CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答

第9章光电式传感器

一、单项选择题

1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。

A. 光电效应传感器

B. 红外热释电探测器

C. 固体图像传感器

D. 光纤传感器

2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。

A. 光电管

B. 光电池

C. 光敏电阻

D. 光敏二极管

3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。

A. 伏安特性

B. 光照特性

C. 光谱特性

D. 频率特性

4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。

A. 光电管

B. 光电池

C. 光敏电阻

D. 光敏二极管

5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。

A. 伏安特性

B. 光照特性

C. 光谱特性

D. 频率特性

6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。

A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大

B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大

C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管

D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性

7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。

A. 被测量

B. 光电效应

C. 光电管

D. 光电器件

8、光敏电阻的特性是（）

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

9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（）

A．光电管 B.光敏电阻

C．光电池 D.光电倍增管

10、CCD以（）为信号

A. 电压

B.电流

C．电荷 D.电压或者电流

11、构成CCD的基本单元是（）

A. P型硅

B.PN结

C. 光电二极管

D.MOS电容器

12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。

A.位移

B.压力

C.温度

D.光电

13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。

A.反射镜

B.透镜

C.光栅

D.光探测器

14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。

A.偏振调制

B.共振调制

C.角度调制

D.振幅调制

15、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的传感器，称为( )。

A.相位调制型传感器

B.相位结合型传感器

C.相位振动型传感器

D.相位干涉型传感器

16、半导体激光发光是由( )之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。

A.原子

B.分子

C.离子

D.能带

17、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型( )和玻璃作为工作物质的激光器。

A.石英晶体

B.高纯硅

C.绝缘晶体

D.压电晶体

18、利用光纤本身的某种敏感特性或功能制作的传感器称为( )。

A.敏感型传感器

B.功能型传感器

C.传光型传感器

D.功敏型传感器

19、光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器，称为( )。

A.光容型传感器

B.光感型传感器

C.传光型传感器

D.光敏型传感器

20、光纤振动传感器与其他光纤传感器一样，从原理上讲也可以分为两种类型，实际上，直接以( )作为振动信息的敏感元件,难以分离其他物理量变化产生的影响。

A.光纤

B.电压

C.电流

D.电阻

21、光纤是用( )作为主要原料的一种透明度很高的介质材料，广泛用于通信和传感器。

A.光刻玻璃

B.石英玻璃

C.光刻硅

D.钛铝合金

22、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（）

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

23、循环码0110对应的二进制码是（）。

A. 0110

B. 0100

C. 0101

D. 1001

24、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距（）

A．与栅线的宽度成正比 B.与栅线间宽成正比

C．与夹角近似成正比 D.与栅距近似成正比

25、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则该码盘转动的角度可能会是（）A．45° B.60° C.90° D.120°

26、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是1111，则该码盘转动的角度可能会是（）A．60° B.90° C.180° D.270°

27、一个6位的二进制光电式编码器，其测量精度约为（）

A．5.6° B. 0.17°C．0.016° D. 60°

28、（）属于脉冲盘式编码器。

A．接触式编码器

B．光电式编码器

C．增量编码器

D．电磁式编码器

29、采用50线/mm的计量光栅测量线位移,若指示光栅上的莫尔条纹移动了12条,则被测线位移为（）mm

A．0.02 B. 0.12 C． 0.24 D. 0.48

二、多项选择题

1、光纤传感器用的光纤主要有两种：（）

A.单模光纤

B.多模光纤

C.单晶光纤

D.多晶光纤

2、光纤传感器与传统传感器相比有许多特点，包括以下哪几种？（）

A.灵敏度高

B.结构简单

C.耗电量小

D.绝缘性好

3、光探测器是光纤传感器构成的一个重要部分，它的性能指标将直接影响传感器的性能。光纤传感器对光探测器的要求包括以下那几个？（）

A.线性好，按比例地将光信号转换为电信号

B.灵敏度高，能敏度微小的输入光信号，并输出较大的电信号

C.产品结构简单，易维护

D.性能稳定，噪声小

4、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（）

A.光电二极管

B.光电倍增管

C.光敏电阻

D.固体激光器

5、光纤医用传感器是用来测量人体和生物体内部有关医疗诊断等医学参量的光纤传感器，目前使用的有以下哪几种？（）

A.光纤氧饱和度传感器

B.光纤pH值传感器

C.光纤体温计

D.光纤体压计

6、以下传感器中属非接触式的有：（）

A.电磁式编码器

B.光电式编码器

C.脉冲盘式编码器

D.计量光栅

7、计量光栅的特点是（）。

A．测量精度高

B．成本低

C．非接触式

D．对环境要求不高

三、填空题

1、光电式传感器由及两大部分组成。

2、光敏电阻与之差称为光电流。

3、光电池与光敏二极管、光敏三极管都是PN界，主要区别在于后者的PN结

。

4、CCD的突出特点是以作为信号。

5、光纤工作的基础是。

6、光纤传感器技术是本世纪70年代末发展起来的一门崭新的技术，是传感器技术的新成就，光纤传感器技术是随着和的发展而形成的。

7、一般来说，固体激光器可以分为四个主要部分：工作物质、、谐振，冷却系统以及。

8、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为、红外热释传感器、固体图像传感器和。

9、按照测量光路组成来看，光电式传感器可以分为、、辐射式和开关式光电传感器。

10、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效应,这类元件有；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的效应，这类元件有；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生

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。

11、循环码1101对应的二进制码是。

12、采用4位二进制码盘能分辨的角度为。

13、计量光栅是利用光栅的现象进行测量的。

14、光栅测量原理是以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为

。

15、莫尔条纹有、和这三个重要特点。

16、当两块光栅的夹角很小时，光栅莫尔条纹的间距与近似成反比。

17、目前为止，数字式传感器最主要的两种类型是和。

18、直线式编码器用于测量，用于测量角位移。

19、计量光栅主要由和两部分组成。

20、计量光栅中的光电转换装置包括主光栅、、和光电元件。

21、为了提高光栅的分辨率，测量比栅距更小的位移量，光栅采用细分技术，常有的细分技术有直接细分、和。

22、数字式传感器是能够直接将转换为的传感器。与模拟式传感器相比，具有测量精度和分辨率高、、抗干扰能力强、便于与微机接口和适宜的优点。

23、数字式传感器主要有和两种类型，可用于和

测量。

24、编码器按结构形式可分为和两大类，分别用于测量

和。

25、计量光栅利用光栅的现象，以线位移和为基本测试内容，应用于高精度加工机床、光学坐标镗床、制造大规模集成电路的设备及检测仪器等。

26、计量光栅按应用范围不同可分为和；按用途不同有测量线位移的和；按光栅结构不同，又可分为

和。

四、简答题

1、什么是光电式传感器？

2、光电式传感器的基本工作原理是什么？

3、光电式传感器的基本形式有哪些？

4、什么是光电器件？

5、典型的光电器件有哪些？

6、CCD的电荷转移原理是什么？

7、什么是全反射？

8、光纤的数值孔径有何意义？

9、何谓CCD势阱？

10、光电器件有哪几种类型？各有何特点？

11、光在光纤中是怎样传输的？

12、对光纤及入射光的入射角有什么要求？

13、试述光敏电阻的工作原理。

14、试述光敏二极管的工作原理。

15、试述光敏三极管的工作原理。

16、试述光电池的工作原理。

17、简述什么是光电导效应？

18、简述什么是光生伏特效应？

19、简述什么是外光电效应？

20、典型的光电器件有哪些？

21、简述光纤传感器的组成。

22、简述光纤传感器的工作原理。

23、请简述光导纤维传光原理。

24、请简述半导体光吸收型光纤温度传感器的工作原理。

25、什么是光电效应?

26、光纤传感器技术是一门多学科性科学，涉及到的知识面很广泛，请列举至少四门这样的学科。

27、光导纤维有哪些优点？光纤式传感器中光纤的主要优点有哪些？

28、光纤损耗是如何产生的？

29、光纤损耗对光纤传感器有哪些影响？

30、什么是光电效应和光电器件？

31、常用的光电器件有哪几大类？试解释这几类光电器件各自的工作基础并举例。

32、利用某循环码盘测得的结果为“0110”，其实际转过的角度是多少？

33、透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系是什么？

34、如何判别光栅传感器的运动方向？

35、如何实现提高光电式编码器的分辨率？

36、二进制码与循环码各有何特点？并说明它们的互换原理。

37、简述光栅莫尔条纹测量位移的三个主要特点?

38、简述光栅读数头的组成和工作原理？

39、简述计量光栅的结构和基本原理。

40、试区分硅光电池和硒光电池的结构与工作原理。 41、试介绍MOS 光敏单元的工作原理。 42、CCD 的电荷转移原理是什么？

43、试对面阵型CCD 图像传感器进行分类，并介绍它们各自有何特点？ 44、为什么要求CCD 器件的电荷转移效率要很高？ 45、举例说明CCD 图像传感器的应用。 46、试解释光电式编码器的工作原理。 47、计量光栅是如何实现测量位移的？ 48、计量光栅中为何要引入细分技术？ 49、细分的基本原理是什么？

五、计算题

1、试计算n 1=1.46,n 2=1.45的阶跃折射率光纤的数值孔径值。如光纤外部介质的n 0=1，求最大入射角θc 的值。

2、一个8位光电码盘的最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度至大为0.01mm ，则码盘半径应有多大？

3、一个21码道的循环码盘，其最小分辨力θ1=?，若一个θ1角对应圆弧长度至少为0.001mm ，问码盘直径多大？

4、若某光栅的栅线密度为50线/mm ，主光栅与指标光栅之间夹角rad 01.0=θ。求： (1)求其形成的莫尔条纹间距H B 是多少?

(2)若采用四只光敏二极管接收莫尔条纹信号，并且光敏二极管响应时间为s 6

10-，问此时光栅允许最快的运动速度v 是多少?

5、利用一个六位循环码盘测量角位移,其最小分辨率是多少？如果要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度最大为0.01mm,则码盘半径应有多大?若码盘输出数码为“101101”,初始位置对应数码为“110100”,则码盘实际转过的角度是多少？

6、设某循环码盘的电刷初始位置为“0000”，利用该循环码盘测得结果为“0110”，其实际转过的角度是多少？

第9章 光电式传感器

四、简答题

1、答：光电式传感器（或称光敏传感器）：利用光电器件把光信号转换成电信号（电压、电流、电阻等）的装置。 知识点：概述

2、答：光电式传感器的基本工作原理是基于光电效应的，即因光照引起物体的电学特性而改变的现象。 知识点：概述

3、答：光电式传感器按测量光路组成来看，可分为4种基本形式：

透射式光电传感器 反射式光电传感器 辐射式光电传感器 开关式光电传感器

知识点：光电式传感器的基本形式

4、答：光电器件是将光能转变为电能的一种传感器件。是构成光电式传感器的主要部件。 知识点：光电效应与光电器件

5、答：典型的光电器件有基于外光电效应的光电管和光电倍增管，基于内光电效应的光电池、光敏电阻、光敏二极管以及光敏三极管。 知识点：光电效应与光电器件

6、答：CCD 器件基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS 光敏元，这些光敏元使用同一半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。任何可移动的电荷都将力图向表面势大的位置移动。为了保证信号电荷按确定的方向和路线转移，在MOS 光敏元阵列上所加的各路电压脉冲要求严格满足相位要求。

知识点：CCD 图像传感器

7、答：当入射角大于临界角时，光线就不会透过其界面而全部反射到光密介质内部，即发生全反射。 知识点：光纤传感器

8、答：光纤的数值孔径是光纤的一个重要参数，它能反映光纤的集光能力，光纤的NA 越大，

SiO 2

2

表面它可以在较大入射角范围内输入全反射光，集光能力就越强，光纤与光源的耦合越容易，且保证实现全反射向前传播。但NA越大，光信号的畸变也越大，所以要适当选择NA的大小。知识点：光纤传感器

9、答：如果MOS电容器中的半导体是P型硅，当在金属电极上施加一个正电压U g时，P型硅中的多数载流子（空穴）受到排斥，半导体内的少数载流子（电子）吸引到P-Si界面处来，从而在界面附近形成一个带负电荷的耗尽区，也称CCD势阱。

知识点：CCD图像传感器

10、答：光电器件有两种类型，一种是基于内光电效应的光电器件，一种是基于外光电效应的光电器件。

外光电效应光电器件是基于外光电效应的，当光照射到金属或金属氧化物的光电材料上时，光子的能量传给光电材料表面的电子，如果入射到表面的光能使电子获得足够的能量，电子会克服正离子对它的吸引力，脱离材料表面而进入外界空间，这种现象称为外光电效应。即外光电效应是在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。

内光电效应是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象。这种效应可分为因光照引起半导体电阻率变化的光电导效应和因光照产生电动势的光生伏特效应两种。

知识点：光电效应与光电器件

11、答：光在同一种介质中是直线传播的，当光线以不同的角度入射到光纤端面时，在端面发生折射进入光纤后，又入射到折射率较大的光密介质（纤芯）与折射率较小的光疏介质（包层）的交界面，光线在该处有一部分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。

对光纤的要求是包层和纤芯的折射率不同，且纤芯的折射率大于包层的折射率。

知识点：光纤传感器

12、答：对入射角的要求是入射角小于临界角。

知识点：光纤传感器

13、答：光敏电阻是基于光电导效应。在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量，若光子能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，就激发出电子-空穴对，使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低的现象。

知识点：光电效应与光电器件

14、答：光电池是基于光生伏特效应。在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象。如光电池。

知识点：光电效应与光电器件

15、答：光敏二极管是基于内光电效应中的光生伏特效应。

知识点：光电效应与光电器件

16、答：光敏三极管是基于内光电效应中的光生伏特效应。

知识点：光电效应与光电器件

17、答：光电导效应是指在光线作用下，半导体材料吸收入射光子的能量，如果入射光子的能量大于或等于半导体材料的禁带宽度，将激发出电子－空穴对，使载流子浓度增加，导电性增加，阻值降低的现象。

知识点：光电效应与光电器件

18、答：光生伏特效应是指在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象。 知识点：光电效应与光电器件

19、答：外光电效应是指在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象。

知识点：光电效应与光电器件

20、答：光电导效应的典型光电器件是光敏电阻；光生伏特效应的典型光电器件是光电池；外光电效应的典型光电器件是光电管（光电二极管、光电晶体管）、倍增管。

知识点：光电效应与光电器件

21、答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。

知识点：光纤传感器

22、答：光纤传感器的工作原理：由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态）受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。

知识点：光电效应与光电器件

23、答：当光线从折射率为1n n1的介质入射到折射率为2n 的介质时，在介质分界面上将产生折射现象。其规律是：入射角于折射角的正弦之比与两种介质的折射率成反比，即：1221sin sin n n φφ=，其中1n 是光纤纤芯的折射率，2n 是其包层介质的折射率。因为1n >2n ，则21φφ<，当入射角1φ增大到某一角度c φ时，折射率将等于90︒，这时入射光线不再进入包层介质，而开始产生全反射的入射角称为临界角，当1φ继续增大时，︒>902φ，发生了全

反射，于是光便在光纤中沿轴向前传播。这就是光纤的传光原理。不满足全反射条件的光线，由于在界面上只能部分反射，势必有一些能量会辐射到包层中去，致使光能量不能有效传播。通常能在波导再传播的光为传输模（导模），不能传播的光为辐射模。

知识点：光电效应与光电器件

24、答：半导体光吸收型光纤温度传感器利用半导体的光吸收响应随温度高低而变化的特性，根据透过半导体的光强变化检测温度。温度变化时，半导体的透光率亦随之变化。当温度升高时，其透过光强将减弱，测出光强变化就可知对应的温度变化。这类温度计的测温范围为-30℃—300℃。

知识点：光电效应与光电器件

25、答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。

知识点：光电效应与光电器件

26、答：纤维光学、光电技术、弹性力学、电磁学、电子技术以及微型计算机技术等等。知识点：光电效应与光电器件

27、答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。它的优点有：具有优良的传旋光性能，传导损耗小；频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好；能在恶劣的环境下工作，能进行远距离信号的传送。

功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的波导，而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。

知识点：光电效应与光电器件

28、答：光纤损耗产生的原因有：①吸收性损耗：吸收损耗与组成光纤的材料的中子受激和分子共振有关，当光的频率与分子的振动频率接近或相等时，会发生共振，并大量吸收光能量，引起能量损耗。②散射性损耗：是由于材料密度的微观变化、成分起伏，以及在制造过程中产生的结构上的不均匀性或缺陷引起。一部分光就会散射到各个方向去，不能传输到终点，从而造成散射性损耗。③辐射性损耗：当光纤受到具有一定曲率半径的弯曲时，就会产生辐射磁粒。

知识点：光电效应与光电器件

29、答：光纤损耗对光纤传感器的影响有：①弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲；②微弯曲：当把光纤组合成光缆时，可能使光纤的轴线产生随机性的微曲。

知识点：光电效应与光电器件

30、答：所谓光电效应，是指物体吸收了具有一定能量的光子后所产生的的电效应。根据光

电效应原理工作的光电转换元件称为光电器件。

知识点：光电效应与光电器件

31、答：常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。

外光电效应器件的工作基础是基于外光电效应。所谓外光电效应，是指在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。

内光电效应器件的工作基础是基于内光电效应。所谓内光电效应，是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象，它可分为光导效应和光生伏特效应。内光电效应器件主要有：光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管。

知识点：光电效应与光电器件

32、答：循环码“0110”对应的二进制码是“0100”，转换成十进制数是4，

该4位码盘的最小分辨率为360°/24=22.5°

所以实际转过的角度为4×22.5°=90°。

知识点：光电式编码器

33、答：① 把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角θ，这样就可以看到在近于垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。在d - d 线上，两块光栅的栅线重合，透光面积最大， 形成条纹的亮带， 它是由一系列四棱形图案构成的；在f - f 线上，两块光栅的栅线错开，形成条纹的暗带，它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的形成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。

② 莫尔条纹的间距B H 与两光栅线纹夹角θ之间的关系为：

知识点：计量光栅

34、答：为了能够辨向，需要有相位差为π/2的两个电信号。 在相隔B H /4间距的位置上，放置两个光电元件1和2，得到两个相位差π/2的电信号u 1和u 2（图中波形是消除直流分量后的交流分量），经过整形后得两个方波信号u 1′和u 2′。

当光栅沿A 方向移动时，u 1′经微分电路后产生的脉冲, 正好发生在u 2′的“1”电平时，从而经Y 1输出一个计数脉冲；而u 1′经反相并微分后产生的脉冲，则与u 2′的“0”电平相遇，与门Y 2被阻塞，无脉冲输出。 2sin 2H W W B θθ

=≈

在光栅沿－A 方向移动时，u 1′的微分脉冲发生在u 2′为“0”电平时，与门Y 1无脉冲输出；而u 1′的反相微分脉冲则发生在u 2′ 的“1”电平时， 与门Y 2输出一个计数脉冲。 u 2′的电平状态作为与门的控制信号，来控制在不同的移动方向时，u 1′所产生的脉冲输出。 这样就可以根据运动方向正确地给出加计数脉冲或减计数脉冲， 再将其输入可逆计数器，实时显示出相对于某个参考点的位移量。

知识点：计量光栅

35、答：光电式编码器的分辨率与码道数有关，如果分辨率要求很高，采用单盘方式不仅要求圆盘直径增大，而且精度也难以达到，因此可考虑采用双编码器，用两个较低分辨率的码盘来组合成一个较高分辨率的编码器。

知识点：光电式编码器

36、答：二进制码盘简单，但在实际应用中，对码盘的制作和电刷的安装要求十分严格，任何微小的制作误差，都可能造成读数的粗误差。这主要是因为二进制码当某一较高的数码改变时，所有比它低的各位数码均需同时改变。

为了消除粗误差，可用循环码代替二进制码。循环码是一种无权码，从任何数变到相邻数时，仅有一位数码发生变化。如果任一码道刻划有误差，只要误差不太大，且只可能有一个码道出现读数误差，产生的误差最多等于最低位的一个比特。

二进制码转循环码：

循环码转二进制码：

知识点：光电式编码器 37、答：光栅莫尔条纹测位移的三个主要特点：

（1）位移的放大作用：光栅每移动一个栅距W 时，莫尔条纹移动一个宽度H B ，莫尔条纹的间距H B 与两光栅夹角θ的关系为：

2sin 2H W

W B θ

θ==≈

由此可见，θ越小，H B 越大，H B 相当于把W 放大了1/θ倍。即光栅具有位移放大作用，从而可提高测量的灵敏度。

（2）莫尔条纹移动方向：当固定一个光栅时，另一个光栅向右移动时，则莫尔条纹将向上移动；反之，如果另一个光栅向左移动，则莫尔条纹将向下移动。因此，莫尔条纹的移

1(0

1)n n i i i C B C B B i n +=⎫⎬=⊕=-⎭1(0

1)n n i i i B C B C B i n +=⎫⎬=⊕=-⎭

动方向有助于判别光栅的运动方向。

（3）误差的平均效应：莫尔条纹是由光栅的大量刻线形成的，对线纹的刻划误差有平均抵消作用。

知识点：计量光栅

38、答：光栅读数头主要由标尺光栅、指示光栅、光路系统和光电元件等组成。其工作原理：标尺光栅固定在被测物体上，指示光栅相对于光电元件固定，两光栅在光照下可形成具有明暗相间带的莫尔条纹。标尺光栅移动一个栅距W，光强变化一个周期，用光电元件接收莫尔条纹移动时光强的变化，就可将光信号转换为接近于正弦周期函数的电信号输出，从而可知被测物体移动位移的大小。

知识点：计量光栅

39、答：计量光栅传感器的结构包括两个部分：光电转换装置和光栅数显表，其中前者又包括以下四个部分：①主光栅(又称标尺光栅) ，均匀地刻划有透光和不透光的线条；②指示光栅，刻有与主光栅同样刻线密度的条纹；③光路系统，包括光源和透镜；④光电元件。计量光栅主要利用了莫尔条纹现象。主光栅与指示光栅的栅线叠合在一起，中间保持很小的夹角 ，在大致垂直于栅线的方向上会出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。光栅测量原理就是以移动的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为光栅栅距。

知识点：计量光栅

40、答：硅光电池是在一块N型硅片上，用扩散的方法渗入一下P型杂质形成PN结。当入射光照射在PN结上时。若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则在PN结附近激发出电子空穴对，在PN结内电场的作用下，N型区的光生空穴被拉向P型区，P型区的光生电子被拉向N型区，结果使P区带正电，N区带负电，这样PN结就产生了电位差，若将PN结两端用导线连接起来，电路中就有电流流过，电流方向有P型区流经外电路至N型区。若将外电路断开，就可以测出光生电动势。

硒光电池是在铝片上涂硒（P型），再用溅射的工艺，在硒层生形成一层半透明的氧化镉（N 型）。在正、反两面喷上低隔合金作为电极，在光线照射下，镉材料带负电，硒材料带正电，形成电流或者电动势。

知识点：光电效应与光电器件

41、答：对于光敏单元，当受到光线照射时，在光子的作用下，半导体内产生电子空穴对，空穴被排斥，电子被电子势阱俘获。这种光生电子作为反映光强的载体——电荷包被收集，成为光电荷注入，实现光信号向电荷信号的转变。

知识点：CCD图像传感器

42、答：CCD器件基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS光敏元，这些光敏元使用同一半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。任何可移动的电荷都将力图向表

面势大的位置移动。为了保证信号电荷按确定的方向和路线转移，在MOS 光敏元阵列上所加的各路电压脉冲要求严格满足相位要求。

知识点：CCD 图像传感器

43、答：面阵型CCD 可分为行传输、帧传输和行间传输三种。

行传输特点：有效光敏面积大、转移速度快、转移效率高。

帧传输特点：单元密度高、电极简单。

行间传输特点：感光单元面积小，密度高，图像清晰。

知识点：CCD 图像传感器

44、答：由于信号电荷在传输过程中持续的光照会产生电荷，使信号电荷发生重叠，在显示器中出现模糊现象。因此在CCD 摄像器件中有必要把摄像区和传输区分开，并且在时间上保证信号电荷从摄像区转移到传输区得时间小于摄像时间。

知识点：CCD 图像传感器

45、答：计量检测仪器，光学信息处理，生产过程自动化，军事应用。

知识点：CCD 图像传感器

46、答：光电式编码器：是将机械转动的位移（模拟量）转换成数字式电信号的传感器。 光电式编码器从结构上可分为码盘式和脉冲盘式两种。

码盘式编码器由光源、与旋转轴相连的码盘、窄缝、光敏元件等组成。当来自光源（多采用发光二极管）的光束经聚光透镜投射到码盘上时，转动码盘，光束经过码盘进行角度编码，再经窄缝射入光敏元件（多为硅光电池或光敏晶体管）组。光敏元件的排列与码道一一对应，即保证每个码道有一个光敏元件负责接收透过的光信号。光码盘转至不同的位置时，光敏元件组输出的信号反映了码盘的角位移大小。

脉冲盘式编码器是在圆盘上开有两圈相等角矩的缝隙，外圈A 为增量码道、内圈B 为辨向码道，内、外圈的相邻两缝隙之间的距离错开半条缝宽，另外，在内外圈之外的某一径向位置，也开有一缝隙，表示码盘的零位，码盘每转一圈，零位对应的光敏元件就产生一个脉冲，称为“零位脉冲”。在开缝圆盘的两边分别安装光源及光敏元件，光栏板上有两个狭缝，其距离是码盘上两个相邻狭缝距离的四分之一倍，并设置了两组对应的光敏元件（称为cos 、

SiO 2

2

sin 元件），对应两个信号（四分之一间距差保证了两路信号的相位差为900

，便于辨向）。 当码盘随被测工作轴转动时，每转过一个缝隙就发生一次光线明暗的变化，通过光敏元件产生一次电信号的变化，所以每圈码道上的缝隙数将等于其光敏元件每一转输出的脉冲数。利用计数器记录脉冲数，就能反映码盘转过的角度。

知识点：光电式编码器

47、答：两块具有相同栅距的长光栅叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角θ，则在大致垂直于栅线的方向上出现明暗相间的莫尔条纹。 莫尔条纹测位移具有以下特点：

①对位移的放大作用

光栅每移动一个栅距W ，莫尔条纹移动一个间距H B 。莫尔条纹的间距H B 与两光栅夹角θ的关系为： H W B θ≈

式中： W －光栅的栅距

θ－刻线夹角。

θ越小，H B 越大，H B 相当于把W 放大了1/θ倍。即光栅具有位移放大作用，从而可提高测量的灵敏度。

②莫尔条纹移动方向

光栅每移动一个光栅间距W ，条纹跟着移动一个条纹宽度H B 。当固定一个光栅时，另一个光栅向右移动时，则莫尔条纹将向上移动；反之，如果另一个光栅向左移动，则莫尔条纹将向下移动。因此，莫尔条纹的移动方向有助于判别光栅的运动方向。

利用光栅具有莫尔条纹的特性，通过测量莫尔条纹的移动数和移动方向，可以测量两光栅的相对位移量。

知识点：计量光栅

48、答：计量光栅的测量是以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量的，其分辨率为光栅栅距。为了进一步提高测量精度，需要提高分辨率，测量比光栅栅距更小的位移量，因此要引入细分技术。

知识点：计量光栅

49、答：细分的基本原理：就是为了得到比栅距更小的分度值，即在莫尔条纹信号变化一个周期内，发出若干个计数脉冲，以减小每个脉冲相当的位移，相应地提高测量精度，如一个周期内发出N 个脉冲，计数脉冲频率提高到原来的N 倍，每个脉冲相当于原来栅距的1/N ，则测量精度将提高到原来的N 倍。具体的细分方法可以采用机械或电子方式实现，常用的有倍频细分法和电桥细分法。

知识点：计量光栅

五、计算题

1

、解：NA Sin c 0.17θ=====

1Sin c n θ==

c arcsin 0.17=9.8θ==

知识点：光纤传感器

2、解：8

3601.42θ︒==︒ 882r 220.01r 0.4mm 0.012/22ππππ

⨯=⇒== 知识点：光电式编码器

3、解：6121360 2.910rad 2

θ-︒==⨯ 212r 0.001r 667.5mm 22/2

πππ=⇒= 知识点：光电式编码器

4、解：(1)由光栅密度50线/mm ，可知其光栅栅距

mm W 02.0501==

根据公式可求莫尔条纹间距θW

B H =，式中θ为主光栅与指标光栅夹角，得

mm W

B H 201

.002.0===θ (2)光栅运动速度与光敏二极管响应时间成反比，即

s m t W v /201002.06

===

- 所以最大允许速度为s m /20。

知识点：计量光栅

5、解：∵ 该循环码盘为六位循环码盘

∴ 最小分辨率为：︒=︒=625.523606

θ 设码盘半径为r ，∵5.625°的角度对应圆弧长度为0.01mm,

∴

01.0625.52360︒=︒r π ∴ mm r 1.0625

.5201.0360≈⨯⨯=π 又∵ 码盘输出数码为“101101”，将其转换为二进制码，则

循环码：1 0 1 1 0 1

∴ 二进制码为110110，对应十进制数为：

5424163222221245=+++=+++

同理，由于初始位置对应数码为“110100”，将其转换为二进制码，则

∴ 二进制码为100111，对应十进制数为：

391243222220125=+++=+++

∴ 码盘实际转过的角度为：

︒=︒⨯==-=375.84625.51515)3954(θθθx

知识点：光电式编码器

6、解：由循环码转换为二进制码：0110与(0)010取异或得二进制码为：0100 所以实际转过的角度4

360=4=902θ⨯︒。 知识点：光电式编码器

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 线性范围宽 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。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。 输入 输出 相对真值 测量误差 测量值

传感器与检测技术习题解答

传感器与检测技术（胡向东，第2版）习题解答 王涛 第1章概述 什么是传感器？ 答：传感器是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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 传感器的共性是什么？ 答：传感器的共性就是利用物理定律或物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、频率、电荷、电容、电阻等）输出。传感器一般由哪几部分组成？ 答：传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。 传感器是如何分类的？ 答：传感器可按输入量、输出量、工作原理、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征等分类，其中按输入量和工作原理的分类方式应用较为普遍。 ①按传感器的输入量（即被测参数）进行分类 按输入量分类的传感器以被测物理量命名，如位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。 ②按传感器的工作原理进行分类 根据传感器的工作原理（物理定律、物理效应、半导体理论、化学原理等），可以分为电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。 ③按传感器的基本效应进行分类 根据传感器敏感元件所蕴含的基本效应，可以将传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器。 改善传感器性能的技术途径有哪些？ 答：①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。 第2章传感器的基本特性 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的输入、输出关系。静态特性所描述的传感器的输入-输出关系中不含时间变量。 衡量传感器静态特性的主要指标是线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力

传感器与检测技术课后答案

第一章习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器

③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 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？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系

光电检测技术第二版答案

光电检测技术第二版答案 【篇一：《光电检测技术-题库》(2)】 、填空题 1.对于光电器件而言，最重要的参数是、 和。 2.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成。 3.光电三极管的工作过程分为和。 4.激光产生的基本条件是受激辐射、和。 5. 非平衡载流子的复合大致可以分为和。 6.在共价键晶体中，从最内层的电子直到最外层的价电子都正好填 满相应的能带，能量最高 的是填满的能带，称为价带。价带以上的能带，其中最低的能带常 称 为，与之间的区域称为。 7.本征半导体在绝对零度时，又不受光、电、磁等外界条件作用， 此时导带中没有， 价带中没有，所以不能。 8.载流子的运动有两种型式，和。 9. 发光二极管发出光的颜色是由材料的决定的。 10. 光电检测电路一般情况下由、、组成。 11. 光电效应分为内光电效应和效应，其中内光电效应包括和，光 敏电阻属于效应。 12.半导体对光的吸收一般有、、、和这 五种形式。 13. 光电器件作为光电开关、光电报警使用时，不考虑其线性，但要考虑。 14.半导体对光的吸收可以分为五种，其中和可以产生光电效应。 15.光电倍增管由阳极、光入射窗、电子光学输入系统、和等构成，光电倍增管的光谱响应曲线主要取决于材料的性质。 16.描述发光二极管的发光光谱的两个主要参量是和。 17.检测器件和放大电路的主要连接类型有、和等。 18..使用莫尔条纹法进行位移-数字量变换有两个优点，分别是和。 19.电荷耦合器件（ccd）的基本功能是和。

20.光电编码器可以按照其构造和数字脉冲的性质进行分类，按照信号性质可以分为和。 21.交替变化的光信号，必须使所选器件的大于输入信号的频率才能测出输 入信号的变化。 22.随着光电技术的发展，可以实现前后级电路隔离的较为有效的器件是。 23.硅光电池在偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。 24.发光二极管的峰值波长是由决定的。 二、名词解释 1. 光亮度： 2. 本征半导体： 3. n型半导体： 4. 载流子的扩散运动： 5. 光生伏特效应： 6. 内光电效应： 7.光电效应 8.量子效率 9.分辨率 10.二次调制 11.二值化处理 12.光电检测技术 13.响应时间 14.热电偶 15.亮度中心检测法 三、判断正误 1. a/d变换量化误差不随输入电压变化而变化，是一种偶然误差。（） 2. 采样/保持电路起到信号保持作用的保持电容，电容容量愈大电压下降愈慢，所以保持电 容越大越好。（） 3. 光电倍增管的光电阴极上发射出光电子的最大速度随入射光光子能量的增大而增大。 （）

传感器技术与应用第2版-部分习题答案

第1章传感器特性习题答案： 5.答： 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 9．解： 10. 解： 11．解： 带入数据 拟合直线灵敏度 0.68,线性度±7% 。 ，， ，， ，， 13．解： 此题与炉温实验的测试曲线类似:

14．解： 15．解： 所求幅值误差为1.109,相位滞后33042, 所求幅值误差为1.109,相位滞后33042, 16．答： dy/dx=1-0.00014x。微分值在x<7143Pa时为正，x>7143Pa时为负，故不能使用。 17．答： ⑴20。C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350 kΩ。V0在48.78～67.63mV之间变化。 ⑵如果R2=10 MΩ，R3=250 kΩ，20。C时，V0在0～18.85mV之间变化。30。C时V0在46.46mV（0ppm）～ 64.43mV（100ppm）之间变化。 ⑶20。C时，V0为0～18.85mV，30。C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。但相对（2）得情况来说有很大的改善。 18．答： 感应电压=2πfCRSVN,以f=50/60Hz, RS=1kΩ, VN=100代入，并保证单位一致，得： 感应电压=2π*60*500*10-12*1000*100[V]=1.8*10-2V 第3章应变式传感器概述习题答案 9. 答：

传感器与检测技术题库及答案

《传感器与检测技术》答案 一、名词解释 1.传感器 传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的元件或装置。 2.转换元件 转换元件就是敏感元件的输入转换成电参量输出。 3.敏感元件 敏感元件是指传感器中能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。 4.测量 测量是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法去的某一客观事物定量数据资料的认识过程。 5.检测 检测是利用各种物理.化学效应.选择合适的方法与装置，将生产.科研.生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性与定量结果的过程。 6.灵敏度 灵敏度是指传感器输出量的增量与引起输出量增量的输入量的增量的比值。 7.测量方法 测量所采用的方法。 8.测量误差 测量值与被测量的真值之间产生的差异。 9.分辨力 分辨力是指传感器能检测到输入量最小变化量的能力。 10.绝对误差 绝对误差是指被测量的测量值与被测量的真值之间的差值。 11.满度相对误差 满度相对误差γm用绝对误差Δ与仪器满量程Am的百分比表示。 12.标称相对误差 标称相对误差γx用绝对误差Δ与测量值Ax的百分比表示。

13.系统误差 在相同条件下，多次重复测量同一被测量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。 14.随机误差 当多次重复测量同一被测量时，若测量误差的大小和符号均以不可预知的方式变化，则该误差称为随机误差。 15.粗大误差 明显偏离真值的误差称为粗大误差，也称为过失误差。 16.静态误差 当被测量不随时间变化时所产生的误差称为静态误差。 17.动态误差 当被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。 18.直接测量 直接测量法是指在使用仪表或传感器进行测量时，不需要经过任何运算就能直接从仪表或传感器上读出测量结果的方法。 19.间接测量 间接测量法是指用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量，通过计算求得被测量的方法。 20.线性度 线性度是指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度，其又称为非线性误差。 21.应变效应 导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形，其电阻发生变化的现象称为应变效应。22.压阻效应 当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。 23.露点 当温度下降到某一温度，水蒸气的气压与同温度下的饱和水蒸气的气压相等时，空气中的水蒸气将向液相转化而凝结为露珠，这一特定的温度被称为空气的露点温度，简称为露点。 24.电涡流

CH9光电式传感器含答案传感器与检测技术第2版习题及解答

第9章光电式传感器 一、单项选择题 1、下列光电式传感器中属于有源光敏传感器的是（）。 A. 光电效应传感器 B. 红外热释电探测器 C. 固体图像传感器 D. 光纤传感器 2、下列光电器件是根据外光电效应做出的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 3、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 4、下列光电器件是基于光导效应的是（）。 A. 光电管 B. 光电池 C. 光敏电阻 D. 光敏二极管 5、光敏电阻的相对灵敏度与入射波长的关系称为（）。 A. 伏安特性 B. 光照特性 C. 光谱特性 D. 频率特性 6、下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。 A. 光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大 B. 光敏二极管与光敏三极管的暗点流相差不大 C. 工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏三极管 D. 光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性 7、光电式传感器是利用（）把光信号转换成电信号。 A. 被测量 B. 光电效应 C. 光电管 D. 光电器件 8、光敏电阻的特性是（） 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 9、基于光生伏特效应工作的光电器件是（） A．光电管 B.光敏电阻 C．光电池 D.光电倍增管 10、CCD以（）为信号 A. 电压 B.电流

C．电荷 D.电压或者电流 11、构成CCD的基本单元是（） A. P型硅 B.PN结 C. 光电二极管 D.MOS电容器 12、基于全反射被破坏而导致光纤特性改变的原理，可以做成（）传感器，用于探测位移、压力、温度等变化。 A.位移 B.压力 C.温度 D.光电 13、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和( )两个重要部件。 A.反射镜 B.透镜 C.光栅 D.光探测器 14、按照调制方式分类，光调制可以分为强度调制、相位调制、频率调制、波长调制以及( )等，所有这些调制过程都可以归结为将一个携带信息的信号叠加到载波光波上。 A.偏振调制 B.共振调制 C.角度调制 D.振幅调制 15、利用外界因素对于光纤中光波相位的变化来探测各种物理量的传感器，称为( )。 A.相位调制型传感器 B.相位结合型传感器 C.相位振动型传感器 D.相位干涉型传感器 16、半导体激光发光是由( )之间的电子-空穴对复合产生的，激励过程是使半导体中的载流子从平衡状态激发到非平衡状态的激发态。 A.原子 B.分子 C.离子 D.能带 17、固体激光器是以固体为工作物质的激光器，也就是以掺杂的离子型( )和玻璃作为工作物质的激光器。 A.石英晶体 B.高纯硅 C.绝缘晶体 D.压电晶体 18、利用光纤本身的某种敏感特性或功能制作的传感器称为( )。 A.敏感型传感器 B.功能型传感器 C.传光型传感器 D.功敏型传感器 19、光纤仅起传输光波的作用，必须在光纤中间或端面加装其他敏感元件才能构成传感器，称为( )。 A.光容型传感器 B.光感型传感器 C.传光型传感器 D.光敏型传感器 20、光纤振动传感器与其他光纤传感器一样，从原理上讲也可以分为两种类型，实际上，直接以( )作为振动信息的敏感元件,难以分离其他物理量变化产生的影响。 A.光纤 B.电压 C.电流 D.电阻 21、光纤是用( )作为主要原料的一种透明度很高的介质材料，广泛用于通信和传感器。 A.光刻玻璃 B.石英玻璃 C.光刻硅 D.钛铝合金 22、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（） 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

传感器与检测技术题库及答案

传感器与检测技术题库及答案 一、名词解释 1.传感器 传感器是指能感受规定的被测量并按一定规律转换成可用输出信号的元件或装置。 2.转换元件 转换元件就是敏感元件的输入转换成电参量输出。 3.敏感元件 敏感元件是指传感器中能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。 4.测量 测量是借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法去的某一客观事物定量数据资料的认识过程。 5.检测 检测是利用各种物理.化学效应.选择合适的方法与装置，将生产.科研.生活等各方面的有关信息通过检查与测量的方法赋予定性与定量结果的过程。 6.灵敏度 灵敏度是指传感器输出量的增量与引起输出量增量的输入量的增量的比值。 7.测量方法 测量所采用的方法。 8.测量误差 测量值与被测量的真值之间产生的差异。 9.分辨力 分辨力是指传感器能检测到输入量最小变化量的能力。 10.绝对误差 绝对误差是指被测量的测量值与被测量的真值之间的差值。 11.满度相对误差 满度相对误差γm用绝对误差Δ与仪器满量程Am的百分比表示。

12.标称相对误差 标称相对误差γx用绝对误差Δ与测量值Ax的百分比表示。 13.系统误差 在相同条件下，多次重复测量同一被测量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。 14.随机误差 当多次重复测量同一被测量时，若测量误差的大小和符号均以不可预知的方式变化，则该误差称为随机误差。 15.粗大误差 明显偏离真值的误差称为粗大误差，也称为过失误差。 16.静态误差 当被测量不随时间变化时所产生的误差称为静态误差。 17.动态误差 当被测量随时间迅速变化时，系统的输出量在时间上不能与被测量的变化精确吻合，这种误差称为动态误差。 18.直接测量 直接测量法是指在使用仪表或传感器进行测量时，不需要经过任何运算就能直接从仪表或传感器上读出测量结果的方法。 19.间接测量 间接测量法是指用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量，通过计算求得被测量的方法。 20.线性度 线性度是指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度，其又称为非线性误差。 21.应变效应 导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形，其电阻发生变化的现象称为应变效应。22.压阻效应 当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。 23.露点

传感器与检测技术》试卷及答案(共五套)

（试卷一） 第一部分选择题（共24分） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请 将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。 1．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 2．属于传感器动态特性指标的是（） A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率 3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（） A．光电式传感器B．电容式传感器 C．压电式传感器D．磁电式传感器 4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（） A．变极板面积型B．变极距型 C．变介质型D．容栅型 5．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．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 6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（） A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度 C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗 7．固体半导体摄像元件CCD是一种（） A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路 8．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是（）A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声 C．克服串扰D．消除电火花干扰 9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次采样值为0.301，则本次采样值Y n应选为（） A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.315 10．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（）A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV 11．周期信号的自相关函数必为（） A．周期偶函数B．非周期偶函数 C．周期奇函数D．非周期奇函数 12．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（） A．2X(f 3) B．2 3 X(f 3 ) C．2 3 X(f) D．2X(f) 第二部分非选择题（共76分） 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填或不 填均无分。 13．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。 14．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。 15．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。 16．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r s= 。17．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。 18．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。 19．电容式压力传感器是变型的。 5

传感器与检测技术(第二版)参考答案参考答

传感器与检测技术（第二版）参考答案 第1章 检测技术基本知识 1.1单项选择:1.B 2.D 3. A 4.B 1.2见P1；1.3见P1-P3；1.4见P3-P4；1.5 见P5；1.6 （1）1℃（2）5﹪，1﹪ ； 1.7 0.5级、0.2级、0.2级；1.8 选1.0级的表好。0.5级表相对误差为25/70=3.57﹪, 1.0级表相对误差为1/70=1.43﹪；1.9见P10-P11；1.10见P11- P12；1.11 见P13-P14 第2章 电阻式传感器及应用 2.1 填空1.气体接触，电阻值变化；2.烧结型、厚膜型； 3.加热器，加速气体氧化还原反应； 4.吸湿性盐类潮解，发生变化 2.2 单项选择1.B 2. C 3 B 4.B 5.B 6. A 2.3 P17；2.4 P17；2.5P24；2.6 P24；2.7 P24-P25；2.8 P25；2.9 P26；2.10 P30-31 2.11 应变片阻值较小；2.12P28，注意应变片应变极性，保证其工作在差动方式； 2.16 Uo=4m V ；2.17 P34；2.18 P34；2.19 (1) 桥式测温电路，结构简单。（2）指示仪表 内阻大些好。（3）RB:电桥平衡调零电阻。 2.20 2.21 线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好；传感器的延迟时间越短越好；传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精度。2.23 P44；2.33 P45 第3章 电容式传感器及应用 3.1 P53-P56；3.2 变面积传感器输出特性是线性的。 3.3 P58-P59；3.4 P59-P61 3.5 当环境相对湿度变化时，亲水性高分子介质介电常数发生改变，引起电容器电容值的变化。属于变介电常数式。3.6 参考变面积差动电容传感器工作原理。参考电容式接近开关原理。3.8 （1）变介电常数式；（2）参P62 电容油料表原理 第4章 电感式传感器及应用

传感器与检测技术第二版课后答案

一、单选题 1.在质量控制中，常用的传感器有（）。 A. 压力传感器 B. 温度传感器 C. 湿度传感器 D. 流量传感器 答案：A、B、D 2.传感器的工作原理是（）。 A. 变换物理量为电信号 B. 变换电信号为物理量 C. 变换物理量为光信号 D. 变换光信号为物理量

答案：A、B 3.以下哪种传感器不属于电控传感器（）。 A. 电位器 B. 电容器 C. 电磁传感器 D. 温度传感器 答案：B 4.常用的检测技术有（）。 A. 激光检测 B. 振动检测 C. 放射检测 D. 声学检测 答案：A、B、C、D 二、多选题

1.激光检测的优点有（）。 A. 精度高 B. 快速检测 C. 无损检测 D. 检测范围广 答案：A、B、C、D 2.声学检测的优点有（）。 A. 快速检测 B. 无损检测 C. 检测范围广 D. 成本低 答案：A、B、D 3.放射检测的优点有（）。 A. 精度高 B. 快速检测 C. 无损检测 D. 检

测范围广 答案：A、B、C、D 4.振动检测的优点有（）。 A. 精度高 B. 快速检测 C. 无损检测 D. 检测范围广 答案：A、B、C、D 三、简答题 1.请简要介绍传感器的分类及其工作原理？ 传感器可以分为电控传感器和非电控传感器

两类。电控传感器是指以电信号为输出的传 感器，包括电位器、电容器、电磁传感器等；非电控传感器是指以非电信号为输出的传感器，包括温度传感器、压力传感器、流量传 感器等。 传感器的工作原理是将物理量变换为电信号 或其他信号，以便检测、测量物理量的变化。具体而言，传感器的工作原理是将物理量变 换为电信号或光信号，从而检测物理量的变化。 2.请简要介绍激光检测的优点？ 激光检测的优点有：

《传感器与检测技术》试卷及答案

《传感器与检测技术》试卷及答案 一. 选择题(每题1分，共计18分) 1．通常用热电阻测量（ C ） A．电阻 B．扭矩 C．温度 D．压力 2．反射式电涡流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 3．差动变压器式传感器的结构形式很多，其中应用最多的是（ C ） A．变间隙式B．变面积式C．螺丝管式 4．通常用电容式传感器测量（ B ） A．电容量B．加速度C．电场强度D．交流电压 5．利用热电偶测温条件是（ C ） A．分别保持热电偶两端温度恒定 B．保持热电偶两端温差恒定 C．保持热电偶冷端温度恒定 D．保持热电偶热端温度恒定 6．电阻应变片的初始电阻有多种，其中用的最多的是（ B ） A．60ΩB．120ΩC．200ΩD．240Ω 7．在工程技术中，通常用电感式传感器测量（ C ） A．电压B．磁场程度C．位移D．速度 8．我国使用的铂热电阻的测量范围是（ A ） A．-200～850℃B．-50～850℃C．-200～150℃D．-200～650℃9．涡流传感器的工作原理是基于（ D ） A．热阻效应B．霍尔效应C．光电效应D．电磁效应 10．铜电阻测温线性好、价廉，其测温范围为（ C ） A．-50℃～50℃B．0℃～100℃C．-50℃～150℃D．-100℃～100℃11．被测对象温度为300℃左右，实验室有以下几种规格的温度计，试从提高测量精度的角度出发，合理选择其中之一（ B ） A．量程800℃，精度等级1级B．量程400℃，精度等级1.5级 C．量程600℃，精度等级1.5级D．量程500℃，精度等级2.5级 12．热电偶中产生热电势的条件是（ B ） 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相同

传感器与检测技术第2版试题三含参考答案

传感器与自动检测技术仿真试题三 试卷一（闭卷） （考试时间90分钟，总分80分） 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均不得分。 1、传感技术与信息学科紧密相连，是（）和自动转换技术的总称。 A. 自动调节 B. 自动测量 C. 自动检测 D. 信息获取 2、下列测量方法属于组合测量的是（）。 A. 用电流表测量电路的电流 B. 用弹簧管压力表测量压力 C. 用电压表和电流表测量功率 D. 用电阻值与温度关系测量电阻温度系数 3、传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随( )变化时，其输 出-输入的特性。 A.时间 B.被测量 C.环境 D.地理位置 =秒的一阶系统，当受到突变温度作4、已知某温度传感器为时间常数τ3 用后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为（）秒 A．3 B．1 C． D．1/3 5、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．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 6、下列说法正确的是（）。 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。 7、下列对红外传感器的描述错误的是（）。 A. 红外辐射是一种人眼不可见的光线 B. 红外线的波长范围大致在~1000μm之间 C. 红外线是电磁波的一种形式，但不具备反射、折射特性 D. 红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。 8、微波传感器测量物体含水量主要利用下述微波的哪一个特点（） A. 微波波长很短，频率很高 B. 水对微波的反射作用很强 C. 微波的传输特性很好 D. 水对微波的吸收作用很强 9、在理想介质中，超声波的衰减来自于超声波的（）。 A. 扩散 B. 散射 C. 吸收 D. 投射 10、半导体气体传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触，造成（） 发生变化，借此检测特定气体的成分及其浓度。 A.半导体电阻 B.半导体上电流 C.半导体上电压 D.半导体性质 二、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分） 1、解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？ 2、什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？

《传感器与检测技术》第二版部分计算题解答

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第一章 传感器与检测技术概论 作业与思考题 1．某线性位移测量仪，当被测位移由变到时，位移测量仪的输出电压由减至，求该仪器的灵敏度。 依题意： 已知X 1=； X 2=； Y 1=； Y 2= 求：S ； 解：根据式（1-3） 有：15 .45.55.35.21212-=--=--=∆∆=X X Y Y X Y S V/mm 答：该仪器的灵敏度为-1V/mm 。 2．某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：铂电阻温度传感器：Ω/℃；电桥：Ω；放大器：100（放大倍数）；笔式记录仪：V 求：（1）测温系统的总灵敏度；（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。所对应的温度变化值。 依题意： 已知S 1=Ω/℃； S 2=Ω； S 3=100； S 4=V ； ΔT=4cm 求：S ；ΔT 解：检测系统的方框图如下： ΔL （3分） （1）S=S 1×S 2×S 3×S 4=××100×=（cm/℃） （2）因为：T L S ∆∆=

所以：29.114035 .04==∆=∆S L T （℃） 答：该测温系统总的灵敏度为℃；记录笔尖位移4cm 时，对应温度变化℃。 3．有三台测温仪表，量程均为0_600℃，引用误差分别为%、%和%，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过%，选哪台仪表合理？ 依题意， 已知：R=600℃； δ1=%； δ2=%； δ3=%； L=500℃； γM =%

求：γM1 γM2 γM3 解： （1）根据公式（1-21）%100⨯∆=R δ 这三台仪表的最大绝对误差为： 0.15%5.26001=⨯=∆m ℃ 0.12%0.26002=⨯=∆m ℃ 0.9%5.16003=⨯=∆m ℃ （2）根据公式（1-19）%100L 0 ⨯∆=γ 该三台仪表在500℃时的最大相对误差为： %75.2%10050015%10011=⨯=⨯∆= L m m γ %4.2%100500 12%10012=⨯=⨯∆=L m m γ %25.2%1005009%10013=⨯=⨯∆= L m m γ 可见，使用级的仪表最合理。 原因是，即满足了仪表误差要求，又不浪费精度指标。 答：使用级的仪表最合理。原因是，即满足了仪表误差要求，有不浪费精度指标。 第二章 电阻式传感器技术 作业与思考题

(完整版)传感器与检测技术习题答案

第1章传感器与检测技术基础思考题答案 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 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，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路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。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置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。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 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：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1

(完整版)传感器与检测技术试卷及答案

(完整版)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 ） 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 ） 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。 、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 ）、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） 工作频率宽

B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 同意输入量大 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） 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） 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 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。 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差D粗大误差 二、推断 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，周密度高的准确度不一定高，准确度高的周密度不一定高，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

传感器技术及应用(第二版)思考题与习题参考答案

思考题与习题参考答案 第1章 1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？ 答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，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。由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。 1-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？ 答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系。衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。 灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。精度是用来评价系统的优良程度。 1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。 解：该仪器的灵敏度为 10 .30.40.30.2X V -=--=∆∆= S （V/mm ） 1-4 用测量范围为-50～150KPa 的压力传感器测量140KPa 压力时，传感器测得示值为142KPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。