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传感器技术及实训习题答案

传感器技术及实训习题答案
传感器技术及实训习题答案

1.什么是传感器?(传感器定义)

传感器是接收信号或刺激并反应的器件,以测量为目的,以一定精度把被测量转换为与之有确定关系的、易于处理的电量信号输出的装置。

2.传感器由哪几个部分组成?分别起到什么作用?

传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成:

1)敏感元件:直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

2)转换元件:以敏感元件的输出为输入,把输入转换成电路参数。

3)转换电路:上述电路参数接入转换电路,便可转换成电量输出。

3. 传感器特性在检测系统中起到什么作用?

作为信息采集系统的前端单元,传感器的作用越来越重要。目前传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件,作为系统中的一个结构组成,其重要性变得越来越明显。而传感器性能质量直接影响到检测系统的结果。

4.传感器的性能参数反映了传感器的什么关系?

传感器的特性是指传感器的输入量和输出量之间的对应关系

5.静态参数有哪些?各种参数代表什么意义?

1)灵敏度

灵敏度是指仪表、传感器等装置或系统的输出量增量与输入量增量之比。

2)分辨力

分辨力是指传感器能检出被测信号的最小变化量,是有量纲的数。

3)线性度

人们总是希望传感器的输入与输出的关系成正比,即线性关系。

4)迟滞

迟滞是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。

5)稳定性

稳定性包含稳定度和环境影响量两个方面。稳定度指的是仪表在所有条件都恒定不变的情况下,在规定的时间内能维持其示值不变的能力. 环境影响量是指由于外界环境变化而引起的示值变化量。

6.动态参数有那些?应如何选择?

动态特性是指传感器输出对随时间变化的输入量的响应特性,传感器的动态特性是传感器的输出值能够真实地再现变化着的输入量能力的反映。传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围,必须在允许频率范围内保持不失真的测量条件,实际上传感器的响应总有—定延迟,希望延迟时间越短越好。

一般来讲,利用光电效应,光电型传感器响应较快,工作频率范围宽。而结构型传感器,如电感传感器、电容传感器、磁电式传感器等,往往由于结构中的机械系统惯性的限制,其固有频率低,工作频率也较低。

在动态测量中,传感器的响应特性对测试结果有直接影响,在选用时,应充分考虑到被测物理量的变化特点(如稳态、瞬变、随机等)。

1.什么是应变效应?

金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)

的变化而发生变化的现象,称为金属电阻的应变效应。

2.说明电阻应变片的组成和种类。

电阻应变片由基底、敏感栅、盖层和引线组成。电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。

3.在传感器测量电路中,直流电桥与交流电桥有什么不同,如何考虑应用场合?用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善?

直流电桥和交流电桥首先电源的不同;其次直流电桥是由电阻组成的电桥。交流电桥桥臂为电容称电容电桥或交流电桥桥臂为电感称电感电桥。由于应变电桥输出电压很小,一般都要加放大器,而直流放大器易于产生零漂,因此应变电桥多采用交流电桥。

用电阻应变片组成的半桥、全桥电路比单桥相输出灵敏度高同时非线性误差小,因此在实际应用中多采用四臂全桥。

4.电感式传感器有哪些种类?它们的工作原理是什么?

电感式传感器种类很多,常见的有自感式,互感式和涡流式三种。自感式传感器利用被测物理量变化引起传感器线圈自感量变换进行测量。把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。电涡流式传感器是利用涡流效应,将非电量转换为阻抗的变化而进行测量的。

5.什么是电涡流效应?电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量?分别利用哪些物理量进行检测,由哪个电参量转换进行电量输出的?

金属导体放置于变化的磁场中时,就会在导体中产生感生电流,这种电流在导体中是自行闭合的,这就是所谓电涡流。电涡流的产生必然要消耗一部分能量,从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化,这一物理现象称为涡流效应。

6.如图2-50所示是一种测量血压的压力传感器在工作时的示意图。薄金属片P固定有4

个电阻侧面图R1、R2、R3、R4(如图2-51所示),这四个电阻连接成电路如图2-52所示,试回答下列问题:

(1)开始时金属片中央O点未加任何压力,欲使电压表无示数,则4个电阻应满足怎样的关系?R1*R4=R2*R3(或R1/ R2= R3/R4)

(2)当O点加一个压力F后发生形变,这时4个电阻也随之发生形变,形变后各电阻大小如何变化?R1和R4拉伸阻值增大;R2和R3缩短阻值减少。

(3)电阻变化后,电阻的A、B两点哪点电压高?它为什么能测量电压?

A点电势将高于B点电势。这是直流电桥的四臂全桥测量转换电路,它把电阻变换转换成电压输出。

3.5 习 题

1.什么是压电晶体的“压电效应”?叙述压电式传感器的工作原理。

某些晶体(如石英等)在一定方向的外力作用下,不仅几何尺寸会发生变化,而且晶体内部会发生极化现象,晶体表面上有电荷出现,形成电场。当外力去除后,表面又恢复到不带电状态,这种现象被称为压电效应。

压电式传感器是将被测量变化转换成材料受机械力产生静电电荷或电压变化的传感器,是一种典型的、有源的、双向机电能量转换型传感器或自发电型传感器。压电元件是机电转换元件,它可以测量最终能变换为力的非电物理量,例如力、压力、加速度等。

2.压电式传感器测量电路的作用什么?其核心是解决什么问题?

与压电元件配套使用的测量电路,其前置放大器应有两个作用:一是把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出;二是把传感器的微弱信号进行放大。

其核心解决的问题是由于压电元件输出的电信号微弱,电缆的分布电容及噪声等干扰将严重影响输出特性;由于压电元件内阻抗很高,要求压电器件的负载电阻必须具有较高的值。

3.什么是“霍尔效应”?一个霍尔元件在一定电流作用下,其霍尔电势与哪些因素有关? 置于磁场中的静止金属或半导体薄片,当有电流流过时,若该电流方向与磁场方向不一致,则在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势,这种物理现象称为霍尔效应。 因为H H H IB U R K IB d ==,式中H H K R d =称为霍尔片的灵敏度。由该式可知,霍

尔电势正比于激励电流及磁感应强度。一个霍尔元件在一定电流作用下,其霍尔电势与磁感应强度成正比,其灵敏度与霍尔常数成正比而与霍尔片厚度成反比。为了提高灵敏度,霍尔元件常制成薄片形状。

4.霍尔传感器适用于哪些场合?霍尔元件常用材料有哪些?各有什么特点?

霍尔传感器(霍尔元件和集成霍尔器件)具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点,因此被广泛地应用于测量、自动控制及信息处理等领域。

目前常用的霍尔元件材料有:锗、硅、砷化铟、锑化铟等半导体材料,其中N 型锗容易加工制造,其霍尔系数、温度性能和线性度都较好,应用最为普遍。

5.温度变化对霍尔元件输出电势有什么影响?如何补偿?

半导体材料的电阻率、迁移率和载流子浓度等都随温度变化,对温度的变化很敏感,霍尔元件的性能参数如输入电阻、输出电阻、霍尔电势等都会随温度的变化而变化,这将给测量带来较大的误差,为了减少这一测量误差,除选用温度系数小的元件或采用恒温措施外,还可以采用适当的方法进行补偿。(1)采用恒流源供电和输入回路并联电阻;(2)采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等)。

6.下图是汽车霍尔点火装置示意图,试说明工作原理。

图3-21 汽车霍尔点火装置示意图

当磁轮鼓不同磁极对应霍尔IC面前时,SL3020霍尔传感器的输出为高、低电平,当输出低电平时,晶体管功率开关处于导通状态,点火线圈低压侧有较大电流通过,并以磁场能量的形式储存在点火线圈的铁心中。当霍尔IC输出跳变为高电平时,经反相变为低电平,达林顿管开关管截止,切断点火线圈的低压侧电流。由于没有续流元件,所以存储在点火线

圈铁心中的磁场能量在高压侧感应出30~50kV的高电压。

4.7 习题

1.热电阻传感器主要分为几种类型?它们应用在什么不同场合?

答:热电阻根据感温元件的材料不同分成两种类型,一种是铂电阻,一种铜电阻。铂易于提纯、复制性好,在氧化性介质中、甚至在高温下,其物理化学性质极其稳定。由于铂是贵重金属,因此在测量精度要求不高、测温范围较小的情况下,普遍采用铜电阻。铜电阻具有较大的电阻温度系数,材料容易提纯,铜电阻的阻值与温度之间接近线性关系,铜的价格比较便宜,所以铜电阻在工业上得到广泛应用。铜电阻的缺点是电阻率较小,机械强度差,稳定性也较差,容易氧化。

2.半导体热敏电阻的主要优缺点是什么?在电路中是怎样克服的?

答:热敏电阻是一种电阻值随温度变化的半导体传感器。它的温度系数很大,比温差电偶和线绕电阻测温元件的灵敏度高几十倍,适用于测量微小的温度变化。热敏电阻体积小、热容量小、响应速度快,能在空隙和狭缝中测量。它的阻值高,测量结果受引线的影响小,可用于远距离测量。它的过载能力强,成本低廉。但热敏电阻的阻值与温度为非线性关系,所以它只能在较窄的范围内用于精确测量。热敏电阻在一些精度要求不高的测量和控制装置中得到广泛应用。为了克服热敏电阻的非线性,通常我们在电路里用温度系数很小的精密电阻与热敏电阻串联或并联构成电阻网络。

3.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?

答:热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将严重影响测量的准确性。热电偶冷端补偿方法有很多种,主要包括冰点法(0℃恒温法、冰浴法)、电桥法、二极管补偿法(半导体PN结)、集成温度传感器补偿法、恒温迁移补偿法、热电势修正法(计算修正法)、软件补偿法(微机法)、最小二乘拟合法、铂电阻测量冷端温度法等方法。

4.集成温度传感器的测温原理,有何特点?

答:集成温度传感器的测温原理是基于晶体管的PN结随温度变化而产生漂移现象研制的。众所周知,晶体管PN结的这种温漂,会给电路的调整带来极大的麻烦。但是,利用PN 结的温漂特性来测量温度,可研制成半导体温度传感元件。如前所述,晶体管的基极一发射极电压在恒定集电极电流条件下,可以认为与温度呈线性关系。但是,严格地说,这种线性关系是不完全的,即关系式中存在非线性项。另一方面,这种关系也不直接与任何温标(绝对、摄氏、华氏或其它温标)相对应。实际上,随着温度升高,基极-发射极电压反而下降。此外,即使是同一型号同一批次的晶体管,其基极一发射极电压值也可能有±100mV的分散性。鉴于上述原因,集成化的温度传感器几乎无一例外地采用对管差分电路,这种电路给出直接正比于绝对温度的线性输出。

5.如果需要测量1000℃和20℃温度时,分别宜采用哪种类型的温度传感器?

答:测量1000℃宜用热电偶温度传感器,测量20℃宜用热敏电阻温度传感器。

6.什么叫热电动势、接触电动势和温差电动势?说明热电偶测温原理及其工作定律的应

用。分析热电偶测温的误差因素,并说明减小误差的方法。

答:当导体A 和B 的两个接触点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,这便是热电动势。

两种不同材料的金属A 、B 具有不同的自由电子密度,设在温度T 时的自由电子密度分别为A N 和B N ,且A B N N >。当两种金属相接时,接触面会发生电子扩散现象。当扩散达

到动态平衡时,在A 、B 之间形成稳定的电位差,形成接触电势AB e 。

对于单一导体,如果两端温度分别为T 、0T ,且0T T >。导体中的自由电子,在高温

端具有较大的动能,因而向低温端扩散,在导体两端产生了电势,这个电势称为单一导体的温差电势。

将两种不同材料的导体或半导体A 和B 焊接起来,构成一个闭合回路,当导体A 和B 的两个接触点1和2之间存在温差时,两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一定大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做工作端(也称为测量端),温度为参考温度的另一端叫做冷端(也称为参考端);回路中所产生的电动势称为热电势,冷端与显示仪表或配套仪表连接,显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。热电偶产生的热电势由两部分组成:一个是两种导体的接触电势,另一个是单一导体的温差电势。

热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿。

5.7 习题

1.什么叫内光电效应、外光电效应、光生伏特效应?

答:在光的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象叫做外光电效应。当光照在物体上,使物体的电导率发生变化,或产生光生电动势的现象称为内光电效应,内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应(光伏效应)。光生伏特效应是在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。

2.光电器件有哪几种类型?并说明它们的工作原理。

答:半导体内的电子在吸收光子后,如能克服表面势垒逸出半导体表面,就会产生外光电效应。光电管、光电倍增管等就是基于外光电效应制成的光电器件。半导体内的电子吸收光子后不能跃出半导体,则所产生的电学效应称为内光电效应。内光电效应按其工作原理可分为光电导效应和光生伏特效应。光电导效应是在光线作用下,电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态,而引起材料电导率的变化。当光照射到光电导体上时,若这个光电导体为本征半导体材料,且光辐射能量又足够强,光电材料价带上的电子将被激发到导带上去,使光导体的电导率变大。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。光生伏特效应是在光作用下能使物体产生一定方向电动势的现象。基于该效应的器件有光电池和光敏二极管、三极管。

3.试述光敏电阻简单结构,用哪些参数和特性来表示它的性能?

答:1)光电流、亮电阻:光敏电阻器在一定的外加电压下,当有光照射时,流过的电流称为光电流,外加电压与光电流之比称为亮电阻,常用“100LX”表示。

2)暗电流、暗电阻:光敏电阻在一定的外加电压下,当没有光照射的时候,流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻,常用“0LX”表示。

3)灵敏度:灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值(暗电阻)与受光照射时的电阻值(亮电阻)的相对变化值。

4)光谱响应:光敏电阻对入射光的光谱具有选择作用,即光敏电阻对不同波长的入射光有不同的灵敏度。

5)光照特性:光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。

6)伏安特性曲线:伏安特性曲线用来描述光敏电阻的外加电压与光电流的关系,对于光敏器件来说,其光电流随外加电压的增大而增大。

7)温度系数:光敏电阻的光电效应受温度影响较大,部分光敏电阻在低温下的光电灵敏较高,而在高温下的灵敏度则较低。

8)额定功率:额定功率是指光敏电阻用于某种线路中所允许消耗的功率,当温度升高时,其消耗的功率就降低。

4.试述用光敏电阻检测光的原理。

答:光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线,将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻,为了增加灵敏度,两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极,接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里,它的电阻值很高,当受到光照时,只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度,则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带,并在价带中产生一个带正电荷的空穴,这种由光照产生的电子-空穴对增加了半导体材料中载流子的数目,使其电阻率变小,从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强,阻值

愈低。入射光消失后,由光子激发产生的电子-空穴对将复合,光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压,其中便有电流通过,受到波长的光线照射时,电流就会随光强的而变大,从而实现光电转换。

5.试述光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管和光电池的工作原理,如何正确选用这些器件?举例说明。

答:光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线,将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻,为了增加灵敏度,两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极,接出引线,封装在具有透光镜的密封壳体内,以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里,它的电阻值很高,当受到光照时,只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度,则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带,并在价带中产生一个带正电荷的空穴,这种由光照产生的电子-空穴对增加了半导体材料中载流子的数目,使其电阻率变小,从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强,阻值愈低。入射光消失后,由光子激发产生的电子-空穴对将复合,光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压,其中便有电流通过,受到波长的光线照射时,电流就会随光强的而变大,从而实现光电转换。

光敏二极管的管芯是一个具有光敏特征的PN结,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流,此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加,形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时,可以使PN结中产生电子-空穴对,使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移,使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。

光敏三极管具有两个PN结,其发射极一边做得很大,以扩大光的照射面积。光敏三极管和普通三极管相似,也有电流放大作用,只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制,同时也受光辐射的控制。当具有光敏特性的PN 结受到光辐射时,形成光电流,由此产生的光生电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个放大了相当于β倍的信号电流。不同材料制成的光敏三极管具有不同的光谱特性,与光敏二极管相比,具有很大的光电流放大作用,即很高的灵敏度。

光电池的工作原理是基于“光生伏特效应”。它实质上是一个大面积的PN结,当光照射到PN结的一个面,例如P型面时,若光子能量大于半导体的禁带宽度,那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴,电子-空穴对从表面向内迅速扩散,在结电场的作用下,最后建立一个与光照强度有关的电动势。

6.红外线传感器有哪些类型?并说明它们的工作原理。

答:红外传感系统是用红外线为介质的测量系统,按照功能能够分成五类:

1)辐射计,用于辐射和光谱测量;

2)搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对它的运动进行跟踪;

3)热成像系统,可产生整个目标红外辐射的分布图像;

4)红外测距和通信系统;

5)混合系统,是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。

7.光纤传感器由哪几部分组成?各有什么作用?

答:光纤传感器是一种把被测量的状态转变为可测的光信号的装置。由光发送器、敏感元件(光纤或非光纤的)、光接收器、信号处理系统以及光纤构成。由光发送器发出的光经光源光纤引导至敏感元件。这时,光的某一性质受到被测量的调制,已调光经接收光纤耦合到光接收器,使光信号变为电信号,最后经信号处理得到所期待的被测量。

8.光纤位移传感器测量位移时对被测体的表面有些什么要求?

答:光纤传感器位移/输出电压(信号)曲线的形状取决于光纤探头的结构特性,但是输出信号的绝对值却是被测表面反射率的函数,为了使传感器的位移灵敏度与被测表面反射率无关,可采取归一化过程,即将光纤探头调整到位移/输出曲线的波峰位置上,调整输人光使输出信号达到满量程,这样就可对被测量表面的颜色、灰度进行补偿。

9.如何利用光纤位移传感器测量被测物体的振动频率?

答:反射式光纤采用Y型结构,两束光纤一端合并在一起组成光纤探头,另一端分为两支,分别作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤,通过光纤传输,射向反射片,再被反射到接收光纤,最后由光电转换器接收,转换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后,接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然,当光纤探头紧贴反射片时,接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加,接收到的光强逐渐增加,到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。使光纤探头与反射板保持适当距离(取线性区中间位置)。接通低频振荡器,使振动台保持适当振幅(不要碰到光纤探头),将输出信号接入示波器,测出振动台振动的振幅与频率。

1.简述半导体气敏传感器的分类?

答:半导体气敏传感器分成电阻式和非电阻式两类,电阻式气敏传感器按其结构可

分为烧结型,薄膜型和厚膜型三种;非电阻式气敏传感器分为二极管气敏传感器、MOS

二极管气敏器件和Pd-MOSFET气敏器件等几类。

2.电阻型气敏器件为什么都附有加热器?

答:在实际应用时,加热器能使附着在控测部分上的油雾,尘埃等烧掉,同时加速

气体的吸附,从而提高了器件的灵敏度和响应速度,一般加热到200~400℃,具体温

度视所掺杂质不同而异。

3.简述红外式气敏传感器的测量原理?

答:光强在气体介质中随浓度C及厚度L按指数规律衰减。吸收系数取决于气体

特性,各种气体的吸收系数μ互不相同。对同一气体,μ则随入射波长而变。红外式

传感器产生红外光,穿过充有样气的气室,然后被各种气体的专用接收器接收。是利用

不同元素对某个特定波长的吸收原理。

4.什么是绝对湿度和相对湿度?

答:所谓湿度,是指大气中所含的水蒸气量。它有两种最常用的表示方法,即绝对

湿度和相对湿度。绝对湿度是指一定大小空间中水蒸汽的绝对含量,相对湿度是指一定

大小空间中水蒸汽的相对含量。

5.简述几种湿敏传感器的组成、工作原理及特性。

答:氯化锂湿敏电阻是利用吸湿性盐类潮解,离子导电率发生变化而制成的测湿元件。典型的氯化锂湿度传感器有登莫(Dunmore)式和浸渍式两种。登莫式传感器是在聚苯乙烯圆管上做出两条相互平行的钯引线做电极,在该聚苯乙烯管上涂覆一层经过碱化处理的聚乙烯醋酸盐和氯化锂水溶液的混合液,以形成均匀薄膜。

1.光栅式传感器的基本原理是什么?莫尔条纹是如何形成的?

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。采用光栅莫尔条纹原理测量位移的传感器称为光栅传感器。标尺光栅相对于指示光栅移动时,两块光栅的遮光和透光效应形成大致按正弦规律分布的明暗相间的莫尔条纹。

2. 光栅传感器的工作原理是什么?

莫尔条纹以光栅的相对运动速度移动,并直接照射到光电元件上,在它们的输出端得到一串电脉冲,通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出,直接显示被测的位移量。

3.说明光栅传感器实现辨向的基本条件和细分的意义。

光栅数显表是实现细分、辨向和显示功能的电子系统。细分的意义是为了提高分辨率和测量比栅距更小的位移量。

4.莫尔条纹特点有哪些?

由光栅形成的莫尔条纹具有光学放大作用和误差平均效应,因而能提高测量精度。根据莫尔条纹移动方向就可以对光栅运动进行辨向。

5. 简单说明光电式编码器的粗误差产生原因,以及消除粗误差的方法。

在实际应用中采用二进制编码器时,对码盘的刻度要求十分严格,任何微小的制作误差,都可能造成读数的粗误差。为了消除这种粗误差,可采用二进制循环码盘(格雷码盘)。

6. 磁栅传感器由哪几部分组成?

磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成。

7.动态磁头和静态磁头的主要区别是什么?

动态磁头有一个输出绕组,只有在磁头和磁栅产生相对运动时才能有信号输出,故不适用于速度不均匀,时走时停的机床。静态磁头有激磁和输出两个绕组,它与磁栅相对静止时也能有信号输出。

8.直线感应同步器主要由哪几部分组成?

直线式感应同步器的结构由定尺和滑尺两部分组成,长尺为定尺,短尺为滑尺。感应同步器的定尺被安装在固定部件上(如机床的台座),而滑尺则与运动部件或被定位装置(如机床刀架)一起沿定尺移动。定尺和滑尺的材料、结构和制造工艺相同,都是由基板、绝缘粘合剂、平面绕组和屏蔽层等部分组成。

1.超声波传感器的基本原理是什么?超声波探头有哪几种结构形式?

利用超声波在超声场中的物理特性和各种效应研制的装置可称为超声波传感器,也称作超声波探头或超声波换能器。

超声波传感器根据其工作原理,主要有压电式、磁滞伸缩式等类型,在检测技术中主要采用的是压电式传感器。

2.试分析压电式超声波传感器结构中阻尼块的作用。

阻尼块的作用是降低晶片的机械品质,吸收声能量。如果没有阻尼块,当激励的电脉冲信号停止时,晶片将会继续振荡,加长超声波的脉冲宽度,使分辨率变差。

3.超声波物位测量有几种方式?各有什么特点?

将存于各种容器内的液体表面高度及所在的位置称为液位;固体颗粒、粉料、块料的高度或表面所在的位置称为料位。二者统称为物位。超声波测物位,由于非接触连续测量、安装方便、不受被测介质影响,因而具有可在较高温度下测量、精度高、功能强等特点,在物位仪表中越来越受到重视。

4.智能传感器的定义是什么?

智能传感器是利用微计算机技术使传感器智能化。它是将一个或多个敏感元件与信息处理电路集成在同一硅片或GaAs片上,英文名字为Intelligent Sensor,美国俗称为Smart Sensor,含有聪明、伶俐、精明能干的意思。

5.简述智能传感器的基本组成及特点。

智能传感器是由传感器、微处理器、存储器和输入/输出接口等组成。

其特点是1)精度高,成本低;2)可靠性高,具有一定的可编程自动化能力;3)功能多,具有多种形式的输出; 4)性能价格比高,尤其采用较便宜的单片机时更为明显。

6.举例说明智能传感器的工作过程。

如ST-3000系列智能压力传感器是美国霍尼韦尔公司20世纪80年代研制的产品,是世界上最早实现商品化的智能传感器。它可以同时测量静压、压差和温度三个参数。书中图8-10给出原理图。图中包括检测和变送两部分,被测的力或压力通过隔离的膜片作用于扩散电阻上,引起阻值的变化。扩散电阻接在惠斯通电桥中,电桥的输出代表被测压力的大小。在硅片上制成两个辅助传感器分别检测静压力和温度。在同一芯片上检测出的压差、静压和温度三个信号,经多路开关分时地送接到A/D转换器中进行模数转换,变成数字信号送到变送部分。由微处理器负责处理这些数字。存储在ROM中的主程序控制传感器工作的全过程。PROM负责进行温度补偿和静压校准。RAM中存储设定的数据,EEPROM作为ROM的后备存储器。现场通信器发出的通信脉冲叠加在传感器输出的电流信号上。I/O一方面将来自现场通信器的脉冲从信号中分离出来,送到CPU中;另一方面将设定的传感器数据、自诊断结果、测量结果送到现场通信器中显示。SF-3000系列智能压力传感器可通过现场通信器来设定检查工作状态。

1.传感器接口电路的作用是什么?

传感器接口电路的作用是将传感器产生的信号转换成为可供分析、计算、显示及后处理的各种电信号。

2.传感器接口电路一般结构有哪些,举例说明。

1)通常采用高输入阻抗的阻抗匹配器作为前置电路。常见的阻抗匹配器有射极输出器、场效应管阻抗匹配器及运算放大器阻抗匹配器。

2)传感器的输出信号一般都比较小,需要经过放大后才能利用,作为传感器接口电路的放大器,可以用晶体三极管组成放大电路,也可以用运算放大器组成放大电路。

3)电荷放大器是一个带电容负反馈的高输入阻抗高增益的运算放大器,被广泛用于电场型传感器的输入接口。

4)电桥电路是传感器接口电路中常见的电路,具有结构紧凑、灵敏度高等特点,主要用于把传感器的阻抗变化转化为电压或电流信号。根据电桥供电电源的不同,电桥可分为直流电桥和交流电桥两种

5)线性化电路的作用是把传感器的输入输出特性由非线性转换成线性。如热敏电阻的电阻-温度特性是非线性的,如果不加处理,就会在实际使用时很不方便。最常用的方法是将热敏电阻与温度系数可忽略的固定电阻串(并)联组成线性网络。

3.模数转换电路的作用、类型及一般结构。

模数转换电路的作用是将由传感器模拟接口电路调理过的模拟信号转换成适合计算机处理的数字量,并送入计算机数据通道中。

有集成A/D转换器(简称ADC),A/D转换器是集成在一个芯片上能完成模拟输入信号向数字信号转换的电路单元。以其为核心,根据需要再附加多路模拟开关和采样保持器等,可构成完整的模数转换电路。还有电压-频率转换器(简称为VFC)是将电压或电流转换成脉冲序列,该脉冲序列的瞬时周期精确地与输入模拟量成正比。VFC的转换电路的形式较多,但以积分式VFC应用最为广泛。包括(1)积分复原型;(2)定电荷复原型。

4.数模转换电路的作用及基本工作原理。

数模转换是一种将数字量转换为与其相对应的模拟量的方法,具有此功能的器件称为数模转换器,简称为D/A或DAC。它主要用于数据输出系统电路,以便驱动显示器、记录仪等或用于自动化设备的控制。因此D/A和A/D均为数据转换系统中的重要功能部件。

常用的D/A转换器由电阻网络、开关及基准电源等部分组成,目前基本上都集成于一块芯片上。为了便于接口,有些D/A芯片内还含有锁存器。D/A转换器的组成原理有多种,采用最多的是R-2R梯形网络D/A转换器

5.简述干扰噪声的种类及来源。

外部噪声是系统外部由于人为或自然干扰造成的。主要是电磁辐射噪声,例如电机、开关、电焊机及其它电子设备产生的电磁辐射,雷电、大气电离以及其它自然现象产生的电磁波干扰。

6.控制噪声的方法有哪些?简述控制原理。

噪声的控制方法主要由四种:屏蔽、接地、隔离和滤波

屏蔽是用低电阻材料或磁性材料把元件、电路、组合件或传输线等包围起来,以隔离内外电磁的或静电的互相干扰。

电路及传感器中的地是指一个等电位点或等电位面。它是电路的基准电位点,与基准电位点相连就是接地。电路接地除了安全以外(例如仪器外壳、底盘等要接到大地而称为保护接地),就是对信号电压有一个基准电位。把接地与屏蔽正确地结合起来使用,能够抑制大部分噪声。

当信号电路在两端接地时,很容易形成地环路电流,引起噪声干扰。这时,常采用隔离的方法,这种方法同时可以起抑制漂移和安全保护作用。隔离的方法主要采用变压器隔离和光电耦合。

尽管采用了不同的抗干扰措施,但仍会有不可忽视的噪声存在于有用信号之中,因此在传感器接口电路中,应设置滤波器,对由各种外界干扰引入的噪声及干扰信号均加以滤除。

10.4 习题

1。全自动洗衣机主要包括那些传感器,简述这些传感器的作用。

目前,全自动洗衣机已实现了利用传感器和微处理器对洗涤过程进行监控,使用的传感器有水位传感器、重量传感器、光电传感器和温度传感器等,使洗衣机能够自动进水、控制洗涤时间、判断洗净度和脱水时间,并将洗涤控制于最佳状态。

洗衣机中的水位传感器用来检测水位的等级。通常是利用压力测量原理实现的,其功能也只是作为单纯的限位器;重量传感器用来检测洗涤物的重量,是通过电动机负荷的电流变化来检测洗涤物的;光电传感器由发光二极管和光敏三极管组成,安装在排水口上部。根据排水口上部的光透射率检测洗涤净度,判断排水、漂净度及脱水情况;洗衣机中的温度传感器采用NTC传感器,NTC的模拟信号更易于被电子系统处理。

2。电冰箱常用的温度传感器有哪些?简述其作用。

电冰箱常用的温度传感器有压力式温度传感器、热敏电阻式温控电路、热敏电阻除霜温度控制、双金属除霜温度传感器、双金属热保护器。

压力式温度传感器有波纹管式和膜盒式两种形式,如图10-3所示,传感器由波纹管(或膜盒)与感温管连成一体,内部填充感温剂。感温管紧贴在电冰箱的蒸发器上,感温剂的体积将随蒸发器的温度而变化,引起腔内压力变化,由波纹管(或膜盒)变换成位移变化。这一位移变化通过温度控制器中的机械传动机构推动微动开关机构切断或接通电源。

用热敏电阻R1与电阻R3、R4、R5组成电桥,经IC1组成触发器、驱动管V、继电器K 控制压缩机启停。

用热敏电阻组成的除霜温控电路,使除霜以手动开始,自动结束,实现了半自动除霜。

双金属除霜温度传感器的结构如图10-6所示。它由双金属热敏元件、推杆及微动开关组成,平时微动开关处于常闭状态。接通除霜开关,除霜加热器经双金属热敏元件构成回路,除霜开始。除霜后,电冰箱蒸发器温度升高,双金属热敏元件产生变形,经推杆使微动开关的触点断开,停止除霜。

双金属热保护器是一个封装起来的固定双金属热敏元件。它埋设在压缩机内的电动机绕组中,对电动机绕组的温度进行控制。当电动机绕组过热时,保护器内的双金属片产生变形,切断压缩机的电源。

3。机器人触觉可分为哪几种?常用的传感器典型结构有哪些?

机器人触觉可分为接触觉、压觉、力觉、滑觉等几种。

常用的传感器典型结构如图。

图10-8a为金属圆顶式高密度的接触觉传感器;图10-8b为能进行高敏度封装的接触觉传感器;图10-8c为采用斯坦福研究所研制的导电橡胶制成的接触觉传感器;图10-8d所示的接触觉传感器的结构采用的使用导电橡胶制作的细丝,像人的头发一样从传感器的表面凸出来,一旦物体与凸起接触,它就变形,夹住绝缘体的上下金属成为导通的状态,实现接触觉传感器的功能。

4。机器人接近觉传感器有哪些形式?通过一种传感器形式说明基本工作原理。

常见的接近觉传感器有电磁式、光电式、电容式、气动式、超声式、红外线、微波式等多种形式。

电涡流式接近觉传感器基本原理是:当金属块置于交变的磁场中时(或者在固定磁场中运动时),金属体内就产生感应电流,这种感应电流的流线在金属体内是闭合的,称之为涡流。涡流的大小与金属对象物的几何形状、电导率、磁导率、激励线圈与对象物表面的距离等有关,当对象物几何形状及内部电参数不变时,涡流的大小只随激励线圈与对象物表面

距离的变化而变化。

传感器题库及答案

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。

传感器习题与答案

1.用测量围为-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。 解: 1).先分别求出三次测量正行程、反行程及正反行程的平均值:

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

传感器及测试技术复习题及答案

1、求周期信号x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-45)通过传递函数为H(s)=1/(0.005s+1)的装置后得 到的稳态响应。 2、进行某动态压力测量时,所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/MPa,将它与增益 为0.005V/nC的电荷放大器相连,而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上,记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa时,记录笔在记录纸上的偏移量是多少? 解:若不考虑负载效应,则各装置串联后总的灵敏度等于各装置灵敏度相乘,即 3、用一个时间常数为0.35s的一阶装置去测量周期分别为1s、2s、和5s的正弦信号,问幅 值误差是多少?

4、想用一个一阶系统做100Hz正弦信号的测量,如要求限制振幅误差在5%以,那么时间 常数应取为多少?若用该系统测量50Hz正弦信号,问此时的振幅误差和相位差是多少?

5、设某力传感器可作为二阶振荡系统处理。已知传感器的固有频率为800Hz,阻尼比 ξ=0.14,问使用该传感器做频率为400Hz的正弦测试时,其幅值比A(ω)和相角差φ(ω)各为多少? 6、一台精度等级为0.5级、量程围600~1200 C的温度传感器,它最大允许绝对误差是多少? 检验时某点的温度绝对误差是4 C,问此表是否合格? 7、若一阶传感器的时间常数为0.01s,传感器响应幅值误差在10%围,此时最高值为0.5,试求 此时输入信号和工作频率围?

8、某力传感器为一典型的二阶振荡系统,已知该传感器的自振频率=1000Hz,阻尼比ξ=0.7,试 求用它测量频率为600Hz的正弦交变力时,其输出与输入幅值比A(ω)和相位差φ(ω)各为多少? 9、一个理想测试系统,其幅频特性和相频特性应具有什么特点,并用频响特性曲线表示。解:理想测试系统中其幅频特性应为常数,相频特性应为直线(线性)。

传感器题库及答案

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。

《传感器》唐文彦习题答案

第一章 思考题与习题 1、什么是传感器的静态特性它有哪些性能指标 答:输入量为常量或变化很慢情况下,输出与输入两者之间的关系称为传感器的静态特性。它的性能指标有:线性度、迟滞、重复性、灵敏度与灵敏度误差、分辨率与阈值、稳定性、温度稳定性、抗干扰稳定性和静态误差(静态测量不确定性或精度)。 2、传感器动特性取决于什么因素 答:传感器动特性取决于传感器的组成环节和输入量,对于不同的组成环节(接触环节、模拟环节、数字环节等)和不同形式的输入量(正弦、阶跃、脉冲等)其动特性和性能指标不同。 3、某传感器给定相对误差为2%FS ,满度值输出为50mV ,求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。当传感器使用在满刻度的1/2和1/8时计算可能产生的百分误差。并由此说明使用传感器选择适当量程的重要性。 已知:FS %2=γ, mV y FS 50=;求:δm = 解: ∵ %100?= FS m y δγ; ∴ mV y FS m 1%100=??=γδ 若: FS FS y y 2 1 1= 则: %4%100251%1001=?= ?=FS m y δγ 若: FS FS y y 8 1 2= 则: %16%10025 .61 %1002 =?= ?= FS m y δγ 由此说明,在测量时一般被测量接近量程(一般为量程的2/3以上),测得的值误差

小一些。 4、有一个传感器,其微分方程为x y dt dy 15.03/30=+,其中y 为输出电压(mV ),x 为输入温度(0C ),试求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k 。 已知:x y dt dy 15.03/30=+;求:τ=,k = 解:将x y dt dy 15.03/30=+化为标准方程式为:x y dt dy 05.0/10=+ 与一阶传感器的标准方程:kx y dt dy =+τ 比较有: 5、已知某二阶系统传感器的自振频率f 0=20k Hz,阻尼比ξ=,若要求传感器的输出幅值误差小于3%,试确定该传感器的工作频率范围。 已知:f 0=20k Hz, ξ=。求:%3<γ时的工作频率范围。 解:二阶传感器频率特性(p14-1—30式) ∵ 2 2 22 ) 2()1()(ξωττωω-= k k ∴ %3) 2()1(1 1)(2222<--=-= ξωττωωγk k k 式中:???? ? ??=====1 .0816.1252000ξμωτπωs kHz f 则有: 由(1)式: 由(2)式: 即: 取: 则有: 第二章 思考题与习题

传感器试卷及答案

一、填空( 30 分,每空分) 1、有一温度计,它的量程范围为 O s200C,精度等级为级。该表可能出现的最 大误差为,当测量1OO°C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O C时的阻值为50Q,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(3O 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勺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

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

最新传感器试题及答案

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(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

传感器与检测技术习题答案周杏鹏

传感器与检测技术习题 答案周杏鹏 文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

传感器与检测技术习题答案 第一章 答:随着我国工业化、信息化步伐加快,现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。比如:先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。 为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置,使用了感应式传感器。在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器,方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。 他因素的干扰影响亦很小,重复性要好。 ③灵敏度:即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。 ④其他:如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。 答:功能:

信号调理:在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等,以方便检测系统后续处理或显示。 信号处理:信号处理时自动检测仪表,检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节,其作用和人类的大脑相类似。 区别: 信号调理作用是把信号规格化,滤除干扰,信号处理则是提取信号中的信息,并对这些信息按照功能要求进行处理。可以说,信号调理是进行信号处理的基础。 组成: 信号调理:信号放大、信号滤波、A/D转换 信号处理:主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器(DSP)等 答:分类见表1-1(P8) 答:按照被测参量分类,可以分成测量:电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。 答:1.不断拓展测量范围,提高管检测精度和可靠性 2重视非接触式检测技术研究 3检测系统智能化

传感器题库及答案

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

传感器试题与答案

《传感器与检测技术》试题1 班级_______ 姓名学号成绩 一、填空:(20分) 1、测量系统的静态特性指标主要有 。(2分) 2、霍尔元件灵敏度的物理意义就是 。(2分) 3、光电传感器的理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下 效应,这类元件有;第二类就是利用在光线作用下效应,这类元件有;第三类就是利用在光线作用下效应,这类元件有。 4、热电偶所产生的热电动势就是电动势与电动势组成的,其表达式为E ab(T,T0)= 。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在与之间,接入,它的作用。 5、压磁式传感器的工作原理就是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起,这种现象称为。相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生,这种现象称为。(2分)

6、变气隙式自感法感器,当街铁移动靠近铁心时,铁心上的线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、仪表的精度等级就是用仪表的(①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示的。(2分) 8、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(①变面积型 ②变极距型③变介电常数型)外就是线性的。(2分) 9、电位器传器的(线性),假定电位器全长为X max, 其总电阻为R max,它的滑臂间的阻值可以用R x = (①X max/x R max,②x/X max R max,③X max/XR max ④X/X max R max)来计算,其中阻灵敏度R r=(① 2p(b+h)/A t, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h))。(4分) 二、用镍铬━镍硅热电偶测量某低温箱温度,把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电动势为-1、19mV,此时电位差计所处的环境温度为15℃,试求该时刻温箱的温度就是多少摄氏度?(20分) 镍铬-镍硅热电偶分度表

(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。

(完整版)传感器新习题集及答案

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

传感器课后题答案

第五章 3.试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的工作原理。 霍尔效应:将半导体薄片置于磁场中,当它的电流方向与磁场方向不一致时,半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势,这种现象称为霍尔效应。 霍尔传感器工作原理:霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测物理量转换为电动势的传感器。在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片,当半导体薄片流有电流I时,在半导体薄片前后两个端面之间产生霍尔电势Uho霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比,与半导体薄片厚度d成反比。 4?简述霍尔传感器的组成,画出霍尔传感器的输出电路图。 组成:从矩形薄片半导体基片上的两个相互垂直方向侧面上,引出一对电极,其中1-1'电极用于加控制电流,称控制电流,另一对2-2'电极用于引出霍尔电势。在基片外面用金属或陶瓷、环氧树脂等封装作为外壳。 电路图: 5.简述霍尔传感器灵敏系数的定义。 答:它表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小。 7?说明单晶体和多晶体压电效应原理,比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。原理:石英晶体是天然的六角形晶体,在直角坐标系中,x轴平行于它的棱线,称为电轴,通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应;y轴垂直于它的棱面,称为机械轴,把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应;z轴表示其纵轴,称为光轴,在光轴方向时,不产生压电效应。 压电陶瓷是人工制造的多晶体,在极化处理以前,各晶粒的电畴按任意方向排列,当陶瓷施加外电场时,电畴由自发极化方向转到与外加电场方向一致,此时,压电陶瓷具有一定极化强度,这种极化强度称为剩余极化强度。由于束缚电荷的作用,在陶瓷片的电极表面上很快就吸附了一层来自外界的自由电荷,正负电荷距离大小因压力变化而变化,这种由机械能转变成电能的现象就是压电陶瓷的正压电效应,放电电荷的多少与外力的大小成比例关系,Q=d33F 特点:石英晶体:(1)压电常数小,时间和温度稳定性极好;(2)机械强度和品质因素高,且刚度大,固有频率高,动态特性好;(3)居里点573°C,无热释电性,且绝缘性、重复性均好。压电陶瓷的特点是:压电常数大,灵敏度高;制造工艺成熟,可通过合理配方和掺杂等人工控制来达到所要求的性能;成形工艺性也好,成本低廉,利于广泛应用。 压电陶瓷除有压电性外,还具有热释电性。因此它可制作热电传感器件而用于红外探测器中。但作

部分传感器试题及答案

部分传感器试题及答案 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

压电传感器 1、对石英晶体,下列说法正确的是()。 A. 沿光轴方向施加作用力,不会产生压电效应,也没有电荷产生。 B. 沿光轴方向施加作用力,不会产生压电效应,但会有电荷产生。 C. 沿光轴方向施加作用力,会产生压电效应,但没有电荷产生。 D. 沿光轴方向施加作用力,会产生压电效应,也会有电荷产生。 A 2、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是() A. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显,稳定性也比石英晶体好 B. 压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显,稳定性不如石英晶体好 C. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显,稳定性也比压电陶瓷好 D. 石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显,稳定性不如压电陶瓷好 B 3、两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是() A. 并联时输出电压不变,输出电容是单片时的一半 B. 并联时输出电压不变,电荷量增加了2倍 C. 并联时电荷量增加了2倍,输出电容为单片时2倍 D. 并联时电荷量增加了一倍,输出电容为单片时的2倍 D 4、两个压电元件相串联与单片时相比说法正确的是() A. 串联时输出电压不变,电荷量与单片时相同 B. 串联时输出电压增大一倍,电荷量与单片时相同 C. 串联时电荷量增大一倍,电容量不变 D. 串联时电荷量增大一倍,电容量为单片时的一半 B 5、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了()原理。 A. 磁阻效应 B. 压阻效应 C. 正压电效应 D.逆压电效应 D 6、压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是()。 A .前者比后者灵敏度高 B.后者比前者灵敏度高 C .前者比后者性能稳定性好 D.前者机械强度比后者的好 A 7、压电石英晶体表面上产生的电荷密度与()。 A .晶体厚度成反比 B.晶体面积成正比 C .作用在晶片上的压力成正比 D.剩余极化强调成正比 C 8、压电式传感器目前多用于测量()。 A .静态的力或压力 B.动态的力或压力 C .位移 D.温度 B 9、压电式加速度传感器是适合测量下列哪种信号()。 A. 适于测量任意 B. 适于测量直流 C. 适于测量缓变 D. 适于测量动态 D 10、石英晶体在沿机械轴y 方向的力作用下会()。 A .产生纵向压电效应 B. 产生横向压电效应 C .不产生压电效应 D. 产生逆向压电效应 B

传感器技术习题及答案

传感器技术绪论习题 一、单项选择题 1、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是( B )。 A. 应变式传感器 B. 化学型传感器 C. 压电式传感器 D. 热电式传感器 2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和( C )两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和(C ),构成信息技术的完整信息链。 A. 汽车制造技术 B. 建筑技术 C. 传感技术 D.监测技术 4、传感器按其敏感的工作原理,可以分为物理型、化学型和( A )三大类。 A. 生物型 B. 电子型 C. 材料型 D. 薄膜型 5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高,传感器也朝向智能化方面发展,其中,典型的传感器智能化结构模式是( B )。 A. 传感器+通信技术 B. 传感器+微处理器 C. 传感器+多媒体技术 D. 传感器+计算机 6、近年来,仿生传感器的研究越来越热,其主要就是模仿人的(D )的传感器。 A. 视觉器官 B. 听觉器官 C. 嗅觉器官 D. 感觉器官 7、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 8、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 9、传感技术与信息学科紧密相连,是(C )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 10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是( A ) A.应变式传感器B.速度传感器 C.化学型传感器D.能量控制型传感器 二、多项选择题 1、传感器在工作过程中,必须满足一些基本的物理定律,其中包含(ABCD)。 A. 能量守恒定律 B. 电磁场感应定律 C. 欧姆定律 D. 胡克定律 2、传感技术是一个集物理、化学、材料、器件、电子、生物工程等学科于一体的交叉学科,涉及(ABC )等多方面的综合技术。 A. 传感检测原理 B. 传感器件设计 C. 传感器的开发和应用 D. 传感器的销售和售后服务 3、目前,传感器以及传感技术、自动检测技术都得到了广泛的应用,以下领域采用了传感技术的有:(ABCD )。 A. 工业领域 B. 海洋开发领域 C. 航天技术领域 D. 医疗诊断技术领域 4、传感器有多种基本构成类型,包含以下哪几个(ABC ) A. 自源型 B. 带激励型 C. 外源型 D. 自组装型 5、下列属于传感器的分类方法的是:(ABCD ) A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按输出量分 D. 按能量变换关系分 6、下列属于传感器的分类方法的是:(ABCD ) A. 按输入量分 B. 按工作原理分 C. 按构成分 D. 按输出量分

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