傳感器與測試技術(shù)復(fù)習(xí)題

傳感器與測試技術(shù)復(fù)習(xí)題一． 選擇題（本大題共 小題，每小題1分，共 分）在每小題列出的四個備選項(xiàng)中選出符合題目要求的答案，請將其代碼填寫在題后的括號內(nèi)。錯選、多選或未選均無分1.描述金屬電阻應(yīng)變片的工作原理的是：[ A ]A.dR/R=Kε EεX L XC.dR/R=dL/L-dS/S D.dR/R=dL/L+dS/S若變間隙式電容傳感器輸出電容的相對變化 與輸入位移之間的關(guān)系是非線性的當(dāng)△d/d＜＜1時，電容式傳感器的靈敏[ D ]0A. B.C. D.差動變壓器的輸出電壓信號是A ]調(diào)幅波 載波C.調(diào)頻波 脈幅調(diào)制波壓電式傳感器屬[ A ]有源傳感器 無緣傳感器C.電壓型傳感器 電流型傳感器在四倍細(xì)分光柵位移傳感器的辨別方向電路中可采用的信號相位差為B ]A.00C.1800電容式液位計屬[ B

B.900D.3600容柵型電容式傳感器 B.變介質(zhì)型電容式傳感器C.變極距型電容式傳感器 D.變極板面程型電容式傳感器把兩個同型號熱電偶異性電極參數(shù)參考端連接（反相串接）并將各熱電偶的測量結(jié)處于同位置，可測[ A ]兩點(diǎn)之間的溫度差 兩點(diǎn)間的最低溫度C.兩點(diǎn)的平均值 兩點(diǎn)間的最高溫度渦流式壓力傳感器屬[ C ]電阻式傳感器 電容式傳感器C.電感式傳感器 壓電式傳感器熱電偶式溫度傳感器的T0

端稱為參考端，又[ A ]A.冷端 B.熱端C.工作端 高溫端四倍細(xì)分式光柵位移傳感器檢測系統(tǒng)，當(dāng)用4個光電元件接受莫爾條紋的移動信號時分辨率為0.004mm/脈沖，則光柵的柵距[ C ]A.0.001mm B.0.004mmC.0.016mm D.0.064mm調(diào)頻電路中應(yīng)[ B ]A.功率放大器 B.鑒頻電路C.信號發(fā)生器 D.信號處理器機(jī)械振動測試系統(tǒng)的構(gòu)成應(yīng)[ C ]A.相敏檢波電路 B.調(diào)頻振波電路C.信號處理電路 緩沖放大器13.頻率為3×1011HZ的紅外線輻射的波長[ C A.10-6μm C.10-3μm 14.下列線位移傳感器中測量范圍大的類型是B A.自感式 B.差動變壓傳感器C.電渦流式 變極距型電容15.電阻應(yīng)變片的線路溫度補(bǔ)償方法有（A.B.D ）。A．差動電橋補(bǔ)償法 B．補(bǔ)償塊粘貼補(bǔ)償應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法C．補(bǔ)償線圈補(bǔ)償法 D．恒流源溫度補(bǔ)償電路法16.電阻應(yīng)變片的初始電阻數(shù)值有多種，其中用的最多的是A．60Ω B．120Ω C．200Ω D．350Ω通常用應(yīng)變式傳感器測量。A．溫度 B．速度 C．加速度 D．壓力當(dāng)變間隙式電容傳感器兩極板間的初始距離d增加時，將引起傳感器的A．靈敏度增加 B．靈敏度減小C．非統(tǒng)性誤差增加 D．非線性誤差減小19．下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測量的是（ C A．壓力 力矩 C．溫度 厚20．屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（ D ）A．重復(fù)性 線性度 靈敏度 D．固有頻21．按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（ A ）A．光電式傳感器 電容式傳感器C．壓電式傳感器 磁電式傳感22．測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（ D ）A．變極板面積型 變極距型C．變介質(zhì)型 D．容柵型利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。?C A．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片B．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián)C．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片D．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片影響壓電式加速度傳感器低頻響應(yīng)能力的是（ D ）A．電纜的安裝與固定方式 電纜的長C．前置放大器的輸出阻抗 D．前置放大器的輸入阻抗R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開關(guān)兩端所構(gòu)成的RC作用是（D ）A．抑制共模噪聲 抑制差模噪聲C．克服串?dāng)_ D．消除電火花干擾（B）。A. 60Ω B. 120Ω C. 200Ω D. 電渦流式傳感器激磁線圈的電源是（C）。A. 直流 B.工頻交流 C.高頻交流 D.低頻交流28．變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離d0之間是A.正比關(guān)系 B.反比關(guān)系 C.無關(guān)系單色光的波長越短，它的）。頻率越高，其光子能量越大 B.頻率越低，其光子能量越大C.頻率越高，其光子能量越小 D.頻率越低，其光子能量越小熱電偶可以測量（ C）。壓力 B.電壓 C.溫度 D.熱電勢光敏電阻適于作為）。光的測量元件 B.光電導(dǎo)開關(guān)元件C.加熱元件 D.發(fā)光元32．目前我國使用的鉑熱電阻的測量范圍是（ AD ）。A.-200～850℃ B.C.-200～150℃ D.-200～650℃差動變壓器傳感器的配用測量電路主要有 （ AB ）。A.差動相敏檢波電路 B.差動整流電路C.直流電橋 D.差動電橋二、填空題本大題共 小題，有 空，每空 分，共 分請在每小題的空格填上正確答案，錯填，不填均無分。1、電量包電壓 電流 功率 以電阻 電容 頻率 、_相位 、功率因數(shù) 、 增益 、 電場強(qiáng)度 等。2、非電量是除電量以外的量，可分為 熱工量、機(jī)械量、 物性_和成分量以及_狀態(tài)量 四大類。3、在電子稱中常使用電應(yīng)變片 式力傳感器。4、直流電橋平衡時，電橋相對兩臂電阻值比值 相等。5、傳感器一般由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件信號調(diào)理電三部分組成。6、壓阻式傳感器對稱半導(dǎo)體應(yīng)變片式 傳感器。7、壓阻式加速度傳感器，可通過選用較大的質(zhì)量m和壓電常數(shù)d來提高靈敏度，質(zhì)量的大則固有頻下降 。8、熱電偶熱電勢的大小與兩種導(dǎo)體材料的測量端和參與端的溫度差有關(guān)。9、為了提高電容式傳感器的線性度及靈敏度，常采差動式 的結(jié)構(gòu)。10、電容式傳感器，分為變間隙式、變面積式和介電常數(shù) 式。11、變磁阻式傳感器的電感值L與氣隙厚度、空氣隙的截面積磁導(dǎo)率 等參數(shù)有關(guān)。12、為了改善變磁阻式傳感器特性的非線性，除了采用差動式結(jié)構(gòu)之外，還必須限制銜鐵的_最大位移量 。13、差動變壓器的結(jié)構(gòu)形式有變氣隙式、變面積式螺管式 等。14、電渦流傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類。15、電渦流傳感器主要用于位振動 、轉(zhuǎn)速、距離等參數(shù)的測量。16、壓電式傳感器并聯(lián)的壓電片越輸出電荷量 越高。17、壓電式傳感器串聯(lián)的壓電片越輸出電壓 越大。18、物體向周圍發(fā)射紅外線輻射能時，同時也吸收周圍物體發(fā)射的紅外線輻射能，即_WR=αW019、物體溫度越高，向外輻射的能量越多，在單位時間內(nèi)其單位面積輻射的總能量W=εδT4 。20、常用的位移測量傳感器有電阻式電感式電容式感應(yīng)同步器 磁柵光柵等。21、振動量的測量方法一般有機(jī)械法、電測法光測法 3種。22、振動的激勵方式通?？梢苑譃榉€(wěn)態(tài)正弦激振、瞬態(tài)激振隨機(jī)激振3種。23、常用的測溫傳感器有熱電偶、熱電阻半導(dǎo)體溫度傳感器 等。24、熱電偶測溫一般由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線熱電勢檢測儀 組成。25、壓力傳感器按其工作原理可分成：應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式壓阻式感器。（①增加②減?、鄄蛔儯┝浚á僭龃?，②減小，③不變。M（①，③不成比例，與副方線圈的匝數(shù)成①正比，②反比，③不成比例，與回路中磁阻成。敏感元件轉(zhuǎn)換元件信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。兩種導(dǎo)體的接觸單一導(dǎo)體的溫差電熱組成。電荷幾何尺寸和面積無關(guān)。變壓器的基本原理制形式連接，所以又叫差動變壓器式傳感器。33尺寸磁阻的變化。應(yīng)變電阻的傳感元件。影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù)。傳感器的靈敏度是指穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，輸出變化量變化量一常數(shù).線圈線圈半徑差動式電容傳感器39按熱電偶本身結(jié)構(gòu)劃分，有普通熱電偶、鎧裝熱電偶、薄膜熱電偶。40.當(dāng)半導(dǎo)體材料在某一方向承受應(yīng)力時，它的電阻率發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。用這個原理制成的電阻稱固態(tài)壓敏電阻。三、問答題（本大題共 小題，每小題 分，共 分）1、簡述電阻應(yīng)變片的主要參數(shù)（P ）5—132、試說明直流電橋、當(dāng)RL（負(fù)載電阻）→∞時，輸出電壓V0的表達(dá)式及應(yīng)變片接入單臂、雙臂、全橋的表達(dá)式

108—111）1413、簡述電容式傳感器的調(diào)頻電路（P ）1411644、簡述渦流式電感式傳感器的調(diào)頻電路（P ）1641455、簡述影響電容式傳感器精度的因素（P ）1451866、簡述紅外輻射的基本定律（P ）1861887、簡述紅外傳感器的性能參數(shù)（P ）1882888、簡述熱電偶測溫定律2、中間定律（P ）2882889、簡述熱電偶測溫定律3、中間溫度定律簡述電阻絲式應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)缺點(diǎn)（P288103—104）簡答題簡述熱電偶的工作原理。答：熱電偶的測溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)體組成一個閉合回路時，若兩個結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動勢就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大小。以石英晶體為例簡述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，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，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，如對石英晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場撤逆壓電效應(yīng)。有良好的厚度變形和長度變形壓電效應(yīng)。3,簡述電阻應(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，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。4、什么是傳感器動態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動態(tài)特性？答：傳感器的特性是指傳感器所特有性質(zhì)的總稱。而傳感器的輸入輸出特性是其基本特性，一般把傳感器作為二端網(wǎng)絡(luò)研究時，輸入輸出特性是二端網(wǎng)絡(luò)的外部特性，即輸入量和輸出量的對應(yīng)關(guān)系。由于輸入量的狀態(tài)（靜態(tài)、動態(tài)）不同分靜態(tài)特性和動態(tài)特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時傳感器輸入輸出特性。動態(tài)特性輸出特性?？梢詮臅r域和頻域來研究動態(tài)特性5、簡述霍爾電動勢產(chǎn)生的原理。答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場磁場方向垂直于薄片中，當(dāng)有電流I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，該電場產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時，電子積累也平衡，這時在垂直于電流和磁場的方。6、分析應(yīng)變片式傳感器在使用單臂電橋測量電路時由于溫度變化而產(chǎn)生測量誤差的過程）答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)

及柵絲與試件膨脹系數(shù)（與）t g s之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時會產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級的誤差。7測量何種物理量？（種）答：非接觸式測量：熱電式傳感器：測量溫度光纖傳感器：測量光信號接觸式測量：電位器式壓力傳感器：測量壓力應(yīng)變片式電阻傳感器：測量電阻值應(yīng)變式扭矩傳感器：測量扭矩08鎳硅熱電偶測量爐溫，其儀表示值為600℃，而冷端溫度t為65665℃，對不對？為什么？應(yīng)如何計算？0答：對。查表知鎳鉻-鎳硅熱電偶K=1，T=Tz+KTn=600+1×65=6659、系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬無關(guān)，請問這種說法正確嗎？試述理由。答：不正確。傳感器的響應(yīng)帶寬會限制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬。性達(dá)不到要求怎么辦？器的動態(tài)特性達(dá)不到要求，那只能更換更高規(guī)格的傳感器了。2：1？半導(dǎo)體材料夾角，那么UH=kHIBcos,霍爾元件越?。磀越小，H就越大，所以一般霍爾元件都很薄。又因?yàn)閷?shí)際測量中UH=(kHIB/d)×f(l/b)l/b=2時，f(l/b)=0.93為最大值，這時UH也可取到最大值，所以l/b2：1四、計算題（本大題共小題，共分）1、圖示為一種測溫范圍為00C—1000C的測溫電路，其中Rt=10(1+0.02t）KΩ,為感溫?zé)犭娮?R0、RsN壓。問：、如果t=00C、給出該測溫電路的輸出特性方程。nR R解：V=（ 0 - t

）E t=0時 V=0MN nRR0 0

RR MNt SnR R則（ 0 -

）=0 R=10KΩnRR0 0n 10

RR tt S10= R= KΩn 1 10R s nSnR RV=（ 0 -

n nR）E=（ - t ）EMN nRR0 0

RRt S

n1 nRt

102、某熱敏電阻在100C和500C時，電阻值分別為100KΩ和5KΩ，試求其熱敏電阻常數(shù)B。TT RB=T12 In 1T R2 1 23 a的兩片云母片，如圖所示，其相對介電常數(shù)為εε（空氣介電常數(shù)近似于真空介電常數(shù)r 0（設(shè)圖形極板直徑為D，兩云母片之間距離為δ）。0C=

s02a =0

s 04D2a= 2D0r

0r

0r4、設(shè)圖示電感位移傳感器的鐵芯相對磁導(dǎo)率104，空氣的相對磁導(dǎo)率為1，已知真空中的磁導(dǎo)率u=4π10-H/試對下術(shù)情況計算該傳感器的輸出電感： (1氣隙為00氣隙為2mm。、氣隙為0時w2 2002L= = =0.5174H=517.4mHR 77.31 103m(22mmL=5.65mH5，靈敏系數(shù)R0=120Ω，若電橋由10V5mV。求該點(diǎn)沿應(yīng)變片敏感方向的應(yīng)變和應(yīng)力。構(gòu)件材料的彈性模量為E=2×1010pa1U0=4Ui4U

45103ε= 0= =1×103UK 102i1×103×2×1010=2×107Paδ= εE=16、莫爾條紋的放大作用：設(shè)θ=0.10，β≈B。H

≈573rad，W=0.01mm。求莫爾條紋之間的距離解：B=5.73mmH7、下面是熱電阻測量電路，試說明電路工作原理并計算。（1.）已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測量溫度為T=50℃，試計算出Rt的值和Ra的值。（2.）電路中已知RRRE，試計算電橋的輸出電壓V（5）1 2 3 AB其中（R=10KΩ，R=5KΩ，R=10KΩ，E=5）1 2 3答：該熱電阻測量溫度電路由熱敏電阻、測量電阻和顯示電表組成。圖中G為指示電表，R、R、R為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過電阻分別為1 2 3rrR

分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時，只要它們2 3 g 2 3的R分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在g零位調(diào)整時，應(yīng)使R=Ra+R為電阻在參考溫度（如0C）時的電阻值。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)。Rt

(1 At Bt2)0 100[1 3.940 10350 (5.802 107)502] 119.55四、分析、計算題：1R2=R3=R是固定電阻，R1R4R1橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受Ucd（10）證明：R1

RR R4

RR cR RE E U U U

R E

R E

2RR b Ucdcd cb

db RRR RRR 4R2E R

R2

R3 R4cd略去R的二次即可得U dcd2 R2、分析如圖1所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動（x1,x2發(fā)生變化時自感L變化情況。已E知空氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ，線圈匝數(shù)W（10）IW W W2解：

R ，LI I Rm m又nlnl R nlnl

i x1

x2 i 0llm Slli1 i

S 0 0

S S S0 i1 i i 0 03、1）試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。2）將一只靈敏度為0.08mv/℃的熱電偶與毫伏表相連,已知接線端溫度為50℃,毫伏表的輸出為60mv,求熱電偶熱端的溫度為多少?3）熱敏電阻的電阻-溫度特性有什么不同?答：1）

ABC

,T0

)EAB

(T,T)0EABC

,T0

)EAB

(T)EBC

)E0

)El0

,T0