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传感器技术与应用题库

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。

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。

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。

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

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

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化，但总体上服从一定的统计规律。随机误差决定了测量的精密度。随机误差不能用简单的修正值法来修正，只能通过概率和数理统计的方法去估计它出现的可能性。

系统误差越小，测量结果准确度越高；随机误差越小，测量结果精密度越高。如果一个测量数据的准确度和精密度都很高，就称此测量的精确度很高。

精密度：要求所加工的零件的尺寸达到的准确程度,也就是容许误差的大小,容许误差大的精密度低,容许误差小的精密度高;简称“精度”

正确度：是表示测量结果中系统误差大小的程度。统计学上，正确度能成功估计一数量的正确值。有时和精确度定义相同。

7.等精度测量某电阻10次，得到的测量列如下：

R1＝167.95Ω R2＝167.45Ω R3＝167.60Ω

R4＝167.60Ω R5＝167.87Ω R6＝167.88Ω

R7＝168.00Ω R8＝167.850Ω R9＝167.82Ω

R10＝167.608Ω

试求10次测量的算术平均值。

解：求10次测量的算术平均值R ：

12110167.95167.45167.60167.60167.87167.88168.00167.85167.82167.60810

167.763n

i R R R R =+++=+++++++++==Ω∑

8.试简述金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效的区别。

答：都是基于压阻效应，也就是受到压力时其电阻值会发生变化，但半导体应变片的灵敏系数比金属应变片要大很多，用于大信号输出的场合，但是机械强度低，受温度影响大。金属应变片机械强度高，灵敏度低，成本也低。

2.2 采用阻值R=120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V 。当应变片应变为1000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）？

解：由于不知是何种工作方式，可设为n ，故可得：

10101023

0 n

n U K U -??==εmV 得n 要小于2，故应采用全桥工作方式。

9.试简述直流测量电桥和交流测量电桥的区别。

答：直流电桥是得出的为静态点数据，交流电桥得出的为动态点数据，不过交流电桥得动态点数据为静态点数据的积分——范围在静态点数据线上波动而已。

10.试简述电位器式位移传感器的工作原理。

答：电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能转换为其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起输出电压的变化。所以它是一个机电传感元件。

11.采用阻值为120Ω灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。

解：单臂时4

0U K U ε=，所以应变为1时660102410244--?=??==U K U εV ，应变为1000时应为330102410244--?=??==U K U εV ；双臂时2

0U K U ε=，所以应变为1时66

01042

10242--?=??==U K U εV ，应变为1000时应为33

01042

10242--?=??==U K U εV ；全桥时U K U ε=0，所以应变为1时60108-?=U /V ，应变为1000时应为30108-?=U V 。从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。

12.试简述电阻应变片式测力传感器的工作原理。

答：电阻应变式传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

13.试简述电阻应变片实现温度补偿的方法。

答：电阻应变片由于温度效应引起的误差为温度误差。产生温度误差的原因有电阻丝的电阻率随温度发生变化；电阻丝和试件的线膨胀系数不同使其产生附

加形变。温度误差给测量结果的精确度产生很大的影响，在实际测量中要采取措施进行温度补偿：自补偿法和线路补偿法。

14.试简述压阻式压力、加速度传感器的工作原理。

答：压阻式压力传感器中晶体是各向异性的，非晶体是各向同性的。某些晶体介质，当沿着一定方向受到机械力作用发生变形时，就产生了极化效应；当机械力撤掉之后，又会重新回到不带电的状态，也就是受到压力的时候，某些晶体可能产生出电的效应。

压阻式加速度传感器，它采用硅悬臂梁结构。在硅悬臂梁的自由端装有敏感质量块，在梁的根部，扩散四个性能一致的电阻，当悬臂梁自由端的质量块受到外界加速度作用时，将感受到的加速度转变为惯性力，使悬臂梁受到弯矩作用，产生应力。这时硅梁上四个电阻条的阻值发生变化，使电桥产生不平衡，从而输出与外界的加速度成正比的电压值。

15.试简述变气隙电感式压力传感器及差动式变气隙电感压力传感器的工作原理。

答：变气隙电感式压力传感器的工作原理：置于一金属膜片两侧的两个电感器件与膜片保持一定间隙,并与膜片组成两压力腔,当介质压力或压差进入两侧的压力腔体中,膜片将向一侧偏移(压力小的一侧),使膜片与两电感器件之间的间隙改变,一侧变小(压力小的一侧),另一侧变大,从而引起了电压的改变。差动式变气隙电感压力传感器将被侧参数压力的变化转换为输出相应电流的变化。通过接口电路可与微机配套,可对压力参数进行远距离测量和控制。

16.试简要说明差动变压器式传感器产生零点残余电压的原因，并简述减小或消除零点残余电压的方法。

答：当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值(从零点几mV到数十mV)存在，称为零点残余电压。零点残余电压的存在造成零点附近的不灵敏区；零点残余电压输入放大器内会使放大器末级趋向饱和，影响电路正常工作等。

消除零点残余电压方法：（1）从设计和工艺上保证结构对称性；（2）选用合

适的测量线路;（3）采用补偿线路。

17.试简述差动整流电路的工作原理。

答：差动整流电路的工作原理：当动铁芯移动时引起上下两个全波整流电路输出差动电压，中间可调整零位，输出电压与铁芯位移成正比，这种电路受二极管的非线性影响以及二极管正向饱和压降反向漏电流的不利影响很大。

18.什么是涡流效应？怎样利用电涡流式传感器进行位移测量？

答：闭合铁芯（或一大块导体）处于交变磁场中，交变的磁通量使闭合铁芯（或一大块导体）中产生感应电流，形成涡电流。假如铁芯（或导体）是纯铁（纯金属）的，则由于电阻很小，产生的涡电流很大，电流的热效应可以是铁（或金属）的温度达到很高的，甚至是铁（或金属）的熔点，使铁熔化。通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化，电涡流传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。

19.电涡流式传感器的常用测量电路有哪些？简单叙述其原理。

答：根据电涡流式传感器的基本原理，传感器线圈与被测金属导体间距离的变化可以转化为传感器线圈的阻抗或电感的变化。测量电路则是把这些参数的变化转换为电压或电流输出，常用的测量电路有电桥电路和谐振电路。（1）电桥电路。在进行测量时，由于传感器线圈的阻抗发生变化，使电桥失去平衡，而电桥不平衡造成的输出信号被放大并检波，就可得到与被测量成正比的输出。（2）谐振电路。这种方法是把传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振电路。当传感器接近被测金属导体时，线圈电感发生变化，LC回路的阻抗和谐振频率将随着L 的变化而变化，因此可以利用测量回路阻抗或谐振频率的方法间接反映出传感器的被测量。

20.简单叙述自感式、差动变压器式和涡流式传感器的工作原理及特点。

答：自感式传感器是把被测量的变化转换成自感L的变化，通过一定的转换电路转换成电压或电流输出。差动变压器式传感器是根据变压器的基本原理制

成的，并且一、二次线圈都用差动形式连接，一般将被测量的变化转换为变压器的互感变化，变压器一次线圈输入交流电压，二次线圈则互感应出电动势。电涡流传感器是以电涡流效应为原理的非接触式位移、振动传感器。可对进入测量范围内的金属物体的运动参数进行精密的非接触测量。

21.试比较自感式、差动变压器式和涡流式传感器有哪些共同点和不同点？它们各自应用在哪些方面？

答：按磁路几何参数变化形式的不同，自感式传感器可分为变气隙式、变截面积式和螺线管式三种。主要应用于测量位移和尺寸，也可以测量能够转换为位移量的其它参数，如力、张力、压力、压差、应变、转矩、速度和加速度等。差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式。应用最多的是螺线管式差动变压器式传感器。主要用于位移和力矩的测量。电涡流传感器是以电涡流效应为原理的非接触式位移、振动传感器。可对进入测量范围内的金属物体的运动参数进行精密的非接触测量。主要用于温度位移尺寸和厚度的测量。

22.根据电容式传感器的工作原理，可将其分为几种类型？每种类型各有什么特点？各适用什么场合？

答：电容式传感器是将被测量的变化转化为电容量变化。主要应用于测量压力、力、位移、振动、液位等参数。其具有结构简单，体积小，灵敏度高及价格低廉，还可非接触测量等一系列的优点。随着集成电路的迅速发展，它的分布电容、非线性等缺点得到有效的克服。故电容式传感器在实际的生产中得到了广泛的应用。电容式压力传感器是将由被测压力引起的弹性元件的位移变化转变为电容的变化来实现测量的。它用于测量流体或气体的压力。电容式加速度传感器具有结构简单、分辨率高，能在高温、高压、强辐射及强磁场等恶劣的环境中工作，也能耐受极大冲击，适用范围极广。动态反应时间短是电容式加速度传感器的一个显著优点，它能在几兆赫兹的频率下工作，因此特别适合于动态测量。电容式湿度传感器是通过改变传感器中电介质的介电常数，从而引起电容量的变化来实现测量的。电容式荷重传感器是利用弹性元件的变形，使电容随外加载荷的变化而变化

23.如何改善单极式变极距电容传感器的非线性？

答：采用差动式结构即可大大降低非线性误差。

24.简述差动式电容测厚仪的工作原理。答：当测量端即活动端有位移时，一个电容值增大，另一个减小，通过电路让这两个变化值得绝对值相加输出即为测量值，其作用是增大了变化的量，便于测量微小变化。

25.为什么说变间隙式电容传感器的特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征?

答

设极板面积为A ，其静态电容量为d A C ε=

，当活动极板移动x 后，其电容量为 22

011d x d x

C x d A C -+

=-=ε (1) 当x <

1122≈-d x 则)1(0d

x C C += (2) 由式（1）可以看出电容量C 与x 不是线性关系，只有当 x <

26.什么叫做压电效应？什么叫做顺压电效应？什么叫做逆压电效应？

答：压电式传感器是利用某些电介质的压电效应原理制成的，它用来测量最终能变换为力的那些物理量，例如力、压力、加速度等。压电式传感器具有体积小、重量轻、频带宽、灵敏度高等优点。顺压电效应就是指当沿着一定方向对某些物质施力(拉力或压力)而使其变形时，在它的两个表面上会出现电荷的聚集，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。而逆压电效应则正好与其相反，在某些物质极化方向上施加电场，该物质将会产生形变，若撤去外加电场，该介质的形变随之消失，这种现象称为逆压电效应。压电效应产生的电荷大小和极性与施加力大小和方向有关。

27.石英晶体的横向和纵向压电效应的产生与外力有什么关系？

答：当石英晶体沿x轴和y轴受到外力作用时，结构上将产生形变，正、负离子的相对位置也随之发生了改变，正、负电荷的中心已不再重合，电荷失去了平衡，所以晶体表面会产生电荷，对外显示电性。

当石英晶体沿z轴受到外力作用时，由于正、负离子对称平移，正、负电荷中心始终保持重合，电荷平衡，所以石英晶体不产生电荷。这也是沿光轴z施加力，石英晶体不产生压电效应的原因。

28.简述提高压电式传感器灵敏度的方法有哪些。

答：压电式传感器的电荷灵敏度不仅与压电系数有关，还与晶片的个数有关。故采用多个晶片的并联能够提高传感器的灵敏度。在测量过程中，传感器灵敏度与标定的会有所降低。为保证传感器灵敏度的稳定，应提高承载面的刚度，还应注意使用环境的温度，应使传感器在压电晶体特性稳定温度下工作，温度过高，要设计隔热装置。

29.能用压电式传感器能测量静态或变化缓慢的信号吗？为什么？

答：压电式传感器不能测量静态或变化缓慢的信号，根据电压幅值比和相角与频率比的关系曲线可知（如下图），当作用在压电元件上的力是静态力（w=0）

时，则前置放大器的输入电压等于零。因为电荷就会通过放大器的输入电阻和传感器本身的泄漏电阻漏掉，从原理上决定了压电式传感器不能测量静态和缓慢变化的物理量。

30.压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关？而电荷灵敏度与电缆无关？

答：压电式传感器中采用电荷放大器的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。电压灵敏度与电缆长度有关,电缆本身是有电阻的，要产生一定的压降的。电流相对要好一点。

31.什么是热电效应，常见的都什么材料具有热电效应？

答：电流通过导体时，会因为导体电阻而损耗掉部分能量，这部分能量转换为热能，就形成了电的热效应。金属材料都具有热电效应。

32.简单叙述热电偶的工作原理。

答：热电偶是利用热电效应的原理制成的。热电效应就是把两种不同的导体

T和T）不或半导体（A和B）串接成一个闭合回路，如果两导体接点处温度（

同，则两点之间便产生电动势，从而在回路中便形成了电流的现象。

33.热电偶的热电动势都与哪些量有关？

答：热电偶两端的热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势所组成。接触电动势是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势，其大小取决于两种不同导体的材料特性和接触点的温度。

34.利用镍铬-康铜热电偶测量某热源的温度，仪表显示E（T，0）=32.96mV，问该热源的温度是多少？

答：根据下表：镍铬-康铜热电偶分度表，可知，当仪表显示E（T，0）=32.96mV 时，表示冷端为0℃时显示的电压是32.96mV，此时热端为450℃。

35.热电偶具有热电动势的条件有哪些？

答：（1）必须用两种不同的金属材料才能组成热电偶；（2）热电偶两端必须有温差才会产生热电势。

36.在已知镍铬-康铜和铜-康铜热电偶分度表的情况下，怎样求得镍铬-铜热电偶的E（100℃，0℃）？

答：根据热电偶的标准电极定律：如果已知热电偶的两个电极A、B分别与另

一电极C组成的热电偶的热电势为 E

AC (T,T0)和E

(T,T0) ，则在相同接点温度

(T,T0)下，由A、B电极组成的热电偶的热电势 E

(T,T0)为:

这一规律称为标准电极定律，电极C 称为标准电极。

在工程测量中，由于纯铂丝的物理化学性能稳定，熔点较高，易提纯，所以目前常将纯铂丝作为标准电极。标准电极定律使得热电偶电极的选配提供了方便。

例如，铂铑30—铂热电偶的E AC （1084.5 , 0）=13,976mv,铂铑6—铂热电

偶的E BC （1084.5,0）=8.354mv ，根据标准电极定律，铂铑30—铂铑6热电偶的

E AB (1084.5, 0）=13,976-8.354=5.613mv 。

37.用铜-康铜热电偶测某一温度T ，参考端在室温环境1T 中，测得热电动势E AB (T ，1T )=1.961mV ，又用室温计测出1T =25℃,求温度T 为多少？

答：根据中间温度定律 ),(),(),(00T T E T T E T T E n AB n AB AB +=，可知

)0,25()25,()0,(AB AB AB E T E T E +=

则根据铜-康铜热电偶分度表

953.2992.0961.1)0,(=+=T E AB

则查表得到T=71℃。

38.国际标准的热电偶有哪些？

答：国际标准的热电偶有八种，分别是铂热电偶铂铑-10、热电偶铂铑铂铑630-、康铜热电偶镍铬-、镍硅热电偶镍铬-、铂热电偶铂铑-13、康铜热电偶铁-、康铜热电偶铜-和镍铬硅-镍硅热电偶。

39.常用的热电偶有哪些类型？各有什么特点?

答：常用热电偶按其结构又可分为普通型热电偶和铠装热电偶。热电偶在使用过程中需要进行温度补偿，常用的补偿方法有补偿导线法、冷端恒温法及温度修正法和电桥补偿法等。热电偶常用来测量温度。常用的热电偶温度传感器有WR 系列的。

40.温度补偿指的是什么，热电偶传感器为什么要进行温度补偿？

答：所谓的温度补偿就是让温度传感器的自由端的参考温度能做到更加的适当。大所数的温度传感器都需要温度补偿，常用的温度补偿方法有电桥补偿法。

41.热电偶温度补偿方法有哪些？并分别简单叙述其原理？

答：在实际测量中，通过热电偶所测得的热电势为),(0T T E AB ，其中0T 一般都不为零。若想通过查分度表得到所测对象温度，这就要求对冷端温度进行处理，使其满足需要，这种做法称之为热电偶传感器的温度补偿。常用的补偿方法有补偿导线法、冷端恒温法及温度修正法和电桥补偿法等。

42.试说明WRE130型号的含义及该温度传感器的适用场合？

答：热电阻型号含义：

WRE130为化工专用热电偶，它采用防水式接线盒，适合石油化工的环境要求；固定螺纹的标准符合JB/T5219-91和JB/5583-91热电偶、热电阻的规定；固定法兰处符合上述标准的同时，增加三种不同焊接方法，不同形式密封面的固定法兰安装盘，供选择和满足不同用户的需要。

43.在工程中对制造热电阻的材料有什么要求？

答：在工程中，对用于制造热电阻的材料是有要求的，要求该材料的电阻温度系数和电阻率较大、电阻与温度有较好的线性关系且物理化学性能稳定等。目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。

44.热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。

答：用热电阻传感器进行测温时，测量电路经常采用电桥电路。热电阻与检测仪表相隔一段距离，因此热电阻的引线对测量结果有较大的影响。热电阻内部

引线方式有二线制、三线制和四线制三种。其中两线制适于引线不长、测温精度要求较低的场合。

45.在实际的生活生产中WZ系列热电阻都应用在哪些方面？

答：广泛应用于电力、化工、造纸、环保、水处理、建筑、纺织、冶金、制药、食品等行业，规格型号齐全。包括WZ系列装配式热电阻；WZK系列铠装式热电阻；WZ系列电站测温用热电阻；WZ系列隔爆型热电阻；WZ系列耐腐型、耐磨型热电阻等

工业热电阻通常和显示仪表，记录仪表和电子调节器配套使用，它可以直接测量各种生产过程中的从-200~420℃范围内的液体蒸汽和气体介质及固体表面的温度。

46.热电阻是怎样实现测温度和测流量的？

答：热电阻用来测温，必须要配合显示器才能直观地读出所测温度。热电阻一般是由两种金属丝制成，像铂铑合金等，这种金属有一个特性，就是随温度变化，会产生不同的电动势，当然电势差极小，我们就是利用这一特性，实测的实际是电势差，也就是电压，然后经过数字转化，以不同的电压值来表示温度值。或者配合动圈表来进行温度控制。热电阻测流量利用被加热物体的冷却率来求流速的流量仪表。

47.什么是内光电效应？基于内光电效应工作的器件有哪些？

答：光电效应是指在光的照射下一些金属、金属氧化物或半导体材料释放电子的现象。光电效应是光电传感器的理论基础。内光电效应器件是指利用物质在光的照射下，电导性能改变或产生电动势的器件，常见的内光电效应器件有光敏电阻、光敏晶体管和光电池等。

48.试比较光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简要分析什么情况下应选用这些器件。

答：主要的区别是，光敏电阻随着光线的强弱,电阻值变化;光敏三极管是利用外照光线的变化,来实现控制电路的通或断;二极管就是正向导电,反向不导电。

49.试比较热探测器与光子探测器的区别。

答：光子探测器的工作机理是光子效应。相关内容如前文所述。光子探测器可直接把红外光能转换成电能，其灵敏度高、响应速度快，但因其红外波长响应范围窄，有的还需在低温条件下才能使用。用光子探测器组成的红外传感器已广泛应用在遥测、遥感、成像、测温等方面。

50.什么是光纤的传光原理？数值孔径是什么？

答：光纤传感器是将光源发出的光经过光纤再送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的信号光。已调制的信号光再经光纤送入光探测器，经解调器解调后，最终获得被测量的参数。

51.简述霍尔效应的原理，并说明其应用。

答：霍尔效应是半导体中的自由电荷受到磁场中的洛仑兹力作用而产生的。基于霍尔效应原理工作的半导体器件称为霍尔元件。主要应用为霍尔式位移传感器、霍尔式压力传感器、汽车霍尔点火器。

52.一个霍尔元件在一定的电流控制下，其霍尔电势与哪些因素有关?

答：霍尔电势除了与材料的载流子迁移率和电阻率有关外，同时还与霍尔元件的几何尺寸有关。一般要求霍尔元件的灵敏度越大越好。霍尔元件的厚度d K成反比。因此，霍尔元件的厚度越小,它的灵敏度就越高，但厚度太小，会与

使元件的输入、输出电阻增加。

53.为什么说某些半导体材料是制造霍尔元件的最佳材料?

若使霍尔电势强，则半导体材料的电阻率必须要高，且迁移率也要大。虽然金属导体的载流子迁移率很大，但其电阻率低；绝缘体的电阻率很高，但其载流

子迁移率低。因此最佳的霍尔传感器的材料只有半导体材料。

54.集成霍尔传感器分为哪些类型？各有什么特点?

答：开关型集成霍尔传感器是利用霍尔效应与集成电路技术结合而制成的一种磁敏传感器，它能感知所有与磁信息有关的物理量，并以开关信号的形式输出。线性集成霍尔传感器一般由霍尔元件和放大器组成，当外加磁场时，霍尔元件产生与磁场呈线性比例变化的霍尔电压，再经放大器放大后输出。线性集成霍尔传感器的输出电压与外加磁场强度呈线性比例关系。在实际电路设计中，为了提高传感器的性能，一般在电路中还设置稳压、电流放大输出级、失调调整和线性度调整等电路。

55.简述超声波的特性。

答：频率在2kHz以上的声波称之为超声波，由于频率f升高，波长λ变短使得超声波比普通声波具有特殊性，即近似于光的某些特征。如束射性，由一种媒质进入另一种媒质发生折射、反射等。同时有很强的被吸收性与衰减性，带有很强的能量。

56.查阅资料，简述超声波进行厚度检测的基本方法。

答：利用反射式微波传感器根据测量从发射端发出信号到接收端接收到发射信号之间的时间差或者反射端接收的信号相对于发射端的原始信号在传播中功率的损失，进而来检测被测量厚度。

57.在微波液位计中，若发射天线与接收天线的连线不平行于液面，对测量结果将会有什么影响?

答：测量结果不准确！

58.简述是否可用微波代替超声波来进行厚度测量的理由。

答：微波是电磁波，频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波，通常是作为信息传递而用于雷达、通讯技术中。超声波是声波，本质是机械波，即由气体震动产生。微波传输不需要介质，而超声波则需要。

59.简述信号在长距离传输时信号采用电流形式的原因。

答：工业自动化中，信号常常需要远距离传输，而直接传送电压信号，由于传输线越长，电阻越大，因此远距离时，传送的信号容易被衰减。从而导致接收端测得的信号不准确。此外长距离传送电压信号，在传输线上必然引入干扰，这种干扰往往使后级电路不能正常工作。

60.试设计一个恒流源驱动的电阻应变式电路，写出其输出信号表达式。

222R U R u U I ref o o =-==-

61.分析比较温度测量的方法及各种传感器的优劣。目前工业用常见的温度传感器包括由热阻变换原理制成的温度传感器，其中铂热电阻的测温范围可达-200~850℃；而根据热电效应原理制成的铂铑传感器的测温范围可达300~1600℃，但使用时需要冷端补偿；而基于光学变化或热辐射原理制成的光学或辐射温度计，其测温范围可达100~2000℃，且可以实现非接触测量

传感器与检测技术试卷及答案

1．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 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 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 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（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 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√）二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。答：框图如下：测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。

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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

传感器与检测技术复习资料

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第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变，按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果，应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高，则精密度和准确度都高。

《传感器与检测技术》试题及答案

《传感器与检测技术》试题一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 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（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能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，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和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。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应形成的，而②的电阻变化主要是由温度效应造成的。半导体材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与绕组匝数成正比，与穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的

《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）

测试技术与传感器课后答案罗志增薛凌云席旭刚编著

思考与练习 2-5对某轴直径进行了15次测量，测量数据如下：26.2，26.2，26.21，26.23，26.19，26.22，26.21，26.19，26.09，26.22，26.21，26.23，26.21，26.18试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。解: (1)求算数平均值及标准差估计值 15次算数平均值: 标准差的估计值: (2)判断有无粗大误差：采用格拉布斯准则取置信概率查表2-4，可得系数G=2.41，则有：故剔除U9 (3)剔除粗大误差后的算术平均值及标准差估计值如下：算数平均值为：标准差的估计值为：重新判断粗大误差：取置信概率查表2-4，可得系数G=2.41，则有：故无粗大误差。 (4) 测量结果表示：算术平均值的标准差： 199 .2615 1 15 1 == ∑=i i U U () () () mV x x v i i s 0335.014 015695 .01151152 21== --= -= ∑∑σ9 0807.00335.041.2νσ<=?=?s G 207 .2614 114 1 == ∑=i i U U () ()() mV x x v i i s 02507.013 00817.01141142 2 2== --= -= ∑∑ σ95 .0=αP 95 .0=αP 20594.002507.037.2i s G νσ>=?=?mV s X 0067.014 02507 .0n 2 ≈=＝ σσ

所以测量结果为： 2-6 对光速进行测量，的到如下四组测量结果：求光速的加权平均值及其标准差。解：权重计算：用各组测量列的标准差平方的倒数的比值表示。加权算术平均值为：加权算术平均值的标准差为： 3-3用一个时间常数为0.355秒的一阶传感器去测量周期分别为1秒、2秒和3秒的正弦信号，问幅值误差为多少？ 3-4 有一个温度传感器，其微分方程为30dy/dt+3y=0.15x ,其中y---输出电压 8 110 01915.0?=v 8 210 01415.0?=v 8 310 00075.0?-=v 8 410 00015.0?-=v ()s m P v P i i i i i x p /1000124.0148 4 1 4 1 2?=-= ∑ ∑==σ3(26.2070.02)x x x mV σ=±=±() %73.99=a P % 7.19%803 .0)(3%2.33%668.0)(2% 1.59%1001 ) (1%409.0)(1) (11)(71.0233322211112 =≈==≈==?-= ≈=+= = = A A s T A A s T A A A s T A T T ωωωωτωωπτωπω时，当时，当时，当幅值由s m c s m c s m c s m c /10)00100.099930.2(/10)00200.099990.2(/10)01000.098500.2(/10)01000.098000.2(8483828 1?±=?±=?±=?±=100 :25:1:11 : 1 : 1 : 1 :::24 23 22 21 4321== σ σ σ σ P P P P s m P P x x i i i i i p /1099915.2/8 4 1 4 1 ?== ∑∑ ==

传感器与检测技术试题

中国自考人(https://www.wendangku.net/doc/742111385.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧！中国自考人(https://www.wendangku.net/doc/742111385.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧！浙江省2003年1月自考传感器与检测技术试题课程代码：02202 一、填空题(每空1分，共15分) 1. 如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为________测试。 2. 确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的_______和标准测试系统。 3. 涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将________。 4. 半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为金属应变片的________倍。 5. 测量准静态力信号时，要求电荷放大器的输入阻抗________1012(Ω)。 6. 周期信号展开为傅立叶级数后，其中A0表示直流分量的幅值，A n表示________分量的幅值。 7. 当τ→∞时，信号x(t)的自相关函数R x(τ)呈周期性变化，说明该信号为________。 8. LCD是液晶显示器，是一种________功耗器件。 9. A/D卡的转换速率表示________。 10. 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，________接法可以得到最大灵敏度输出。 11. 一阶有源低通滤波器的主要优点是带负载能力强，主要缺点是________。为克服该缺点，可采用二阶或二阶以上有源低通滤波器。 12. 绝对湿度给出了水分在空间的具体含量，而相对湿度给出了大气的________程度，它比绝对湿度使用更广泛。 13. 氧化型气体吸附到N型半导体气敏元件上，将使截流子数目减少，从而使材料的电阻率________。 14. 半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用P-N结在恒定电流下，其________与温度之间的近似线性关系实现。 15. 图像处理的主要目的是________。二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题后的括号内。每小题1分，共 15分) 1. 为了抑制干扰，常采用的电路有( ) A. A/D转换器 B. D/A转换器 C. 变压器耦合 D. 调谐电路 2. 选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是( )。 A. 阻抗匹配 B. 增大输出量 C. 减小输出量 D. 接近不失真条件 3. 自相关函数一定是( )函数。 A. 偶 B. 奇 C. 周期 D. 随机 4. 用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可( ) A. 增加敲击力 B. 增加锤头硬度 C. 增大锤重 D. 减小冲击力 5. 记录磁带慢录快放，放演信号的频宽将( ) A. 扩展，幅值减小 B. 变窄，幅值减小

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( )。

传感器与测试技术复习题与答案

传感器与测试技术习题及答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 3．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？ 4．某位移传感器，在输入量变化5 mm 时，输出电压变化为300 mV ，求其灵敏度。 5. 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/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。 6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？ 7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。 8、应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm 2。试求 10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数 05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-?=ε，求（1）应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥输出电压是多少。（a ）（b ）图等强度梁测力系统

11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。 12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。 13. 交流电桥的平衡条件是什么？ 14．涡流的形成围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影响? 15．涡流式传感器的主要优点是什么? 16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？ 17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。问：（1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=?，电容的变化量C ?是多少？（2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=?时，读数仪表的变化量为多少？ 18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。 19．简述电容式传感器的优缺点。 20．电容式传感器测量电路的作用是什么？ 21．简述正、逆压电效应。 22．压电材料的主要特性参数有哪些？ 23．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。 24．能否用压电传感器测量静态压力？为什么？ 25．说明霍尔效应的原理？ 26．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？ 27．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？ 28．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。 29．将一只灵敏度为0.08mv/℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60 mv, 求热电偶热端的温度为多少? 30．试比较热电阻与热敏电阻的异同。

(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。

传感器与测试技术作业参考答案

第一次作业答案 1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√ 1、敏感元件、转换元件 2、电容式 3、被测构件 4、线性度 5、高 6、输出、输入 7、传感器的分辨率、分辨率 8、高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥三、 1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器 2.p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR、LC或晶体谐振滤波器）、根据构成滤波器的电路性质进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类（模拟滤波器和数字滤波器） 3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为应变电阻效应。电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中，Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号με表示。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4.课本74页

5.课本71页 6.当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后，在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的横向效应。

传感器与检测技术期末考试题

班级：姓名：学号：密封线重庆铁路运输技师学院期末试卷考题书写要求：上下不得超过黑线两端点课程：传感器与检测技术分数：一、填空（每题2分，共20分） 1、传感器的动态数学模型一般采用和描述。 2、半导体应变片的工作原理基于半导体材料的效应。 3、直流电桥的平衡条件；桥臂比为时，电压灵敏度最大。 4、电感式传感器是利用线圈的变化来实现测量的一种装置。 5、金属导体置于变化着的磁场中会产生感应电流的现象称为。 6、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为电容传感器电容传感器和变介电常数型电容传感器。 7、某些电介质当沿一定的方向对其施力时内部产生极化现象，同时在它的表面形成符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为效应。 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，电路中会产生感应电动势，这种现象称为效应； 9、目前应用最广泛的热电阻材料是和。 10、工业上通常采用法进行传感器的标定，俗称背靠背法。二、判断题（每题2分，共20分）（）1、传感器的敏感元件通常情况下直接感受被测量；（）2、压电传感器能测量恒定不变的信号；（）3、电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度和减小非线性；（）4、涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；（）5、半导体应变片的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数小。（）6、电阻式传感器中，差动电桥由环境温度变化引起的误差为零。（）7、光栅式传感器的工作原理是用光栅的莫尔条纹现象进行测量。（）8、压电传感器是一种典型的有源传感器。 ( ）9、热电阻温度计在一定范围内温度越高电阻越小。（）10、霍尔元件不等位电势产生的原因是极间电阻分布不均匀。三、选择题（每题2分，共20分） 1.计算机技术、通信技术和（），被列为现代信息技术的三大支柱。 A.汽车制造 B.数据采集 C.测量技术 D.传感技术 2.传感器主要完成两方面的功能：检测和（）。 A.测量 B.感知 C.信号调节 D.转换 3.仪表的精度等级是用仪表的（）来表示的。 A.相对误差 B.绝对误差 C.引用误差 D.粗大误差 4.电阻式传感器是将被测量变化转换成（）变化的传感器。 A.电子 B.电压 C.电感 D.电阻 5.差动变压器属于（）。 A.物性式传感器 B.结构式传感器 C.电阻式传感器 D.电感式传感器 6.涡流式传感器利用涡流效应将压力变化转换为线圈的（）。 A.电阻变化 B.电容变化 C.涡流变化 D.阻抗变化 7.电容式传感器是将被测量的变化转换为（）变化的传感器。 A.电容量 B.电感量 C.介电常数 D.距离 8.回程误差表明的是在（）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 9.半导体热敏电阻随温度的上升，电阻率（）。 A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 10.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）。 A.压力 B.力矩 C.温度 D.厚度共 2页第 1页

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。

(完整版)传感器与测试技术毕业课程设计

传感器与测试技术课程设计《荷重传感器及电子秤》课程设计

分校（站、点）：年级、专业：机械制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：完成日期： 2012、6 一，设计简述随着现代化生产的发展，电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。电子秤作为一个典型的自动检测系统，也可归纳为由三大环节所组成。如图1所示一次仪表通常指的是传感器，它是由敏感元件，电路，机构等组成，是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感，然后转换成电量（电压，电流）。通常来自一次仪表的电信号比较弱小，不足以驱动显示器。为此采用二次仪表对信号进行放大；来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号，必须把它去除，一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。传感器的转换关系往往并不服从线性关系，所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。故称二次仪表为测量与显示部件。

二次仪表的输出信号可能是模拟量，也可能是数字量。三次仪表是采用了计算机技术，所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。作为规模较小的仪表系统，三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路，组成智能化仪表。使整个测量系统的性能与功能大大提高。图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表，它大大丰富了电子秤功能。各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的，都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大，滤波。这不仅为了提高灵敏度，更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。目前大多数电子秤是数字显示方式，所以模拟信号还必须作模数转换。有了AD转换器的数码信号，就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。由此大大提高了性能。二，设计过程 1、荷重传感器电子称传感器的选用荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。电阻式传感器又分为

传感器与检测技术考题及答案

传感器与检测技术考试试题一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 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（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输

《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？