传感器试卷集锦.doc

第一部分填空题第一章1、 衡量传感器静态特性的重要指标是灵敏度、线性度、迟滞、重复性等。2、通常传感器由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成， 是能把外界非电量转换成电量器件和装置。3、仪表的精度等级是用仪表的引用误差来表示的。4.传感器的标定是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。5测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 粗大 、 系统 和随机误差三类，其中 随机误差 可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。第二章1、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，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为_横向_效应。2、在压阻式传感器的测量桥路中，补偿灵敏度温漂可以利用在电源回路_串联二极管_的方法实现。3、产生应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响、试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响。4.应变片温度补偿的措施有电桥补偿法、应变片的自补偿法。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，_全桥_接法可以得到最大灵敏度输出。6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 。7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除 非线性误差 同时还能起到 温度补偿 的作用。第三章1.变间隙式自感传感器的测量范围和灵敏度及线性度是相互矛盾的，因此在实际测量中广泛采用差动结构的变隙电感传感器。2.电感式传感器是利用被测量改变磁路的磁阻，导致线圈电感量变化的。 磁电式传感器是利用电磁感应现象产生感应电势的。而霍尔式传感器是利用半导体在磁场中的电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。3. 电感式传感器种类很多。虽然结构形式多种多样，可分为变气隙式、变面积式、螺线管式三种结构。4.电涡流传感器根据激励电流频率的高低，可以分为高频反射式、低频透射式两种。5、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。6、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除变极距型外是线性的。7、产生电涡流效应后，由于电涡流的影响，线圈的等效机械品质因数下降 。8、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，其次级绕组都用反向串联 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。9、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与测量范围 的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于微小位移 的测量。10、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量 增加 （增加，减少）。11差动脉冲宽度调制电路适用于变极距 型和变面积型 差动电容传感器，且为线性特性。第四章1、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结上产生电动势的效应称_光生伏特_效应。2、光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角=0.1，则莫尔条纹的宽度B=_11.46 mm_。3、电荷耦合器件的基本功能_实现信号电荷的转换存储与转移信息电荷_。4.有一直线光栅，每毫米刻线数为 100 线，主光栅与指示光栅的夹角=1.8 列式计算：栅距 W =_0.01_mm ； 莫尔条纹的宽度 L =_0.32 mm。 5.光纤是由折射率n1高的_纤芯_和折射率n2低的_包层_构成的双层同心圆结构。某光纤n11.64，n21.45，其数值孔径NA为_arcsin(1.45/1.64)_。其它1、用磁电式传感器进行齿轮转速测量。已知齿数Z =48，测得频率 F =120Hz，则该齿轮的转速为_150r/min_（f=ZN/60）_。2、热电偶在实际中测量温度时，需要几个定律来提供理论上的依据，这些定律分别是：_匀质导体定律_，_中间导体定律_，_连接导体定律_。3、用于制作压电传感器的常用压电材料是_石英晶体_ 和_压电陶瓷_，其中，为了使其具有压电效应，压电陶瓷使用前需要做极化处理。4、热电偶传感器的工作基础是_闭合回路_，产生的热电势包括_接触_电势和_温差_ 电势两部分。热电偶的 连接导体_定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础；根据_中间导体_定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。5、压电陶瓷需要有极化 和 外力 的共同作用才会具有压电效应。6石英晶体沿Y轴（机械轴） 方向施加作用力会产生压电效应，没有电荷产生。7、压电式传感器在使用电压前置放大器时，连接电缆长度会影响系统测量精度；而使用电荷放大器时，其输出电压与传感器的输入电荷成正比。8、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器 和电荷放大器两种形式。第二部分 单项选择题第一章1、下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。A. 应变式传感器 B. 化学型传感器C. 压电式传感器 D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（ C ），构成信息技术的完整信息链。A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术4、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。A眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 5. 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6、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。A. 线性度 B. 灵敏度C. 频域响应 D. 重复性7迟滞误差表明的是在( C )期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 A.多次测量 B.同次测量 C.正反行程 D.不同测量第二章1、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（ C ）。A. 不变 B. 2倍 C. 4倍 D. 6倍2.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（C ） A两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片3、产生应变片温度误差的主要原因有（AB）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4.利用电桥进行温度补偿，补偿片的选择是（A） A与应变片相邻，且同质的工作片 B与应变片相邻，且异质的工作片 C与应变片相对，且同质的工作片 D与应变片相对，且异质的工作片 5通常用应变式传感器测量( C )。A. 温度 B密度C加速度 D电阻6影响金属导电材料应变灵敏系数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7电阻应变片的线路温度补偿方法有（A 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第三章1、极距变化型电容传感器的灵敏度与（B）。 、极距成正比 、极距成反比 、极距的平方成正比、极距的平方成反比2、电感式传感器的常用测量电路不包括（ C ）。A. 交流电桥 B. 变压器式交流电桥C. 脉冲宽度调制电路 D. 谐振式测量电路3、电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是（ C ）。A. 衔铁上、下移动时，输出电压相位相反B. 衔铁上、下移动时，输出电压随衔铁的位移而变化C. 根据输出的指示可以判断位移的方向D. 当衔铁位于中间位置时，电桥处于平衡状态4、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，但不能判断运动的方向。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，也可以判断位移的方向。5、对于差动变压器，采用交流电压表测量输出电压时，下列说法正确的是（ D ）。A. 既能反映衔铁位移的大小，也能反映位移的方向B. 既能反映衔铁位移的大小，也能消除零点残余电压C. 既不能反映位移的大小，也不能反映位移的方向D. 既不能反映位移的方向，也不能消除零点残余电压6当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（ D ）A灵敏度K0增加 B灵敏度K0不变C非线性误差增加 D非线性误差减小7用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（C ）。A变间隙式 B变面积式C变介电常数式 D空气介质变间隙式8下列不属于电容式传感器测量电路的是（ D ）A调频测量电路 B运算放大器电路C脉冲宽度调制电路 D相敏检波电路 第四章1、光敏二极管在电路中一般是处于（ B ）工作状态A.零向 B.反向 C.正向2.某6码道的循环码光电码盘，光线照射时得到的编码是001100，则转角为（C）。A. B. C. D. 3.光电管属于（ A ），光电池属于（ C ）。 A.外光电效应 B.内光电效应 C.光生伏特效应 4.压电传感器的测量电路有两种，其中（ C）输出与电缆电容无关A.电压源放大电路 B.运算放大电路 C.电荷源放大电路 D. 双T型电桥电路5、莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是（ B ）A、调制B、放大C、细分D、降噪6、基于物质的内光电效应的器件有（BCD ）A、光电管 B、光电池 C、光敏电阻 D、光敏晶体管7、光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角=0.1，则莫尔条纹的宽度B=（C ）。A、10.37mm B、5mm C、11.46mm D、25.11mm8、电荷耦合器件的基本功能（A）。A、实现信号电荷的转换存储与转移信息电荷B、改变磁场强度C、实现多数载流子转移D、实现能量转移 9. 光电管的光电特性是指光电管上阳极电压和入射光频谱不变条件下（B）A入射光的频谱与光电流的关系B入射光的光通量与光电流的关系C入射光的频谱与光通量的关系D入射光的光通量与光强的关系10光敏电阻的特性是（ D ）A有光照时亮电阻很大 B无光照时暗电阻很小 C无光照时暗电流很大 D受一定波长范围的光照时亮电流很大 11数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（ B ） A数值孔径反映了光纤的集光能力 B光纤的数值孔径与其几何尺寸有关C数值孔径越大，光纤与光源的耦合越容易 D数值孔径越大，光信号的畸变也越大其它1、热电偶的冷端处理方法有：（ AB ）A、补偿导线法 B、冷端温度恒温法 C、相敏检波 D、串联二极管2. 某些物质在沿着一定方向受到力作用而发生改变时，其表面会电荷，若去掉外力就恢复到不带电的状态，这种现象称为（ A ）效应。A压电效应 B磁致伸缩 C霍尔效应 D压磁效应3.热电偶中产生热电势的条件是（BC）A两热电极材料相同 B两热电极材料不同C两热电极的两端温度不同D两热电极的两端温度相同4霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（ AB ） A霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上B半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀C周围环境温度变化D激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配 5、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6对于热电偶冷端温度不等于( B )，但能保持恒定不变的情况，可采用修正法。 A.20 B.0 C.10 D.57热电偶中产生热电势的条件有（B ）。A两热电极材料相同 B两热电板材料不同C两热电极的几何尺寸不同 D两热电极的两端点温度相同8对石英晶体，下列说法正确的是（ A ）。A. 沿光轴（Z）方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。B. 沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生。C. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生。D. 沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生。9、压电式传感器目前多用于测量（B ）。A静态的力或压力 B动态的力或压力C位移 D温度第三部分 计算题1.计算n1=1.6, n2=1.4阶跃折射率光纤的数值孔径值。如果外部媒质为空气，n0=1，求该种光纤的最大入射角。2. 图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350，求：R1为应变片其余为外接电阻， R1增量为R1=3.5时输出U0=?。R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?。R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，感受应变大小相同，电压输出U0=?。3.采用四片相同的金属丝应变片(K=3），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如下图所示，力。圆柱断面半径=1cm，弹性模量,泊松比0.2。求（1）画出相应全桥电路进行测量，画出原理图；（2）各应变片的应变=？电阻相对变化量R/R=？（，）；（3）若电桥电压U = 8V，求电桥输出电压U0 =?（4）此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。（15分）FF4321 U432U0解：按题意采用四个相同应变片测力单性元件。四个应变电阻接入桥路位置如图所示。从而组成全桥测量电路可以提高输出电压灵敏度。（2分）（1分） （1分） （2分） （2分）（2分） （1分）此种测量方式可以补偿环境温度变化的影响。为四个相同电阻应变环境条件下，感受温度变化产生电阻相对变化量相同，在全桥电路中不影响输出电压值，即故 （4分）4. 测量某电路电流共5次，测得数据（单位mA）分别为168.41，168.54，168.59，168.40，168.50。试求算术平均值和标准差。5.现用一只镍铬镍硅热电偶测某换热器内温度，其冷端温度为30C，而显示仪表机械零位为0C，这时指示值为400C，若认为换热器内的温度为430C，对不对？为什么？正确值为多少？ E（30，0）=1.203mV镍铬-镍硅热电偶分度表工作端温度C 400410420430440热电动势mV 16.39516.81817.24117.66418.0886.已知某传感器静态特性方程 ，试分布用切线法、端基法和最小二乘法，在0X1范围内拟合直线方程，并求出相应的线性度。第四部分 简答题1、什么叫传感器？ 它通常由哪几部分组成？ 它们的作用及相互关系如何？2、.霍尔传感器的工作原理。3、.光纤传感器的工作原理。4.、涡流传感器的工作原理。第五部分 设计题：试选择一种传感器，设计一个位移或压力测量系统。画出测量系统方框图，并简要说明前置放大电路的形式及被测量的定性关系。