傳感器期末考試試卷2

《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

萱?zhèn)鞲衅鲗儆谶@一類。

4.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Eab(T,To)=-(T-T0)ln^+n

e&°

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。

5.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)。

6.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金屬材料和②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阻效應(yīng)造成

的。

18、氧化錯(cuò)氧量分析儀根據(jù)濃差電池原理設(shè)計(jì)而成。氧濃差電池由兩

個(gè)“半電池”構(gòu)成：一個(gè)“半電池”是已知氧氣分壓

的粕參比電極,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。

二、單項(xiàng)選擇題（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)）。

1.（c）傳感器可用于醫(yī)療上-50℃?150C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D.比色計(jì)

2.信號(hào)傳輸過(guò)程中，產(chǎn)生干擾的原因是（C）

A.信號(hào)是緩變的B.信號(hào)是快變的

C.干擾的耦合通道D.信號(hào)是交流的

3.差動(dòng)電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為（D）

1AR(1AR,

B.1刀

L型E

C.2R'D.0

4.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

5.將電阻應(yīng)變片貼在（C）上，就可以分別做成測(cè)力、位移、加速

度等參數(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，電阻率（A）

A.迅速下降B.上升

C.保持不變D.歸零

4.半導(dǎo)體應(yīng)變片具有（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、傳感器的主要工作要求是？

答：1、高精度、低成本。2、高靈敏度。3、工作可靠。4、穩(wěn)定性好、5、抗干擾能力強(qiáng)，抗腐蝕

性好。6、動(dòng)態(tài)特性良好。7、傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)方便，通用性強(qiáng)，功耗低等.

2、速度測(cè)量的主要方法？

答：1、時(shí)間、位移計(jì)算方法（相關(guān)測(cè)速法和空間濾波器測(cè)速法）。2、加速度積分法和

位移微分測(cè)量法。3、利用物理參數(shù)測(cè)量速度。4、多普勒效應(yīng)測(cè)速法。5、差動(dòng)變壓器

測(cè)速法。

3、光纖傳感器的特點(diǎn)？

4、簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。（6分）

答：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)二所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體

組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)

間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫

度的大小。

5、以石英晶體為例簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。（6分）

答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)

表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí),

電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電

效應(yīng).反之，如對(duì)石英晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形

也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。

石英晶體整個(gè)晶體是中性的，受外力作用而變形時(shí)，沒(méi)有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好

的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(yīng)。

6、簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理及分類？

7、簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。（5分）

答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流

I流過(guò)時(shí)，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而

前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生的

力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時(shí)，電子積累也平衡，這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上

將產(chǎn)生電場(chǎng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)UH。

8、光纖傳感器的工作原理。（4分）

答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角

時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞

到另一端面。

光纖傳感器利用光導(dǎo)纖維，按其工作原理來(lái)分有功能型（或稱物性型、傳感型）與非功能型

（或稱結(jié)構(gòu)型、傳光型）兩大類。功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的的波導(dǎo)，而且

具有測(cè)量的功能。非功能型光纖傳感器其光纖只是作為傳光的媒介，還需加上其他敏感元件

才能組成傳感器。

9、可靠性技術(shù)的定義和特點(diǎn)？

四、計(jì)算題

測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如K：

X0.62.43.14.35.56.5

y1.11.62.63.24.05.0

試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度（15分）

=y-（%

y=kx+b,^t+b）

答：卜="Z答—b=①凸，一》》由）

"A；-（Z±『-（Z%）2

帶入數(shù)據(jù)得：k=0.67b=0.25

y=0.67x