荷耦合器 压阻式传感器光纤传感器磁电传感器光电二极管差动变压器 热释电器件磁敏晶体管电涡流传感器光电池超声波传感器 热电偶红外传感器色敏传感器 正确选择以上传感器填入以下空内：