传感器与应用试题库33163文档格式.docx

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二、选择题（每小题2分，共16分，7、8两题答案不止一个）

1．电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是（B）。

A60ΩB120ΩC200ΩD350Ω

2．电涡流式传感器激磁线圈的电源是（C）。

A直流B工频交流C高频交流D低频交流

3．变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（B）。

A正比关系B反比关系C无关系

4．单色光的波长越短，它的（A）。

A频率越高，其光子能量越大B频率越低，其光子能量越大

C频率越高，其光子能量越小D频率越低，其光子能量越小

5．热电偶可以测量（C）。

A压力B电压C温度D热电势

6．光敏电阻适于作为（B）。

A光的测量元件B光电导开关元件C加热元件D发光元件

7．目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（AD）。

A-200～850℃B-50～850℃

C-200～150℃D-200～650℃

8．差动变压器传感器的配用测量电路主要有（AB）。

A差动相敏检波电路B差动整流电路

C直流电桥D差动电桥

《传感器与应用》试卷A填空选择题答案及评分标准

1．变化量变化量常数

2．力压力（加速度）

3．温度电阻

4．铁磁性外壳移动的活动铁芯

5．线圈与被测物线圈半径

6．差动

7．薄壁圆筒频率

8．光电阴极材料灵敏度较高

9．普通薄膜

10．人类

11．载流子温度

12．电阻率压敏电阻

13．正向弱磁场

二、选择题（每小题2分，共16分）

1．B2．C3．B4．A5．C6．B7．AD8．AB

《传感器与应用》试卷A-综合题

3、简述电涡流式传感器的工作原理（每空1分，共11分）

传感器的激磁线圈通正弦交变电流时，在其周围产生交变磁场，使被测金属导体内产生电涡流。

它的存在在消弱激磁线圈内磁场的变化。

使线圈

等效阻抗发生变化（对比无被测金属时变小）。

该变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。

而电涡流效应的大小与被测金属导体的电阻率、磁导率及几何形状有关，又与线圈的几何尺寸、线圈中激磁电流的频率有关，还与线圈与被测金属导体间的距离等参数有关。

如果保持上述中的其它参数不变，而只改变其中的一个参数，则传感器的线圈的阻抗就仅仅是这个参数的单值函数。

通过测量线圈阻抗的变化量，即可实现对该参数的测量。

四、简答题（共8分）

1．图1是差动式电容加速度传感器结构示意图。

2．图1中各编号名称：

①是质量块；

②是固定极板。

五、简答题（共7分）

图2

1．图2是压阻式加速度传感器结构示意图。

2．图2中各编号名称：

①是四个扩散电阻；

②是硅梁；

③是质量块；

④是基座；

六．简答题（共6分）。

图3

在图3所示的电桥中，R1=1000Ω，R3=1500Ω，C2=1μF时电桥平衡。

电容C4是多少？

答：

根据平衡条件，C4=C2R1/R3=1*1000/1500≈0.667μF

七简答题（共15分）．

某CO2气体传感器在20。

C，浓度范围为0～100ppm时的输入特性表示为Rx=x+250（kΩ）,

用差动法回答以下问题（其中R1=10MΩ,E=2V）:

∙利用最简单的电阻-电压变换电路，绘出X，V0的关系图。

∙利用电桥进行电阻-电压变换电路，绘出20。

C时X，V0的关系图。

另外，当30。

C时，Rx=x+500（kΩ），在同一张图上再加上X，V0的关系图，然后进行比较。

∙采用两个差动法的传感器电路绘出20。

C，30。

C时X，V0的关系，然后与

（2）中的图形进行比较。

20。

C时，0～100ppm对应得电阻变化为250～350kΩ。

oV0在48.78～67.63mV之间变化。

o如果R2=10MΩ，R3=250kΩ，20。

C时，V0在0～18.85mV之间变化。

30。

C时V0在46.46mV（0ppm）～64.43mV（100ppm）之间变化。

C时，V0为0～18.85mV，30。

C时V0为0～17.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。

但相对

（2）得情况来说有很大的改善。

八简答题（12分）．

（1）采用超声波或光脉冲信号，由从对象反射回来的脉冲的时间进行距离检测，空气中的音速为340m/s，软钢中纵波的因素为5900m/s，光的速度为3*108m/s，求这三种情况下1ms的往复时间对应得距离。

根据计算结果，比较采用光脉冲所需要系统得信号处理速度要比采用超声波脉冲时的系统速度快几倍？

（2）根据

（1）的结果，讨论利用脉冲往复时间测距，采用超声波和光波各有什么特点。

答：

（1）1ms的时间内超声波在空气和软钢中的传播距离分别为0.17m和3.0m，而光的传播距离为1.5*105m，故要求有105倍高的处理速度。

（2）采用光时，1μm的处理速度只能测量100m以上的距离，不能进行近距离测量。

如果要求分辨力为1m，则要求10ns的处理速度。

所以光脉冲法用于远距离分辨率要求不高的场合，而超声波用于近距离测量。

∙

《传感器与应用》试卷A-综合题答案

2009-03-0716:

37

三、简述电涡流式传感器的工作原理（每空1分，共11分）

交变电流磁场电涡流磁场等效阻抗

小频率距离线圈的阻抗单值阻抗

四、简答题（共8分）

1．差动电容（4分）

2．①质量块（2分）

②固定极板（2分）

1．压阻（固态压阻、扩散硅压阻）

2．①4个扩散电阻②硅梁③质量块④基座

根据平衡条件，C4=C2R1/R3=1*1000/1500≈0.667μF。

七．简答题（共15分）．

o20。

八．简答题（12分）．

一,填空:

（50分）

1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为Eab（T,To）=.在热电偶温度补偿中,补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响.（7分）

2.光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应,目前所利用的光电效应大致有三大类:

第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类器件有光电管,光电倍增管等;

第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应,这类器件有光敏电阻等;

第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类器件有光电池,光电仪表.（6分）

3.电位器或电阻传感器按特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器.线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系.假定电位器全长为Xmax,其总电阻为Rmax,它的滑臂间的阻值可以用Rx=来计算.假定加在电位器A,B之间的电压为Vmax,则输出电压为Vx=.其电阻灵敏度RI=.电压灵敏度RU=.（7分）

4.压磁式传感器的工作原理是:

某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械应力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应.相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应.（6分）

5.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势的.而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的.霍尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移,压力.（6分）

6.测量过程中存在着测量误差.绝对误差是指测量值与被测量真实值之间的差值其表达式为;

相对误差是指绝对误差与被测量真实值的比值其表达式为;

引用误差是指绝对误差与测量仪表的上量限（满度）值A的百分比其表达式为.（7分）

7.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用.如果两个光栅距相等,即W=0.02mm,其夹角θ=0.1°

则莫尔条纹的宽度B=11.43㎜莫尔条纹的放大倍数K=573.2.（6分）

8.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征.（5分）

二,寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度,它的变化为虚假信号影响传感器的精度.试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理.（15分）

三,在生产过程中测量金属板的厚度,非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器.试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺.（15分）

四,下图是热电阻测量电路,试说明电路工作原理并计算:

已知Rl是Pl100铂电阻,且其测量温度为T（T在0-850度之间）试计算出Rl的值.（10分）

电路中已知R1,R2,R3,Ra和E试计算电桥的输出电压VAB.（10分）

一、问题解答（6×

5=30分）

1．什么叫传感器？

传感器主要由哪几部分组成？

它们的作用和相互关系如何？

传感器——能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。

传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件的作用：

能直接感受或响应被测量并输出