傳感器與檢測(cè)技術(shù)復(fù)習(xí)題

《 傳 感 器 與 檢 測(cè) 技 術(shù) 》 復(fù) 習(xí) 題一、填空：1、測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。3、光電傳感器的工作原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致有三大類：第一類是利用在光線作用下

材料中電子溢出表面的現(xiàn)象，即外光電效應(yīng)，光電管以及光電倍增管傳感器屬于這一類；第二類是利用在光線作用下材料電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象，即內(nèi)光電效應(yīng)。光敏電阻傳感器屬于這一類。第三類是利用在光線作用下光勢(shì)壘 現(xiàn)象，即_光生伏特

效應(yīng)，光敏二極管及光敏三極

傳感器屬于這一類。熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的，其表達(dá)式為k(TT)lnNA

T(

。在熱電e 0 NB

A B T（即冷端延長(zhǎng)線法是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長(zhǎng)線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)。熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和 單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成。在熱電偶溫度補(bǔ)償中，補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長(zhǎng)線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。9、霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度下單位控制電流時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小。15、測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差，按性質(zhì)可被分為 _絕對(duì)誤差 、相對(duì)誤差

、和引用誤差

三類，其中 絕對(duì)誤差 可以通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求 平均

的方法來(lái)減小它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。16、電子顯示儀表分為模擬式、 數(shù)字式 和屏幕顯示三大類。17、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為① _金材料和 半導(dǎo)體 體材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電阻發(fā)生變化，其中①的電阻變化主要是由 _電阻應(yīng)變效應(yīng)

形成的，而②的電阻變化主要是由 壓阻效應(yīng)造成的。18電池”構(gòu)成：一個(gè)“半電池”是已知氧氣分壓 的鉑參比電極，另一個(gè)“半電池”是含氧量未知的測(cè)量 電極。19、磁電式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場(chǎng)中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢(shì)的。在每小題的四個(gè)備選答案中，選出一個(gè)正確答案，并將正確答案的序號(hào)填在題目的括號(hào)內(nèi))。( C )傳感器可用于醫(yī)療-50℃～150℃之間的溫度測(cè)量A.金屬輻射式 B.熱電偶C.半導(dǎo)體三極管 比色計(jì)信號(hào)傳輸過(guò)程中，產(chǎn)生干擾的原因( C )信號(hào)是緩變的C.

信號(hào)是快變的D.差動(dòng)電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差( D )1R1

1R12 R1 B. 4 R11R1EC. 2 R1 D.0非線性度是表示校準(zhǔn)曲( B )的程度。接近真值 B.偏離擬合直線C.正反行程不重合 D.重復(fù)性將電阻應(yīng)變片貼( C )上，就可以分別做成測(cè)力、位移、加速度參數(shù)的傳感器。A.質(zhì)量塊B.導(dǎo)體C.彈性元件D.機(jī)器組件1.非線性度是表示校準(zhǔn)曲線(B)的程度。A.接近真值B.偏離擬合直線C.正反行程不重合D.重復(fù)性2.半導(dǎo)體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻( A )A.迅速下降B.上升C.保持不變D.歸零4.(C)的優(yōu)點(diǎn)。A. 可靠性高B.溫度穩(wěn)定性好C. 靈敏度高D.接口電路復(fù)雜三、簡(jiǎn)答題：1、簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。ld（方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)Uh2、簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。3、以石英晶體為例簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(yīng)。4、簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理答：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。6.什么叫做熱電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)？答：①熱電動(dòng)勢(shì)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體B②接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)。7、簡(jiǎn)述應(yīng)變片在彈性元件上的布置原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補(bǔ)償作用。答：(1)貼在應(yīng)變最敏感部位，使其靈敏度最佳；(2)在復(fù)合載荷下測(cè)量，能消除相互干擾；(3)考慮溫度補(bǔ)償作用；單臂電橋無(wú)溫度補(bǔ)償作用，差動(dòng)和全橋方式具有溫度補(bǔ)償作用。8、從傳感器的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性考慮，詳述如何選用傳感器。答：考慮傳感器的靜態(tài)特性的主要指標(biāo)，選用線性度大、遲滯小、重復(fù)性所選的傳感器應(yīng)能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間或者應(yīng)具有很寬的頻率響應(yīng)特性。三、計(jì)算題1、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R=R=R與RRR=0，2 3 1 4 1 4橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量(ΔR/R)。答：R1

RR R4

RR略去R的二次項(xiàng),即可得U

E

R ccd 2 RR R2 12.下面是熱電阻測(cè)量電路，試說(shuō)明電路工作原理并計(jì)算a b Ucd已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測(cè)量溫度為T=0℃，試計(jì)算出Rt的值3 R4d解：該熱電阻測(cè)量溫度電路由熱敏電阻、測(cè)量電阻和顯示電表組成。GRR1 2 3

零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻rrR2 3 g

的三個(gè)導(dǎo)線和電橋連接，r和r2 3

分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的Rg

分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會(huì)影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在零位調(diào)整時(shí)，應(yīng)使R=Ra+R為電阻在參考溫度（如0C）時(shí)的電阻值。三線連接法的缺點(diǎn)之4 t0一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。3.制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？2：1？某霍爾元件l×b×d為1.0×0.35×0.1cm3,當(dāng)方向通以電流I=1.0mA,在垂直lbB=0.3T,V/AT,試求其霍爾電勢(shì)及載流子濃度。1）采用半導(dǎo)體材料。因?yàn)槠潇`敏度高，輸出霍爾電勢(shì)大。2）因?yàn)樵奖?，靈敏度系數(shù)越大。3）U k IBH H4.

U IBpedpIBU ed2.841020HHH50℃～1500.5-20℃,100℃時(shí)的絕對(duì)誤差和示值相對(duì)誤差。250V0.5%,250V300V500V3)400V1.50～500V;另一只0.5級(jí),測(cè)量范圍0～1000V,問(wèn)選用那只表測(cè)量較好?為什么?1）絕對(duì)誤差為：1500.5%0.75℃0.75100%3.75%-20℃時(shí)相對(duì)誤差為：100℃時(shí)相對(duì)誤差為：

200.75100