传感器与检测技术复习试题DOCWord格式文档下载.docx
《传感器与检测技术复习试题DOCWord格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器与检测技术复习试题DOCWord格式文档下载.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方
向（或正负）可采用电路。
电阻应变片式传感器按制造材料可分为丨材料和丨体材料。
它们在受到外力作用
时电阻发生变化，其中金属材料的电阻变化主要是由形成的，而半导体材料的电阻变化主
26、
27、
28、
29、
30、
31、
32、
33、
34、
35、
36、
37、
38、
39、
可以通过对多次测量结果求的方法来减小它对测量结果的影响。
要是由造成的。
材料传感器的灵敏度较大。
压电材料开始丧失压电特性的温度叫
相等。
要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的
在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。
这一结论被称为热电偶的定律。
压电式传感器的等效电路有、。
允许用长电缆连接的放大器称为
为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。
选择题
1.选择二阶装置的阻尼比Z=0.707,其目的是（D
A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量
2.用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可（
A.增加敲击力B.增加锤头硬度
C.增大锤重D.减小冲击力
3.测量不能直接接触的高温物体温度，可采用（
A.热电偶B.亮度式
电容式湿度传感器只能测量（
A.相对B.绝对
电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（
A.电阻B.电容
压电式加速度传感器是（
A.适于测量任意
C.适于测量缓变
7.对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，
A.最大B.最小C
8.电涡流式传感器激磁线圈的电源是
A．直流B．工频交流
9.变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离
A.正比关系B.反比关系
10.单色光的波长越短，它的（A．频率越高，其光子能量越大
C.频率越高，其光子能量越小
11.热电偶可以测量（）。
A压力B电压C温度
12.目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（
A-200〜850CB-50
）。
4.
5.
6.
）
．半导体三极管）湿度。
．任意
D•接近不失真条件
温度传感器。
D．半导体二极管
C．电压
）信号的传感器。
．适于测量直流
D.适于测量动态
．随机变化
C．高频交流
水分的输出。
电荷
其输出电压（
D．中间点
D．低频交流d0之间是（
C.无关系
．频率越低，
其光子能量越大
其光子能量越小
热电势
850C
-200〜150CD-200〜650C
下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（
A
．压力B
．力矩
C.温度D
．厚度
14.
属于传感器动态特性指标的是（D）
．重复性
B．线性度C
灵敏度
D.固有频率
15.
按照工作原理分类，
固体图象式传感器属于（
A.光电式传感器
B
电容式传感器
C
．压电式传感器
D
磁电式传感器
16.
测量范围大的电容式位移传感器的类型为（
．变极板面积型
变极距型
．变介质型
D．
容栅型
13.
利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（
．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片
．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联
C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片
D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
.电缆的长度
D.前置放大器的输入阻抗
.PNP型晶体管集成电路
A.电缆的安装与固定方式B
C.前置放大器的输出阻抗
19.固体半导体摄像元件CCD是一种（C）
A.PN结光电二极管电路B
C.MOS型晶体管开关集成电路
D.NPN型晶体管集成电路
RC吸收电路，其作用是（D）
20.将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的
A.抑制共模噪声
B.抑制差模噪声
C.克服串扰D.消除电火花干扰
21.已知函数x（t）的傅里叶变换为X（f）,贝U函数y（t）=2x（3t）的傅里叶变换为（B）
f
2
.2X（3）B.
3X
（3）C
.3X（f）
.2X（f）
22.
周期信号的自相关函数必为
（
A.周期偶函数
.非周期偶函数
.周期奇函数
.非周期奇函数
23.
属于传感器动态特性指标的是（
B）
A.迟滞B.过冲量
C.稳定性D.线性度
24.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（D）
A.线性度越好B.迟滞越小
C.重复性越好D.分辨力越高
25.感应同步器的作用是测量（C）
A.电压B.电流
C.位移D.相位差
26.下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是（B）
A.自感式传感器B.磁电感应式传感器
C.电容式传感器D.应变式传感器
27.热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（C）
A.温度B.温度差
C.相对湿度D.绝对湿度
28.
若周期信号Xt的周期为T,则其基波角频率为（A）
A.TB
29.已知信号xt与信号yt完全不相关，则该二信号的互相关系数满足（D）
A.■—1B..•=1
C0：
：
'
xy：
「•：
；
1d'
xy=0
30.金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为（）
A.霍尔效应B.光电效应C.应变效应D.压电效应
31.在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称（）
A.光电效应B.光生伏特效应C.内光电效应D.外光电效应
32.在扩散硅压力传感器，其敏感元件周边固定圆膜片，当（E）具有最大负应力。
A.0.76nmB.1.76nmC.0.76mD.1.76m
42.
这
在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（
里所说的”远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。
A.微波区B.微红外区C.X射线区D.极远红外区
43.红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是0.2〜2.6卩m、3〜5卩口和（），统称
它们为”大气窗口”。
A.8〜14mB.7〜15mC.8〜18mD.7〜14.5卩m
44.红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。
其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。
A电流B电压C功率D电阻
45.光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。
使材料的电学性质发生变化。
通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。
光子效应所制成的红外探测器。
A光子效应B霍尔效应C热电效应D压电效应
46.当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚
状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。
A光电效应B光电导现象C热电效应D光生伏特现象
47.研究发现太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光至红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在（）的频率范围内。
A.紫外线区域B.X射线区域C.红外辐射区域D.可见光区域
48.实验表明，波长在（）im之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。
A8〜141mB7〜151mC26〜14D0.1〜1000
1.
2.
3.
7.
8.
、判断题
传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；
对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好;
一般情况下，设计弹性敏感元件时，若提高灵敏度，应变片的基长越长，则应变片的动态特性越好；
变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器；
压电式传感器不能测量恒定不变的信号；
惯性式振幅计，在设计时尽量使其固有频率低。
传感器的重复性误差是属于系统误差；
x
则会使其线性变差、固有频率提高;
V
传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量；
10.
11.
12.
17.
18.
19.
20.
21.
24.
25.
26.
27.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
传感器实现波形测试不失真的条件是：
传感器的幅频特性和相频特性均是常数；
X
传感器弹性敏感元件的固有频率越高，则传感器的灵敏度越低，线性度越差；
应变式传感器采用半桥连接时，若供桥电源波动的误差为2%，则由此引起的电桥信号输出波动的误差为1%。
压电片采用并联连接后，更适合于测量快速变化的信号；
圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；
V
驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；
差动变压器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；
希望压电传感器的电阻率高，介电常数小；
半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感器；
传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；
按照能量关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型传感器；
激波管产生激波压力的恒定时间越长，则可标定的下限频率越低；
压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；
光导摄像管是一种固态图像传感器；
热释电型红外传感器必须进行调制。
传感器的幅频特性为常数，则传感器进行信号的波形测量时就不会失真。
等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的。
一般来说，螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长度的二分之一。
压电常数d32所表示的含义是：
沿着z轴方向受力，在垂直于y轴的表面产生电荷；
X涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；
X
金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；
压电常数dij中的下标i表示晶体的极化方向，j表示晶体受力的性质；
压电常数dj中的下标i的取值范围是1〜6。
时间常数T越小越好。
红外传感器在使用时必须进行调制。
电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线性。
涡流渗透的深度与所加的信号频率成正比。
IEEE1451定义了智能化网络传感器的相关内容。
为了改善一阶传感器的动态特性，可以增大其时间常数。
等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的。
感应同步器中，感应正弦信号的绕组称为余弦绕组。
对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好。
压电式传感器不能测量静态信
金属丝的灵敏度Ks恒小于同一材料金属应变片的灵敏系数透射式涡流传感器所加激励电源的频率越高越好。
热电偶的热接点尺寸越大，则其动态响应特性越好。
传感器的非线性误差属于随机误差。
热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关，与热电偶的尺寸形状无关。
红外探测器是红外传感器的核心，常见两大类：
热探测器和光子探测器V
把两种相同导体或半导体两端相接组成闭合回路，则回路产生热电势，这种现象称热电效应。
功能型光纤传感器，光纤不是敏感元件。
将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器。
红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起构成了完整的无限连续的电磁波谱。
（V）
红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸气等物质的吸收和散射作用，使辐射在传播过程中逐渐衰减。
（X）热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化物混合烧结而制成的，热敏电阻一般制成圆柱状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，内部粒子的无规则运动加剧，自由电子的数目随温度升高而增加，所以其电阻增大。
（X）当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外
发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。
（X）
56.辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率。
（V）
57.当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时，传感器才有电信号输出。
58.使用光电导传感器时，需要制冷和加上一定的偏压，否则会使响应率降低，噪声大•响应波段窄，以
致使红外传感器损坏。
（V）
59.当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向P区.空穴移
向n区。
如果pn结开路，则在pn结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。
60.光磁电传感器不需要致冷，响应波段可达7卩m左右，时间常数小，响应速度快。
四、简答题
1、电容式传感器有哪几种常用的结构形式？
影响电容式传感器精度的因素较多，请详细分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？
答：
电容式传感器的的常用结构形式有变间隙式、变面积式和变介电常数式。
电容式传感器的边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。
为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。
此外,
加装等位环是一个有效的方法。
电容式传感器的寄生参量使传感器电容改变。
由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。
消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：
①缩短传感器到测量线路前置级的距离；
②
驱动电缆法；
③整体屏蔽法。
2、为什么金属电阻测温时，其测量电路常采用三线制接法？
请画图并说明其测量原理。
如图是三线连接法的原理图。
G为检流计，R,R2,Rb为固定电阻，R为零位调节电阻。
热电阻R通
过电阻为ri,「2,&
的三根导线和电桥连接，ri,「2分别接在相邻的两臂内，当温度变化时，只要它们的长度和电阻的温度系数「相等，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态。
3、请解释金属丝灵敏系数Ks的物理意义？
分析横向效应对灵敏系数的影响？
金属丝灵敏系数Ks的物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。
横向效应要点：
1）由于弯曲部分，总的电阻变化小了；
2）应变片的灵敏系数小于金属丝灵敏系数。
4、请画出电容式传感器的等效电路；
分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？
1）等效电路
Rp为并联损耗电阻；
FS代表损耗电阻，即代表引线电阻、电容器支架和极板电阻的损耗。
电感L由
电容器本身的电感和外部引线电感组成。
2）边缘效应
边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。
为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。
此外，加装等位环是一个有效的方法。
3）寄生参量使传感器电容改变。
由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。
消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：
1缩短传感器到测量线路前置级的距离。
2驱动电缆法
3整体屏蔽法
5、请详细说明电感式传感器产生零点残余电压的原因以及减小零点残余电压的措施。
产生零位误差的原因是：
（1）差动式传感器中，两个电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称；
（2）传感器具有铁损，即磁芯化曲线的非线性；
（3）电源电压中含有高次谐波；
（4）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电容。
零位信号的危害很大，会降低测量精度，易使放大器饱和。
减小零位误差的措施是减少电源中的谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段；
另外在测量电桥中可接入可调电位器,
当电桥有起始不平衡电压时，可以调节电位器，使电桥达到平衡条件。
6、请画图并说明电磁流量计的构成与工作原理。
如图为电磁流量计原理结构图。
由电磁流量计由磁场系统、不导磁测量导管、及管道截面上的导电电
极组成，磁场方向、管道轴线、电极连线三者在空间互相垂直。
导电液体在管道中流动时，作切割磁力线的运动，在两电极上产生感应电势，其大小为：
E=BDV
式中：
E――感应电动势，V；
B――磁感应强度，T；
v――平均流速，ms；
D管道内径，m。
如果流体质点在整个管道截面上流速是均匀，就可以把液体看成许多直径为D且连续运动着的薄圆盘。
薄圆盘等效于长度为D的导电体。
根据感应电势的大小即可计算出流量。
五、计算题
1若温度传感器的灵敏度为33mV/C,时间常数为1.5s，当输入的阶跃温度为20C至41C时，求阶
跃作用0.75s后，温度传感器的输出以及温度误差为多少？
答：
C）（20C）=660mV
C）（41C）=1353mV
-0.75/1.5
-660）[1-e]=932.7mV
由题可知:
bi=（33mV/
bf=（33mV/
且，
b（t）=bi+（bf-bi）[1-b（0.75）=660+（1353
对应的温度为：
T=932.7/33=28.3
因为实际温度为41C，可得温度误差为12.7C。
2、有一台用于测量车辆重量的地秤，结构如下图所示，一块大型的钢板放置在由钢制成的圆柱体上，钢板与路面齐平。
当车辆驶过钢板时，圆柱体产生纵向压缩。
环境温度变化的范围是-20°
C至+40°
G钢
圆柱体的热膨胀系数是10X10-6/°
Co
；
0A
d
因为：
A=2nrh,可得
rh
C=2「：
r；
o
dC2r
2.：
■.r；
0一
dhd
带入各参数：
dC2.510，m
=2二（2.5）（8.85pF/m）3=3475pF/m
dh10
由于电容与h成线性关系，可得电容的变化范围：
-2
Cmin=（3475pF/m）（10m）=34.75pF
Cmax=（3475pF/m）（2x10m）=69.50pF
补充填空题答案
1、敏感元件、传感元件；
变换器、检测器、探测器。
2、幅频、相频；
固有频率'
，n;
阻尼比
3、电阻丝、基底、覆盖层、引线；
应变片电阻值（R0）；
绝缘电阻；
灵敏系数；
允许电流；
应变极限；
机械滞后、零漂和蠕变。
4、电磁感应原理；
自感；
互感；
变磁阻式；
差动变压器式；
涡流式
5、定频调幅；
变频调幅；
调频；
6、信号放大、阻抗变换；
不受电缆电容的影响
7、视觉；
听觉；
嗅觉；
味觉；
触觉；
接触觉；
压觉；
力觉；
滑觉。
8、珀尔贴（Peltier）效应；
汤姆逊（Thomson）效应；
均质导体；
中间导体；
中间温度。
9、频率相同；
相位相同；
幅值不等；
频率相同；
相位差n/2
10、应变效应；
压阻效应；
压电效应；
逆压电效应；
压磁效应；
热电效应……
11、材料；
能源；
信息；
测量技术（传感器技术）；
通信技术；
计算机技术。
12、线性度；
灵敏度；
迟滞；
重复性。
上升时间；
超调量；
稳定时间。
13、弹性特性；
弹性滞后；
弹性后数；
固有振动频率；
弹性滞后和弹性后效要小；
弹性模数的温度系数要小；
线膨胀系数要小且稳定；
弹性极限和强度极限要高；
具有良好的稳定性和耐腐蚀性；
具有良好的机械加工和热处理性能；
14、相对湿度；
绝对湿度；
登莫式；
浸渍式；
光硬化树脂；
15、均质导体；
i
16、线圈L的外型尺寸；
线圈L至金属板之间的距离；
金属板材料的电阻率;
导磁率；
is的频率。
17、电磁感应原理；
涡流式。
18、结构不一致；
杂散电容的存在；
高次谐波。
19、频率相同；
幅值不等。
20、信号放大、阻抗变化；
输出信号与电缆电容无关
21、光的全反射；
功能型光纤传感器、传光型光纤传感器
22、相对湿度、绝对湿度、露点；
氯化锂感湿膜、衬底、引线
23、变间隙式电容传感器、变间隙式电感传感器、Y型光纤位移传感器
升级会员 