傳感器試卷及答案

08信息傳感器綜合復(fù)習(xí)題一、填空題（將正確答案填入下列空白處）1、現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是―傳感器___技術(shù)、通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù).3、熱電偶傳感器的工作基礎(chǔ)是熱電效應(yīng)，其產(chǎn)生的熱電勢包括_接觸電勢和_溫差電勢兩部分。4、基本誤差是指傳感器或儀表在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下所具有的誤差.5、電容式加速度傳感器的主要特點是_頻率響應(yīng)虹和量程范圍大，大多采用_空氣或其它氣體作阻尼物質(zhì).6、傳感器的靜態(tài)特性可以用一組性能指標(biāo)來描述，如：靈敏度、遲滯、線性度、重復(fù)性和漂移等。7、物體受光照后，其內(nèi)部原子釋放出的電子不逸出忐體物體表面，而仍留在內(nèi)部使物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動勢的現(xiàn)像被稱為內(nèi)光電效應(yīng)8、交流電橋平衡必須同時滿足兩個條件：復(fù)阻抗模平衡條件和復(fù)阻抗角平衡條件。9、霍爾元件靈敏度的物理意義是表示一個霍爾元件在單位激勵電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時產(chǎn)生霍爾電勢的大小^10、用于制作壓電傳感器的常用壓電材料是石英晶體和壓電陶瓷一.11、：被測量作用到實際物體上，使其某些參數(shù)發(fā)生變化，參數(shù)承載了信息而成為信號。12、超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，其中以壓電式最為常用。13、變氣隙式自感法感器，當(dāng)銜鐵移動靠近鐵芯時，鐵芯上的線I■電感量增加14、半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工作原理是基于半導(dǎo)體材虹的壓阻效應(yīng).15、光纖傳感器由光源、敏感元件和光接收器一三部分組成.16、在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng).17、氣敏傳感器是用來檢測氣體類別、濃度和成分的傳感器.18、紅外探測器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的_物理效應(yīng)來探測紅外輻射的.19、因為開環(huán)測量系統(tǒng)是由多個環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的，因此系統(tǒng)的相對誤差等于各環(huán)節(jié)相對誤差之和.20、壓電式傳感器采取串聯(lián)接法輸出電壓大，本身電容小，適宜用于以電壓作輸出信號，并且測量電路輸入阻抗很高的場合.21、根據(jù)測量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律及產(chǎn)生的誤差可將其分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。22、被測量值和比值等都是測量過程的信息，這些信息依托于物質(zhì)才能在空間和時間上進(jìn)行傳遞。23、傳感器的線性度是指傳感器的輸出與輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度.24、超聲波的傳播速度與介質(zhì)密度和彈性特性有關(guān).25、一階傳感器的時間常數(shù)T越小，響應(yīng)越快，響應(yīng)曲線越接近于輸入階躍曲線，即動態(tài)誤差小.26產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有下述兩個方面.電阻溫度系數(shù)的影響、試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響.27、通常把沿電軸x方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”.28、一個動態(tài)特性好的傳感器，其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律，即具有相同的時間函數(shù)29、硒光電池的光譜響應(yīng)區(qū)段與人類眼睛相近，它的光譜響應(yīng)峰值波長與人類眼睛也相近，因而應(yīng)用較廣.30、微波測厚儀是利用微波在傳播過程中遇到被測物體金屬表面被反射，且反射波的波長與速度都不變的特性進(jìn)行測厚的.31、呻一般可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲兩大類。32、在變值系差的判別中，馬利科夫判別常用于判定累進(jìn)性性系差，阿卑一赫梅特判別常用于判定同期性性系差。33、對于大量獨立的無系統(tǒng)誤差的等精度測量，測量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，其測量隨機(jī)誤差也服從正態(tài)分布，它們有壺亶（不同、相同）的標(biāo)準(zhǔn)偏差。34、不確定度是說明測量結(jié)果可能的分散程度的參數(shù)。這個參數(shù)用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，也可以用標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)或置值區(qū)間的半寬度表示。35、引起應(yīng)變片的溫度誤差的主要因素有.溫度系—和線脹系數(shù)的影響。36、通常傳感器由一敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路部分組成，是能把外界各種非電量轉(zhuǎn)換成電量）器件和裝置。二、判斷題（下面各題正確的在括號內(nèi)劃V,錯誤的在括號內(nèi)劃對在數(shù)據(jù)處理時，要采用的測量值應(yīng)該包含有粗大誤差.（x）2.當(dāng)利用電渦流式傳感器測量位移時，只有在x/ras21（0.05~0.15）的條件下才能得到較好的線性和較高的靈敏度.（x）3.電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有線路補(bǔ)償（電橋補(bǔ)償）和它補(bǔ)償兩大類（應(yīng)變片自補(bǔ)償）?（x）4.光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)”.（V）紅外線氣體分析儀是根據(jù)氣體對紅外線不具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進(jìn)行分析的.（x）微波測定移動物體的速度和距離是利用雷達(dá)能動地將電磁波發(fā)射到對象物，并接受返回的反射波的能動型傳感器.（V）7.電磁流量計原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律.（V）變隙式電感式傳感器適用于測量位移變化較大的場合.（x）壓電傳感器本身的內(nèi)阻抗很高，而輸出能量較小，因此它的測量電路通常需要接入一個低（高）輸入阻抗前置放大器.（x）10?混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)是由所含組分氣體的導(dǎo)熱系數(shù)共同決定的.（V）11?光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件?（V）12.紅外線氣體分析儀是根據(jù)氣體對紅外線不具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進(jìn)行分析的.（x）13?原始的壓電陶瓷呈電性，具有壓電性質(zhì).（x）儀表的精度等級就是由基本誤差決定的.（V）聲波在介質(zhì)中傳播時，能量的衰減于聲波的擴(kuò)散、散射和吸收關(guān)系不大.（x）16.變極距型電容式傳感器只有在Ad/椿較大時，才有近似的線性關(guān)系。（x）電渦流的軸向貫穿深度是指把電渦流強(qiáng)度減小到表面強(qiáng)度的1/6處的厚度.（V）差動變壓器的輸出是交流電壓，若用交流電壓表測*既能反映銜鐵位移的大小，又能反映移動的方向.（x）當(dāng)物體的溫度低于1000C。時，它向外輻射的不再是可見光而是紅外光了.（V）測量誤差是測得值減去被測量的真值.（V）

測量的目的是確定被測量的值或獲取測量結(jié)果，測量結(jié)果的完整表述應(yīng)包括估計值、測量不確定度（和測量單位）。（x）.為了減小和克月艮非線性誤差，常采用差動電橋.（V）.磁電感應(yīng)式傳感器是一種無源傳感器。（V）24?混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)是由所含組分氣體的導(dǎo)熱系數(shù)共同決定的.（V）25.根據(jù)微波傳感器的原珥微波傳感器可以分為反射式和遮斷式兩類。（V）.應(yīng)變片加速度傳感器適用于頻率較高的振動和沖擊場合，一般適用頻率為＞60Hz范虱（x）.霍爾常數(shù)等于霍爾片材料的電阻率與電子遷移率/的乘積。（V）28.變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾。（V）29一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20~100pF之間，極板間距離在25~200〃m的范圍內(nèi)。最大位移應(yīng)不小于（小于）間距的1/10。（x）30、壓電傳感器本身的內(nèi)阻抗很高，而輸出能量較小，因此它的測量電路通常需要接入一個低（高）輸入阻抗前置放大器。（x）31、智能化傳感器具有邏輯判斷、統(tǒng)計處理功能.（V）32、對于所有的傳感器都必需包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件（光電器件，熱敏電阻熱電偶）（x）33、在數(shù)據(jù)處理時，要采用的測量值應(yīng)該包含有粗大誤差.（x）34、儀表的精度等級就是由基本誤差決定的.（V）35、測量誤差是測得值減林測量的真值.（V）36、測量的目的是確定被測量的值或獲取測量結(jié)果，測量結(jié)果的完整表述應(yīng)包括估計值、測量不確定度。（和測量單位）（x）37、為了減小和克服非線性誤差，常采用差動電橋.（V）三、選擇題（下列每題只有一個正確答案，將正確答案的代號填入括號內(nèi)）1、下列物理量中可以用氣敏傳感器來測量的是（c）.A位移*B濕度C一氧化碳濃度D速度2、下列不是電感式傳感器的是（D）A變磁阻式自感傳感器B電渦流式傳感器C差動變壓器式互感傳感器D霍爾元件式傳感器3、儀表的精度等級是用儀表的（C）來表示的。A相對誤差B絕對誤差C引用誤差4、電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關(guān)系，除（B）外是線性的。A變面積型B.變極距型^變介電常數(shù)型5、常用于制作超聲波探頭的材料是（C）A應(yīng)變片B熱電偶C壓電晶體D霍爾元件6、傳感器的靜態(tài)特性中（A）是描述傳感器在正反行程期間其輸入—輸出圖形曲線不重合的現(xiàn)象.遲滯B、重復(fù)性C、線性度下列不可以直接測量溫度的傳感器是3）.金屬應(yīng)變片式傳感器8、紅外線傳感器C、光纖傳感器變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動靠近鐵芯時，鐵芯上的線圈電感量（遲滯B、重復(fù)性C、線性度下列不可以直接測量溫度的傳感器是3）.金屬應(yīng)變片式傳感器8、紅外線傳感器C、光纖傳感器變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動靠近鐵芯時，鐵芯上的線圈電感量（A）.'增加B.減小仁不變A-固定密度B.固定容積數(shù)6流速。?粘度10壓電式傳感器目前多用于測量（D）.A.靜態(tài)的力或壓力B?動態(tài)的力或壓力6速度口.加速度11、通過對熱電偶理論的學(xué)習(xí)，我們可以得出以下幾點結(jié)論，其中正確的是：（A）A若熱電偶兩電極材料相同，則無論兩接點的溫度如何，總熱電勢為0B即使熱電偶兩接點溫度相同，不同的入，B材料，會使回路中的總電勢等于0C熱電偶產(chǎn)生的熱電勢不僅于材料和接點溫度有關(guān)，還與熱電極的尺寸和材料有關(guān)D在熱電偶電路中接入第三種導(dǎo)體，即使該導(dǎo)體連端的溫度相等，熱電偶產(chǎn)生的總熱電勢都會有所變化。12.通常用熱電阻測量（C）.A.電阻B.ffl矩C.溫度D.壓力13?產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要原因有（A）.A.電阻絲有溫度系數(shù)B.試件與電阻絲的線膨脹系數(shù)相同C-電阻絲承受應(yīng)力方向不同14.壓電式傳感器目前多用于測量（D）.A.靜態(tài)的力或壓力B?動態(tài)的力或壓力C.速度。?加速度15微波傳感器是一種新型的（B）傳感器.A.接觸型B.非接觸型C.接觸型或非接觸型16下列幾種誤差中，屬于系統(tǒng)誤差的有（1）（3）,屬于隨機(jī)誤差的有（2）,屬于粗大誤差的有'（4L（1）儀表未校零所引起的誤差；（2）測頻時的量化誤差；（3）測頻時的標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差；（4）讀數(shù)錯誤17、通常用熱電阻測量（C）.A.電阻B.ffl矩C.溫度D.壓力18、在熱電偶測溫電路中，接入第三種導(dǎo)體，若其兩端的溫度不同，則對回路的總電動勢（有）影響；若其兩端溫度相同，則對回路的總電動勢（沒有）影響。入、沒有B、有^不知道有沒有19、常見的熱電阻是由（A）神導(dǎo)體組成的。A、一種8、二種^三種20筒用熱電阻測溫時，熱電阻在電橋中采用三線制接法的目的時（B）。A.接^方便B減小引線電阻變化產(chǎn)生的測量誤差C.減小橋路中其它電阻對熱電阻的影響D減小橋路中電源對熱電阻的影響21、利用熱電偶測溫的條件是（C）。入.分別保持熱電偶兩端溫度恒定B保持熱電偶兩端溫差恒定6保持熱電偶冷端溫度恒定（0攝氏度）。保持熱電偶熱端溫度恒定22、工程（工業(yè)）中，熱電偶冷端處理方法有（D）A、熱電動勢修正法8、溫度修正法C、0^恒溫法D.冷端延長法正確答案入、D23、D的數(shù)值越大，熱電偶的輸出熱電勢就越大。A、熱端直徑B、熱電極的電導(dǎo)率^熱端和冷端的溫度口、熱端和冷端的溫差24、在以下幾種傳感器當(dāng)中C屬于自發(fā)電型傳感器。A、電容式B、電阻式C、熱電偶。、電感式25、熱電阻測量轉(zhuǎn)換電路采用三線制是為了B入、提高測量靈敏度B、減小引線電阻的影響C、減小非線性誤差。、提高電磁兼容性26、汽車衡所用的測力彈性敏感元件是^A、實心軸B、彈簧管C、懸臂梁D、圓環(huán)27、在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補(bǔ)償導(dǎo)線的最主要的目的是CA、補(bǔ)償熱電偶冷端熱電勢的損失B.起冷端溫度#^作用C將熱電偶冷端延長到遠(yuǎn)離高溫區(qū)的地方四、簡答題1、減少系統(tǒng)誤差有哪幾種方法？??丹.從產(chǎn)生誤差源上消除系統(tǒng)誤差b.引入修正法c.零位式測量法d.補(bǔ)償法6.對照法2、金屬電阻應(yīng)變片測量外力的原理是什么？當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時，將伸坯1,橫截面積相應(yīng)減小AA,電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變電阻率，而引起電阻值相改變3、什么是霍爾效應(yīng)？將半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時，半導(dǎo)體薄片上平行電流和磁場方向的兩個面產(chǎn)生電動勢4、MEMSMEMS是微機(jī)電系統(tǒng)，MEMS由硅片采用光刻和各向昇性刻蝕工藝制造而成，具有尺寸小、重量輕、成本低、可靠性高、抗振動沖擊能力強(qiáng)以及易批量生產(chǎn)等優(yōu)點。5、簡述熱電勢（對于熱電偶而言）存在必須具備的條件。1由兩種不同的金屬材料組成熱電偶2兩端存在溫差6、光電接收元件的主要特性有哪些？其中影響測量速度的是什么特性？影響光源和靈敏度的是什么特性？1光譜特性2伏安特性3光照特性4溫度特性5頻率特性影響測量速度的是光照特性影響光源和靈敏度的是光譜特性7、簡述霍爾傳感器的工作原理。在霍爾元件的平面法線方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度8，經(jīng)有控制電流引線通入控制電流I,則由于洛侖茲力的作用，兩個霍爾電極上出現(xiàn)相反極性載流子的積累，從而在霍爾電勢輸出引線之間產(chǎn)生霍爾電勢uh,uh_khib。

8、簡述電渦流式傳感器的工作原理。它由傳感器激勵線圈和被測金屬體組成，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)傳感器激勵線圈中通以正弦交變電流時，線I■周圍將產(chǎn)生正弦交變磁場，使位于該磁場中的金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流又產(chǎn)生新的交變磁場。9、簡述中間導(dǎo)體定律.在熱電偶回路中,冷端斷開接入與A,B電極不同的另一種導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體的兩端溫度相同，熱電偶回路總電勢不受中間導(dǎo)體接入影響10、簡述紅外線氣體分析儀的工作原理11、簡述熱導(dǎo)式氣體分析儀器工作原理12、簡述差動變壓器工作原理13、簡述壓電式傳感器的工作原理14、簡述光纖傳感器的優(yōu)點15.簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定義和組成五、計算、分析題1、圖1為一直流應(yīng)變電橋，E=16V,R=R=R=R=700Q,求：①R為應(yīng)變片其余為外接電阻，12341R1?量*AR1=3.5ft時輸出U0=?。虬、％是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性和大小相同淇余為電阻，電壓輸出U=?0％、R2感受應(yīng)變極性相反，輸出U0=?。％、R2、r3、虬都是應(yīng)變片，對臂同性，鄰臂昇性，電壓輸出U0=?。1U=U((R+AR)*R+RR)/(((R+AR)+R)(R+R))圖12U0=U((R1+AR1)*R圖12U0=U((R1+AR1)*R3+(R2+AR2)*R4)/(((R1+AR1)+R4)((R2+AR2)+R3))=03U0=U((R1+AR1)*R3+(R2-AR2)*R4)/(((R1+AR1)+R4)((R2-AR2)+R3))=0.02V=0.04V4U0=U((R1+AR1)*(R3+AR3)+(R2-AR2)*(R4-AR4))/(((R1+AR1)+(R4-AR4))((R2-AR2)+(R3+AR3)))=0.08V2、帶有相敏整流電橋的差動自感傳感器電橋測量電路如下，假設(shè)銜鐵處于中間位置時z1=z2=z,r1=r2，其中匕，Z2為差動自感傳感器線圈阻抗，試分析其測量原理，說明為什么能夠消除零點殘余電壓的影響。

3、已知超聲波傳感器垂直安裝在被測介質(zhì)底部，超聲瞄被測介質(zhì)中的傳播速度1460m/s,測的時間間隔為40仰,求物位的高度？5、分析圖示參數(shù)的含義.6、分析如圖3所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動危^12生變化時自感L變化情況。已知空氣隙的長度為％和x2,氣隙的面積為S,磁導(dǎo)率為H，線圈匝數(shù)W不變）。9、下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)成差動電容C1、C2，兩邊壓力分別為P1、P25、分析圖示參數(shù)的含義.6、分析如圖3所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動危^12生變化時自感L變化情況。已知空氣隙的長度為％和x2,氣隙的面積為S,磁導(dǎo)率為H，線圈匝數(shù)W不變）。9、下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)成差動電容C1、C2，兩邊壓力分別為P1、P2。下圖右為二?管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動電容，赤電源是占空比為50%的方波。試分析：1）當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時負(fù)載電阻RL上的電壓U0值；2)當(dāng)P1>P2時負(fù)載電阻RL上電壓血大小和方向(正負(fù))。TO1A1-10、下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中CX為傳感器電容，C為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益A=2)當(dāng)P1>P2時負(fù)載電阻RL上電壓血大小和方向(正負(fù))。TO1A1-10、下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中CX為傳感器電容，C為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益A=8,輸入阻抗2=8；試推導(dǎo)輸出電壓山與極板間距的關(guān)系，并分析其工作特點。CtC2%為應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)七的增量為乙R1=1.2Q時，電橋輸出電壓為多少？⑵％、R2均為應(yīng)變片，批號相同，感受應(yīng)變的極性和大小相同，其余為外接電阻，電橋輸出電壓為多少？%、R2均為應(yīng)變片，批號相同，感受應(yīng)變的極性相反，且=|M|=1.2Q，其余為外接電阻，電橋輸出電壓為多少？12由題(1)~(3)能得出什么主要結(jié)論？答(1)U0=-￥U=-x12x4=0.01(V)=10(mv)U0=0(V)U0=2器U=20(mV)由(1)-(3)可以看出，雙臂電橋比單臂電橋靈敏度提高一倍；可利用雙臂電橋消除溫度變化對測量誤差的影響。圖3—2應(yīng)變式等強(qiáng)度懸臂梁力傳感

14、今有一懸臂梁，在其中上部上、下兩面各貼兩片應(yīng)變片，組成全橋，如圖F1-5所示。該梁在其懸臂梁一端受一向下力F=0.5N,試求此時這四個應(yīng)變片的電阻值。已知：應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2.1;應(yīng)變片空載電阻R0=120d15、圖F1-6所示一受拉的10#優(yōu)質(zhì)或素鋼桿。溫度變化對測量誤差的影響。圖3—2應(yīng)變式等強(qiáng)度懸臂梁力傳感1)試用允許通過的最大電流為30mA的康銅絲應(yīng)變片組成一單臂受感電橋。試求出此電橋空載時的最大可能的輸出電壓(應(yīng)變片的電阻為120Q)。16、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與日4是電阻應(yīng)變片，工作時R1受拉，R4受ffi.AR表示^變片發(fā)生應(yīng)變后，電阻值的變化量。當(dāng)應(yīng)變片不受力，無應(yīng)變時醇=0,橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片應(yīng)變后電阻值的變化量。試證:Ucd=-(E/2)(AR/R)。(15分)17、某直流電橋測量電阻Rx，當(dāng)電橋平衡時，三個橋臂電阻分別為R3=100Q,R2=50dR4=25d求電阻取等于多少？1