鄭州大學西亞斯學院2011

鄭州大學西亞斯學院2011-2012學年第二學期期末試卷（供2009級 電子工程系 系 自動化 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應用-試卷類型；A備注：（閉卷、可使用計算器）題號二四五總分得分試題一填空題（共12分，每空1分）1、 一精度等級為0.5級、量程范圍0—600oC的溫度傳感器，它最大允許絕對誤差是TOC\o"1-5"\h\z±3oC 。2、傳感器由 和一轉(zhuǎn)換元件一組成。3、測量誤差按其呈現(xiàn)的規(guī)律及產(chǎn)生的原因分為系統(tǒng)誤差、—— 、和一 。4、用一光電式編碼器測角位移，若采用6位二進制碼盤，其輸出讀數(shù)初始位置時為:000001，終點位置時為：000011，這個角位移為—42? 。5、電容式傳感器可分為變極距型、— 、— 三種。6、智能式傳感器是 和—微處理機結(jié)合實現(xiàn)的試題二單選題（共18分，每題3分）1、 光敏電阻是基于（C）而工作的。A外光電效應B光生伏特效應C光電導效應D熱電效應2、 下列傳感器不屬于非接觸式測量的是（C）。A超聲波傳感器 B電渦流式傳感器C差動變壓器式傳感器 D微波傳感器3、 下列測力傳感器中，屬于發(fā)電型測力傳感器的是（C）A自感式傳感器 B電容式傳感器C磁電感應式傳感器 D應變式傳感器4、 下列器件中最合適作轉(zhuǎn)速測量的傳感器是（D）。A應變式傳感器 B變磁阻式電感式傳感器C差動變壓器式傳感器 D變磁通式磁電式傳感器5、 下列屬于熱探測器工作機理的是（A）A熱釋電效應B熱電效應C內(nèi)光電效應D外光電效應6、 MOS二極管氣敏元件對氫氣的檢測是利用MOS二極管的（A）特性的變化。A電容—電壓B電阻—電壓C閾值電壓D電阻—電流試題三簡答題（共30分，每題5分）1、 傳感器的靜態(tài)特性指標主要有哪些？（不少于5個）答：傳感器的靜態(tài)特性指標主要有：靈敏度，線性度，重復性，遲滯、漂移2、 簡述差動變磁阻式傳感器與差動變壓器式傳感器的工作原理的區(qū)別。答：差動式電感傳感器是利用改變線圈的自感系數(shù)來工作的；而差動變壓器式則是利用改變原線圈與兩個次級差動式副線圈的互感系數(shù)來工作的。3、 光纖傳感器測量的基本原理是什么？光纖傳感器分為哪兩類？它們怎么區(qū)別？答：光纖傳感器測量的基本原理是基于光在光纖中傳輸過程中被測量發(fā)生變化時光的相應特性參數(shù)發(fā)生變化。光纖傳感器分為：功能型、非功能型區(qū)別：功能型光纖傳感器光纖除了傳光還能感受被測量的變化，非功能型光纖傳感器光纖只起傳光作用4、 壓電式傳感器能否測量靜態(tài)信號？為提高壓電式傳感器輸出靈敏度壓電元件的連接形式有哪幾種？各有什么特點？答：不能壓電式傳感器壓電元件的連接形式有兩種:串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)接法輸出電荷大，電容大，適合在測量慢變信號并且以電荷為輸出量的場合。串聯(lián)接法輸出電壓大，電容小，適合以電壓作為輸出信號，并且測量電路輸入阻抗很高的場合。5、 微波傳感器由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？答：由微波振蕩器、微波天線及微波檢測器組成。微波振蕩器產(chǎn)生微波信號；微波天線發(fā)射微波信號；微波檢測器接收信號。6、簡述壓電式超聲波傳感器的工作原理。利用一超聲波傳感器用時差法測量一容器內(nèi)被測介質(zhì)低部到頂部的高度，請給出測量方法，并說明工作原理。答：壓電式超聲波傳感器的工作原理：是基于壓電效應。逆壓電效應把電能轉(zhuǎn)化為機械能把高頻的電振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機械振動產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。試題四計算題（共24分，每題8分）1、一電阻應變片的電阻R1=100Q，靈敏系數(shù)K=2，當試件受力F時，應變片承受應變￡=500pm/m，試求：AR⑴電阻的相對變化量亍亠。（2分）⑴電阻的相對變化量1⑵若采用直流電橋測量電路，請畫出測量電路圖。（3分）⑶若供電電源E=5V，求電橋的輸出電壓U°=?（3分）AR解：⑴i=K=2x1000x10-6=2x10-3R1E（A1E（AR）Uo=-~4（才）=-2x10-3（V）EAR⑶ Uo=-~2(〒)=-4X10一 請列舉三種能檢測濕度的傳感器，并說明其工作原理。（8分） 現(xiàn)要設計一個數(shù)字顯示濕度計，請給出設計方案，并給出數(shù)字顯示濕度計系統(tǒng)組成框圖。（8分）答： 請列舉三種能檢測濕度的傳感器，并說明其工作原理。（8分） 現(xiàn)要設計一個數(shù)字顯示濕度計，請給出設計方案，并給出數(shù)字顯示濕度計系統(tǒng)組成框圖。（8分）答：1、電容式傳感器，濕敏電阻傳感器，微波傳感器電容式傳感器：濕度變化時其介電常數(shù)發(fā)生變化將引起電容式傳感器電容的變化。微波傳感器：濕度變化時微波功率將發(fā)生變化。濕敏電阻傳感器：濕度變化時電阻率隨濕度變化而變化。2、可采用濕敏電阻傳感器做測濕元件，可采用單片機作為控制部分，采用LCD顯示12、某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：鉑電阻溫度傳感器： 0.45Q/°C電橋： 0.01V/Q放大器： 100（放大倍數(shù)）筆式記錄儀： 0.2cm/V求：（1） 測溫系統(tǒng)的總靈敏度；（4分）（2） 記錄儀筆尖位移2cm時，所對應的溫度變化值。（4分）解：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度為cm/CS=0.45X0.02X100X0.2=0.18cm/C（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應的溫度變化值為4t= =22.22C0.18C3、將一支靈敏度0.05mV/oC的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線端處溫度為25oC。電壓表上讀數(shù)為50mV,求熱電偶的熱端溫度。（8分）解.EC,50）=EC,0）-E（50,0）EC,0)=E(t,50)+E(50,0)=50+50x0.06二53mV53t=——=883.3oC0.06數(shù)字顯示溫度計系統(tǒng)組成框圖試題五分析設計題（共16分，每題8分）數(shù)字顯示溫度計系統(tǒng)組成框圖鄭州大學西亞斯學院2011-2012學年第二學期期末試卷（供2009級 電子工程系 系 自動化 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應用 試卷類型：—B一備注：（閉卷、可使用計算器）題號三四五總分得分試題一填空題（共12分，每空1分）1、光柵傳感器由 和一 組成。2、誤差的表示方法有多種，能夠表示測量質(zhì)量好壞的 誤差，儀表的精度等級是根 誤差確定的。3、一位移傳感器每位移1mm時，輸出變化2mv,此傳感器的靈敏度=—2mv/mm 。4、 電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩大類。5、為提高壓電式傳感器輸出靈敏度壓電元件的連接形式有串^和一兩種。6、根據(jù)微波傳感器的原理微波傳感器分為—— 、一遮斷式 兩大類。7、光敏二極管是基于 效應工作的。試題二單選題（共18分，每題3分）1、 下列傳感器中最適合作角度檢測的是（D）。A超聲波傳感器 B應變式傳感器C電渦流傳感器 D變面積型電容傳感器2、 下列器件是基于外光電效應工作的是（D）。A光電池 B光敏電阻C光敏二極管D光電管3、 MOS二極管氣敏元件對氫氣的檢測是利用MOS管的（A）特性的變化。A電容—電壓B電阻—電壓C閾值電壓D電阻—電流4、下列器件中可以作1000°C以上的溫度檢測的是（D）AAD590BPt100鉑熱電阻 CCu50銅熱電阻 D熱電偶5、 用一光電式編碼器測角位移，若采用6為二進制碼盤其最小分辨的角度是（C）。A10.2o B11.2o C5.6o D2.8o6、 下列是熱探測器工作原理的是（D）。A壓電效應B應變效應C霍爾效應D熱釋電效應試題三簡答題（共25分，每題5分）1、 傳感器由哪幾部分組成？它們的作用及相互關系如何？答：傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件實現(xiàn)直接感受相應被測量;轉(zhuǎn)換元件將敏感元件感受的相應被測量轉(zhuǎn)換為電信號。2、 差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是：傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱；以及磁性材料的非線性。消除它的方法：工藝上保證對稱;選擇合適的測量電路，如整流和相敏檢波電路。3、 簡述濕敏電阻的工作機理。答：濕敏電阻的工作原理：由于水分子吸附在半導瓷濕敏電阻的表面使表面電勢下降，將吸引更多的空穴到達表面，于是其表面層的電阻下降。濕度上升，電阻下降。4、 什么是霍爾元件的不等位電勢？不等位電勢產(chǎn)生的原因是什么？畫出霍爾元件的符號。答：當霍爾元件的激勵電流為丨時，元件所處位置磁感應強度為零，霍爾電勢不為零的電勢?；魻栐a(chǎn)生不等位電勢的原因有：霍爾電極安裝不對稱或不在同一等電位面上；

半導體材料不均勻；激勵電極接觸不良。5、熱電偶為什么進行冷端溫度補償？常用的冷端溫度補償方法有哪幾種？答：熱電偶進行冷端溫度補償?shù)脑颍簾犭妱葜慌c熱端和冷端溫度有關，只有在冷端溫度恒定時，熱電偶的熱電勢和熱端溫度才有單值關系；熱電偶的分度表是以冷端溫度OoC為基準進行分度的，實際使用時，冷端溫度不為OoC。冷端溫度補償方法有：冷端溫度修正法;冷端OoC恒溫法；冷端溫度自動補償法。四計算題（共20分，每題10分）1、現(xiàn)用一變極距式電容式傳感器測量位移，電容量為CX=￡s/d，若采用運算放大器式測量電路畫出測量電路圖。（5分）求輸出電壓與極距d的關系。（5分）解：①解：①②輸出電壓為CUo=-CUiX可變換為電容變化與極距間的關系Uo=-U7S通過測量輸出電壓的值可得出極距的變化。2、若某光柵傳感器的光柵密度為100條/mm,標尺光柵和指示光柵之間的夾角0=O.O1rad.求其形成的莫爾條紋間距Bh是多少？（5分）若采用四只光敏二極管接受莫爾條紋信號，并且光敏二極管響應時間為10-6S，問此光柵允許最快的運動速度v是多少？（5分）解：100=0.01mm0.010.01=1解：100=0.01mm0.010.01=1mm0.0110-6=10m/s五分析設計題（共25分）現(xiàn)需用金屬應變式傳感器設計一數(shù)字電子稱1、簡述應變式傳感器的工作原理。（10分）2、試給出設計方案，并畫出數(shù)字電子稱系統(tǒng)組成框圖。（15分）答：1、應變式傳感器的工作原理：基于應變效應而工作，應變片受力變形產(chǎn)生電阻阻值的變化，靈敏度一定時2、鄭州大學西亞斯學院2011-2012學年第二學期期末試卷（供2010級 電子工程系 系 應用電子技術 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應用 試卷類型一A 備注：（閉卷、可使用計算器）題號三四五總分得分試題一填空題（共10分，每空0.5分）測量結(jié)果可由數(shù)值大小 、 組成。2、 熱電偶傳感器的熱電勢由溫差電勢和接觸電勢組成。3、電渦流式傳感器可分為高頻反射式 和 兩大類。4、傳感器由—敏感元件 和—轉(zhuǎn)換元件 組成。5、 基于內(nèi)光電效應工作的光電器件有光敏電阻、— 等。6、 電容式傳感器可分為變極距型、便面積型、— 三種。7、石英單晶各向異性，沿X軸方向施力產(chǎn)生__縱向 壓電效應，沿丫軸方向施力產(chǎn)生一橫向 壓電效應，沿Z軸方向施力—不產(chǎn)生 壓電效應。8、 測量儀表靜態(tài)特性非線性的校正方法有開環(huán)式非線性校正法和非線性反饋校正法兩種。9、測量誤差是―測得值減去被測量真值，誤差的表示方法有多種，能夠表示測量質(zhì)量好壞的——相對 誤差。試題二名詞解釋（共15分，每題3分）1、 應變效應：導體或半導體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值發(fā)生相應變化的現(xiàn)象。2、 外光電效應：在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應。3、 壓電效應：某些介質(zhì)，當沿著一定方向，向其施力而使它變形時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)。4、 霍爾效應：某些介質(zhì)，當沿著一定方向，向其施力而使它變形時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)。5、 信噪比：在信號通道中，有用信號成分與噪聲信號成分之比。試題三簡答題（共30分，每題5分）1、差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是：傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱；以及磁性材料的非線性。消除它的方法：工藝上保證對稱;選擇合適的測量電路，如整流和相敏檢波電路。2、 什么是霍爾元件的溫度特性？如何進行補償？答：霍爾元件的溫度特性：霍爾元件的內(nèi)阻及其輸出與溫度之間的關系。補償方法：（1）輸入回路串電阻（2）輸出回路負載進行補償。3、 請列舉三種溫度傳感器，并說明其工作原理。答：熱電阻傳感器，熱電偶傳感器，熱釋紅外傳感器熱電阻傳感器：電阻值隨溫度的增加而增加。熱電偶傳感器：基于熱電效應而工作。熱釋紅外傳感器：基于熱釋電效應而工作。4、壓電式傳感器壓電元件的連接形式有哪幾種？各有什么特點？答：兩種，串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)接法輸出電荷大，電容大，適合在測量慢變信號并且以電荷為輸出量的場合。串聯(lián)接法輸出電壓大，電容小，適合以電壓作為輸出信號，并且測量電路輸入阻搞很高的場合。5、光電傳感器由哪幾部分組成？被測量可以影響光電傳感器的哪幾部分？答:光電傳感器由光路系統(tǒng)、光源和光電器件三部分組成。被測量可以影響光電傳感器的光路系統(tǒng)和光源。6、簡述壓電式超聲波傳感器的工作原理。答：壓電式超聲波探頭的工作原理是：利用壓電效應而工作的。逆壓電效應把電能轉(zhuǎn)化為機械能把高頻的電振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機械振動產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。正壓電效應把高頻的機械振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的電振動信號，因而可作超聲波接收器。試題四計算題（共20分，每題10分）1、圖示直流應變電橋。電路中E=5V,R1為金屬應變片，應變片的靈敏系數(shù)K=2，未受應變時，R1=100Q。當試件受力F時，應變片承受應變￡=500pm/m，試求：其余為外接固定電阻R2=R3=R4=100Q，電橋輸出電壓U0=?（4分）當R1和R2都是應變片，且感受應變極性相反，且AR1=AR2，電橋輸出電壓U0=?（3分）當R1和R2都是應變片，且感受應變極性相同，且△R1=AR2，電橋輸出電壓U0=?（3分）解：①AR二KR二2x1000x106x100二0.2（Q）RRTOC\o"1-5"\h\z2 4—Uo=E（R+AR+R-R+R）=-0.15（V）1 1 2 3 4UO=0（V）\o"CurrentDocument"R-AR R 2 2 4 UO=E（R+AR+R-AR一R+R）=-0.3（V）1 1 2 2 3 4

2、現(xiàn)用一變極距式電容式傳感器測量位移，電容量為CX=￡s/d，若采用運算放大器式測量電路①畫出測量電路圖。（5分）②求輸出電壓與極距d的關系。（5分）解：①②輸出電壓為CUO=-CUiX可變換為電容變化與極距間的關系CU°=-Ui飛d通過測量輸出電壓的值可得出極距的變化。試題五分析題（共25分）圖示為光敏電阻式光控開關。1、 分析光敏電阻的工作原理。（10分）2、 敘述此系統(tǒng)的工作過程。（15分）答：1、光敏電阻的工作原理：光敏電阻是利用半導體的內(nèi)光電效應進行工作的光電器件。2、工作過程：光線變暗一光敏電阻（CdS）f-V1f截止-V2、V3、V4導通一燈亮鄭州大學西亞斯學院2011-2012學年第_學期期末試卷（供 一級電子工程系 院/系測控技術與儀器一專業(yè)4班使用）考試科目：一傳感器原理及應用 試卷類型： 一試題一填空題（共12分，每空試題一填空題（共12分，每空1分）1、某一線性位移傳感器當被測位移由4.5mm變到5.0mm閱卷人得分時,傳感器的輸出電壓由2.5V變化題號三四五總分得分到3.5V，此傳感器的靈敏度=2V/fflm2、一精度等級為0.5級、量程范圍600—1200oC的溫度傳感器，它最大允許絕對誤差是3C3、微波傳感器由微波發(fā)生器 、微波天線、微波檢測器三部分組成。4、用一光電式編碼器測角位移，若采用6位二進制碼盤，其最小分辨的角度是56 。5、 有一光纖傳感器光纖的折射率分別為小=1.48、n2=1.46，若外部空氣n0=1,則光纖的數(shù)值孔徑NA=424

6、若某光柵傳感器的光柵密度為 50條/mm,標尺光柵和指示光柵之間的夾角8=0.01rad，其形成的莫爾條紋間距BH=2mm 。7、傳感器的智能化是 和— 結(jié)合實現(xiàn)的。閱卷人得分類。8、電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩大類。試題二單選題（共18分，每題3分）1、光敏電阻是基于（C）而工作的。A外光電效應B光生伏特效應C光電導效應D熱電效應2、下列傳感器屬于非接觸式測量的是（B）。A電容式傳感器 B電渦流式傳感器C差動變壓器式傳感器 D壓電式傳感器3、下列傳感器中不適合作角度測量的是（D）。A變面積型電容式傳感器 B編碼器式傳感器C圓感應同步器式傳感器 D螺線管式差動變壓器式傳感器4、下列器件中最合適作轉(zhuǎn)速測量的傳感器是（ D）。A應變式傳感器 B變磁阻式電感式傳感器C差動變壓器式傳感器 D變磁通式磁電式傳感器5、 下列屬于熱探測器工作機理的是（A）。A熱釋電效應B熱電效應C內(nèi)光電效應D外光電效應6、 有ABC三臺測溫儀表，量程均為0—800oC,A儀表精度等級為2.5級，B儀表精度等級為2.0級，C儀表精度等級為1.5級，現(xiàn)要測500oC的溫度，要求相對誤差不超過2.5%,選哪臺儀器合理。 （C）A選A B選B閱卷人得分C選C D選BC均可試題三簡答題（共30分，每題5分）1、傳感器由哪幾部分組成？它們的作用及相互關系如何？答：傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件實現(xiàn)直接感受相應被測量;轉(zhuǎn)換元件將敏感元件感受的相應被測量轉(zhuǎn)換為電信號。2、簡述差動變磁阻式傳感器與差動變壓器式傳感器的工作原理的區(qū)別。答：差動式電感傳感器是利用改變線圈的自感系數(shù)來工作的；而差動變壓器式則是利用改變原線圈與兩個次級差動式副線圈的互感系數(shù)來工作的。2、什么是霍爾元件的不等位電勢？不等位電勢產(chǎn)生的原因是什么？畫出霍爾元件的符號。答：當霍爾元件的激勵電流為丨時，元件所處位置磁感應強度為零，霍爾電勢不為零的電勢?；魻栐a(chǎn)生不等位電勢的原因有：霍爾電極安裝不對稱或不在同一等電位面上；半導體材料不均勻；激勵電極接觸不良。4、 什么是壓電效應？正壓電效應傳感器能否測量靜態(tài)信號？為什么？答：某些介質(zhì)，當沿著一定方向，向其施力而使它變形時，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)。不能，因為構(gòu)成壓電材料的電介質(zhì)，盡管電阻很大，但總有一定的電阻，外界測量電路的輸入電阻也不可能無窮大，它們都將將壓電材料產(chǎn)生的電荷泄漏掉，所以正壓電效應式不能測量靜態(tài)信號。5、 簡述熱電偶與熱電阻的測溫原理。答：熱電偶測溫原理：基于熱電效應，將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號。熱電阻的測溫原理：利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫6、 簡述壓電式超聲波傳感器的工作原理。利用一超聲波傳感器用時差法測量一容器內(nèi)被測介質(zhì)低部到頂部的高度，請給

出測量方法，并說明工作原理。答：壓電式超聲波傳感器的工作原理：是基于壓電效應。逆壓電效應把電能轉(zhuǎn)化為機械能把高頻的電振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機械振動產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。正壓電效應把高頻的機械振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的電振動信號，因而可作超聲波接收器。利用時差法t=2h/ch=ct/2試題四計算題（共20分，每試題四計算題（共20分，每10分）⑵若采用直流電橋測量電路，請畫出測量電路圖。（4分）⑶若供電電源E=4V,求電橋的輸出電壓U0=?（3分）AR解.①i=K=2x1000x10-6=2x10-3R1閱卷人得分2x10-3(2x10-3(V)UO=-4(R1=-1③EAR2。=邁（〒）=-4X10-3（V）12、某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成,各自的靈敏度如下.鉑電阻溫度傳感器： 0.45Q/°C電橋： 0.02V/Q放大器： 100（放大倍數(shù)）筆式記錄儀： 0.2cm/V求：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度；（5分）（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應的溫度變化值。（5分）

解：（1）測溫系統(tǒng)的總靈敏度為cm/乜S=0.45X0.02X100X0.2=0.18cm/乜（2）記錄儀筆尖位移4cm時，所對應的溫度變化值為4t= =22.22<0.18p閱卷人得分酒精測試儀，請給出設計方案，試題五分析題（共20分）酒精測試儀，請給出設計方案，1、 簡述半導體氣敏傳感器的工作機理。（10分）2、 若要采用半導體酒敏傳感器做檢測元件設計一數(shù)字式并畫出數(shù)字式酒精測試儀系統(tǒng)組成框圖。（10分）答：1、是利用氣體在半導體表面的氧化和還原反應導致敏感元件阻值變化而制成的。N型半導體，當氧化型氣體吸附時，電阻值增大，還原性氣體吸附時，電阻值減少。P型半導體，當氧化型氣體吸附時，電阻值減少，還原性氣體吸附時，電阻值增大。2、采用半導體酒敏傳感器做檢測元件，采用單片機控制，采用2、采用半導體酒敏傳感器做檢測元件，采用單片機控制，采用LCD顯示鄭州大學西亞斯學院2010-2011學年第二學期期末試卷（供 一級電子工程系 院/系 —專業(yè)班使用）閱卷人得分時,時,傳感器的輸出電壓由1.5mV變題號三四五總分得分試題一填空題（共12分，每空1分）1、某一線性位移傳感器當被測位移由4.5mm變到5.0mm化到2.0mV，此傳感器的靈敏度= 。2、測量結(jié)果可由一數(shù)值2、測量結(jié)果可由一數(shù)值曲線 、——圖形 表示。和一粗太誤3、測量誤差按其呈現(xiàn)的規(guī)律及產(chǎn)生的原因分為 、——隨機誤差和一粗太誤TOC\o"1-5"\h\z差 。4、用一光電式編碼器測角位移，若采用6位循環(huán)碼碼盤，其最小分辨的角度 56—。5、光纖的數(shù)值孔徑NA越大表明集光能力 越強 。6、光電池是基于一光生伏特效應 效應工作的。閱卷人得分組成。7、光柵傳感器由—光柵讀數(shù)頭 和光柵數(shù)顯表組成。試題二單選題（共18分，每題3分）1、下列器件中可以作1000oC以上的溫度檢測的是：D）AAD590BPt100鉑熱電阻CCu50銅熱電阻D熱電偶

2、 石英單晶各向異性，沿光軸Z軸方向的力作用下產(chǎn)生的壓電效應為（C）A橫向壓電效應B縱向壓電效應C無壓電效應D反相壓電效應3、 下列測力傳感器中，屬于發(fā)電型測力傳感器的是（ B）A自感式傳感器 B磁電感應式傳感器C電容式傳感器 D應變式傳感器4、下列器件中最合適作轉(zhuǎn)速測量的傳感器是（D）。A應變式傳感器 B電渦流式傳感器C差動變壓器式傳感器 D霍爾式傳感器5、下列屬于熱探測器工作機理的是（A）。A熱釋電效應B熱電效應C內(nèi)光電效應D外光電效應6、封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的是（6、封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的是（DA一個發(fā)光二極管和一個發(fā)光三極管）B一個光敏二極管和一個光敏三極管C兩個發(fā)光二極管或兩個光敏三極管試題三簡答題（共30分，每題C兩個發(fā)光二極管或兩個光敏三極管試題三簡答題（共30分，每題5分）D—個發(fā)光二極閱卷人得分管和一個光敏三極管3、 傳感器的靜態(tài)特性指標主要有哪些？（不少于5個）答：傳感器的靜態(tài)特性指標主要有：靈敏度，線性度，重復性，遲滯、漂移4、 差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動變壓器式傳感器的零點殘余電壓產(chǎn)生的原因是：傳感器的兩次級繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱；以及磁性材料的非線性。消除它的方法：工藝上保證對稱;選擇合適的測量電路，如整流和相敏檢波電路。6、 光纖傳感器分為哪兩類？它們怎么區(qū)別？答：光纖傳感器分為：功能型（或傳感型）光纖傳感器和非功能型（或傳光型）的光纖傳感器兩類。功能型（或傳感型）光纖傳感器是利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器。非功能型光纖傳感器光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測量的變化7、 微波傳感器由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？答：由微波振蕩器、微波天線及微波檢測器組成。微波振蕩器產(chǎn)生微波信號；微波天線發(fā)射微波信號；微波檢測器檢測信號。5、 請列舉三種溫度傳感器，并說明其工作原理。答：熱電阻傳感器，熱電偶傳感器，熱釋紅外傳感器熱電阻傳感器：電阻值隨溫度的增加而增加。熱電偶傳感器：基于熱電效應而工作。熱釋紅外傳感器：基于熱釋電效應而工作。6、簡述壓電式超聲波傳感器的工作原理。利用—超聲波傳感器用時差法測量—容器內(nèi)被測介質(zhì)低部到頂部的高度，請給出測量方法，并說明工作原理。答：1）壓電式超聲波探頭的工作原理是：利用壓電效應而工作的。逆壓電效應把電能轉(zhuǎn)化為機械能把高頻的電振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機械振動產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。正壓電效應把高頻的機械振動通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的電振動信號，因而可作超聲波接收器。2）

試題四計算題（共20分，每10分）1、如圖所示，R1為電阻應變片，應變片的靈敏系數(shù)K=2,當試件受力F時，應變片承受應變￡=500pm/m，試求：閱卷人得分未受應變時，R1=100Q。A閱卷人得分未受應變時，R1=100Q。電阻的相對變化量R1。1若直流應變電橋電路中E=10V，若要使電橋輸出電壓最大其它橋臂的固定電阻阻值如何設置？電橋的輸出電壓U0=?若R1和R2都是應變片，且感受應變極性相反，電橋輸出電壓U0=?ARrARr1=K￡=2x500x10-6=0.0011②若要使電橋輸出電壓最大其它橋臂的固定電阻阻值都為1000，為等臂電橋?！?=0.001^=0.01x100=0.10RR2 4—Uo=E(R+AR+R一R+R)1 1 2 3 4100100=10(100+0.1+100-100+100)=-0.0025(V)

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"R-AR R2 2 4③u°=E（R+AR+R-AR一R+R）1 1 2 2 3 4100-0.1100=10（100+0.1+100-0.1-100+100）=-0.005（V）2、現(xiàn)用一變極距式電容式傳感器測量位移，若采用理想運算放大器式測量電路，解決變極距式電容式傳感器的非線性，傳感器的起始電容CXo=2OPF,定動極板距離d0=2.5mm,固定電容C0=2OOPF,,U=5sinwt（V）。畫出測量電路圖。求電容式傳感器動極板上輸入一位移量Ax=0.15mm使d0減小時，輸出電壓Uo=?②輸出電壓為②輸出電壓為CUCUCiXieA2002020020x2.5(2.5-0.15)x5sin①t試題五分析題（共2O分）=-47sin①t(V)試題五分析題（共2O分）閱卷人得分圖示為酒精測試儀工作原理。（1） 簡述電阻型半導體氣敏傳感器的工作機理。（10分）（2） 若MQJ1型的器件為N型半導體器件，請敘述酒精測試儀工作過程。（10分）61315MQ-J1嫌色14vdl61315MQ-J1嫌色14vdl虹芭答：（1）是利用氣體在半導體表面的氧化和還原反應導致敏感元件阻值變化而制成的。N型半導體，當氧化型氣體吸附時，電阻值增大，還原性氣體吸附時，電阻值減少。P型半導體，當氧化型氣體吸附時，電阻值減少，還原性氣體吸附時，電阻值增大。（2）如圖所示，氣敏傳感器是MQJ1型的器件，此器件隨著酒精濃度的增加其電阻值下降。當氣體傳感器探測不到酒精時，加在A的第5腳電平為低電平；當氣體傳感器探測到酒精時，其內(nèi)阻變低，從而使A的第5腳電平變高。A為顯示推動器，它共有10個輸出端，每個輸出端可以驅(qū)動一個發(fā)光二極管，顯示推動器A根據(jù)第5腳電壓高低來確定依次點亮發(fā)光二極管的級數(shù)，酒精含量越高則點亮二極管的級數(shù)越大。上面5個發(fā)光二極管為紅色，表示超過安全水平。下面5個發(fā)光二極管為綠色，代表安全水平口。鄭州大學西亞斯學院2011-2012學年第二學期期末試卷（供2010級 電子工程系 系 應用電子技術 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應用 試卷類型:一B 備注：（閉卷、可使用計算器）題號三四五總分得分試題一填空題（共10分，每空0.5分）1、測量結(jié)果可用 一曲線 和 一表示。2、 熱電偶傳感器的熱電勢由溫差電紅和接觸電勢組成。3、 基于外光電效應制成的的光電器件有光電^―、一 等。4、傳感器的靈敏度S= 一，線性度最大非線性絕對誤差值與滿量程輸出值之比 。。5、 光纖傳感器可分為功能型（或傳感型）和非功能型（或傳光型）兩大類。6、電容式傳感器可分為 、一 三種。7、光電傳感器由 戲源 和光電器件三部分組成。8、噪聲一般可分為 和 內(nèi)部噪聲 兩大類。9、誤差的表示方法有多種，儀表的精度等級是根__引用 誤差確定的。試題二名詞解釋（共15分，每題3分）1、 壓電效應：某些介質(zhì)，當沿著一定方向，