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_传感器习题及部分解答(shb)

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．

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、选择、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

6．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿的作用。

7、

二、计算分析题

1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。

(1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；(3)灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；(4)可以测量各种物理量。

2、一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为k = 2 的金属箔式应变片做成秤重传感器。已知梁的L = 100mm，b=11mm，h= 3mm，梁的弹性模量E=2.1×104 N/mm2。将应变片接入直流四臂电路，供桥电压Usr =12V。试求：⑴秤重传感器的灵敏度(V/kg)?；

⑵当传感器的输出为68mv时，问物体的荷重为多少？[提示：等强度梁的应变计算式为ε=6FL/bh2E]

3 一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm，内径18mm．在其表面粘贴八个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为120欧，灵敏度为2，泊松系数0．3，材料弹性模量E=2.1x1011Pa。要求；

(1)给出弹性元件贴片位置及全桥电路;

(2)计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；

(3)当桥路的供电电压为l0V 时，计算传感器的输出电压

解：(1).全桥电路如下图所示

(2).圆桶截面积

应变片1、2、3、4感受纵向应变；

应变片5、6、7、8感受纵向应变；

满量程时：

（3）

4、以阻值R=120Ω，灵敏系数K=2.0的电阻应变片与阻值120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V ，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电桥的输出电压，并比较两种情况下的灵敏度。

解：依题意单臂：

()(){

)2(,

103)

2000(,

103i o 63ε2.04

3k ε4U U εεεεu V u V =?=?--=

??==

差动：

()(){

)2(,

106)

2000(,

106i o 63ε2.02

3k ε2U U εεεεu V u V =?=?--=

??==

灵敏度：

()

(){

单臂差动),/(105.14/),/(1032/o u 66ε

U K μεμεV kU V kU i i --?=?==

可见，差动工作时，传感器及其测量的灵敏度加倍。

5、一台采用等强度梁的电子称，在梁的上下两面各贴有两片电阻应变片，做成称重传感器，如图2-12（见教材，

附下）所示。已知l=10mm ，b 0=11mm ，h=3mm ，E=2.1×104N/mm 2，K=2，接入直流四臂差动电桥，供桥电

u =U 0/F)。当称重0.5kg 时，电桥的输出电压U 0为多大?

输出

E b h Fl 026=

当上下各贴两片应变片，并接入四臂差动电桥中时，其输出电压：

E b h Fl KU K U U i i O 02644==

则其电压灵敏度为

22101.21136

100626??????

===

?E b h l K

U K i

u υ

=3.463×10-3 (V/N)=3.463(mV/N) 当称重 F=0.5kg=0.5×9.8N=4.9N 时，输出电压为 U 0 =K u F=3.463×4.9=16.97(mV)

第3章电感式传感器

一、选择、填空题

1.变间隙式自感传感器的＿测量范围＿和＿灵敏度及线性度＿是相互矛盾的，因此在实际测量中广泛采用＿差动＿结构的变隙电感传感器。

2.电感式传感器是利用被测量改变磁路的＿磁阻＿，导致＿线圈电感量＿变化的。磁电式传感器是利用＿电磁感应现象＿产生感应电势的。而霍尔式传感器是利用＿＿半导体＿在磁场中的霍尔效应而输出电势的。

3. 电感式传感器种类很多。虽然结构形式多种多样，可分为＿＿变气隙式＿、＿变面积式＿、＿螺线管式＿三种结构。

4.电涡流传感器根据激励电流频率的高低，可以分为＿高频反射式＿、＿低频透射式＿两种。

5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用反向串联形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与测量范围的矛盾。这点限制了它的使用，仅适用于微小位移的测量。

7、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加（①增加，②减少）。

二、计算分析题

1、说明电感式传感器有哪些特点。

2、分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器的工作原理和灵敏度。

3、试分析差动变压器相敏检测电路的工作原理。

4、分析电感传感器出现非线性的原因，并说明如何改善?

5、某差动螺管式电感传感器的结构参数为单个线圈匝数W=800匝，l =10mm ，l c =6mm ，r=5mm ，r c =1mm ，设实际应用中铁芯的相对磁导率μr =3000，试求：

(1)在平衡状态下单个线圈的电感量L 0=?及其电感灵敏度足K L =?

(2)若将其接人变压器电桥，电源频率为1000Hz ，电压E=1.8V ，设电感线圈有效电阻可忽略，求该传感器灵敏度K 。

(3)若要控制理论线性度在1％以内，最大量程为多少?

螺管式线圈插棒式铁芯

线圈1

线圈2

铁芯

（a)(b)

图3-15 差动螺管式电感传感器

解：（1）根椐螺管式电感传感器电感量计算公式，得

()

00c

c r r l lr

W L μπμ+=

()

H 46.010*********

1010108001049

292

7=???+??????=

----ππ

差动工作灵敏度：

c L r l W K μπμ2

02?

= ()

mm m m /6.151/6.1513000

10110108001042

7H =H =???????=---ππ

(2) 当f =1000Hz 时，单线圈的感抗为 X L =ωL 0 =2πf L 0 =2π×1000×0.46=2890(Ω) 显然X L >线圈电阻R 0，则输出电压为

02L L E U O ?=

测量电路的电压灵敏度为

H =H =H ?==?=

m mV V V

L E L U K u /96.1/96.146.028.1200

而线圈差动时的电感灵敏度为K L =151.6mH/mm ，则该螺管式电感传感器及其测量电路的总灵敏度为

H ?H =?=m mV mm m K K K u L /96.1/6.151 =297.1mV/mm

6、有一只差动电感位移传感器，已知电源电U sr =4V ，f=400Hz ，传感器线圈铜电阻与电感量分别为R=40Ω，L= 30mH ，用两只匹配电阻设计成四臂等阻抗电桥，如习题图3-16所示，试求： (1)匹配电阻R 3和R 4的值；

(2)当△Z=10时，分别接成单臂和差动电桥后的输出电压值； (3)用相量图表明输出电压sc U ?

与输入电压sr U ?

之间的相位差。解：（1）线圈感抗

X L =ωL=2πf L=2π?400?30?10-3=75.4（Ω）线圈的阻抗

()Ω=+=+=4.854.7540222

2L X R Z

故其电桥的匹配电阻(见习题图3-16)

R 3 = R 4 =Z=85.4（Ω）

（2）当ΔZ=10Ω时，电桥的输出电压分别为

单臂工作：

()V Z Z U U sr sc 117.04.8510

444=?=?=

双臂差动工作：

()V Z Z U U sr sc 234.04.8510

242=?=?=

（3）

?===--9.274.7540

tan tan 11

L R ω?

7、如图3-17（见教材，附下）所示气隙型电感传感器，衔铁截面积S=4×4mm 2，气隙总长度δ= 0.8mm ，衔铁

最大位移△δ=±0.08mm ，激励线圈匝数W=2500匝，导线直径d=0.06mm ，电阻率ρ=1.75×10-6Ω.cm ，当激励电源频率f=4000Hz 时，忽略漏磁及铁损，求：

(1)线圈电感值；

(2)电感的最大变化量； (3)线圈的直流电阻值； (4)线圈的品质因数；

(5)当线圈存在200pF 分布电容与之并联后其等效电感值。

解：（1）线圈电感值图3-17 气隙型电感式传感器（变隙式）

=H ?=??????π=δμ=----m 15710571108010442500104S W L 136

2720..

（2）衔铁位移Δδ=+0.08mm 时，其电感值

()3

27201008.028.0104425001042S W L ---+??+?????π=

?δ?+δμ=

=1.31×10-1(H)=131mH

衔铁位移Δδ=﹣0.08mm 时，其电感值

()3

27201008.028.0104425001042----??-?????=

??-=πδδμS W L

=1.96×10-1(H)=196(mH)

故位移Δδ=±0.08mm 时，电感的最大变化量为

ΔL=L -﹣L +=196﹣131=65(mH)

(3)线圈的直流电阻

设mm

206.044l Cp ??? ??

+?=为每匝线圈的平均长度，则

d l W s l

R Cp πρρ?==

()

()Ω=?????? ?

+???=---6.2491006.04

206.04425001075.12

=249.6Ω

(4)线圈的品质因数

()8

.156.2491057.14000221

=Ω???===-ππωR fL R L

(5)当存在分布电容200PF 时，其等效电感值

()()()H

=H ?=?????-?=

-=----m LC

f L LC

L L p 1601060.1102001057.14000211057.1211112

2ππω

第4章电容式传感器

一、选择、填空题

二、计算分析题

1、简述电容式传感器的工作原理。

2、简述电容式传感器的优点。

3、试计算习题4—2图所示各电容传感元件的总电容表达式。

习题图4-2

解：由习题图4-2可见

（1）三个电容串联

111d S

C ε=

， 222d S

C ε=

， 333d S

C ε=

则 S

d d d S d S d S d C C C C 3212

133123213322113211

111εεεεεεεεεεεε++=

++=++=串

故

32211213312321321///εεεεεεεεεεεεd d d S

d d d S C ++=

++=

串

（2）两个电容器并联

d S

C C C C d

C C C εε222121==+====并

（3）柱形电容器

()12/ln 2d d L C πε=

4、在压力比指示系统中采用差动式变间隙电容传感器和电桥测量电路，如习题图4-3所示。已知：δ0=0.25mm ；D=38.2mm ；R=5.1kΩ；U sr =60V(交流)，频率f=400Hz 。试求： (1)该电容传感器的电压灵敏度K u (V/μm)；

(2)当电容传感器的动极板位移△δ=10μm 时，输出电压U sc 值。

习题图4-3

解：由传感器结构及其测量电路可知（1）初始电容

0214

δπ

εD C C C =

(

)

()pF F 6.40106.401025.04102.381085.8123

312=?=??????=

----π

由于 12

00106.4040021211-???===ππωfC C X c

())k .(R .Ω=>>Ω?=1510896

则

00022δd

U C C U U i i ?=?=

从而得 m

V mm V U d U K i u μδ/12.0/12025.0260200==?==?=

(2) U 0 = K u Δd=0.12V/μm×10μm=1.2V

5、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm ，假设与被测工件的初始间隙d 0=0.3mm 。试求：

(1)如果传感器与工件的间隙变化量△d=±10μm ，电容变化量为多少? (2)如果测量电路的灵敏度足K u =100mV/pF ，则在△d=±1μm 户时的输出电压为多少? 解：由题意可求

（1）初始电容：

()

()pF

F d r d S

C 48.11048.1103.01041085.8123

3120

00=?=?????=

----ππεε

由 00

d d

C C ?=?，则当Δd=±10um 时

d d C C 049.03.010

1048.13

±=?±?=?=?-

如果考虑d 1=0.3mm+10μm 与d 2=0.3mm ﹣10μm 之间的电容变化量ΔC′，则应为

ΔC′=2|ΔC|=2×0.049=0.098pF (2) 当Δd=±1μm 时

pF .pF .m .m C d d C 0049048110301300±=?μ?μ±=?=

由 K u =100mV/pF=U 0/ΔC ，则

U 0=K u ΔC=100mV/pF ×(±0.0049pF)=±0.49mV

6、有一变间隙式差动电容传感器，其结构如习题图4-5所示。选用变压器交流电桥作测量电路。差动电容器参数：r=12mm ；d 1=d 2=d 0=0.6mm ；空气介质，即ε=ε0=8.85×10-12F/m 。测量电路参数：u sr =u=sr U ?

= 3sinωt (V)。试求当动极板上输入位移(向上位移) △x=0.05mm 时，电桥输出端电压U sc ?

习题图4-5

解：由习题图4-5可求

初始电容

C 1=C 2=C 0=εS/d=ε0πr 2/d 0

()

.F (6761067610601012108581232)

312=?=???π??=

----

变压器输出电压

????

+-=+-=-?+=U C C C C U Z Z Z Z U U Z Z Z U sc

212121122122

其中Z 1 ,Z 2 分别为差动电容传感器C 1 ,C 2 的阻抗.在ΔX<

t sin .t sin ..U d x U C C U sr sc

ω=ω?=?≈?=???

25036005

000(V)

7、如习题图4-6所示的一种变面积式差动电容传感器，选用二极管双厂网络测量电路。差动电容器参数为：

a=40mm ，b=20mm ，d l =d 2=d 0=1mm ；起始时动极板处于中间位置，C l =C 2=C0，介质为空气，ε=ε0=8.85×10-12F/m 。测量电路参数：D 1、D 2为理想二极管；及R 1=R 2=R=10KΩ；R f =1MΩ，激励电压U i =36V ，变化频率f=1MHz 。试求当动极板向右位移△x=10mm 时，电桥输出端电压U sc ?

习题图4-6

解：由习题图4-6可求

传感器初始电容

3312

000001011020210401085.82----??????=??==d b a d S C εε

=3.54×10-12（F ）=3.54pF

当动极板向右移Δx=10mm 时，单个电容变化量为

()pF C C a x C 77

.154.321

2/40102/00=?==?=

或， pF

F d x b C 77.1)(1077.110110*********.8123

31200=?=??????=

?=?-----ε

则 C 1 = C 0+ΔC ，C 2 = C 0-?C ，由双T 二极管网络知其输出电压 U SC = 2 k U i f ΔC

()

()()

()V C

f U R R R R R R i f f

55.21077.1103610102101021010222

≈??????+?+=?++=-

8、一只电容位移传感器如习题4-7图所示，由四块置于空气中的平行平板组成。板A 、C 和D 是固定极板；板B 是活动极板，其厚度为t ，它与固定极板的间距为d 。B 、C 和D 极板的长度均为a ，A 板的长度为2a ，各板宽度为b 。忽略板C 和D 的间隙及各板的边缘效应，试推导活动极板刀从中间位置移动x=±a/2时电容C AC 和C AD 的表达式(x=0时为对称位置)。

习题图4-7

解：参见习题图4-7知

C AC 是C AB 与C BC 串联，C A

D 是C AB 与C BD 串联。当动极板向左位移a/2时，完全与C 极板相对，此时 C AB =C BC =ε0ab/d ，则

C AC =C AB /2=C BC /2=ε0ab/2d ； C A

D =ε0ab/(2d+t)。

当动极板向右移a/2时，与上相仿，有

C AC =ε0ab/(2d+t)；C A

D =ε0ab/2d

9、已知平板电容传感器极板间介质为空气，极板面积S=a×a=(2x2)cm 2，间隙d 0=0.1mm 。求：传感器的初始电容值；若由于装配关系，使传感器极板一侧间隙d 0，而另一侧间隙为d 0+b(b=0.01mm)，此时传感器的电容值。解：初始电容

4120

0101.010221085.8---?????=

d S

C εε

=35.4×10-12(F) =35.4pF 当装配不平衡时可取其平均间隙

22000b d )b d (d d +

=++= =0.1+0.01/2=0.105(mm) 则其电容为

12010105.010221085.8---?????=

=d S

C ε

=33.7×10-12(F)=33.7pF

第5章压电式传感器

一、选择、填空题

二、计算分析题

1、为什么压电式传感器不能用于静态测量，只能用于动态测量中？而且是频率越高越好？

2、什么是压电效应？试比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应

3、设计压电式传感器检测电路的基本考虑点是什么，为什么?

4、有一压电晶体，其面积为20mm 2，厚度为10mm ，当受到压力P=10MPa 作用时，求产生的电荷量及输出电压：

(1)零度X 切的纵向石英晶体； (2)利用纵向效应的BaTiO 3。解：由题意知，压电晶体受力为

F=PS=10×106×20×10-6=200(N)

（1）0°X 切割石英晶体，εr =4.5，d 11=2.31×10-12C/N 等效电容

36120101010205.41085.8---?????=

d S

C r a εε

=7.97×10-14 (F) 受力F 产生电荷

Q=d 11F=2.31×10-12×200=462×10-2(C)=462pC

输出电压

()V C Q U a a 3

1210796.51097.710462?=??==--

（2）利用纵向效应的BaTiO 3，εr =1900，d 33=191×10-12C/N

等效电容

361201010102019001085.8---?????=

C r a εε

=33.6×10-12(F)=33.6(pF)

受力F 产生电荷 Q=d 33F=191×10-12×200=38200×10-12 (C)=3.82×10-8C

输出电压

()V C Q U a a 312

10137.1106.331082.3?=??==--

5、某压电晶体的电容为1000pF ，k q =2.5C/cm ，电缆电容C C =3000pF ，示波器的输入阻抗为1MΩ和并联电容为

50pF ，求：

(1)压电晶体的电压灵敏度足K u ； (2)测量系统的高频响应；

(3)如系统允许的测量幅值误差为5％，可测最低频率是多少?

(4)如频率为10Hz ，允许误差为5％，用并联连接方式，电容值是多大?

解：（1）

V pF cm

C C K K a q u /105.21000/5.2/9?==

（2）高频（ω→∞）时，其响应

i c a q i c a m am u C C C k C C C d F U K ++=++==

()cm

/V .F

/C .8121017610503000100052?=?++=

（3）系统的谐振频率

()i c a n C C C R ++=

1τω ()()s rad 2471050300010001011

6=?++?=-

由 ()()

2/1/n n

im U U K ωωωωω+=

=，得

()

51/1/2

-≤-+=

n n

ωωωωγ（取等号计算）

()()[]2

2/19025.0n n ωωωω+= ()2

9025.09025.0n ωω+=

解出 (ω/ωn )2=9.2564→ω/ωn =3.0424

ω=3.0424ωn =3.0424×247=751.5(rad/s) f =ω/2π=751.5/2π=119.6(Hz)

（4）由上面知，当γ≤5%时，ω/ωn =3.0424

当使用频率f =10Hz 时，即ω=2πf =2π×10=20π(rad/s)时 ωn =ω/3.0424=20π/3.0424=20.65(rad/s)

又由ωn =1/RC ，则

C=1/ωn R=1/(20.65×1×106)=4.84×10-8(F)=4.84?104pF

6、分析压电加速度传感器的频率响应特性。若测量电路为电压前量放大器C 总=1000pF ，R 总=500MΩ；传感器固有频率f 0=30kHz ，阻尼比ζ=0.5，求幅值误差在2％以内的使用频率范围。解：压电式加速度的上限截止频率由传感器本身的频率特性决定，根据题意

()[]()

21/4/11

2=-+-=

ωωζωωγ（取等号计算）

则

()[]()02.1/1/4/12

2=+-n

ωωζωω

1+(ω/ωn )4﹣2(ω/ωn )2 +4×0.52(ω/ωn )2=0.96 (ω/ωn )4 ﹣(ω/ωn )2 +0.04=0

解出 (ω/ωn )2 =0.042或(ω/ωn )2 =0.96（舍去）所以 ω/ωn =0.205 或-0.205（舍去） ω=0.205ωn 则 f H =0.205f 0 =0.205×30=6.15(k Hz)

压电式加速度传感器下限截止频率取决于前置放大器特性，对电压放大器，其幅频特性

()()

()

1/1/ωτωτ

ωωωωω+=

n n

由题意得

()

2112

-≤-+=

ωτωτ

γ （取等号计算） ()2198.0ωτωτ+=

(ωτ)2 =0.9604+0.9604 (ωτ)2

(ωτ)2 =24.25

ωτ=4.924 ω=4.924/τ

f L =ω/2π=4.924/(2πτ)=4.924/(2πRC)=4.924/(2π×5×108×10-9 )

=1.57(Hz)

其误差在2%以内的频率范围为： 1.57Hz~6.15k Hz

7、石英晶体压电式传感器，面积为100mm 2，厚度为1mm ，固定在两金属板之间，用来测量通过晶体两面力的变化。材料的弹性模量为9×1010Pa ，电荷灵敏度为2pC ／N ，相对介电常数是5.1，材料相对两面间电阻是1014Ω。一个20pF 的电容和一个100MΩ的电阻与极板并联。若所加力F=0.01sin(1000t)N ，求： (1)两极板间电压峰—峰值； (2)晶体厚度的最大变化。解：（1）石英压电晶片的电容

36120101101001.51085.8---?????=

C r a εε

=4.514 ×10--12 (F) ≈4.5pF

由于R a =1014Ω，并联电容R 并=100MΩ=108Ω

则总电阻 R=R a // R 并 = 1014 //108 ≈108Ω 总电容 C=C a //C 并 =4.5+20=24.5(pF) 又因 F=0.01sin(1000t)N=F m sin(ωt)N k q =2 pC/N

则电荷 Q=d 11 F= k q F

Q m = d 11 F m = k q F m =2 pC/N×0.01N=0.02 pC

所以

()

()2

128383122

11105.241010110101002.01--???+???=

RC R F d U m im ωω

=0.756×10-3 (V)=0.756mV

峰—峰值： U im-im =2U im =2×0.756=1.512mV （2）应变εm =F m /SE =0.01/(100×10-6×9×1010 )=1.11×10-9 =Δd m /d Δd m =d εm =1×1.11×10-9 (mm)=1.11×10-9 mm 厚度最大变化量（即厚度变化的峰—峰值）

Δd =2Δd m =2×1.11×10-9 =2.22×10-9 (mm)

=2.22×10-12 m

8、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知：加速度计灵敏度为5pC/g ，电荷放大器灵敏度为50mV/pC ，当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V ，试求该机器的振动加速度。(g 为重力加速度) 解：由题意知，振动测量系统（压电式加速度计加上电荷放大器）的总灵敏度

K=K q ?K u =5pC/g ×50 mV/pC=250mV/g=U o /a

式中，U o 为输出电压；a 为振动系统的加速度。

则当输出电压U o =2V 时，振动加速度为

a=U o /K=2×103/250=8(g)

5-8 用压电式传感器测量最低频率为1Hz 的振动，要求在1Hz 时灵敏度下降不超过5％。若测量回路的总电容为500pF ，求所用电压前置放大器的输入电阻应为多大?

解：由题意知，对于电荷放大器，动态响应幅值误差为

()

51/1/2

-≤-+=

n n

ωωωωγ，（取等号计算）

()2/195.0/n n ωωωω+=

(ω/ωn )2 =0.9025+0.9025 (ω/ωn )2

ω/ωn =3.04

τ=1/ωn =3.04/ω=3.04/(2π×1)=0.484(s)=RC

所以

R=τ/C=0.484/(500×10-12) =9.68×108Ω=968M Ω

9、已知压电式加速度传感器的阻尼比ζ=0.1，其无阻尼固有频率f 0=32kHz ，若要求传感器的输出幅值误差在5％以内，试确定传感器的最高响应频率。

解：由加速度传感器的频率特性知，动态响应幅值误差为

()[]()

51/4/11

22≤-+-=

n n

ωωζ

ωωγ

()[]

()05

.1/1/4/12

2=+-n n

ωωζωω （取等号）

(ω/ωn )4﹣1.96(ω/ωn )2 +0.093=0

解出 (ω/ωn )2 =0.0485或(ω/ωn )2 =1.912（舍去）则 ω/ωn ≈0.22 ωH =0.22ωn 则 f H =0.22f 0 =0.22×32=7.04(kHz)

10、某压电式压力传感器的灵敏度为80pC/Pa ，如果它的电容量为1nF ，试确定传感器在输入压力为1.4Pa 时的输出电压。

解：当传感器受压力1.4 Pa 时，所产生的电荷

Q=80 pC/Pa ×1.4Pa=112 pC

输出电压为

U a =Q/C a =112×10-12 /(1×10-9)=0.112(V)

11、一只测力环在全量程范围内具有灵敏度3.9pC/N ，它与一台灵敏度为10mV/pC 的电荷放大器连接，在三次试验中测得以下电压值：(1)—100mV ；(2)10V ；(3)—75V 。试确定三次试验中的被测力的大小及性质。解：测力环总灵敏度 K=3.9 pC/N ×10mV/pC=39 mV/N = U 0/F 式中，U 0为输出电压，F 为被测力，所以

F 1 =U 01 /K=﹣100mV/39mV/N=﹣2.56N (压力) F 2 =U 02 /K=10×10 3mV/39mV/N=256N (拉力) F 3 =U 03 /K=﹣75×10 3mV/39mV/N=﹣1923N (压力)

12、某压电式压力传感器为两片石英晶片并联，每片厚度h=0.2mm ，圆片半径r=1cm ，εr =4.5，X 切型d 11=2.31X10-12C/N 。当0.1MPa 压力垂直作用于P X 平面时，求传感器输出电荷Q 和电极间电压U a 的值。解：当两片石英晶片并联时，所产生电荷 Q 并=2Q=2?d 11 F=2?d 11 ?πr 2 =2×2.31×10-12×0.1×106 ×π×(1×10-2 )2 =145×10-12 (C) =145pC 总电容

C 并=2C=2ε0εr S/h=2ε0εr πr 2 /h =2×8.85×10-12×4.5×π×(1×10-2)2/0.2?10-3 =125.1×10-12 (F) =125.1pF 电极间电压为

U 并= Q 并/C 并=145/125.1=1.16V

第6、10章磁电式传感器（磁敏传感器）

一、选择、填空题

1、用磁电式传感器进行齿轮转速测量。已知齿数Z =48，测得频率 F =120Hz ，则该齿轮的转速为____150r/min ______。

2、

二、计算分析题

1、简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。

2、磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么？

3、简述霍尔效应及霍尔传感器的应用场合

()()()907

.01.04212

=?++-n n n ωωωωωω

4、霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件的不等位电势的概念是什么，温度补偿的方法有哪几种

5、某动圈式速度传感器弹簧系统的刚度k=3200N ／m ，测得其固有频率为20Hz ，今欲将其固有频率减小为10Hz ，问弹簧刚度应为多大? 解：

00/2/212/f k m m k f f m k n =?=

?==ππ

πω

f 0 =20Hz ， k=3200N/m 时， 2220/32002==

m π

f 0′=10Hz 时，由'20f m k π=

则

()

()m f m k /8001022'22

202

N =?==π 6、已知恒磁通磁电式速度传感器的固有频率为10Hz ，质量块重2.08N ，气隙磁感应强度为1T ，单匝线圈长度

为4mm ，线圈总匝数1500匝，试求弹簧刚度k 值和电压灵敏度K u 值(mV/(m/s))。

解：由m k /=ω，则

k=ω2 m=(2πf )2 m=(2π×10)2×2.08/9.8 =8.38×102 (N/m) K u =e/v =NB 0l 0v /v =NB 0l 0 =1500×1×4×10-3 =6V/(m/s)=6000mv/(m/s)

7、某磁电式传感器要求在最大允许幅值误差2％以下工作，若其相对阻尼系数ξ=0.6，试求ω/ωn 的范围。解：由磁电势传感器的幅频特性

()()()[]()2

2222

/4/1/n n n A ωωζωωωωω+-=

得其幅值动态误差为

()()[]()%

21/4/1/2

≥-+-=

n ωωζωωωωγ

取其等号计算

解得 (ω/ωn )2 =12.354，或(ω/ωn )2 =2.067

ω/ωn =3.515，或 ω/ωn =1.438（舍去）

最大幅值误差小于2%时，其频率范围ω/ωn ≥3.515 8、某霍尔元件l×b×d=10×3.5×1mm 3，沿l 方向通以电流I =1.0mA ，在垂直于lb 面方向加有均匀磁场B=0.3T ，传感器的灵敏度系数为22V/A·T ，试求其输出霍尔电势及载流子浓度。解：由 K H =1/ned ，得（1） n=1/ (K H ed)=1/(22×1.6?10-19×1×10-3 )=2.84×1020 /m 3 （2）输出霍尔电压

()()[](){

}22

222

6.04102.1n

n ωωωωωω?+-=

U H = K H IB=22V/A?T ×1.0mA×0.3T

=6.6×10-3

V=6.6mV

9、若一个霍尔器件的K H =4mV/mA·kGs ，控制电流I =3mA ，将它置于1Gs ~5kGs 变化的磁场中(设磁场与霍尔器件平面垂直)，它的输出霍尔电势范围多大?并设计一个20倍的比例放大器放大该霍尔电势。解： U H1 = K H IB 1=4mV/Ma?kGs×3mA×1Gs=12μV U H2 = K H IB 2=4mV/Ma?kGs×3mA×5kGs=60mV 设计放大倍数A=20的比例放大器，略

10、有一霍尔元件，其灵敏度K H =1.2mV/mA·kGs ，把它放在一个梯度为5kGs /mm 的磁场中，如果额定控制电流是20mA ，设霍尔元件在平衡点附近作±0.1mm 的摆动，问输出电压范围为多少? 解：对于梯度为5kGs/mm 的磁场，当霍尔元件在平衡点附近作±0.1mm 的摆动时，其磁场的变化 ΔB=±5kGs/mm ×0.1mm=±0.5kGs 则霍尔元件输出电压的变化范围为

ΔU H = K H I?ΔB=1.2mV/mA?kGs ×20mA×(±0.5kGs) =±12mV

第7章热电式传感器

一、选择、填空题

1、热电偶在实际中测量温度时，需要几个定律来提供理论上的依据，这些定律分别是：____匀质导体定律__，___中间导体定律___，____连接导体定律___。

2、热电偶传感器的工作基础是__闭合回路________，产生的热电势包括_____接触_____电势和__温差___ 电势两部分。热电偶的连接导体____定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础；根据_中间导体___定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。

3、

二、计算分析题

1、热电偶结构由哪几部分组成？

2、用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？

3、热电阻温度计有哪些主要优点？

4、已知铜热电阻—Cul00的百度电阻比W(100)=1.42，当用此热电阻测量50℃温度时，其电阻值为多少?若测温时的电阻值为92Ω，则被测温度是多少?

解：由 W （100）=R 100 /R 0 =1.42，则其灵敏度为

()

42010042010010042010042101000000100o /..R .R R .R R K Ω=?==-=--=

则温度为50℃时，其电阻值为

R 50 = R 0 +K×50=100+0.42×50=121(Ω)

当R t =92Ω时，由R t = R 0 +Kt ，得

t=( R t ﹣R 0)/K=(92﹣100)/0.42=﹣19(℃)

5、将一灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与电位计相连接测量其热电势，电位计接线端是30℃，若电位计上读数是60mV ，热电偶的热端温度是多少?

解： C

C C mV mV t ?=?+?=78030/08.060

6、参考电极定律有何实际意义?已知在某特定条件下材料A 与铂配对的热电势为13.967mV ，材料B 与铂配对的热电势是8.345mV ，求出在此特定条件下，材料A 与材料B 配对后的热电势。解：由标准电极定律

E (T,T 0 )=E A 铂(T,T 0 )﹣E B 铂 (T,T 0 ) =13.967﹣8.345=5.622(mV)

7、镍铬—镍硅热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50℃，试求热电势大小。

解： E(1200,50)= (1200-50)×0.04=46(mV)

8、热电偶温度传感器的输入电路如习题图7-20所示，已知铂铑—铂热电偶在温度0~100℃之间变化时，其平均热电势波动为6μV/℃，桥路中供桥电压为4V ，三个锰铜电阻(R l 、R 2、R 3)的阻值均为1Ω，铜电阻的电阻温度系数为α=0.004/℃，已知当温度为0℃时电桥平衡，为了使热电偶的冷端温度在0~50℃范围其热电势得到完全补偿，试求可调电阻的阻值只R 5。解：热电偶冷端补偿电势

E(t,0)=kt ，

式中，k 为热电偶灵敏度(k=6μV/℃)，

而补偿电桥输出电压（见习题图7-20）

t U R t R U R R U U i

i αα4440==??=

冷端补偿时有

V k U t U kt i i μαα6000004.06444=?==?=

=6mV

根据电桥电路，其等效电路为R 1、R cu 和R 2、R 3分别串联后再并联，然后与电源、R 串联，桥臂电阻串并联后

为1Ω，由此可得

1×U i =1?E/(R+1)

所以 R=E/ U i ﹣1=4000/6﹣1=665.7(Ω)

9、在某一瞬间，电阻温度计上指示温度θ2=50℃，而实际温度θ1=100℃，设电阻温度计的动态关系为

)(212

θθθ-=k dt d

其中，k=0.2/s 。试确定温度计达到稳定读数(0.995θ1)所需时间。解：θ2 从50℃上升到0.995θ1 =0.995×100=99.5℃

()kdt d k dt d =θ-θθ?θ-θ=θ2

212

()()??

=---=-t t dt

k d kdt

d 0

.05021210

.9950

212

θθθθθθθ

()()

s t kt 232.05.050ln ln 5

.05021==?=--θθ

10、某热敏电阻，其B 值为2900K ，若冰点电阻为500KΩ，求热敏电阻在100℃时的阻值。

解：T 0 =0℃=273K ，R 0 =500k Ω；T=100℃=373K 则

R 373 =R 273 e 2900(1/373-1/273) =28.98(k Ω)

第7章压电声传感器

一、选择、填空题

1、用于制作压电传感器的常用压电材料是_____石英晶体_________ 和__压电陶瓷____________，其中，为了使其具有压电效应，＿压电陶瓷＿＿＿＿＿使用前需要做＿极化＿＿＿处理。

2、压电陶瓷需要有极化和外力的共同作用才会具有压电效应。

3、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。压电式传感器在使用电压放大器时，连接电缆长度会影响系统测量精度；而使用电荷放大器时，其输出电压与传感器的输入电荷成正比。

二、计算分析题

1、图示为利用超声波测量流体流量的原理图，试分析其工作原理。

解：设顺水流方向传输时间为t1，逆水流方向传输时间为t2，则：（10）

12/cos /cos ,sin sin D D t t c v c v θθ

θθ

=+- 22222sin 2sin cos (sin )cos Dv Dv t c v c θθθθθ?=≈-

2cos 2sin c v t D θθ∴=? 22cos cos 2sin 8sin c Dc Q sv s t t D θπθ

θθ

==?=?

2、图示为利用超声波测量流体流量的原理图，设超声波在静止流体中的流速为c，试完成下列各题：

(1)简要分析其工作原理

(2)求流体的流速v

(3)求流体的流量Q

第8章光电式传感器

一、选择、填空题

1、在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称___外光电_________效应；入射光强改变物质导电率的现象称__光电导__________效应；半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动势的效应称____光生伏特______效应。

2、电荷耦合器件的基本功能__实现信号电荷的转换存储与转移信息电荷_____。

3、光纤是由折射率n1高的___纤芯_______和折射率n2低的_包层________构成的双层同心圆结构。某光纤n1＝

1.64，n2＝1.45，其数值孔径NA为__arcsin(1.45/1.64)_____。

二、计算分析题

1. 什么是光电效应? 什么是内、外光电效应?

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。

2 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异．给出什么情况下应选用哪种器件最为合适的评述。

3假如打算设计—种光电传感器，用于控制路灯的自动亮灭(天黑自动点亮，天明白动熄灭)。试问可以选择哪种光电器件?试设计电路。

4光电转速传感器的测量原理是将被测轴的转速变换成相应频率的脉冲信号，然后，测出脉冲频率即可测得转速的数值。试根据这一思路画出光电转速传感器的检测变换部分的工作原理示意图，图中的光电转换元件选用哪种光电器件比较合适?为什么？

5 利用光敏器件制成的产品计数器，具有非接触、安全可靠的特点，可广泛应用于自动化生产线的产品计数，如机械零件加工、输送线产品、汽水、瓶装酒类等。还可以用来统计出入口入员的流动情况。试利用光电传感器设计一产品自动计数系统，简述系统工作原理。

产品计数器的工作原理，如图所示。产品在传送带上运行时，不断地遮挡光源到光敏器件间的光路，使光电脉冲电路随着产品的有无产生一个个电脉冲信号。产品每遮光一次，光电脉冲电路便产生一个脉冲信号，因此，输出的脉冲数即代表产品的数目。该脉冲经计数电路计数并由显示电路显示出来

第9章光纤传感器

一、选择、填空题

二、计算分析题

1、光纤损耗是如何产生的?它对光纤传感器有哪些影响?

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。a弯曲半径比光纤直径大很多的弯曲b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。

2、光导纤维为什么能够导光?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?

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。

优点：

a具有优良的传旋光性能，传导损耗小

b频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好

c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。

3、在自由空间，波长λ0=500μm的光从真空进入金刚石(n d=2.4)。在通常情况下当光通过不同物质时频率是不变的，试计算金刚石中该光波的速度和波长。

解：v=c/n d =c/2.4=0.4167c ，c为光速；

λ=λ0 / n d=λ0/2.4=0.4167λ0 =208.3μm ，λ0为光速

4、利用Snell定律推导出临界角θC的表达式。计算水与空气分界面(n水=1.33)的θC值。

解：n水sinθc =n0 sinπ/2=n0

sinθc= n0 / n水

θc =arcsin1/1.33=48.76°

5、求光纤n1=1.46，n2=1.45的NA值；如果外部的n0=1，求光纤的临界入射角。

解：当n0 =1时

NA=

1706

.12

-n

所以，θc =sin-1 NA =9.82°

8-24 计算一块氧化铁被加热到100℃时，它能辐射出多少瓦的热量?(铁块的比辐射率ε在100℃时为0.09，铁块表面积为0.9m2)

解：E=σεT4 S=5.67×10-8 W/m2?K4×0.09×3734 K4×0.9 m2 =88.9W

6、下图所示为光纤加速度传感器原理图，简要分析其工作原理。

7、下图所示为光纤位移传感器原理图，简要分析其工作原理。

第11章气体传感器及其应用

一、选择、填空题

二、计算分析题

第12章湿敏传感器及其应用

一、选择、填空题

二、计算分析题

1、下图中RH 为湿度传感器，仔细阅读电路后，试完成： ⑴ 分析电路功能。 ⑵ 简要说明电路工作原理

⑶若要直接从微安表读出待测物理量，需要做哪些工作？

RH R1

R2R31000KHz

T1.

C110uF

10uF

XMM1C310uF

VCC

微安表

传感器试题库2016.

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

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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。

传感器技术与应用第3版习题答案

《传感器技术与应用第3版》习题参考答案习题1 1.什么叫传感器？它由哪几部分组成？答：传感器是能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。传感器通常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。 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？答：自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施。自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量，提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种？各有什么优、缺点？答：传感器有许多分类方法，但常用的分类方法有两种，一种是按被测输入量来分，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等；另一种是按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等。还有按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器；按输出信号的性质分类，即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途，便于使用者根据其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法。按工作原理分类的优点是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用。 4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述？答：传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滞现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标。 5. 为什么传感器要有良好的动态特性？什么是阶跃响应法和频率响应法？答：在动态（快速变化）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化。因此，需要传感器具有良好的动态特性。测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法，是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性。动态特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直。频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数的被测量，测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器，输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率是相同的，相位与各频率成线性关系。

传感器最新试卷及答案

一、填空（30分，每空1.5分） 1、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为，当测量100℃时的示值相对误差为。 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倍左右为宜。 3、传感器由、、三部分组成。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。 5、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。 7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。二、选择题(30分，每题2分) 1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器。 A、电容式 B、电阻式 C、压电式 D、电感式 2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的。 A、应变效应 B、电涡流效应 C、压电效应 D、逆压电效应 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、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。 A、减小激励电流 B、减小磁感应强度 C、使用电桥调零电位器 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。 A、20dB B、1 dB C、0 dB 12、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取措施。 A、接地保护环 B、将机箱接大地 C、抗电磁干扰 13、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

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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。

(完整版)传感器原理及应用课后习题答案(吴建平机械工业出版)

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）

传感器与检测技术考试试题及部分答案(DOC)

全国2001年10月自学考试传感器与检测技术试卷课程代码：02202 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（C ） 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（D ） 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 ） 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（ D ） 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（C ）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ D ） 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（ C ） 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（D ）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 ） 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（ D ） 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 ） 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（D ） 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= 。

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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，

传感器课后答案解析

第1章概述 1.什么是传感器？传感器定义为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。 1.2传感器的共性是什么？传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、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、电容、电阻等）输出。 1.3传感器由哪几部分组成的？由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4传感器如何进行分类？（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、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。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。 1.5传感器技术的发展趋势有哪些？（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？（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 2.1什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指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。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。 2.2传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。 2.3利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为0.12MPa时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略正反行程最大偏差?Hmax=0.1mV，所以γH=±?Hmax0.1100%=±%=±0.6%YFS16.50 重复性最大偏差为?Rmax=0.08，所以γR=±?Rmax0.08=±%=±0.48%YFS16.5 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。

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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

传感器课后答案解析

第1章概述 1.什么是传感器传感器定义为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传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、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、电容、电阻等）输出。传感器由哪几部分组成的由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。传感器如何进行分类（1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、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。（4）按传感器的基本效应分类，可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型传感器。传感器技术的发展趋势有哪些（1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化（5）传感器的微型化改善传感器性能的技术途径有哪些（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指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。主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂移。传感器输入-输出特性的线性化有什么意义如何实现其线性化答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设压力为0MPa 时输出为0mV,压力为时输出最大且为. 非线性误差略正反行程最大偏差Hmax=，所以γH=±%=±%=±% 重复性最大偏差为Rmax=，所以γR=±=±%=±% 什么是传感器的动态特性如何分析传感器的动态特性传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器试题及答案

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（）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（）0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 &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）

(完整版)传感器考试试题及答案

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

传感器课后答案

第一章 1、何为传感器及传感技术？人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有对应关系的电量输出的装置称为传感器，这种技术被称为传感技术。 2、传感器通常由哪几部分组成？通常传感器可以分为哪几类？若按转换原理分类，可以分成几类？传感器通常由敏感元件、传感元件和其他辅助元件组成，有时也把信号调节和转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。传感器一般按测定量和转换原理两种方法进行分类。按转换原理分类可以分为能量转换型传感器和能量控制型传感器。 3、传感器的特性参数主要有哪些？选用传感器应注意什么问题？传感器的特性参数：1 静态参数：精密度，表示测量结果中随机误差大小的程度。正确度,表示测量结果中系统误差大小程度。准确度，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。稳定度、鉴别度、分辨力、死区、回程误差、线性误差、零位误差等。动态参数：时间常数t:在恒定激励理第二章 1、光电效应有哪几种？与之对应的光电器件和有哪些？光电传感器的工作原理基于光电效应。光电效应总共有三类：外光电效应（光电原件有：光电管、光电倍增管等、内光电效应（光敏电阻）、光生伏特效应（光电池、光敏二极管和光敏三极管） 2、什么是光生伏特效应？光生伏特效应：在光线的作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。 3、试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的性能差异，并简述在不同的场和下应选用哪种器件最为合适。光敏二极管：非线性器件，具有单向导电性。（PN 结装在管壳的顶部，可以直接爱到光的照射）通常处于反向偏置状态，当没有交照射时，其反向电阻很大反向，反向电流很小，这种电流称为暗电流。当有光照射时，PN 结及附近产生电子-空穴对，它们的反向电压作用下参与导电，形成比无光照时大得多的反向电流，该反向电流称为光电流。不管硅管还是锗管，当入射光波长增加时，相对灵敏度都下降。，因为光子能量太小不足以激发电子-空穴对，而不能达到PN 结，因此灵敏度下降。探测可见光和赤热物时，硅管。对红外光进行探测用锗管。光敏三极管：有两个PN 结，比光敏二极管拥有更高的灵敏度。光敏电阻：主要生产的光敏电阻为硫化镉。 7、简述光纤的结构和传光原理。光纤传感器有哪些类型？他们之间有什么区别？

传感器期中测试试题及答案

福建工程学院软件学院“2011”级2012—2013学年第一学期《传感器技术》期中试卷____卷考核形式：闭卷任课教师：王婷婷出卷教师：王婷婷试卷适用年级专业：物联网1101 层次：专科草稿纸：不需年级：___专业：_____________班级：____姓名：________学号：________________座号：____ 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。一、选择题(每小题2分，共20 1、下列图中，哪一个是不正确的（ A ） A B C D 2、石英晶体在沿电轴X 方向的力作用下会( D )。 A 、不产生压电效应 B 、产生逆向压电效应 C 、产生横向压电效应 D 、产生纵向压电效应 3、光敏二极管在光照射时产生的电流称为（ C ） A ．暗电流 B ．截止电流 C ．光电流 D ．放大电流 4、能否发生光电效应，取决于（ C ） A.光通量大小 B. 电子逸出速度

C.光子能量是否大于电子逸出功 D.光子具有初始动能 5、利用外光电效应原理制成的光电元件是（ B ） A ．光敏电阻 B ．光电管 C ．光电池 D ．光敏晶体管 6、SnO 2和ZnO 半导体材料常用于（ A ） A ．气敏传感器 B ．电感式传感器 C ．光电传感器 D ．电阻式传感器 7、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 8、下图为N 型半导体吸附气体时器件阻止变化图，其中图中A 、B 处应为（ C ）型气体。 A.还原型、氧化型 B.还原型、还原型 C ．氧化型、还原型 D.氧化型、氧化型 9、当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及现象。（ D ） A.表面波 B.兰姆波 C.驻波 D.波型转换 10、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（ C ） A 、应变效应 B.电涡流效应 C.压电效应 D.逆压电效应二、填空题(每空2分，共30分) 1、传感器由敏感元件、转换元件、辅助元件三部分组成。其中核心组成部分是转换元件。 2、压电效应是指某些晶体在外力作用下产生变形后，会在一定的表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷消失，力的方向改变时，电荷的符号改变 (改变/不变)。 3、压磁效应定义：由于应力作用使磁铁材料发生磁化强度变化的现象。

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