《传感器和检测技术》期末考试试题卷与解答解析.docx

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《传感器和检测技术》期末考试试题卷与解答解析

传感器与自动检测技术　

一、填空题（每题3分）

1、传感器通常由直接响应于被测量的　　敏感元件　　、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。

2、金属材料的应变效应是指　　金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象　叫金属材料的应变效应。

3、半导体材料的压阻效应是　　半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化　，这种现象称为压阻效应。

4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是　它们都是在外界力作用下产生机械变形　，从而导致材料的电阻发生变化。

5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是　　　金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。

6、金属应变片的灵敏度系数是指　　金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。

7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称　压阻　　　　效应。

8、应变式传感器是利用电阻应变片将　应变　　　　转换为电阻变化的传感器。

9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为　电阻　　　变化的传感器。

10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴　　电阻敏感　　　元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来　　感知应变　　，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，　电阻敏感　元件用来将应变的转换为电阻的变化。

13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为　　电阻的变化　。

14、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用　电桥　电路。

15、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为　　电容　　的变化来实现对物理量的测量。

16、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的　2　倍。

17、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、

　　结构简单　　、适应性强。

18、电容式传感器主要缺点有　寄生电容影响较大　、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。

19、电感式传感器是建立在　电磁感应　　基础上的一种传感器。

20、电感式传感器可以把输入的物理量转换为　线圈的自感系数　或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

21、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或　线圈的互感系数　的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

22、电涡流传感器可用于　位移测量　、振幅测量、转速测量和无损探伤。

23、电涡流传感器可用于位移测量、　振幅测量　、转速测量和无损探伤。

24、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、　转速测量　和无损探伤。

25、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和　无损探伤　。

26、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和　低频透射式　两大类。

27、电感式传感器可以分为　自感式　、互感式、涡流式三大类。

28、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个　电容　并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。

29、压电式传感器是一种典型的自发电型传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的　压电效应　为基础，来实现非电量检测的目的。

30、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为　极化　效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称电致伸缩效应。

31、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持　输出电压与输入电压　成正比。

32、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其　输出电压与输入电压　成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。

33、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的　接触电势　构成，另一部分是单一导体的温差电势。

34、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是　中间温度　定律。

35、常用的热电式传感元件有　热电偶　和热敏电阻。

36、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。

37、热电偶是将温度变化转换为　电势　的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻　变化的测温元件。

38、热电阻最常用的材料是　铂　和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。

39、热电阻引线方式有三种，其中　三线制　适用于工业测量，一般精度要求场合；二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。

40、霍尔效应是指　　在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差

　的现象。

41、制作霍尔元件应采用的材料是　半导体材料　，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。

42、应该根据元件的　　输入电阻　　、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。

43、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为　光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。

44、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、　反射　式、辐射式和开关式光电传感器。

45、光电传感器的理论基础是　光电效应　。

46、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的　电荷　　与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片　　几何尺寸　　和面积无关。

47、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器　　的基本原理制成的，其次级绕组都用　同名端反向　　　形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

48．电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。

49．影响金属导电材料应变灵敏系数K。

的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。

50、传感器的基本特性通常指的是传感器的输入和输出之间的关系特性。

51、在传感器领域，应用比较广泛的基本电量传感器有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器和电涡流式传感器。

52、物质的光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应三类。

53、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。

54、电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

55、.传感器的动态特性包括瞬态响应特性和频率响应特性。

56、霍尔电势与半导体薄片的厚度成正比。

57、温度传感器主要用来检测物体的温度。

58、传感器是由　　　　敏感元件　与转换元件组成的。

59、红外测温仪是利用热辐射体在红外波段的辐射通量来测量温度的。

60、霍尔传感器是利用　　霍尔效应原理将被测物理量转化为电势的传感器。

61、压电传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。

62、热电偶属于温度传感器，常用来测量物体的温度。

63、电磁波谱中紫光携带的能量比红光携带的能量要　　　大或多　　。

64、光纤按其传输模式多少分为单模光纤和　　　多模　　光纤。

65、湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感。

66、热敏电阻按温度系数可分为　　PTC（或正温度系数型）　、NTC或负温度系数型以及在某一温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器CTR的传感器。

67、霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测量转换为电势的传感器。

68、弹性滞后和弹性后效及蠕变是弹性敏感元件的两个基本特性。

69、金属应变片的弯曲半径越大，其横向效应也越大。

70、固体受到作用力后电阻率发生变化的现象称为固体的压阻效应。

71、热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。

72、光纤模式指的是光波沿光纤传播的途径和方式。

73、光敏二极管是一种利用　　　　PN结　单向导电性的结型光电器件。

75、电感式传感器以电和磁为媒介，利用磁场变换引起线圈的自感量或者互感量的变化，把非电量转换为电量的装置。

76、热电偶回路产生的电势由接触电势传和温差电势两部分组成。

77、光电管是利用　　　　　外光电效应制成的光电元件。

78、应变片的敏感元件是敏感栅。

79、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论基础。

80、磁敏二极管是利用磁阻效应进行磁电转换的。

81、热敏电阻利用半导体电阻随温度变化的特性制成的测温元件。

82、光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。

83、金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

84、霍尔传感器的误差主要包括零位误差和温度误差。

85、传感器的频率响应特性通常由　　　幅频特性　　和相频特性组成。

86、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。

87、红外传感器按工作原理可分为　　　量子型　　及热型两类。

88、常用的基本电量传感器包括电阻式、电感式和电容式传感器。

89、传感器按能量变换关系分为有源型和无源型。

90、光电池是基于光生伏打效应。

91、传感器的核心部分是转换元件；

6.变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分）

7.仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差）来表示的（2分）

8.电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。

（2分）

1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。

2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。

3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。

1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部分组成。

2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。

3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。

4.光电流与暗电流之差称为光电流。

5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。

6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计和箔式应变计结构。

7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与距离的平方成反比关系。

8.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。

其定义为：

传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx。

9.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。

按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。

最常用的是最小二乘法线性度。

10.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。

11.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。

12.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。

13.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。

14.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。

15.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。

16.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。

17.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。

多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。

/（1+4π²f²τ²）

18.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。

19.国家标准GB7665--87对传感器下的定义是：

能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

20.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器

21.传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：

k（x）=输出量的变化值/输入量的变化值=△y/△x

22.应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：

有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。

23.应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为柱式传感器、轮辐式传感器、悬梁式传感器和环式传感器

24.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电阻两部分组成。

25.应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：

弹性敏感元件、应变计

26.长为l、截面积为A、电阻率为ρ的金属或半导体丝，其电阻为：

。

27.传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈值、迟滞差、稳定性（5）

28.温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法（4）

29.在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式应变计。

30.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特效应。

31.应变计根据敏感元件的材料不同，可分为金属式和半导体式。

32.应变计根据敏感元件的不同可以分为金属式和半导体式两大类。

33.应变测力传感器由弹性体、应变计和外壳组成。

34.内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。

35.电阻应变计，也称应变计或应变力，是一种能将机械构件上的应变的变化转换成电阻变化的传感元件。

36.一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶系统、一阶和二阶系统组合而成的。

37.敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越小（大/小）。

38.应变式传感器的基本结构通常可以分为两部分，弹性敏感元件和应变计。

39.应变计自补偿方法包括：

选择式自补偿应变计和双金属敏感栅自补偿应变计。

40.入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。

41.依据传感器的输出信号形式，传感器可分为模拟式传感器，数字式传感器。

42.传感器线性度公式

，其中，YFS表示的是传感器满量程输出平均值。

43.两个各有G1（s）和G2（s）传递函数的系统串联后，如果其阻抗匹配合适，相互之间不影响彼此的工作状态，那么其传递函数为G（s）=G1（s）•G2（s）。

44.输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小到同一入值时的输出值不相等，叫做迟滞现象。

迟滞差表示这种不相等的程度。

其值以满量程的输出ＹFS的百分数表示。

45.由于环境改变而带来的温度误差，称为应变计的温度误差，又称热输出

46.悬臂梁作为弹性敏感原件，根据其界面形状不同，一般可分为等截面梁和等强度梁。

47.线性度和灵敏度是传感器的静态指标，而频率响应特性是传感器的动态指标。

48.金属电阻的应变效应是金属电阻应变片工作的物理基础。

49.按传播模式的多少分类有单模光纤，多模光纤。

50.相位型光纤传感器通常使用相位检测的方法，该方法主要包括：

零差检测、外差检测、合成外差检测等三种方法。

51.能保证一个湿敏器件正常工作的环境的最大变化范围称为湿度量程。

52.光纤传播过程中由于材料的吸收，散射和弯曲处的辐射损耗等的影响，不可避免的要有损耗。

53.测量加速度的传感器种类很多，目前使用最广泛、最普遍的是压电加速度传感器

54.光线的结构由纤芯，包层，护套三个部分组成。

55.热敏电阻有三种类型，即正温度系数型、负温度系数型、临界温度系数型

56.光纤按折射率变化类型可分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤；按传播模式的多少可分为单模光纤和多模光纤。

57.光纤的导光能力取决于纤芯和包层光学性能，数值孔径作为光纤的几个重要参数，根据光纤纤心折射率

和包层折射率

，数值孔径可以定义为：

，单模传输条件是V<2.404

58.光量子型传感器可以分为光导型、光电型、光电磁型、肖特基型

59.传感器按工作原理分为：

应变式，电容式，电感式等。

60.传感器灵敏度定义为：

61.内光电效应分为：

光电导效应和光生伏特效应。

62.光电二极管是利用PN结单向导电性的结构光电器件

63.依据光纤传感器的原理，可以分为强度型（振幅型）光纤传感器与干涉型光纤传感器。

64.光纤的结构：

纤芯，包层，护套

65.从传感器机理上来说，光纤传感器可分为振幅型和相位型两种。

66.当某些晶体沿一定方向伸长或者压缩是，在其表面上会产生电荷，这种效应称为压电效应＿＿。

67.温度传感器从使用上分大致可以分为接触型和非接触型两大类

68.光纤的传输损耗主要来源于材料吸收损耗、散射损耗、光波导弯曲损耗

69.半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍。

70.半导体色敏传感器是在同一硅基片上具有两个深浅不同的PN结，其中浅结对短波长光响应好，深结对长波长光响应好

71.传感器灵敏度定义为：

72.光电二极管是利用PN结单向导电性的结构光电器件

73.光纤的结构：

纤芯，包层，护套

74.光纤的几个重要参数可分为数值孔径、传播模式、传播损耗三部分组成。

75.干涉型光纤传感器在相位检测中会遇到几个问题，有相位检测和强度检测，共模抑制，相位跟踪系统。

那么在相位检测中运用哪几种方法？

（零差检测、外差检测、合成外差检测）

76.光纤相位调制器可以通过对光纤某一部分的（长度）或（波导模）的折射率进行外部调制来实现。

77.暗视场传感器与亮视场传感器的不同之处在于？

（暗视场它使用纤芯进入包层的光产生输出信号）

78.列出光纤的几个重要参数（至少三个）

（1）数值孔径（NA）

（2）传播模式（3）传播损耗

79.光纤有多种分类方法，按折射率变化类型光纤可分为阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤。

按传播模式的多少光纤可分为:

单模光纤和多模光纤。

按用途分类光纤可分为:

普通光纤和非通信光纤。

80.相位检测方法:

（1）零差检测

（2）外差检测（3）合成外差检测

81.变磁阻式传器是利用被测量调制磁路的磁阻,导致线圈电感量改变,实现对被测量测量的。

82.半导体传感器大致可分为接触型和非接触型，前者是让温度传感器直接与待测对象接触，后者是使温度传感器与待测对象离开一定距离，检测从待测对象放射出的红外线，从而达到测温的目的。

83.红外热辐射传感器，从原理上又可分为热电型和光量子型。

84.湿度传感器的主要参数有（至少写出5个）

、、、、、

（1）湿度量程

（2）感湿特征量—相对湿度特性曲线

（3）感湿灵敏度

（4）温度系数

（5）响应时间

（6）湿滞回线

（7）电压特性

（8）频率特性

85.温度传感器从使用上大致可分为（接触类）和（非接触类）两大类。

86.光在光纤中传播的基本原理可以用（光线）或（光波）的概念来描述。

根据菲涅尔定律，光线在折射率分别为n1和n2的不同介质的分界面上会产生折射现象，折射定律为（n1sinθ1=n2sinθ2）

二、选择题（将正确的选择项填入括号内，每题2分，15题共30分）

1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B）来决定的。

A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化

C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化

2、不能用涡流式传感器进行测量的是（D）。

A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料

3、不能采用非接触方式测量的传感器是：

（C）。

A、霍尔传感器；B、光电传感器；C、热电偶；D、涡流传感器

4、通常所说的传感器核心组成部分是指：

（B）

A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件

C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源

5、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：

（C）

A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管

6、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：

（C）。

A、半桥双臂各串联一片电阻应变片；

B、半桥双臂各并联一片电阻应变片；

C、适当提高电桥的电源电压；

D、增大应变片的初始电阻值。

7、一阶传感器输出达到稳态值的10%到90%所需的时间是（　B）。

A、延迟时间　B、上升时间　C、峰值时间　D、响应时间

8、传感器的下列指标全部属于静态特性的是（C　）。

A、线性度、灵敏度、阻尼系数

B、幅频特性、相频特性、稳态误差

C、迟滞、重复性、漂移

D、精度、时间常数、重复性

8、（本题为多选题）利用霍尔片，我们可以测量一步到位哪些物理量（ABCD　）。

A、磁场；B、电功率；C、载流子浓度；D、载流子类型。

8、属于传感器动态特性指标的是（　B　）。

A、重复性　　B、固有频率　　C、灵敏度　　D、漂移

8、影响金属导电材料应变灵敏度系数K的主要因素是（　B）。

A、导电材料电阻率的变化　　B、导电材料几何尺寸的变化

C、导电材料物理性质的变化　　D、导电材料化学性质的变化

8、电阻应变片的线路温度补偿方法有（　　B　）。

A、差动电桥补偿法　　B、补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法

C、补偿线圈补偿法　　D、恒流源温度补偿电路法

8、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（　B　）。

A、保持不变　B、增大为原来的一倍　

C、减小一倍　D、增大为原来的两倍

8、试题关键字：

变间隙式。

当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（　B）。

A、灵敏度增加　B、灵敏度减小　

C、非线性误差增加　D、非线性误差不变

8、（本题为多选题）电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（AB　　）。

A、变面积型电容传感器　B、变介质型电容传感器

C、变电荷型电容传感器　D、变极距型电容传感器

8、试题