CH热电式传感器(含答案) 《传感器与检测技术(第版)》习题及解答
第8章热电式传感器
一、单项选择题
1、热电偶的基本组成部分是（）。
A. 热电极
B. 保护管
C. 绝缘管
D. 接线盒
2、在实际应用中，用作热电极的材料一般应具备的条件不包括（）。
A. 物理化学性能稳定
B. 温度测量范围广
C. 电阻温度系数要大
D. 材料的机械强度要高
3、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
4、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. 减小桥路中其它电阻对热电阻的影响
D. 减小桥路中电源对热电阻的影响
5、目前，我国生产的铂热电阻，其初始电阻值有（）。
A．30Ω B．50Ω
C．100Ω D．40Ω
6、我国生产的铜热电阻，其初始电阻R0为（）。
A．50ΩB．100Ω
C．10ΩD．40Ω
7、目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（）
A．－200～850℃ B．－50～850℃
C．－200～150℃ D．－200～650℃
8、我国目前使用的铜热电阻，其测量范围是（）。
A．－200～150℃ B．0～150℃
C．－50～150℃ D．－50～650℃
9、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
10、热敏电阻测温的原理是根据它们的( )。
A．伏安特性 B．热电特性
C．标称电阻值 D．测量功率
11、热电偶中热电势包括（）
A．感应电势 B．补偿电势
C．接触电势 D．切割电势
12、用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是（）。
A．交流电桥 B．差动电桥
C．直流电桥 D. 以上几种均可
13、一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（）。
A．增加 B．减小
C．增加或减小不能确定 D．不变
14、热电偶中产生热电势的条件有（）。
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
15、利用热电偶测温时，只有在（）条件下才能进行。
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
16、通常用热电阻测量（）。
A．电阻 B．扭矩 C．温度 D．流量
17、实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（）。
A．纯金属 B．非金属 C．半导体 D．合金
18、工程（工业）中，热电偶冷端处理方法不包括（）。
A．热电势修正法 B．温度修正法
C．0℃恒温法 D．补偿导线法
19、下列关于热电偶传感器的说法中，（）是错误的。
A.热电偶必须由两种不同性质的均质材料构成
B.计算热电偶的热电势时，可以不考虑接触电势
C.在工业标准中，热电偶参考端温度规定为0℃
D.接入第三导体时，只要其两端温度相同，对总热电势没有影响
20、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
21、热电偶温度计采用补偿导线的目的是为了（）
A．节省热电偶的长度 B. 避免使用冷端补偿
C. 可以直接使用分度表
D. 降低成本
22、热电阻的引线电阻对测量结果有较大影响，采用（）引线方式测量精度最高。
A．两线制B．三线制
C．四线制 D．五线制
23、下列方法中，不属于热电偶的冷端温度补偿法的是（）
A．补偿导线法B．冷端恒温法
C．电桥补偿法 D．热端温度校正法
24、温度传感器是一种将温度变化转换为（）变化的装置。
A.电流
B.电阻
C.电压
D.电量
25、自19世纪发现热电效应以来，热电偶被越来越广泛地用来测量（）范围内的温度，根据需要还可以用来测量更高或更低的温度。
A.100～1300℃
B.100～1200℃
C.100～1100℃
D.100～1000℃
26、下面对热电极极性阐明正确的是（）。
A.测量端失去电子的热电极为负极，得到电子的热电极为正极。
B.输出端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。
C.测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。
D.输出端失去电子的热电极为负极，得到电子的热电极为正极。
27、对于热电偶冷端温度不等于( )，但能保持恒定不变的情况，可采用修正法。
A.20℃
B.0℃
C.10℃
D.5℃
28、采用热电偶测温与其它感温元件一样，是通过热电偶与被测介质之间的( )。
A.热量交换
B.温度交换
C.电流传递
D.电压传递
29、随着科学技术的发展，热电阻的应用范围已扩展到的（）超低温领域。同时在1000-1200℃温度范围内也有足够好的特性。
A.1～10K
B.1～15K
C.1～5K
D.1～20K
30、测量钢厂钢水温度，一般采用（）热电偶
A 铂铑—铂铑
B 镍铬—镍硅
C 铜—铜镍
31、工业上广泛应用热电阻作为（）范围的温度测量。
A．-50~300℃ B．100~1300℃
C．300~800℃ D．-200~500℃
32、在高精度测量要求场合，热电阻测量电路应设计成（）
A．两线制 B．三线制 C．四线制
二、多项选择题
1、热电偶近年来被广泛采用，以下属于热电偶具有的优点有：（）
A.结构简单
B.精度高
C.热惯性小
D.可测局部温度和便于远距离传送与集中检测
2、产生补偿电势的方法很多,下面属于补偿电势的方法有：（）
A.电桥补偿法
B.温度补偿法
C.结构补偿法
D.PN结补偿法
3、以下热电偶属于标准化的热电偶的有：（）
A.铂铑10-铂热电偶
B.铂铑30-铂铑6热电偶
C.铁一康铜热电偶
D. 镍铬一考铜热电偶
4、以下热电偶属于非标准化的热电偶的是：（）
A.铜一康铜热电偶
B.钨一钼热电偶
C.镍钴一镍铝热电偶
D.双铂钼热电偶
5、半导体热敏电阻包括：（）
A.正温度系数热敏电阻
B.负温度系数热敏电阻
C.临界温度系数热敏电阻
D.非温度系数热敏电阻
6、热敏电阻的主要参数包括：（）
A.电阻温度系数
B.能量灵敏度
C.标称电阻值
D.耗散系数
7、热电偶冷端温度补偿法有( )
A.补偿导线法
B.三线制法
C. 冷端恒温法
D.四线制法
E. 冷端温度校正法
8、下列关于热电偶热电势叙述正确的是（）
A．热电势EAB（T，T0）是温度函数之差
B．热电势EAB（T，T0）是温度差的函数
C．接触电动势EAB（T，T0）大于温差电动势EA（T，T0）
D．接触电动势EAB（T，T0）小于温差电动势EA（T，T0）
E．热电势EAB（T，T0）是测量端温度的单值函数
三、填空题
1、热电偶是将温度变化转换为的测温元件；热电阻和热敏电阻是将温度变化转换为变化的测温元件。
2、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的构成，另一部分是单一导体的。
3、由于两种导体不同，而在其形成的电动势称为接触电动势。
4、接触电动势的大小与导体的、有关，而与导体的直径、长度、几何形状等无关。
5、温差电动势的大小取决于和。
6、热电偶的与的对照表，称为分度表。
7、热电组丝通常采用双线并绕法的目的是为了。
8、热电阻是利用的电阻值随温度变化而变化的特性来实现对温度的测量；热敏电阻是利用的电阻值随温度显著变化这一特性而制成的一种热敏元件。
9、工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是和
。
10、铜热电阻在一些测量精度要求，且温度较低的场合，用来测量
℃范围的温度。
11、按热电偶本身结构划分，有热电偶，铠装热电偶、热电偶。
12、热敏电阻的阻值与之间的关系称热敏电阻的热电特性，它是热敏电阻测温的基础。
13、热电偶传感器是基于工作的。
14、工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是热电阻和
热电阻。
15、热电阻在电桥测量电路中的接法有：制、制和制。
16、采用热电阻作为测量元件是将的测量转换为的测量。
17、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，电路中会产生电动势，这种现象称效应；若两金属类型相同两端温度不同，加热一端时电路中电动势E = 。
18、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是定律。
19、两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电极直径、长度及沿热电极长度上的
无关，只与热电极材料和有关。
20、电桥补偿法是用电桥的去消除冷端温度变化的影响，这种装置称为。
21、一般恒温装置或补偿器距被测对象较远，需要很长的热电极把冷端引到这些装置中，这对于贵金属热电偶是很不经济的。可以用比较便宜的、在温度范围内热电性质与工作热电偶相近的导线代替。这种导线常称为延引电极、冷端延长线或。
22、当热交换达到平衡状态时，热电偶的测量端也就达到一个稳定的温度。但由于热量的散失，热电偶测量端的温度低于被测介质的温度，这时热电偶的显示误差称为。
23、常用的热电式传感元件有、和热敏电阻。
24、热电式传感器是一种能将变化转换为变化的元件。
25、在各种热电式传感器中，以将温度转换为或的方法最为普遍，例如热电偶是将温度变化转换为的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为变化的测温元件。
26、接触电动势的大小与和有关，而与导体的、长度、
等无关；温差电动势的大小取决于和。
27、如果热电偶两电极相同，则总热电动势始终为；如果热电偶两接点温度相同，回路中总电动势为。
28、热电偶冷端温度补偿方法有：补偿导线法；；、
。
29、热电阻最常用的材料是和，工业上被广泛用来测量温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，电阻得到了广泛应用。
30、热电阻引线方式有3种，其中适用于工业测量，一般精度要求场合；适用于引线补偿，精度要求较低场合；适用于实验室测量，精度要求高的场合。31、热敏电阻是利用的电阻值随温度显著变化这一特性而制成的一种热敏元件，特点是随温度显著变化。根据半导体电阻—温度特性，热敏电阻可分为
、和。
四、简答题
1、什么是热电效应和热电动势？什么叫接触电动势？什么叫温差电动势？
2、什么是热电偶的中间导体定律？中间导体定律有什么意义？
3、什么是热电偶的标准电极定律？标准电极定律有什么意义？
4、热电偶串联测温线路和并联测温线路主要用于什么场合，并简述各自的优缺点。
5、目前热电阻常用的引线方法主要有哪些？并简述各自的应用场合。
6、
①图2中的电桥是热电偶的冷端电
路。
②图2中：R t是的铜线电阻。
R1、R3、R4是的锰铜线电阻。
③图2中电路的作用是：当变化时，
由提供补偿，从而保证热电偶回路的
输出不变。
7、说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。
8、热电偶冷端温度对热电偶的热电势有什么影响？为消除冷端温度影响可采用哪些措施？
9、半导体热敏电阻的主要优缺点是什么？
10、热电阻传感器主要分为哪两种类型？它们应用在什么不同场合？
11、说明热电偶测温原理。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。
12、试比较电阻温度计与热电偶温度计的异同点。
13、要用热电偶来测量2点的平均温度，若分别用并联和串联的方式。请简述其原理，指出这两种方式各自的优缺点是什么？
14、请简单阐述一下热电偶与热电阻的异同。
15、请简要说明一下什么是热电效应。
16、请简述一下珀尔帖效应的原理。
17、请简要阐明一下什么是汤姆逊效应。
18、热电偶对热电极材料有哪些基本要求？
19、请简要说明一下热电阻的定义。
20、请简要叙述一下热敏电阻的优缺点及改进措施。
21、画图说明热电偶冷端补偿器的补偿原理
22、热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？补偿的方法有哪几种？
23、试述热电偶与热电阻的基本测温原理。
24、采用热电阻测量温度时,常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。
五、计算题
1、铜热电阻的阻值R t与温度t的关系可用式R t≈R0（1+αt）表示。已知0℃时铜热电阻R0为50Ω，温度系数α为4.28×10-3/℃，求当温度为100℃时的电阻值。
2、已知分度号为S的热电偶冷端温度为t0=20℃，现测得热电势为11.710mV，求热端温度为多少度？
3、已知分度号为K的热电偶热端温度t=800℃，冷端温度为t0=30℃，求回路实际总电势。
4、现用一只铜-康铜热电偶测温，其冷端温度为30℃，动圈仪表（未调机械零位）指示320℃。若认为热端温度为350℃对不对？为什么？若不对，正确温度值应为多少？
5、一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。
6、下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算
A. 已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算
出Rt的值和Ra的值。
B. 电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压V AB。
其中（R1=10KΩ，R2=5KΩ，R3=10KΩ，E=5伏）
7、使用k 型热电偶，基准接点为0℃、测量接点为30℃和900℃时，温差电动势分别为1.203mV 和37.326mV 。当基准接点为300℃，测温接点为9000℃时的温差电动势为多少？ 8、使用镍铬-镍硅热电偶，其基准接点为30℃ ，测温接点为400℃时的温差电动势为多少？若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为10.275mV ，则被测接点的温度为多少？
9、用两只K 型热电偶测量两点温度差，其连接线路如图所示。已知t 1=420℃,t 0=30℃,测得两点的温差电势为15.24mV ，问两点的温度差是多少？ 如果t 1温度下那只热电偶错用的是E 型热电偶，其他都正确，则两点的实际温度差是多少？
10、将一只镍铬-镍硅热电偶与电压表相连，电压表接线端温度是50℃，若电位计上读数是50mV ，问热电偶热端温度是多少？
11、镍铬-镍硅热电偶的灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃之处，若以指示表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势的大小。
12、某热敏电阻，其B 值为2900K ，若冰点电阻为500k Ω, 求该热敏电阻在100℃时的阻抗。
13、某测量者想用两只K 型热电偶测量两点温度，其连接线路如图所示，已知1t =420℃,0t =30℃，测得两点的温度电势为15.132mv 。但后来经检查发现1t 温度下的那只热电偶错用E 型热电偶，其他都正确，试求两点实际温差？(可能用到的热电偶分度表数据见表一和表二，最后结果可以只保留到整数位)
2
1
表一 K型热电偶分度表（部分）
分度号：K （参考端温度为0℃）
14、将一支铬镍－康铜热电偶与电压表相连，电阻表接线端是50℃时，热电偶输出为4mV。如果电位计上读数是60mV，若该热电偶的灵敏度为0.08mV/℃，问热电偶热端温度是多少？
15、将一支灵敏度0.08mV／℃的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为50℃，电压表上读数为60mV，求热电偶热端温度。
16、现用一支镍铬一铜镍热电偶测某换热器内温度，其冷端温度为30℃，而显示仪表机械零位为0℃，这时指示值为400℃，若认为换热器内的温度为430℃，对不对?为什么? 已知
mV
E
mV
E10801
)0,
30
(
,
943
.
28
)0,
400
(=
=，则换热器内的温度正确值如何得到?
17、已知某负温度系数热敏电阻，在温度为298K时阻值
Ω
=3144
1t
R
，当温度为303K时
阻值
Ω
=2772
2t
R
，试求该热敏电阻的材料常数B。
18、镍铬—镍硅热电偶，工作时冷端温度为30℃，测得热电动势E(t,t0)=38.560mv，求被
第8章热电式传感器
三、填空题
四、简答题
1、答：①两种不同材料的导体（或半导体）A、B两端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路。当两接点温度不等时，回路中就会产生大小和方向与导体材料及两接点的温度有关的电动势，从而形成电流，这种现象称为热电效应。该电动势称为热电动势。
②接触电动势：接触电势是由两种导体的自由电子密度不同而在其接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的材料及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。
③温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势。
知识点：热电偶
2、答：中间导体定律：热电偶测温时，若在回路中接入第三种导体，只要其两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。
中间导体定律的意义在于：在实际的热电偶测温应用中，测量仪表和连接导线可以作为第三种导体对待。
知识点：热电偶
3、答：标准电极定律：如果两种导体A，B分别与第三种导体C组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两个导体A，B组成的热电偶产生的热电动势可由下式确定：
E AB（t，t0）=E AC（t，t0）- E BC（t，t0）
标准电极定律的意义在于，纯金属的种类很多，合金的种类更多，要得出这些金属件组成热电偶的热电动势是一件工作量极大的事。在实际处理中，由于铂的物理化学性质稳定，通常选用高纯铂丝作标准电极，只要测得它与各种金属组成的热电偶的热电动势，则各种金
属间相互组合成热电偶的热电动势就可根据标准电极定律计算出来。
知识点：热电偶
4、答：热电偶串联测温线路主要用于测量两点间温度差，还可以测量平均温度；热电偶并联测温线路主要用于测量平均温度。
并联电路的特点是：当有一只热电偶烧断时，难以觉察出来。当然，它也不会中断整个测温系统的工作。
串联电路的特点是：热电动势大，仪表的灵敏度大大增加，线路中只要有一只热电偶断路，总的热电动势消失，立即可以发现断路。但是只要有一只热电偶断路，整个测温系统将停止工作。
知识点：热电偶
5、答：热电阻常用的引线方法主要两线制、三线制和四线制。
两线制用于引线不长，测量精度要求较低的场合；
三线制适用于工业测量，一般精度测量场合；
四线制适用于实验室测量，高精度测量场合。
知识点：热电阻
6、答：①图2中的电桥是热电偶的冷端电桥补偿（补偿器）电路。
②图2中：R t是温度系数较大的的铜线电阻。R1、R3、R4是温度系数较小的的锰铜线电阻。
③图2中电路的作用是：当冷端温度变化时，由不平衡电桥提供补偿，从而保证热电偶回路的输出不变。
知识点：热电偶
7、答：薄膜型热电偶是将两种薄膜热电极材料用真空蒸镀、化学涂层等办法蒸镀到绝缘基板上制成的一种特殊热电偶。薄膜热电偶的接点可以做得很小，很薄，具有热容量小，响应速度快等特点。适用于微小面积上的表面温度以及快速变化的动态温度的测量。
知识点：热电偶
8、答：由热电偶的测温原理可以知道，热电偶产生的热电动势大小与两端温度有关，热电偶的输出电动势只有在冷端温度不变的条件下，才与工作温度成单值函数关系。实际应用时，由于热电偶冷端离工作端很近，且又处于大气中，其温度受到测量对象和周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定，这样会带来测量误差。
为消除冷端温度影响，常用的措施有：
①补偿导线法：将热电偶配接与其具有相同热电特性的补偿导线，使自由端远离工作端，放置到恒温或温度波动较小的地方。
②冷端恒温法：把热电偶的冷端置于某些温度不变的装置中，以保证冷端温度不受热端测量温度的影响。
③冷端温度校正法。
④自动补偿法。
知识点：热电偶
9、答：半导体热敏电阻主要优点：电阻温度系数大、灵敏度高；体积小、结构简单；热惯性小、响应速度快；使用方便；寿命长；易于实现远距离测量等。
主要缺点：互换性较差，同一型号的产品特性参数有较大差别；稳定性较差；非线性严重，且不能在高温下使用。
知识点：热电阻
10、答：①铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。
②铜电阻传感器：价钱较铂金属便宜。在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铂电阻稍低、电阻率小。
知识点：热电阻
11、答：热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于"热电效应"。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。
误差因素：参考端温度受周围环境的影响
减小误差的措施有：
a 0℃恒温法；
b 计算修正法（冷端温度修正法）；
c 仪表机械零点调整法；
d 热电偶补偿法；
e 电桥补偿法；
f 冷端延长线法。
知识点：热电偶
12、答：电阻温度计利用电阻随温度变化的特性来测量温度。热电偶温度计是根据热电效应原理设计而成的。前者将温度转换为电阻值的大小，后者将温度转换为电势大小。
相同点：都是测温传感器，精度及性能都与传感器材料特性有关。
知识点：热电阻
13、答：在并联方式中，伏特表得到的电势为2个热电偶的热电势的平均电势，即它已经自动得到了2个热电势的平均值，查表即可得到两点的平均温度。该方法的优点：快速、高效、
自动，误差小，精度高。缺点：当其中有一个热电偶损坏后，不易立即发现，且测得的热电势实际上只是某一个热点偶的。
在串联方式中，伏特表得到的电势为环路中2个热电偶的总热电势，还要经过算术运算求平均值，再查表得到两点的平均温度。该方法的优点：当其中有一个热电偶损坏后，可以立即发现；可获得较大的热电势和提高灵敏度。缺点：过程较复杂，时效性低，在计算中，易引入误差，精度不高。
知识点：热电偶
14、答：热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温,作用相同，都是测量物体的温度, 精度及性能都与传感器材料特性有关。但是他们的原理与特点却不相同。热电偶是将温度变化转换为热电动势的测温元件，热电阻势将温度变化转换为电阻值变化的测温元件。热电偶的测温原理是基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生热电势,这种现象称为热电效应,又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电势有两种电势组成：温差电势和接触电势。温差电势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电势,不同的导体具有不同的电子密度,所以他们产生的电势也不相同,而接触电势是指两种不同的导体相接触时,因为他们的电子密度不同所以产生一定的电子扩散,当他们达到一定的平衡后所形成的电势,接触电势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及他们接触点的温度。另外，热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递,这种导线称为补偿导线。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点也很多,也可以远传电信号,灵敏度高,稳定性强,互换性以及准确性都比较好,但是需要电源激励,不能够瞬时测量温度的变化。热电阻不需要补偿导线,而且比热电偶便宜。
知识点：热电偶
15、答：将两种不同的导体或半导体两端紧密地连接在一起，组成一个闭合回路,当两个接点处的温度不同时,回路中将产生大小和方向与导体材料及两节电的温度有关的电动势（热电动势）,从而形成电流，这种现象称为热电效应,又称为塞贝克效应。
知识点：热电偶
16、答：将同温度的两种不同的金属互相接触，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触处会发生自由电子的扩散现象，自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电．B得到电子带负电．直至在接点处建立了强度充分的电杨，能够阻止电子扩散达到平衡为止。两种不同金属的接点处产生的电动势称为电势，又称接触电势。此效应称为珀尔帖效应。
知识点：热电偶
17、答：假设在一匀质棒状导体的一端加热，则沿此棒状导体有温度梯度导体内自由电子将从温度高的一端向温度低的一端扩散，并在温度较低一端积累起来，使棒内建立起一电场。当这电场对电子的作用力与扩散力相平衡时，扩散作用即停止。电场产生的电势称为汤姆逊
电势或温差电势。
知识点：热电偶
18、答：(1)热电特性稳定，即热电势与湿度的对应关系不会变动；(2)热电势要足够大，这样易于测量热电势，且可得到较高的准确；(3)热电势与温度为单值关系，最好成线性关系，或简单的函数关系；(4)电阻温度系数和电阻率要小，否则热电偶的电阻将随工作端温度而有较大的变影响测量结果的准确性；(5)物理性能稳定，化学成分均匀,不易氧化和腐蚀；(6)材料的复制性好；(7)材料的机械强度要高。
知识点：热电偶
19、答：热电阻作为一种感温元件，它导体的电阻值随温度变化而变化的特性来实现对温度测量的。它是利用感温电阻，把测量温度转化成测量电阻的电阻式测温系统，常用于测量200～500℃范围内的温度。它是利用热电阻和热敏电阻的电阻率温度系数而制成温度传感器的。
知识点：热电阻
20、答：热敏电阻的优点是电阻温度系数大．灵敏度高．热容量小、响应速度快．而且分辨率很高可达10～4℃。主要缺点是互换性差，热电特性非线性大。改进措施：可用温度系数很小的电阻与热敏电阻串联或并联，使等效电阻与温度的关系在一定的温度范围内是线性的。
知识点：热敏电阻
21、答：在热电偶回路中串入一个自动补偿的电动势。 H是工作热端，温度为t，冷端放在补偿器C中，温度为tn，电阻Rt具有正温度系数。外加电源为一恒定电压，补偿了的热电势输出为E(t, t0)。
当冷端为一恒定温度tn≠0时，A点供给热电偶回路一个不变的修正电动势，其大小等于E(t, t0)，t0=0。当冷端温度波动时，热电偶回路中热电势与补偿电路中的UA会相应地向相反的方向变化，补偿了热电偶电动势的变化。
知识点：热电偶
22、答：（1）根据热电偶测温原理，只有当冷端温度保持不变时，热电势才是被测温度的单值函数，而在实际应用时,由于热电偶冷端离工作端很近，且又处于大气中，其温度受到测量对象和周围环境温度波动的影响，因而冷端温度难以保持恒定，这样会带来测量误差，所以测温时必须对热电偶进行冷端温度补偿。
（2）冷端温度补偿方法有：补偿导线法；冷端恒温法；冷端温度校正法、自动补偿法。 知识点：热电偶
23、答：热电偶测温基本原理：热电偶测温是基于热电效应的基本原理。根据热电效应，任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，如果将它们的两个接点分别置于温度不同的热源中，则在该回路中会产生热电动势，在一定条件下，产生的热电动势与被测温度成单值函数关系。因此，我们只需测得热电动势值，就可间接获得被测温度。
热电阻测温基本原理：热电阻测温是基于热效应的基本原理。所谓热效应，就是金属导体的阻值会随温度的升高而增加或减小的现象。因此，我们只需测得金属导体电阻的变化就可间接获得被测温度。 知识点：热电偶
24、答：热电阻常用引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。
两线制的特点是结构简单、费用低，但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。
三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响。主要适用于大多数工业测量场合。 四线制的特点是精度高，能完全消除引线电阻对测量的影响。主要适用于实验室等高精度测量场合。 知识点：热电阻
五、计算题 1、解：
3t R 50(1 4.2810100)71.4-=?+??=Ω
知识点：热电阻
2、解：E （t,t 0）=11.710 E （t,0℃）=E(t,t 0)+E(t 0,0℃)
11.710=E(t,0℃)-E(20℃,0)=E(t,0℃)-0.113 所以E （t,0℃）=11.823mV
查表：E(1180℃,0℃)=11.707mV, E(1190℃,0℃)=11.827mV 所以: M L
M L H L H L
E -E t =t +
(t t )E -E ?-=1180℃+
11.82311.70711.82711.823--×10℃=1470℃ 知识点：热电偶
3、解：E （800℃，30℃）=E （800℃，0℃）-E （30℃，0℃）=33.27-1.203=32.074mV 知识点：热电偶
4、解：不对。因为当热电偶通过补偿导线连接到显示仪表，热电偶冷端温度保持恒定且已知，则可预先将有零位调整功能的显示仪表的指针从刻度的初始值调至已知的冷端温度值，这样，显示仪表的示值即为被测量的实际温度值。
正确温度应该为t=320℃-30℃=290℃ 知识点：热电偶 5、解：t 00
B B R R exp(
)t t =?- 10×103
=200×103
×exp （B/373.15-B/273.15） B=1072
当t=20℃时，R 20=10×103
×exp （B/293.15-B/273.15）=13 k Ω 知识点：热电阻
6、解：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。
图中G 为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra 为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg 的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg 分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度（如0℃）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。
知识点：热电阻
7、解：已知E （30℃，0℃）=1.203mV ， E （900℃，0℃）=37.326mV
E （900℃，30℃）=E （900℃，0℃）-E （30℃，0℃）=37.326-1.203=36.123mV 知识点：热电偶
8、解：由分度表查得E （30℃，0℃）=1.203mV ，
E （400℃，0℃）=16.395mV 。
由中间温度定律E （t,t 0）=E(t,t c )+E(t c ,t 0)有：
E （400℃，30℃）=E （400℃，0℃）-E （30℃，0℃）=16.395-1.203=15.192mV 由分度表查得E （250℃，0℃）=10.151mV ， E （260℃，0℃）=10.560mV 。 由插值法)t t (E E E E t t L H L
H L
M L M -?--+
=得：
10151
.10560.10151
.10275.10250t M ?--+
==253℃
知识点：热电偶 9、解：有两种可能性 第一种：t 1>t 2
① AB 12AB 10AB 20E (t ,t )=E (t ,t )-E (t ,t ) 15.24=E AB （420℃，30℃）-E AB （t2，30℃）
E AB （420℃，30℃）+ E AB （30℃， 0℃）= E AB （420℃，0℃） 所以：E AB （420℃，30℃）=17.241-1.203=16.038mV E AB （t2，30℃）=16.038-15.24=0.798mV
E AB （t2，0℃）= E AB （t2，30℃）+ E AB （30℃，0℃）=0.798+1.203=2.001mV
查表：E （40℃，0℃）=1.611mV ，E （50℃，0℃）=2.022mV
2 2.0011.611
t 40102.0221.611
-=+
?-=49.5℃
所以t1-t2=420℃-49.5℃=370.5℃ ② AB 12AB 10AB 20E (t ,t )=E (t ,t )-E (t ,t ) 15.24=E AB （420℃，30℃）-E AB （t2，30℃） E AB （420℃，30℃）= 30.546-1.801=28.745mV 所以：E AB （t2，30℃）=28.745-15.24=13.505mV E AB （t2， 0℃）=13.505+1.203=14.708mV
查表：E AB （350℃，0℃）=14.292mV ，E （360℃，0℃）=14.712mV
214.70814.292
t 3501014.71214.292
-=+
?-=360℃
所以t1-t2=420℃-360℃=60℃ 第二种：t1 10、解：E （t,t0）=E(t,50℃)=50mV E(50℃,0℃)=2.022mV E(t,0℃)=E(t,50℃)+E(50℃,0℃) 所以E(t,0℃)=50+2.022=52.022mV 查表：E(1280℃,0℃)=51.697mV, E(1290℃,0℃)=52.049mV 所以:52.02251.697 t 12801052.04951.697 -=+ ?- 1289℃ 知识点：热电偶 A A 12 11、解：E(1200℃,0℃)=1200×0.04=48 mV E(50℃,0℃)=50×0.04=2 mV 所以：E(1200℃,50℃)= E(1200℃,0℃)- E(50℃,0℃)=48-2=46 mV 知识点：热电偶 12、解： t 00B B R R exp( )t t T t 273.15K =?-=+ 所以：T 100=100+273.15=373.15K 所以：5 t 29002900 R 510exp( )29.1K 373.15273.15 =??-=Ω 知识点：热电阻 13、解：),(),(),(020121t t e t t e t t e K E -= )30,()30,420(2t e e K E -= )]0,30()0,([)]0,30()0,420([2K K E E e t e e e ---= 所以，查表一、表二得： ]203.1)0,([801.1546.30),420(22---=t e t e K 132.15= mv t e K 816.14)0,(2=∴ 9.3632=∴t ℃ 1.569.36342021=-=-=?∴t t t （℃） 知识点：热电偶 14、解：由题意，温度为50℃时，热电偶输出为4mV ，以参考温度0℃为基础时的热电偶输出等于60＋4＝64mV ，热电偶热端温度为：60 508500.08 + =℃。 知识点：热电偶 15、解：根据题意，电压表上的毫伏数是由热端温度t ，冷端温度为50℃产生的，即 mV t E 60)50,(=。又因为 mV E t E t E E t E t E 6408.05060)0,50()50,()0,() 0,50()0,()50,(=?+=+=-= 所以热端温度℃t 800 08.0/64== 知识点：热电偶 16、解：不对。 因为仪表机械零位在0℃与冷端30℃温度不一致，而仪表刻度是以冷端为0℃刻度的， 故此时指示值不是换热器真实温度。不能用指示温度与冷端温度之和表示实际温度，而是采用热电势之和计算、查表，得到其实温度t 值。 实际热电势为实际温度t ℃与冷端30℃产生的热电势，即 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 压电式传感器 一、选择填空题： 1、压电式加速度传感器是（D ）传感器。 A、结构型 B、适于测量直流信号 C、适于测量缓变信号 D、适于测量动态信号 2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（A ）。 A、晶体不产生压电效应 B、在晶体的电轴x方向产生电荷 C、在晶体的机械轴y方向产生电荷 D、在晶体的光轴z方向产生电荷 3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（B ）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（C），压电陶瓷的稳定性（C ）。 A、高，差 B、高，好 C、低，差 D、低，好 5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 6、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 7、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。 二、简答题 1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？ 答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。 2、压电式传感器为何不能测量静态信号？ 答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。所以压电式传感器不能测量静态信号。 1-7 已知某温度计测量范围0～200℃，检测测试其最大误差 4max =?Y ℃，求其满度相对误差，并根据精度等级标准判断精度等级。 解：Y FS =200-0=200 由A=ΔA/Y FS ＊100％有 A ＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。 1-11:解：（1）切线法： 1 2 1 1 ,02 1 2/1)0()1(21 21 +===+===+?=-x y y x b x y x dx dy x dx dy 则当设 线性度： %1.10%10025 .0,02525.0,5.00 21 )1(21)0() 12 1 (1.max .max 21=??= =-=?=<-+=?>+-+=?-S F L S F Y y Y y x x dx y d x x x y δ则时， 端基法： 1 )26(2 62 3,5.0+-=-===x y k y x 则则 线性度： % 526.2,1067596.50, 2373.022474.05.0)26(]1)26[(13max .=?=?=?==?-=+--+=?-L S F y dx y d x Y x x y δ求导得：同理： 最小二乘法：设y=kx+b 61237 .047328.034205.021909.010488.0025.016.009.004.001.002247 .11832.11401.10954.10488.115.04.03.02.01.002xy x y x 9945 .04835.0:9945.0) (64835 .0) (6625 .2)(55.0,75167.16922.6,5.12 2 2 2 2 2 2 +==-?-?= =--?======∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑x y x x xy x y x a x x y x xy k x x xy y x 求得则 线性度：% 50.210063.60694.0) 9945.04835.0(13 =?=?=+-+=?-L y x x x y δ时，同理求得： 1-12:解： 《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材：传感器技术（第3版）贾伯年主编，及其他参考书 第7章热电式传感器 7-1 热电式传感器有哪几类？它们各有什么特点？ 答：热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。它可分为两大类：热电阻传感器和热电偶传感器。 热电阻传感器的特点：（1)高温度系数、高电阻率。(2)化学、物理性能稳定。(3)良好的输出特性。(4).良好的工艺性，以便于批量生产、降低成本。 热电偶传感器的特点：（1）结构简单（2）制造方便（3）测温范围宽（4）热惯性小（5）准确度高（6）输出信号便于远传 7-2 常用的热电阻有哪几种？适用范围如何？ 答：铂、铜为应用最广的热电阻材料。铂容易提纯，在高温和氧化性介质中化学、物理性能稳定，制成的铂电阻输出－输入特性接近线性，测量精度高。铜在-50～150℃范围内铜电阻化学、物理性能稳定，输出－输入特性接近线性，价格低廉。当温度高于100℃时易被氧化，因此适用于温度较低和没有侵蚀性的介质中工作。 7-3 热敏电阻与热电阻相比较有什么优缺点？用热敏电阻进行线性温度测量时必须注意什么问题？ 7-4 利用热电偶测温必须具备哪两个条件？ 答：（1）用两种不同材料作热电极（2）热电偶两端的温度不能相同 7-5 什么是中间导体定律和连接导体定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：导体A、B组成的热电偶，当引入第三导体时，只要保持第三导体两端温度相同，则第三导体对回路总热电势无影响。利用这个定律可以将第三导体换成毫伏表，只要保证两个接点温度一致，就可以完成热电势的测量而不影响热电偶的输出。 连接导体定律：回路的总电势等于热电偶电势E AB(T,T0)与连接导线电势E A’B’(Tn,T0)的代数和。连接导体定律是工业上运用补偿导线进行温度测量的理论基础。 7-6 什么是中间温度定律和参考电极定律？它们各有什么实际意义？ 答：E AB(T,Tn,T0)=E AB(T,Tn)+E AB(Tn,T0) 这是中间温度定律表达式，即回路的总热电势等于E AB(T,Tn)与E AB(Tn,T0)的代数和。Tn为中间温度。中间温度定律为制定分度表奠定了理论基础。 7-7 镍络-镍硅热电偶测得介质温度800℃，若参考端温度为25℃，问介质的实际温度为多少？ 答：t=介质温度+k*参考温度（800+1*25=825） 7-8 热电式传感器除了用来测量温度外，是否还能用来测量其他量？举例说明之。 7-9 实验室备有铂铑-铂热电偶、铂电阻器和半导体热敏电阻器，今欲测量某设备外壳的温度。已知其温度约为300~400℃，要求精度达±2℃，问应选用哪一种？为什么？ 第一章检测技术的基本概念 一、填空题： 1、传感器有、、组成 2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。 3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度。 4、下面公式是计算传感器的。 5、某位移传感器的输入变化量为5mm，输出变化量为800mv，其灵敏度为。 二、选择题： 1、标准表的指示值100KPa，甲乙两表的读书各为 KPa和 KPa。它们的绝对误差为。 A 和 B 和 C 和 2、下列哪种误差不属于按误差数值表示。 A绝对误差 B相对误差 C随机误差 D引用误差 3、有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa，已知绝对误差最大值 P max=4 KPa，则该仪表的精度等级。 A 级 B 级 C 1级 D 级 4、选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。应选购的仪表量程为测量值的 倍。 A3倍 B10倍 C 倍 D 倍 5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于测量， 而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于测量。 A偏位式 B零位式 C 微差式 6、因精神不集中写错数据属于。 系统误差 B随机误差 C粗大误差 7、有一台精度级，测量范围0—100 KPa，则仪表的最小分格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了。 A提高精度 B加速其衰老 C测试其各项性能指标 D 提高可靠性 9、传感器能感知的输入量越小，说明越高。 A线性度好 B迟滞小 C重复性好 D 分辨率高 三、判断题 1、回差在数值上等于不灵敏度 ( ) 2、灵敏度越大，仪表越灵敏（） 3、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（） 4、灵敏度其实就是放大倍数（） 5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（） 6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字（） 7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（） 四、问答题 1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。 答：指传感器的静态输入、输出特性。有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。 309题图：电容式差压传感器的结构与测量电路 309、左图是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C 1、C 2，两边压力分别为F 1、F 2。图2－5右为二极管双T 型电路，电路中电容是左图中差动电容，电源、E 是占空比为50%的方波。试分析：(1)当两边压力相等F 1＝F 2时负载电阻R L 上的电压U o 值； 2)当F 1＞F 2时负载电阻R L 上的电压U o 的大小和方向(正负)。 309、解： 310、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。 310答：当初始状态时，液面高度h=0,则 1 2ln l R r C π ε= ，当液面高度为h 时，则 由此可见，电容变化量ΔC 与液面高度h 成正比，只要将电容的变化量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。 311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合? 311、答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介 电常数发生改变的场合。 336题图差动脉冲宽度调制线路 314题图 差动变压器式加速度传感器 (a) 结构示意图 （b ）测量电路方框图l 一弹性支承2一差动变压器 2 D t 1 2 x 1 312、试说明由比较器A 1、A 2、双稳态触发器及电容充、放电回路组成差动脉冲宽度调制电路工作原理。 312答：设电源接通时，双稳态触发器的A 端为高电位，B 端为低电位，因此A 点通过R 1 对C 1充电，直至M 点的电位等于参考电压U F 时，比较器A l 产生一脉冲，触发双稳态触发器翻转，则A 点呈低电位，B 点呈高电位。此时M 点电位经二级管D 1迅速放电至零。而同时B 点的高电位经R 2向C 2充电，当N 点电位等于U F 时，比较器A 2产生一脉冲。使触发器发器又翻转一次，则A 点呈高电位，B 点呈低电位，重复上述过程。如此周而复始，在 双 稳态触发器的两输出端各自产生一宽度受C 1 、C 2调制的方波脉冲。 313、试说明什么电容电场的边缘效应？如何消除？313答：理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂得多，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了克服边缘效应，首先应增大初始电容量C o 。即增大极板面积，减小极板间距。此外，加装等位环是消除边缘效应的有效方法。 14、试说明图示的差动变压器式加速度传感器的工作原理。答：在被测加速度为零时，衔铁在初始位置状态，此时衔铁位于差动变压器线圈的中间位置，因而输出电压为零。当被测体有加速度时，由于弹性支承1受惯性力作用相对差动变压器2有位移，即带动衔铁相对被测体有相反方向的位移，从而使差动变压器输出电压。经检波、滤波后，其输出电压可反映被测加速度的数值。 315、电涡流式传感器有何特点？答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；示意图：被测板1的上，下各装一个传感器探头2，其间距为D 。而他们与板的上，下表面分 别相距X 1和X 2，这样板厚t=D －(X 1+X 2),当两个传感器在工作时分别测得X 1和X 2，转换成电压值后相加。相加后的电压值与两传感器距离D 对应的设定电压再相减， 一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些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（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、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( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和 第一章 检测技术的基本概念 一、填空题： 1、 传感器有 ____________ 、 、 __________ 组成 2、 传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 _______________ 与输入 _________ 的比值。 3、 从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度 ______________ 。 4、 下面公式是计算传感器的 ____________ 。 y max y min 5、某位移传感器的输入变化量为 5mm ，输出变化量为800mv ,其灵敏度为 _________________ 。 、 选择题: 1、 标准表的指示值 100KPa ，甲乙两表的读书各为 101.0 KPa 和99.5 KPa 。它们的绝对误差 为 ______________ 。 A 1.0KPa 禾口 -0.5KPa B 1.0KPa 禾口 0.5KPa C 1.00KPa 禾口 0.5KPa 2、 下列哪种误差不属于按误差数值表示 _____________________ 。 A 绝对误差 B 相对误差 C 随机误差 D 引用误差 3、 有一台测量仪表，其标尺范围 0— 500 KPa ，已知绝对误差最大值 Pmax=4 KPa ，则该仪表的精度等级 __________________ 。 A 0.5 级 B 0.8 级 C 1 级 D 1.5 级 4、 选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。应选购的仪表量程为测量 值的 _______________ 倍。 A3 倍 B10 倍 C 1.5 倍 D 0.75 倍 5、 电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 ___________________ 测量， 而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于 ___________________ 测量。 A 偏位式 B 零位式 C 微差式 6、 因精神不集中写错数据属于 。 系统误差 B 随机误差 C 粗大误差 7、 有一台精度2.5级，测量范围0—100 KPa ,则仪表的最小分 _______________ 格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为 了 。 9、传感器能感知的输入量越小，说明 _________________ 越高。 三、判断题 1、 回差在数值上等于不灵敏度 （ ） 2、 灵敏度越大，仪表越灵敏 （ 3、 同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同 （ ） 4、 灵敏度其实就是放大倍数 （ ） 5、 测量值小数点后位数越多，说明数据越准确 （ ） A max 100% (1-9) A 提高精度 B 加速其衰老 C 测试其各项性能指标 D 提高可靠性 A 线性度好 B 迟滞小 C 重复性好 D 分辨率高 传感器原理及其应用习题 第1章传感器的一般特性 一、选择、填空题 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＿＿＿的器件和装置。 3、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。 4、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。 5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________, 其工作频带越宽。 6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。 7、非线性电位器包括和两种。 8、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 9、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 10、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 11、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 12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（） A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快 B 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其工作频带越宽 C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。 D 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其响应速度越快。 二、计算分析题 1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。 2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。 作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义 第2章电阻应变式传感器 一、填空题 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、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＿。 3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿、。 4. 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。 5. 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 习题集及答案 第1章概述 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。 1.4 传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？ 1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？ 1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。 1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，应该出现哪种 状况。 1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？ 答案 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“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”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 1.5 答： 图形符号（略），各部分含义如下： ①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。 ②传感器：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,通 常由敏感元件和转换元件组成。 ③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。 ④变送器：能输出标准信号的传感器答：（略）答：（略）答：（略） 第2章传感器的基本特性 2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 表征了2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度 L 鲁东大学信息与电气工程学院软件二班20102212504 马鑫 热电式传感器在生活中的应用 本系统使用镍铬—镍硅热电偶，被测温度范围为0～655℃，冷端补偿采用补偿电桥法，采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。不平衡电桥由电阻R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、Rcu(铜丝绕制)四桥臂和桥路稳压源组成，串联在热电偶回路中。Rcu与热电偶冷端同处于±0℃,而R1=R2=R3= 1Ω，桥路电源电压为4V，由稳压电源供电，Rs为限流电阻，其阻值因热电偶不同而不同，电桥通常取在20℃时平衡，这时电桥的四个桥臂电阻R1=R2=R3=Rcu，a、b端无输出。当冷端温度偏离20℃时，例如升高时，Rcu增大，而热电偶的热电势却随着冷端温度的升高而减小。Uab与热电势减小量相等，Uab与热电势迭加后输出电势则保持不变，从而达到了冷端 补偿的自动完成。 测量放大电路 实际电路中，从热电偶输出的信号最多不过几十毫伏(<30mV)，且其中包含工频、静电和磁偶合等共模干扰，对这种电路放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗，因此宜采用测量放大电路。测量放大器又称数据放大器、仪表放大器和桥路放大器，它的输入阻抗高，易于与各种信号源匹配，而它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且温漂较小。由于时间温漂小，因而测量放大器的稳定性好。由三运放组成测量放大器，差动输入端R1和R2分别接到A1和A2的同相端。输入阻抗很高，采用对称电路结构，而且被测信号直接加到输入端，从而保证了较强的抑制共模信号的能力。A3实际上是一差动跟随器，其增益近似为1。测量放大器的放大倍数为：AV= V0/（V2-V1），AV=RF/R(1+(Rf1+Rf2)/RW)。在此电路中，只要运放A1和A2性能对称(主要指输入阻抗和电压增益)，其漂移将大大减小，具有高输入阻抗和共模抑制比，对微小的差模电压很敏感，适宜于测量远距离传输过来的信号，因而十分易于与微小输出的传感器配合使用。RW是用来调整放大倍数的外接电阻，在此用多圈电位器。 实际电路中A1、A2采用低漂移高精度运放OP-07芯片，其输入失调电压温漂αVIOS和输入失调电流温漂αIIOS都很小，OP-07采用超高工艺和“齐纳微调”技术，使其VIOS、IIOS、αVIOS和αIIOS都很小，广泛应用于稳定积分、精密加法、比校检波和微弱信号的精密放大等。OP-07要求双电源供电，使用温度范围0～70℃，一般不需调零，如果需要调零可采用RW进行调整。A3采用741芯片，它要求双电源供电，供电范围为±(3～18)V，典型供电为±15V，一般应大于或等于±5V，其内部含有补偿电容，不需外接补偿电容。 A/D(模数)转换电路 经过测量放大器放大后的电压信号，其电压范围为0～5V，此信号为模拟信号，计算机无法接受，故必须进行A/D转换。实际电路中，选用ICL7109芯片。ICL7109是一种高精度、低噪声、低漂移、价格低廉的双积分型12位A/D转换器。由于目前12位逐次逼近式A/D 转换器价格较高，因此在要求速度不太高的场合，如用于称重测压力、测温度等各种传感器信号的高精度测量系统中时，可采用廉价的双积分式12位A/D转换器ICL7109。ICL7109主要有如下特性：(1)高精度(精确到1/212=1/4096)；(2) 低噪声(典型值为15μVP-P)；(3)低漂移(<1μV/℃)；(4)高输入阻抗(典型值1012Ω)；(5)低功耗(<20mW)；(6)转换速度最快达30 一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时 ，输出量和 输入量之间的关系称为传感器的静态特性。 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指 。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指 。 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是 传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数 ，即A ＝ΔA/Y FS ＊100％。 5、最小检测量和分辨力的表达式是 。 6、我们把 叫传感器的迟滞。 7、传感器是重复性的物理含意是 。 8、传感器是零点漂移是指 。 9、传感器是温度漂移是指 。 10、 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态性。 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有 时间常数 。 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率 、阻尼比。 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率、 阻尼比。 14、传感器确定拟合直线有 切线法、端基法和最小二乘法 3种方法。 15、传感器确定拟合直线切线法是将 过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法 。 16、传感器确定拟合直线端基法是将 把传感器校准数据的零点输出的平均值a 0和滿量程输出的平均值b 0连成直线a 0b 0作为传感器特性的拟合直线 。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是 用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法 。 25、传感器的传递函数的定义是 H(S)=Y(S)/X(S) 。 29、幅频特性是指 传递函数的幅值随被测频率的变化规律 。 30、相频特性是指 传递函数的相角随被测频率的变化规律 。 Y K X ?=?CN M K = max max 100%100%H H F S F S H H Y Y δδ????=±?=±?2或23100%K F S Y δδδ?-=±????0F S 100%Y Y 零漂＝max 100%F S T Y ???? max *100%L F S Y Y σ??=± 开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》 梁森 （第2版），机械工业 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt 资料，斌教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；https://www.wendangku.net/doc/8115767750.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填空20分；多项选择12分；简答题26分；分析设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有 、 、 、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞 误差、稳定性） 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量 和 数字式测量 。 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和 离线式测量 。 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大围与照度与呈线性关系。 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 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 的位移。 11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高 一 倍、测 1.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。 解：真值L=140kPa, 测量值x=142 kPa 绝对误差Δ=x-L=142-140=2 kPa 实际相对误差 标称相对误差 引用误差 2 .用电位差计测量电势信号x E （如图所示）,已知: ,10,10,5,2,42121Ω=Ω=Ω===p r R R mA I mA I 电路中电阻 p r R R ,,21的定值系统误差分别为 ,005.0,01.0,01.021Ω+=?Ω+=?Ω+=?p r R R 设检流计A 、上支 路电流1I 和下支路电流2I 的误差忽略不计。求修正后的x E 的大小。 解：1122()x p E r R I R I =+- 当不考虑系统误差时，有0(105)410240x E mV =+?-?= 已知12,,p r R R 存在系统误差，按照误差合成理论，可得 2100% 1.43%140L δ?= ?==2 100% 1.41%142 x δ?'=?= =100%100%2 1% 150(50) m x γ?? =?= ?= =--测量上限－测量下限 11122 40.00540.0120.010.04x p E I r I R I R mV ?=?+?-?=?+?-?= 修正后的E x 为0400.0439.96x x x E E E mV =-?=-= 3. 某压力传感器测试数据如表所示，计算非线性误差、迟滞和重复性误差。 2)． 再用最小二乘法拟合直线： 设拟合直线为：b kx y += 一、填空题 1.传感器的组成是：传感器通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成。 2.传感器按被测量分类为：物理量、化学量、生物量传感器。 3.传感器按转换原理分类为：结构型、物性型和复合型传感器。 4.弹性敏感元件的类型分为：变换力的弹性敏感元件和变换压力的弹性元件 5.传感器的误差特性分为：线性度、迟滞、重复性、零漂和温漂等。 6.线性位移传感器与弹性敏感元件或其他变换机构组合，可构成速度、加速度、力、压力、流量、液位等各种物理量的传感器。 7.应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变片、应变电桥组成。 8.应变式传感器广泛应用于应变、荷重、压力和加速度等机械量的测量。 9.电位器传感器能测量的物理量有： 直线位移、角位移、压力、液位、高度等。 10.电容式传感器原理上可分为： 变极距式、变极板间面积式、变极板间介质式。 11.电感传感器与弹性敏感元件组合可检测： 振动、压力、应变、流量和比重等。 12.电涡流式传感器能测量的物理量有： 测量位移、厚度、振动、速度、流量和硬度等。 13.常见的压电材料有：石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料。 14.超声波探头按原理分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等， 15.霍尔传感器由霍尔元件、磁场和电源组成。 16.霍尔集成电路分为：线性型和开关型两类。 17.外光电效应可生成的光电元件有光电二极管、光电倍增管、紫外线传感器。 18.内光电效应可生成得光电元件有： 光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管。 19.光电检测需要具备的条件是：光源、被测物和光电元件。 20.光电传感器的类型有： 被测物发光、被测物反光、被测物透光、被测物遮光。 21.激光器常按工作物质进行分类为： 固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器。 22.光纤传感器由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤)、光接收器、信号处理系统及光纤构成。 23.光纤位移传感器的特性性曲线分为：前坡区、峰值区和后坡区。 24.直线感应同步器主要组成部分是：定尺和滑尺。 25.黑白透射直线光栅读数头由光源、标尺光栅、指示光栅和光敏元件组成。 26.莫尔条纹特点有：光学放大作用，连续变倍作用，误差均衡作用。 27.磁栅传感器由磁头、磁栅尺和检测电路组成。 28.接近传感器的结构类型有：一体式、分离式、组合式。 29.接近传感器的工作电压类型有：交流型和直流型。 30.接近传感器的输出引线类型有：二线制、三线制、四线制。 31.接近传感器可用于：定位控制，限位控制，计数及计数控制，物位控制，逻辑控制，安全保护控制。 32.在M P S工作站2中应用的传感器有： 电容式、电感式及光电、霍尔式接近开关和电位器式传感器。 33.常用的无损检测技术有： 电涡流探伤、漏磁探伤、超声波探伤、红外探伤。 34.扭矩传感器的类型有：应变式、振弦式、磁致伸缩式、磁电式。 35.加速度传感器必须由质量块、弹簧和阻尼元件组成机械二阶系统。 36.常见的加速度传感器有： 应变式、电感式、电容式、磁电式和压电式等几种。 期末复习题 一、选择题。 1. CKP:曲轴位置传感器 2. KS:爆震传感器 3. MAP:进气歧管绝对压力传感器 4. TPS:节气门位置传感器 5. MAF:进气流量传感器. 6. CMP:凸轮轴位置传感器 7. EPC:电子节气门. 8. ETC:发动机冷却液温度传感器 9. OBD-Ⅱ:第二代随车自诊断系统. 10.IAT:进气温度传感器 11、传统点火系与电子点火系统最大的区别是( B )。 A．点火能量的提高 B．断电器触点被点火控制器取代C．曲轴位置传感器的应用 D．点火线圈的改进 12、一般来说，缺少了( C )信号，电子点火系将不能点火。 A．进气量 B．水温 C．转速 D．上止点 13、点火闭合角主要是通过( B )加以控制的。 A．通电电流 B．通电时间 C．通电电压 D．通电速度14、在装有( B )系统的发动机上，发生爆震的可能性增大，更需要采用爆震控制。 A．废气再循环 B．涡轮增压 C．可变配气相位 D．排气制动15、发动机工作时，随冷却液温度提高，爆燃倾向（B ）。 A．不变 B．增大 C．减小 D．与温度无关 16、下列说法正确的一项是（）。 A．在怠速稳定修正中，ECU根据目标转速修正点火提前角； B．辛烷值较低的汽油，抗爆性差，点火提前角应减小； C．初级电路被短开瞬间，初级电流所能达到的值与初级电路接通时间长短无关； D．随着发动机转速提高和电源电压下降，闭合角增大。 17、ECU根据（ C ）信号对点火提前角实行反馈控制。 A．水温传感器 B．曲轴位置传感器 C．爆燃传感器D．车速传感器 18、在( B )时废气再循环控制系统不工作。 Ａ．行驶 B．怠速 C．高转速 D．热车 19、如果三元催化转换器良好，后氧传感器信号波动( D )。 A．频率高 B．增加 C．没有 D．缓慢 20、进气惯性增压系统通过改变( D )达到进气增压效果。 A．进气通道截面积 B．压力波传播路线长度 C．废气流动路线 D．进气管长度 21、氧化锆式氧传感器只有自身温度在（D ）以上时才能正常工作。 A.90℃ B.40℃ C. 815℃ D.300℃ 22、电控燃油喷射发动机燃油系统压力，多点喷射系统的一般为 传感器原理及应用试题 库 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H- 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 CE 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+4π2f2τ2) 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GB7665--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 器传感器试题库2016.
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