传感器技术及应用试卷

传感器技术与应用科期考试题考试类型：理论 考试时间： 90 分钟 出题老师：韦艳云 考试班级： 考生姓名： 考生学号： 卷面成绩：一、填空题（每空 2 分，共 20 分）1、传感器的静态特性指标有灵敏度、线性度、迟滞性和重复性。2、利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是金属_-。3、导体的电阻率随温度变化而变化的物理现象为导体的热阻效应。金属热电阻就是基于这一效应测量温度的。热电阻主要有铂热电阻和铜热电阻。4、已知某传感器的灵敏度为K0,且灵敏度变化量为AK。，则该传感器的相对灵 敏度误差计算公式为rs（AK0/K0）X1OQ%5、电阻应变片在应力作用下电阻率发生变化，这种现象称为 应变 效应。6、电阻应变片的测量电路主要有直流电桥和交流电桥，其中直流电桥中又有单臂电桥、半桥和全桥。7、光纤的核心是由折射率较大的光纤和折射率较小的包层构成的双层同心圆柱结构。8、用于制作压电传感器的常用压电材料是石英晶体、压电陶瓷。二、判断题（对的打“”，错的打“X”，每题2分，共20分）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。（X ）2、光敏电阻的暗电阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电 流要大。这样光敏电阻的灵敏度就高。（V ）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。（X ）4、置信系数取不同典型值时，具有不同的置信概率。置信系数越高，置信水平则越低，表明对测量精度的要求越低。（V ）5、一阶装置动态特性的主要参数是时间常数t, 一般希望它越大越好。（X ）6、差动变压器式传感器的两个次级线圈在联接时反向串联。（V ）7、LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。（X ）8、涡流传感器一般采用高频投射式或低频反射式两种方式测量。（X ）9、凡能够测量量位移和速度的检测原理都可以用于加速度和振动的测量。（V ）10、虚拟仪器的所有仪器面板和显示器都是在计算机监视器上模拟的。（V ）三、选择题（每题2分，共30分）1、属于传感器静态特性指标的是（ D ）。A、固有频率B、临界频率C、阻尼比D、重复性2、下列哪一项不属于检测仪表的组成部分（A ）A、控制部分B、传感部分C、显示记录部分 D、转换放大部分3、产生应变片温度误差的主要原因有（ A ）A 、电阻丝有温度系数B、试件与电阻丝的线膨胀系数相同C 、电阻丝承受应力方向不同D、电阻丝与试件材料不同4、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5、涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化变换成线圈的（D ）A、电阻变化B、电容变化C、涡流变化D、阻抗变化6、（C）测量转换电路解决了变极距式电容式传感器的非线性问题。A、桥式B、调频式C、运算放大器式7、光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定电压下（ C ）A、暗电阻大B、亮电阻大C、暗电阻与亮电阻差值大D、暗电阻与亮电阻差值小8、电阻式半导体气敏传感器有三种结构，其中（B ）是工艺最成熟、应用最 广泛的一种。A、薄膜型B、厚膜型 C、烧结型9、要使直流电桥输出电压为零的条件是（B ）A、RRRR1 3 2 4C、RR=RR1 3 2 4）。C、酒类 D、氮氧化物11、某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0. 5kg,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产 生此心理作用的主要因素是 （ B ）。A.绝对误差 B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级12、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（C）测量转换电路。A. 单臂半桥B. 双臂半桥C. 四臂全桥 D. 独臂13、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（ C ）。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14、在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（ D ）传感器来检测。D. 湿敏电阻），可测得最大的电D .玻璃薄片A. 应变片 B. 热敏电阻C. 气敏电阻15、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入（C 容量。A. 塑料薄膜 B. 干的纸C. 湿的纸四、简答题（共18分）1、压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题? （5分） 压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解 决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。2、简述热电偶测温原理？（5分）热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结 点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接 点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷 端接进仪表，就能测量温度。3、常用的半导体光电元件有哪些?它们的电路符号如何?（8分） 常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。它们的电路符号如下图所示：光敏二极管光敏三极管光电池五、计算题（共12分）1、有三台测温仪表，量程均为0800C，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5 级，现要测量500C的温度，要求相对误差不超过2.5%，选那台仪表合理？ （6 分）解：2.5级时的最大绝对误差值为20C，测量500C时的相对误差为4%； 2.0 级时的最大绝对误差值为16C，测量500C时的相对误差为3.2%； 1.5级时的 最大绝对误差值为12C，测量500C时的相对误差为2.4%。因此，应该选用1.5 级的测温仪器。2、采用阻值R=120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Q的固 定电阻组成电桥，供桥电压为10V。当应变片应变为1000卩时，若要使输出电 压大于10mV，则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？ （6分）解：普=K8=2.0 x1000jli=2.0 x10-3 单臂电桥的输出电压：U 沁1E竺=1 x 10x 2.0x 10-3=5mV 10mV0 R如右图所示，试推导变面积式电容传感器的灵敏度。（10分） 解：对于平板直线位移式电容传感器，当其中一个极板发生 x 位移后，改变了两极板间的 遮盖面积 S ，电容量 C 同样随之变化。（2 分） 当 x = 0 时，若忽略边缘效应，2 分）当x工0时，若忽略边缘效应,电容变化量灵敏度：C甘=仆許 AC = C - C o 伴 一C o q2 分）2 分）AC8 0b2 分）