传感器原理及应用期末考试试题库含答案

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 C

E R L

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+4π2f 2τ2)

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；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。

25. 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。 P3

26. 应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为 柱式传感

器 、 轮辐式传感器 、 悬梁式传感器 和 环式传感器

27. 大多数接收器对所感受的波长是有选择性的，接受器对不同波长光的反应程度称为光谱灵敏度，其表达式为：)

()()(λφλλU S = 28.应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电阻 两部分组成。

29. 应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计

30. 传感器种类繁多，根据传感器感知外界信息的基本效应，可将传感器分为

基于物理效应 ， 基于化学效应 ， 分子识别 三大类。

31. 长为l 、截面积为A 、电阻率为ρ的金属或半导体丝，其电阻为：A

l R ρ=。 32. 传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈值、迟滞差、稳定性（5）

33. 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（4）

34. 在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式

应变计。

35. 光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分

为光电导效应、光生伏特效应 。

36. 应变计的允许的最高工作频率f 是应变计的重要参数，若应变波幅测量的相

对误差为e ，在该材料中的传播速度为v ，则对于L 的应变计，其f=

6e l

νπ 。 37. 应变计根据敏感元件的材料不同，可分为金属式和半导体式。

38. 应变计根据敏感元件的不同可以分为金属式和半导体式两大类。

39. 应变测力传感器由弹性体、应变计和外壳组成。

40. 内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。

41. 光敏电阻的温度特性的公式是α=%100)(21212?--R T T R R （R 1为在一定光照下，温度为T 1时的阻值；R 2为在一定光照下，温度为T 2时的阻值）

42. 电阻应变计，也称应变计或应变力，是一种能将机械构件上的应变的变化转

换成电阻变化的传感元件。

43. 一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶系统、一阶和二阶系统组

合而成的。

44. 敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越 小 (大/

小)。

45. 应变式传感器的基本结构通常可以分为两部分，弹性敏感元件和应变计。

46. 应变计自补偿方法包括：选择式自补偿应变计和双金属敏感栅自补偿应变

计。

47. 入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。

48. 光电倍增管是利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。

49. 依据传感器的输出信号形式，传感器可分为 模拟式传感器 ， 数字式

传感器 。

50. 传感器线性度公式max 100%t FS e Y ?=±

? ，其中，Y FS 表示的是 传感器满量程输出平均值 。

51. 两个各有G 1(s)和G 2(s)传递函数的系统串联后，如果其阻抗匹配合适，相互

之间不影响彼此的工作状态，那么其传递函数为 G(s)= G 1(s)? G 2(s) 。

52. 实验表明，金属线材的应变计实际灵敏度k 恒 （＞、＜或＝）理论

灵敏度系数k 0 , 其原因除了粘合剂、基片传递变形失真外，主要原因是存在

横向效应 。

53. 光电倍增管是利用 二次电子释放 效应，将光电流在管内部进行放大。它

由 光电阴极 、 若干倍增极 和 阳极 三部分组成。

54. 根据传感器感知外界信息所依据的基本效应，可将传感器分为三大类，分别

是： 物理传感器 、 化学传感器 、 生物传感器

55. 输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小到同一入值时的输出值不相等，叫

做 迟滞 现象。 迟滞差 表示这种不相等的程度。其值以 满量程 的输出ＹFS 的百分数表示。

56. 由于环境改变而带来的温度误差，称为应变计的 温度误差 ，又称 热输

出

57. 悬臂梁作为弹性敏感原件，根据其界面形状不同，一般可分为 等截面梁 和

等强度梁 。

58. 线性度和灵敏度是传感器的 静态 指标，而频率响应特性是传感器的 动

态 指标。

59. 金属电阻的 应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。

60. 光纤的类型按折射率变化类型分类有 跃阶折射率光纤 ，渐变折射率光纤，

按传播模式的多少分类有 单模光纤， 多模光纤。

61. 相位型光纤传感器通常使用相位检测的方法，该方法主要包括： 零差检

测、外差检测、合成外差检测 等三种方法。

62. 厚度剪切模的石英振子固有共振频率为 63. 法布里-珀罗干涉仪，它是由两块平行的部分透射平面镜组成的。这两块平

面镜的 反射率 通常是非常大的，一般大于或等于 95%。。

64. 能保证一个湿敏器件正常工作的环境的最大变化范围称为 湿度量程。 65. 光纤传播过程中由于 材料的吸收 ，散射 和 弯曲处的辐射损耗 等的影响，

不可避免的要有损耗。

66. 测量加速度的传感器种类很多，目前使用最广泛、最普遍的是 压电加速度

传感器

67. 光线的结构由 纤芯 ， 包层 ， 护套 三个部分组成。

68. 依据干涉型光纤传感器的基本原理，目前光纤传感器中采用四种不同的干涉

测量结构。它们分别是 迈克尔孙 、 马赫-泽德 、 萨格奈克 和 法布里-珀罗 等四种结构。 69. 热敏电阻有三种类型，即 正温度系数型、 负温度系数型、 临界温度系数

型

70. 光纤按折射率变化类型可分为 阶跃折射率光纤 和 渐变折射率光纤 ；按

传播模式的多少可分为 单模光纤 和 多模光纤 。

71. 光纤的导光能力取决于纤芯和包层光学性能，数值孔径作为光纤的几个重要

参数，根据光纤纤 心折射率1n 和包层折射率2n ，数值孔径可以定义为：2212NA n n =-， 单模传输条件是V<2.404

72. 红外热辐射传感器，从原理上可以分为热电型和光量子型。

73. 光量子型传感器可以分为光导型、光电型、光电磁型、肖特基型

74. 传感器按工作原理分为： 应变式 ， 电容式 ， 电感式 等。

75. 传感器灵敏度定义为：()y k x x

?=? 76. 内光电效应分为：光电导效应和光生伏特效应。

77. 光电二极管是利用PN 结单向导电性的结构光电器件 78. 依据光纤传感器的原理，可以分为 强度型(振幅型)光纤传感器 与 干涉型

光纤传感器 。

79. 光纤的结构：纤芯，包层，护套

80. 从传感器机理上来说，光纤传感器可分为振幅型和相位型两种。

81. 当某些晶体沿一定方向伸长或者压缩是，在其表面上会产生电荷，这种效应

称为压电效应＿＿。

82. 温度传感器从使用上分大致可以分为接触型和非接触型两大类

83. 辐射能量的最大值所对应的波长随温度的升高想短波方向移动，用公式表

达为＿＿。

84. 光纤的数值孔径是表征 光钎集光本领 的重要参数

85. 光纤的传输损耗主要来源于 材料吸收损耗 、 散射损耗 、 光波导弯曲

损耗

86. 亮场微弯传感器检测 纤芯中光强度 的变化，暗场微弯传感器检测 包层

中光强度 的变化。两者相比较 暗场微弯传感器 检测灵敏度高。

87. 光强调制型光纤传感器利用（1） 光纤微弯效应 （2） 被测信号改变光纤

对光波的吸收特性 （3） 被测信号改变光纤的折射率 （4） 两相位光纤间通过有倏逝波的耦合 （5） 发送光纤与接收光纤之间相对横向或纵向位移以改变接收光强 五种方式来实现光强调制

88. 一般在光纤探头的端部， 发射光纤与接收光纤有以下四种分布：随机分

布·半球形对开·共轴内发射分布·共轴外发射分布

89. 半导体应变片工作原理是基于 压阻 效应，它的灵敏系数比金属应变

片的灵敏系数 大十倍 。

90. 半导体色敏传感器是在同一硅基片上具有两个 深浅不同 的PN 结，其中

浅结 对 短波长光 响应好，深结对 长波长光 响应好

91. 传感器灵敏度定义为：()y k x x

?=? 92. 光电二极管是利用PN 结单向导电性的结构光电器件

93. 依据光纤传感器的原理，可以分为 强度型(振幅型)光纤传感器 与 干涉型

光纤传感器 。

94. 光纤的结构：纤芯，包层，护套

95. 光纤的几个重要参数可分为 数值孔径 、 传播模式、 传播损耗 三部分

组成。

96. 一般在光纤探头的端部，发射光纤与接收光纤有 随机分布、 半球形对开分

布 、 共轴内发射分布 、 共轴外发射分布 四种分布。

97. 半导体湿度传感器可以分为 元素半导体湿敏器件、 金属氧化物半导体湿敏

器件、 多功能半导体陶瓷湿度传感器、 MOSFET 湿敏器件、 结型湿敏器件 五类。

98. 厚度剪切模的石英振子固有频率为 6612D

C f h ρ

= 99. 暗视场传感器与亮视场传感器的不同之处在于？（暗视场它使用纤芯进入包

层的光产生输出信号）

100. 干涉型光纤传感器在相位检测中会遇到几个问题，有相位检测和强度检

测，共模抑制，相位跟踪系统。那么在相位检测中运用哪几种方法？（零差检测、外差检测、合成外差检测）

101.

合成外差检测在条件下才适用？（)()(21m m J J ??=） 102. 光纤相位调制器可以通过对光纤某一部分的（长度）或（波导模）的折

射率进行外部调制来实现。

103. 光纤中包层折射率2n 与纤芯折射率1n 的大小关系（包层纤芯n φn ），圆柱波导的单模条件是（

()404.222122210πn n a -λπ），光纤在传播中的传播损耗用衰减率表示（

l I I 01

lg 10-） 104. 暗视场传感器与亮视场传感器的不同之处在于？（暗视场它使用纤芯进

入包层的光产生输出信号）

105. 干涉型光纤传感器在相位检测中会遇到几个问题，有相位检测和强度检

测，共模抑制，相位跟踪系统。那么在相位检测中运用哪几种方法？（零差检测、外差检测、合成外差检测）

106.

合成外差检测在条件下才适用？（)()(21m m J J ??=） 107. 光纤相位调制器可以通过对光纤某一部分的（长度）或（波导模）的折

射率进行外部调制来实现。

108. SAW 传感器中，最关键的敏感元件是 （SAW 叉指换能器）

109.干涉型光纤传感器的基本换能机理是在一段(单模光纤)中传输的相干光,因待测能量场的作用,而产生相位调制。

110.相位跟踪系统由电路系统和光纤相位调制器组成。

111.在阶跃型折射光纤中常采用“V值”表述光在阶跃型折射光纤中的传播特性，V值可用数学式表示为错误!未找到引用源。 ,当V值低于2.404时，只允许一个波或模式在光纤中传输。

112.干涉型光纤传感器的基本换能机理是：在一段单模光纤中传输的相干光，因待测能量场的作用，而产生相位调制。

113.光纤传感器可分为振幅型（也叫强度型）和相位型（也叫干涉仪型）两种。前者的原理是：待测的物理扰动与光纤敏感元件相互作用，直接调制光强。后者的原理是：在一段单模光纤中传输的相干光，因待测物理场的作用，产生相位调制。

114.列出光纤的几个重要参数（至少三个）（1）数值孔径(NA) （2）传播模式（3）传播损耗

115.光纤有多种分类方法，按折射率变化类型光纤可分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。按传播模式的多少光纤可分为:单模光纤和多模光纤。按用途分类光纤可分为:普通光纤和非通信光纤。

116.干涉型光纤传感器的基本换能机理是:在一段单模光纤中传输的相干光,因待测能量场的作用,而产生相位调制。

117.相位检测方法:(1)零差检测(2)外差检测(3)合成外差检测

118.变磁阻式传器是利用被测量调制磁路的磁阻,导致线圈电感量改变,实现对被测量测量的。

119.半导体传感器大致可分为接触型和非接触型，前者是让温度传感器直接与待测对象接触，后者是使温度传感器与待测对象离开一定距离，检测从待测对象放射出的红外线，从而达到测温的目的。

120.红外热辐射传感器，从原理上又可分为热电型和光量子型。

121.湿度传感器的主要参数有（至少写出5个）

、、、、、

(1)湿度量程

(2)感湿特征量—相对湿度特性曲线

(3)感湿灵敏度

(4)温度系数

(5)响应时间

(6)湿滞回线

(7)电压特性

(8)频率特性

122.已知光纤长度为L ，输入光强为 I

0 ，输出光强为I

1

，传播损耗为(-10lg

I 1 / I

)/ L 。

123.光纤按传播模式可分为单模光纤和多模光纤。

124.压电谐振式传感器有应变敏感型、热敏感型、声敏感型、质量敏感型和回转敏感型等五种。

125.SAW振荡器由一组SAW 发射、接收IDT 、反馈放大器组成。

126.半导体湿度传感器响应时间分为吸湿响应时间和脱湿响应时间。127.一般在光纤探头的端部，发射光纤与接收光纤有以下四种分布：随机分布·半球形对开·共轴内发射分布·共轴外发射分布

128.所谓相对湿度是指气体的绝度湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度Ps的百分比

129.红外热辐射传感器，从原理上又可分为热电型和光量子型。

130.依据干涉型光纤传感器的基本原理，目前光纤传感器中采用四种不同的干涉测量结构。它们分别是迈克尔孙、马赫-泽德、萨格奈克和法布里-珀罗等四种结构。

131.热敏电阻主要有哪三种类型：正温度系数型（PTC）、临界温度系数型（CTR）、负温度系数型（NTC）。

132.黑体的辐射规律之中，维恩位移定律，即辐射能量的最大值所对应的波长λm随温度的升高向短波方向移动，公式表达为_____λm=2898/T_ 133.光在光纤中传播的基本原理可以用（光线）或（光波）的概念来描述。134.温度传感器从使用上大致可分为（接触类）和（非接触类）两大类。135.在规定的测量范围内，传感器能检测到的最小的输入增量，当用与满量程的百分数表示时称为。

136.在玻璃（或金属）上进行刻划，可得到一系列密集刻线，这种具有周期

性的刻线分布的光学元件称为。

137.光纤的几个重要参数可分为数值孔径、传播模式、传播损耗三部分组成。振幅传感器的优点是（结构简单）、（具有与光纤技术的相容性）和（信号检测也较容易），但是它的缺点是（灵敏度较低）。

138.光在光纤中传播的基本原理可以用（光线）或（光波）的概念来描述。

139.根据菲涅尔定律，光线在折射率分别为n

1和n

2

的不同介质的分界面上会

产生折射现象，折射定律为（n

1sinθ

1

=n

2

sinθ

2

）。

140.一般在光纤探头的端部，发射光纤与接收光纤有随机分布、半球形对开分布、共轴内发射分布、共轴外发射分布四种分布。

141.半导体湿度传感器可以分为元素半导体湿敏器件、金属氧化物半导体湿敏器件、多功能半导体陶瓷湿度传感器、 MOSFET湿敏器件、结型湿敏器件五类。