2022年傳感器及檢測技術(shù)復(fù)習(xí)資料

1、、填空（ 20 分每空 2 分*10 ）1. 測量就是將被測量與同種性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而獲得被測量大小的過程。2. 根據(jù)獲得測量值的方法可分為直接測量、間接測量和組合測量。3. 直接測量是在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時，測得值直接與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，得到被測量的數(shù)值的測量方法。4. 間接測量是指在使用儀表或傳感器進(jìn)行測量時，先對與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進(jìn)行直接測量，然后經(jīng)過計(jì)算得到所需要結(jié)果的測量方法。5. 組合測量是指在一個測量過程中同時采用直接測量和間接測量兩種方法進(jìn)行測量的測量方法。6. 根據(jù)測量方式可分為偏差式測量、零位式測量與微差式測量7. 根據(jù)測量條件不同可分為等精度測量與

2、不等精度測量。8. 根據(jù)被測量變化快慢可分為靜態(tài)測量與動態(tài)測量。9. 傳感器就是能把被測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換成為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電量輸出的裝置。10. 傳感器由敏感元件、傳感元件和信號調(diào)理電路三個部分組成。11. 傳感器一般按測定量、轉(zhuǎn)換原理兩種方法進(jìn)行分類。12. 信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換常用的電路有電橋、放大器、振蕩器和阻抗變換器等。13. 檢測系統(tǒng)按信號在系統(tǒng)中傳遞情況可分為開環(huán)檢測系統(tǒng)和閉環(huán)檢測系統(tǒng)。14. 傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化。15. 人們通常將能把被測物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的電量輸出的裝置稱為傳感器 （傳感器也稱變換器、換能器、轉(zhuǎn)換

3、器、 變送器、發(fā)送器或探測器等） ，這種技術(shù)稱為傳感技術(shù)。傳感器輸出的信號有不同形式，有電壓、電流、頻率、脈沖等，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。16. 傳感器一般按測定量和轉(zhuǎn)換原理兩種方法來進(jìn)行分類。17. 轉(zhuǎn)換原理分類法把傳感器分為能量控制型傳感器、能量轉(zhuǎn)換型傳感器。前一類需要外附電源，傳感器才能工作，因而是無源的， 它能用于靜態(tài)和動態(tài)的測量；后一類能把非電量直接變?yōu)殡娏?，一般不需要電源，是有源的?因而又稱為發(fā)電式傳感器，它主要用于動態(tài)的測量。18. 傳感器的輸出 -輸入特性是傳感器最基本的特性。根據(jù)測量或控制過程中被測量的狀態(tài)有靜態(tài)和動態(tài)之分，而將傳感器的輸出-輸入特性

4、分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。19. 傳感器的靜態(tài)特性是指被測量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時（輸入為不隨時間變化的恒定信號） 的輸出輸入關(guān)系。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是 線性度、 靈敏度、遲滯和重復(fù)性等。20. 傳 感 器 的 靜 態(tài) 特 性 曲 線 可 用 實(shí) 際 測 試 獲 得 ， 測 試 條 件 為 ： 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓 力101.3 8kPa；溫度 205；相對濕度不大于 85%；無振動、沖擊、加速度。測試時，利用一定等級的標(biāo)準(zhǔn)器給出一系列輸入量，測得相應(yīng)的輸出量，所測得的曲線稱為校準(zhǔn)曲線或稱實(shí)際工作曲線。21.傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化量與輸入變化量之比為其靜態(tài)靈敏度，Sy。傳感器x22.校準(zhǔn)曲線的斜率

5、就是其靈敏度。-輸入對于一個傳感器來說，靈敏度S 值越大，表示傳感器越靈敏，23.傳感器在輸入量不斷增加（正行程）和不斷減?。ǚ葱谐蹋┑倪^程，其輸出曲線的不重合現(xiàn)象稱為遲滯 件存在的缺陷造成的。遲滯現(xiàn)象是由于敏感元件材料的物理性質(zhì)和機(jī)械零部24. 重復(fù)性是指傳感器在輸入按同一方向作全量程連續(xù)多次變動時，所得特性曲線不一致的程度。25.傳感器產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境(如溫度、濕度等 )。最常見的漂移是溫度漂移，即周圍環(huán)境溫度變化而引起輸出量的變化，溫度漂移主要表現(xiàn)為溫度零點(diǎn)漂移和溫度靈敏度漂移。26. 傳感器在較長時間工作下輸出量的變化，稱為傳感器長時間工作

6、穩(wěn)定性，簡稱穩(wěn)定性。它是由于敏感元件和傳感器零件的特性隨時間增長而產(chǎn)生時效等所造成的。27. 傳感器在零輸入時，輸出的變化稱為零漂。它有溫度和時間兩種漂移。溫度漂移是指傳感器在外界溫度變化時輸出量的變化，一般用零點(diǎn)漂移和靈敏度溫漂表示。28.半導(dǎo)體材料的敏感元件對溫度變化均很敏感，必須予以補(bǔ)償。由29.時間漂移是指規(guī)定時間內(nèi)，室溫不變的條件下，零輸出的變化。對于外加電源的傳感器， 則指在標(biāo)準(zhǔn)電源條件下零輸出的變化情況。當(dāng)這種傳感器接通電源后，于內(nèi)部熱量變化需經(jīng)一定時間才能趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后才可以正式使用。30. 傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對于隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。所謂響應(yīng)，就是當(dāng)輸入信號

7、發(fā)生變化時相應(yīng)的輸出信號隨之變化的情況。31.與頻率響應(yīng)特性有關(guān)的指標(biāo)有：頻帶、時間常數(shù)、固有頻率 0等。32.與階躍響應(yīng)特性有關(guān)的指標(biāo)有：時間常數(shù)、上升時間 tr、響應(yīng)時間 ts、超調(diào)量 a、衰減度 等。33.由于傳感器的輸入量隨時間變化的形式是各種各樣的，不可能逐一加以研究，因?qū)τ诖四壳俺２捎米畹湫妥詈唵我讓?shí)現(xiàn)的正弦信號和階躍信號作為標(biāo)準(zhǔn)輸入信號。正弦輸入信號， 傳感器的響應(yīng)稱為頻率響應(yīng)或穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。對于階躍輸入信號，則稱為傳感器的時間響應(yīng)（階躍響應(yīng)）或瞬態(tài)響應(yīng)。34. 靜態(tài)特性主要包括線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移等。35. 動態(tài)特性主要包括頻率響應(yīng)特性和階躍響應(yīng)特性。36. 對于動態(tài)

8、特性測試時使用的最典型最簡單易實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號是正弦信號和階躍信號。37. 對動態(tài)特性評價時的指標(biāo)，對于頻率響應(yīng)主要有頻帶、時間常數(shù)和固有頻率；對于階躍響應(yīng)主要有時間常數(shù)、上升時間、響應(yīng)時間、超調(diào)量、衰減度等。38. 傳感器的誤差是指傳感器的輸出值與理論輸出值之差39. 傳感器的信噪比是指其信號功率 SP與噪聲功率 NP之比。40. 內(nèi)光電效應(yīng)是光敏電阻的工作原理。41. 光電傳感器是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器。光電傳感器的工作原理基于光電效應(yīng)。42. 光電效應(yīng)分為三類：外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。43. 光電元件的種類很多，通?？煞譃檎婵展怆娫桶雽?dǎo)體光電元件兩類。44.

9、 基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等。45. 基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻等。46. 基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池、光敏二極管、光敏三極管等。47. 光電式轉(zhuǎn)速表的測量方法屬于非接觸測量。48. 熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料制成的敏感元件。49. 熱敏電阻的電阻值隨溫度變化而顯著變化，能直接將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電量的變化。50. 熱敏電阻的封裝形式有：珠狀、片狀、桿狀、墊圈51. 熱敏電阻的可測溫度范圍為-50 350。52. NTC表示負(fù)電阻溫度系數(shù)熱敏電阻53. PTC表示正電阻溫度系數(shù)熱敏電阻54. CTR表示特定溫度下電阻值會發(fā)生突變的臨界溫度電阻器55. 熱敏電阻非線

10、性嚴(yán)重，實(shí)際使用時必須對其進(jìn)行線性化處理。56.熱敏電阻輸出特性的線性化處理方法有：線性化網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算修正法、溫度- 頻率轉(zhuǎn)換電路改善非線性。57. 熱敏電阻輸出特性的線性化處理方法中線性化網(wǎng)絡(luò)是用溫度系數(shù)很小的精密電阻與熱敏電阻串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)代替單個熱敏電阻，的線性關(guān)系。其等效電阻與溫度呈一定58. 熱敏電阻輸出的線性化方法中的線性化網(wǎng)絡(luò)法中是用溫度系數(shù)很小的精密電阻與熱敏電阻串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成電阻網(wǎng)絡(luò)代替單個熱敏電阻，線性關(guān)系。其等效電阻與溫度呈一定的59. 熱敏電阻輸出的線性化方法中的計(jì)算修正法中包括兩大類，一是硬件 （電子線路）法、一是軟件（程序）法。其中軟件法中當(dāng)已知熱敏電阻的實(shí)際

11、特性和要求的理想特性時，可采用線性插值等方法將特性分段并把分段點(diǎn)的值存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，計(jì)算機(jī)將根據(jù)熱敏電阻的實(shí)際輸出值進(jìn)行校正計(jì)算，給出要求的輸出值。60. 熱電開關(guān)是采用兩種不同特性的材料構(gòu)成的熱敏傳感器，該傳感器具有溫控開關(guān)特性，又稱熱電開關(guān)或溫控開關(guān)。61. 熱電開關(guān)常有雙金屬片式和陶鐵磁體式。62. 雙金屬片的彎曲程度（偏位的大?。蓞⒄展?D=K(T2-T1)*L/H 算出，那么根據(jù)此公式可得提高其靈敏度的方法有使雙金屬片減薄厚度 h 和增加長度 l 。63. 雙金屬片熱電（溫控）開關(guān)的類型有：常開式、常閉式、簡易式、蝶式。64. 鉑電阻具有電阻溫度系數(shù)穩(wěn)定、電阻率高、線性度

12、好、測量范圍寬 （-200 600）等特點(diǎn)。65. 鉑電阻被廣泛用作工業(yè)測溫元件和作為溫度標(biāo)準(zhǔn)。66. 按國際溫標(biāo) IPTS-68 規(guī)定，在 -259.34 630.74 溫域內(nèi)， 以鉑電阻溫度計(jì)作基準(zhǔn)器。67.銅電阻在 -50 150溫度范圍內(nèi)呈線性的特點(diǎn)。-18068.按熱電偶本身結(jié)構(gòu)劃分，有普通熱電偶、鎧裝熱電偶及薄膜熱電偶等。69.熱電偶是將溫度量轉(zhuǎn)換為電勢大小的熱電式傳感器。它廣泛地用來測量2800范圍內(nèi)的溫度。70. 熱電偶的應(yīng)用主要依據(jù)三大定律。這三大定律分別是：中間導(dǎo)體定律、標(biāo)準(zhǔn)電極定律、中間溫度定律。71. 薄膜熱電偶的測溫范圍為-200 300。72. 熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償

13、方法有：冷端溫度修正法和電橋補(bǔ)償法。73. 熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償方法中的冷端溫度修正法包括熱電勢修正法和溫度修正法。74. 溫敏三極管晶體管比溫敏二極管有更好的線性和互換性。75. 按引起傳感器電阻變化的參數(shù)不同，可以將傳感器分為電位器式傳感器和電阻應(yīng)變式傳感器兩大類。76. 電位器式傳感器常用類型有直線位移型、角位移型和非線性型等。不管是哪種類型的傳感器，都由線圈、骨架和滑動觸頭等組成。77. 電位器式傳感器一般采用電阻分壓電路，將電參量 R轉(zhuǎn)換為電壓輸出給后續(xù)電路。78. 電阻應(yīng)變式傳感器分為金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片式。79. 金屬電阻應(yīng)變片有絲式和箔式兩種，其工作原理是電阻應(yīng)變效應(yīng)。

14、導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。80. 電感式傳感器將被測量轉(zhuǎn)換成電感或互感變化的傳感器，是一種結(jié)構(gòu)型傳感器。81. 兩塊極板之間間隙變化，或是表面積變化，將使電容量改變，根據(jù)這一原理制成的傳感器稱為電容式傳感器。82. 電感式傳感器按轉(zhuǎn)換方式：可分為自感型和互感型等兩大類型。83. 自感型電感式傳感器包括可變磁阻式與渦流式。84. 可變磁阻式電感傳感器一般用于靜態(tài)和動態(tài)的接觸測量。當(dāng)它用于精密小位移測量時，一般約為 0.001mm1mm。85. 渦流式電感傳感器可用于動態(tài)非接觸測量，測量范圍約 01500 m，分辨率可達(dá)1 m。86. 壓電式傳感器的工作原理是壓電效

15、應(yīng)。87. 壓電式傳感器是一種能量轉(zhuǎn)換型傳感器。它既可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，又可以將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。88. 壓電式傳感器 的工作原理是基于某些晶體受力后，在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)。89. 某些晶體（如石英等）在一定方向的外力作用下，不僅幾何尺寸會發(fā)生變化，而且晶體內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，晶體表面上有電荷出現(xiàn)，形成電場。當(dāng)外力去除后，表面又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為壓電效應(yīng)。90. PZT是鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷，PMN是鈮鎂酸鉛壓電陶瓷。91. 壓電元件的常用結(jié)構(gòu)形式有并連接法和串連接法。92. 壓電元件在壓電傳感器中，必須有一定的預(yù)應(yīng)力，這樣可以保證在作用力變化時，壓電片始終受到壓力，同時

16、也保證了壓電片的輸出與作用力的線性關(guān)系。93. 壓電式傳感器的內(nèi)阻抗很高，而輸出的信號微弱，因此一般不能直接顯示和記錄。壓電式傳感器要求測量電路的前級輸入端要有足夠高的阻抗，這樣才能防止電荷迅速泄漏，減少測量誤差減小。94. 壓電式傳感器的前置放大器作用：傳感器高阻抗輸出變換為低阻抗輸出；傳感器的微弱信號進(jìn)行放大。95. 電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。它實(shí)際上是一個具有反饋電容的高增益運(yùn)算放大器。96. 磁敏電阻是基于磁阻效應(yīng)的磁敏元件。97. 磁阻效應(yīng)除了與材料有關(guān)外，還與磁敏電阻形狀有關(guān)。在恒定磁感應(yīng)強(qiáng)度下，其長度比寬度越小，則磁阻效應(yīng)越大。98. 磁敏二極管受溫

17、度影響非常大，必須對其進(jìn)行溫度補(bǔ)償。常用的溫度補(bǔ)償電路有互補(bǔ)式、差分式、全橋式、熱敏電阻。99. 霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。它將磁場的變化轉(zhuǎn)化為霍爾電勢的變化并輸出，以達(dá)到測量磁場的目的。100.美國物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)，但由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒有得到應(yīng)用。101. 置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。該電勢稱霍爾電勢。102.霍爾元件的結(jié)構(gòu)很簡單，它由霍爾片、引線和殼體組成。1、1兩根引線加激勵電壓或電流，稱為激勵電極；二、選擇（ 20 分 102 分

18、；）2、2引線為霍爾輸出引線，稱為霍爾電極。1、光敏二極管 的工作原理是（C）。C.光生伏特效應(yīng)D.雪崩效應(yīng)A. 外光電效應(yīng) B. 內(nèi)光電效應(yīng)2、產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象的主要原因是由于傳感器敏感元件材料的（D）的缺陷所造成的。A. 物理性質(zhì) B. 機(jī)械零部件 C.工作溫度 D.A+B 3、關(guān)于光敏二極管的敘述 不正確的是（ B）。A. 工作時兩端電壓處于反向偏置狀態(tài)，B. 有光照時，會有大得多的正向電流。C.無光照時，其反向電阻很大，反向電流（暗電流）很小。D.光電流與光照強(qiáng)度成正比。4、關(guān)于 光敏三極管 的敘述正確的是（C）。A. 在工作電路中，其集電結(jié)正向偏置。B. 在工作電路中，其發(fā)射結(jié)反向偏置。

19、C.光敏三極管的靈敏度高于光敏二極管。D.光敏三極管也有基極。5、關(guān)于 光敏電阻 敘述 不正確的是 ( A) 。A. 無光時，光敏電阻呈高阻態(tài)，沒有電流。B. 有光時，光敏電阻 RG呈低阻態(tài)，有較強(qiáng)的電流。C.光照越強(qiáng)，阻值越小，電流越大。D.工作時，其兩端既可以加直流電壓，也可以加交流電壓。6、關(guān)于 光電倍增管 敘述 不正確的一項(xiàng)是（B）。A. 靈敏度很高，不能受強(qiáng)光照射，否則會損壞。B. 極間電壓越高越好。C.倍增系數(shù)與陽極無關(guān)，主要由倍增電極的特性決定。D. 陽極輸出的是電壓脈沖。7、下列不是 磁柵傳感器 類型的是 (D) 。A. 尺形 B. 帶形 C.同軸形 D.螺旋形8、左圖是一種

20、遮斷式光電開關(guān)，圖示中 1 是（ A）。A. 發(fā)射器 B.接受器C.光電管 D.被測物9、下列各項(xiàng)不是直線式感應(yīng)同步器部件的的是（C）。A. 定尺 B. 滑尺 C.磁芯 D.滑尺繞組10、熱敏電阻 值隨溫度變化是嚴(yán)重非線性的，下列方法 不屬于常用的線性化方法是（B）A. 線性化網(wǎng)絡(luò) B. 加差動放大器C.利用溫度頻率轉(zhuǎn)換電路 D.計(jì)算修正法11、熱敏電阻的溫度特性有三種類型，下列哪項(xiàng) 不屬于這三種類型的（D）A. 負(fù)電阻溫度系數(shù) B. 正電阻溫度系數(shù) C.臨界溫度系數(shù) D.線性溫度系數(shù)11、為了將現(xiàn)場 熱電偶 的信號傳到測控室，必須將冷端由導(dǎo)線接到測試電路上，保證這種接線不影響熱電偶的信號，是

21、下列（A）A. 中間導(dǎo)體定律 B.標(biāo)準(zhǔn)電極定律C.中間電極定律 D.中間溫度定律12、關(guān)于熱電偶有三大定律保證我們使用其進(jìn)行測量傳感的可靠及可靠下列那項(xiàng)不屬于這三項(xiàng)定律（ C）A. 中間導(dǎo)體定律 B.標(biāo)準(zhǔn)電極定律C.中間電極定律 D.中間溫度定律12、下列 不屬于熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)氖牵―）。A. 熱電勢修正法 B. 電橋補(bǔ)償法C.溫度修正法 D.線性化網(wǎng)絡(luò)法13下列不屬于 電位器式傳感器分類的是（ D）。D.矩陣型A. 非線性型B. 角位移型C.直線位移型14. 下面不屬于 箔式應(yīng)變片 種類有（ A）。A. 多層絲柵式 B. 單絲柵式 C. 雙絲柵式 D. 三絲柵式15. 下列不是 可變磁阻式傳

22、感器 的典型結(jié)構(gòu)有（A）。A. 螺旋式 B.差動型 C.螺管式 A. 可變導(dǎo)磁面積型16. 不屬于電容傳感器的類型有（C）。A. 兩極板間距 d 型 B.改變兩極板間復(fù)蓋面積 S 型C.改變電源頻率 D.改變極板間介質(zhì) e 型17. 關(guān)于 壓電傳感器的前置放大器 敘述不正確的是（A）。A. 前置放大器可將傳感器低阻抗輸出變?yōu)楦咦杩馆敵?。B. 前置放大器可將傳感器的微弱信號進(jìn)行放大。C.電壓放大器是前置放大器的一種。D.電荷放大器是前置放大器的一種。18. 下列關(guān)于 磁敏電阻 說法正確的是（C）。A. 磁敏電阻的磁阻效應(yīng)只有其制做材料有關(guān)。B. 磁敏電阻的磁阻效應(yīng)只與其開關(guān)有關(guān)。C.磁敏電阻的靈

23、敏度一般是非線性的。D.以上都不對。19. 下面不屬于 磁敏電阻溫度補(bǔ)償電路 的是（ B）。A. 互補(bǔ)式溫度補(bǔ)償電路 B.差動放大器電路 C.全橋電路 D.熱敏電阻補(bǔ)償電路20. 關(guān)于 霍爾傳感器 的說法正確的是（B）。A. 其制做材料只能是非金屬的。B. 霍爾傳感器輸出的電壓信號。C.霍爾傳感器有兩根引線電極。D.霍爾傳感器使用時激勵電流是不可以變化的。21. 下列哪項(xiàng)不屬于傳感器的低噪聲化方法（D）。A. 差動法 B. 相關(guān)法 C.調(diào)制法 D. 疊相法三、簡答與計(jì)算題（44 分 8+8+6+10+12 分）1. 傳感器選擇時的注意事項(xiàng)有哪些？(8 分) 與測量條件有關(guān)的事項(xiàng) 與性能有關(guān)的事

24、項(xiàng) 與使用條件有關(guān)的事項(xiàng) 與購買和維修有關(guān)的事項(xiàng) 2. 與測量條件有關(guān)的事項(xiàng) 測量的目的。被測量的選擇。測量的范圍。超標(biāo)準(zhǔn)過大的輸入信號的出現(xiàn)次數(shù)。輸入信號的頻率帶寬。測量的精度。測量所需要的時間。3. 傳感器選擇時要注意與性能有關(guān)的事項(xiàng)，這些事項(xiàng)有哪些內(nèi)容？傳感器的精度 傳感器穩(wěn)定度 響應(yīng)速度 模擬量或數(shù)字量 輸出量及其數(shù)量級 對信號獲取對象所產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng) 校正周期 超標(biāo)準(zhǔn)過大輸入信號的保護(hù) 與使用條件有關(guān)的事項(xiàng) 4.設(shè)置場所 環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動等）測量全過程所需要的時間 傳感器與其他設(shè)備的距離及連接方式 傳感器所需的功率容量。5. 與購買和維修有關(guān)的事項(xiàng) 價格 交貨日期服務(wù)與維

25、修制度零配件的儲備保修期限。6.提高傳感器性能的技術(shù)途徑有哪些？（8 分）采用線性化技術(shù)采用閉環(huán)技術(shù)采用差動技術(shù)采用補(bǔ)償和校正技術(shù)7. 傳感技術(shù)中傳感器哪些組成部分？各組成部分的功能或作用是什么地？由敏感元件、傳感元件和其他輔助件組成，有時也將信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路、輔助電源作 為傳感器的組成部分。敏感元件直接感受被測量（一般為非電量），并輸出與被測量成確定關(guān)系的其他 量（一般為電量）的元件。如應(yīng)變式壓力傳感器的彈性膜片就是敏感元件，它的作用是 將壓力轉(zhuǎn)換為彈性膜片的變形。敏感元件如果直接輸出電量（熱電偶），它就同時兼為 傳感元件了。還有些傳感器的敏感元件和傳感元件合為一體，如壓阻式壓力傳感器。傳

26、感元件又稱變換器，一般情況下，它不直接感受被測量，而是將敏感元件的輸 出量轉(zhuǎn)換為電量輸出的元件。如應(yīng)變式壓力傳感器中的應(yīng)變片就是傳感元件，它的作用 是將彈性膜片的變形轉(zhuǎn)換成電阻值的變化。傳感元件有時也直接感受被測量而輸出與被 測量成確定關(guān)系的電量，如熱電偶和熱敏電阻。信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路能把傳感元件輸出的電信號轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理和 控制的有用電信號的電路。信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路的種類要視傳感元件的類型而定，常用 的電路有電橋、放大器、振蕩器、阻抗變換器等等。8. 什么是靈敏度，其計(jì)算公式是什么？傳感器在穩(wěn)態(tài)下輸出變化量與輸入變化量之比9.Sy；其中x 是輸入變化量，y 是輸出變化量x今有一支

27、光電倍增管，若單位時間入射到單位面積上的光子為10 個（一個光子等效于一個電子電量），光電內(nèi)部增管共有10 個倍增極，輸出陽極電流為20A，且10 個倍增極二次發(fā)射電子數(shù)按自然數(shù)的平方遞增，試求光電倍增管的倍增系數(shù)。(10 分) M10i2.1i113 103210. 有一機(jī)械加工車間，要求控制機(jī)床加工刀具處的溫度，其顯示設(shè)備在車間控制室，該溫度檢測設(shè)備是利用熱電偶做為測量傳感器的。今知，其所用熱電偶具有下表分度表，并知車間內(nèi)溫度為 30 攝氏度，車間控制室顯示設(shè)備顯示的刀具溫度為 260度，問熱電偶產(chǎn)生了多大的熱電動勢？(12 分) E AB ( T , T 0 ) E AB ( T , T

28、 n ) E AB ( T n , T 0 )所以EAB( T, T n)EAB( T,T 0)EAB(T n,T 0) 10.560-1.203 9.357mV 11. 將一靈敏度為0.08mV/ 的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線端是50，電壓表為 60 mV，當(dāng)熱電偶求熱電偶測量端的溫度。EAB( T n,T 0)TS 0.08*50 4mV EAB( T, T 0)EAB( T,T n)EAB(T n,T 0) 60+4 64mV 所以EAB(T,T 0),T/STEAB( TT 0)S 64/0.08 80012. 將一靈敏度為 0.08mV/ 的熱電偶經(jīng)普通導(dǎo)線與電壓表相連，熱電偶與

29、普通導(dǎo)線的接線端溫度是 40，電壓表接線端是 20，電壓表為 60 mV，求熱電偶測量端的溫度。13. 某熱敏電阻， 其 B 值為 2900K，若冰點(diǎn)電阻訓(xùn)500k ，求熱敏電阻在100時的阻值？T00 273K T100 373K R0500k RR 0eB(11)500e2900(11)28.98kTT 037327314. 試畫出熱電偶冷端補(bǔ)償法中的電橋補(bǔ)償法電路，并說明其原理。冷端補(bǔ)償器內(nèi)有一個不平衡電橋，其輸出端串聯(lián)在熱電偶回路中。橋臂電阻 R1、R2、R3和限流電阻Rs 均用錳銅絲繞制，其電阻值幾乎不隨溫度變化。RCu為銅電阻， 其阻值隨溫度升高而增大。電橋由直流穩(wěn)壓電源供電。在某

30、一溫度下，設(shè)計(jì)電橋處于平衡狀態(tài)，則電橋輸出為0，該溫度稱為電橋平衡點(diǎn)溫度或補(bǔ)償溫度。此時補(bǔ)償電橋?qū)犭娕蓟芈返臒犭妱輿]有影響。當(dāng)環(huán)境溫度變化時，冷端溫度隨之變化，熱電偶的電勢值隨之變化 E1；與此同時， RCu的電阻值也隨環(huán)境溫度變化，使電橋失去平衡，有不平衡電壓 E2輸出。 如果我們設(shè)計(jì) E1 與 E2 數(shù)值等極性相反，則疊加后互相抵消，因而起到冷端溫度變化自動補(bǔ)償?shù)淖饔?。這就相當(dāng)于將冷端恒定在電橋平衡點(diǎn)溫度。15. 電容器式傳感器在實(shí)際應(yīng)用時，有那幾種類型？其依據(jù)是什么？改變兩極板間的距離d；S；移動極板，以改變極板間相覆蓋的面積改變極板間的介質(zhì)，以便介電常數(shù)發(fā)生變化。CS b01S bC

31、發(fā)生變化。dd三個參數(shù)中，只要改變其中一個參數(shù)，均可使電容在 Sb、d、如果保持其中兩個參數(shù)不變，就可把另一個參數(shù)的單一變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化，也就是說，可以把三個參數(shù)中的任意一個的變化轉(zhuǎn)換成電容 C的變化。16. 電容式傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)分別有哪些？1. 優(yōu)點(diǎn)動作能量低（極板間靜電吸引力約幾個10-5C）、動態(tài)響應(yīng)快（固有頻率高、載波頻率高）、本身發(fā)熱影響小（用真空、空氣或其他氣體作絕緣介質(zhì)時）、靈敏 度高、誤差小，能在惡劣的環(huán)境下工作（如在高溫、低溫及強(qiáng)輻射等各種環(huán)境下）。2. 缺點(diǎn) 主要有二，第一是輸出特性非線性。 對于改變極板距離的電容傳感器，電容量和極板間距離是非線性關(guān)系，雖然用差動式結(jié)

32、構(gòu)可以得到改善，但是由于存在泄漏電容和不可避免的不一致性，也不能完全消除特性的非線性。第二是泄漏電容的影響， 傳感器的電容量及其變化一般小于泄漏電容 量，泄漏電容量是由支持構(gòu)件及連接電纜所引起的。這些泄漏電容不僅降 低了轉(zhuǎn)換效率， 還將引起誤差。 可利用電纜屏蔽層的電位跟蹤與電纜相連 接的可動極板的電位或?qū)⑿盘柼幚淼碾娮泳€路安裝在非?？拷鼧O板的地 方，來消除泄漏電容的影響。17. 電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)S=2，電阻 R=120 ，設(shè)工作時其應(yīng)變?yōu)?000 ，其電阻變化為多少？R RS5F=Fmsin t：試計(jì)RRS120210002.41018. 呀電傳感器接電壓放大器的等效電路如圖，若壓電傳

33、感器受力算放大器的輸入電壓Ui 。若壓電傳感器受力為：FF msint壓電元件上產(chǎn)生電壓：uadF msintCaRj1RCa)dFAC放大器的輸入電壓：ui1Rj1C1ua1jjRjR (CCjCaRj1CUo 為多少？當(dāng)其中：CCcC i19. 壓電傳感器接電荷放大器的等效電路如圖，放大器的輸出電壓滿足 (1 A)CF 10(CaCcCi) 大時 Uo 又為多少？并分析與電壓放大器相比，其對測量的優(yōu)勢。放 大 器 開 環(huán) 增 益 和 輸 入 電 阻 、 反 饋 電 阻 相 當(dāng) 大 ， 輸 出 電 壓 ：UoC iC cAQA )CfCF 數(shù)值不變，輸C a( 1當(dāng) A 足夠大時UoQCf電

34、荷放大器的輸出電壓僅于輸入電容量和反饋電容有關(guān)，若保持出電壓正比于輸入電荷量。當(dāng)(1A)CF 10(CaCcCi) 時，認(rèn)為傳感器的靈敏度與電纜電容無關(guān)，更換電纜或使用較長的電纜時，不用重新校正傳感器的靈敏度。20. 下圖是磁敏電阻的工作原理示意圖，試說明據(jù)圖說明其工作原理。當(dāng)磁敏二極管未受到外界磁場作用時，外加正偏壓，如圖（穴從 P區(qū)通過 I 區(qū)進(jìn)入 N區(qū)，同時也有大量電子流入 子和空穴在 I 區(qū)復(fù)合掉。a）所示，則有大量的空 P 區(qū)，形成電流。只有少量電當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場 H +（正向磁場）作用時，如圖（b）所示，則電子和空穴受到洛侖茲力的作用而向 r 區(qū)偏轉(zhuǎn)，由于 r 區(qū)的電子和空

35、穴復(fù)合速度比光滑面 I 區(qū)快，因此，形成的電流因復(fù)合速度而減小。當(dāng)磁敏二極管受到外界磁場H-（反向磁場）作用時，如圖（c）所示，電子、空穴受到洛侖茲力作用而向I 區(qū)偏移，由于電子、空穴復(fù)合率明顯變小，則電流變大。21. 下圖是磁敏二極管的各種溫度補(bǔ)償電路圖。請據(jù)圖說明其補(bǔ)償?shù)脑?。?）互補(bǔ)式溫度補(bǔ)償電路（如圖 6.20 （ a）所示）為了補(bǔ)償單只磁敏二極管使用時，因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生輸出電壓的變化，可以采用互補(bǔ)電路。在互補(bǔ)電路中選用兩只性能相近的磁敏二極管，按相反磁極性組合，即將它們的磁敏面相對 或背向放置（如圖（a）所示），并把它們串接在電路中，就可形成如圖（a）所示的互補(bǔ)電路。從圖 (b)

36、可知，無論溫度如何變化，其分壓比總保持不變，輸出電壓 Um隨溫度變化而始終保持不變，這樣就達(dá)到了溫度補(bǔ)償?shù)哪康?。不僅如此，互補(bǔ)電路還能提高磁靈敏度。（2）差分式電路（如圖（c）所示）差分電路不僅能很好地實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，提高靈敏度，而且，還可以彌補(bǔ)互補(bǔ)電路的不足（具有負(fù)阻現(xiàn)象的磁敏二極管不能用作互補(bǔ)電路）。如果電路不平衡， 可適當(dāng)調(diào)節(jié)電阻 R1和 R2。（3）全橋電路（如圖（d）所示）全橋電路是將兩個互補(bǔ)電路并聯(lián)而成。和互補(bǔ)電路一樣，其工作點(diǎn)只能選在小電流區(qū)，且不能使用有負(fù)阻特性的管子。在給定的磁場下，該電路的輸出電壓是差分電路的兩倍。由于要選擇四只性能相同的磁敏二極管，因此，給實(shí)際使用帶來一些困

37、難。（4）熱敏電阻補(bǔ)償電路（如圖（e）所示）該電路是利用熱敏電阻隨溫度的變化，而使Rt 和 D 的分壓系數(shù)不變，從而實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。熱敏電阻補(bǔ)償電路的成本略低于上述三種溫度補(bǔ)償電路，因此是常被采用的一種溫度補(bǔ)償電路。22. 霍爾元件具有不等位電勢。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是什么？霍爾電極安裝位置不對稱或不在同一等電位面上；半導(dǎo)體材料不均勻造成了電阻率不均勻或是幾何尺寸不均勻；激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分布等。23. 請附圖說明霍爾元件不等位電勢補(bǔ)償?shù)姆椒?。由于不等位電勢與不等位電阻是一致的，可以采用分析電阻的方法來找到不等位電勢的補(bǔ)償方法。 如圖所示， 其中 A、B為激勵電極， C、D為霍爾電

38、極， 極分布電阻分別用 R1、R2、R3、 R4表示。理想情況下，R1=R2=R3=R4，即可取得零位電勢為零（或零位電阻為零）。實(shí)際上， 由于不等位電阻的存在，說明此四個電阻值不相等，可將其視為電橋的四個橋臂，則電橋不平衡。為使其達(dá)到平衡，可在阻值較大的橋臂上并聯(lián)電阻（如圖（a）所示），或在兩個橋臂上同時并聯(lián)電阻（如圖（b）所示）。24. 請附圖說明霍爾元件溫度補(bǔ)償?shù)姆椒āｋ娐分杏靡粋€分流電阻 Rp與霍爾元件的激勵電極相并聯(lián)。當(dāng)霍爾元件的輸入電阻因溫度升高而增加時，旁路分流電阻 Rp自動地加強(qiáng)分流，減少了霍爾元件的激勵電流 I ，從而達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?。恒流溫度補(bǔ)償電路五、電路、設(shè)計(jì)及分析1.下

39、圖是霍爾傳感器試驗(yàn)時的接線圖和傳感器相對于磁場的位置圖：(18 分 ) 1)請指出其中接線的錯誤，并畫出改正處。（8 分）2)在改正了接線錯誤以后，有兩組試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)在霍爾傳感器在磁場中初始位置相同( 正中位置 ) ，傳感器相對于磁場移動的方向相同，但是，兩組顯示器（F/V 表）是的示數(shù)為正負(fù)不同。這種現(xiàn)象合理嗎？如合理試分析兩組示數(shù)不同的原因？不合理請說明原因？（10 分）合理有三種情況1. 兩組電路完全相同，電路接點(diǎn)相同，磁場方向是相反的。2. 兩組其它電路聯(lián)接相同，只是差動放大器的正項(xiàng)與負(fù)項(xiàng)接線相反。3. 如 果 差 動 放 大 器 的 接 線 也 相 同 ， 則 根 據(jù) 霍 爾 電 勢 的 計(jì) 算 公 式IBU