传感器原理及应用复习题.docx
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传感器原理及应用复习题
传感器原理及应用复习题
一、填空题
1、传感器通常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、以及相应的基本转换电路组
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。
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。
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、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。
7、应变式传感器是利用电阻应变片将材料
应变转换为电阻变化的传感器。
8、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。
量的变化来实现对物理量的测量。
10、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。
11、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。
12、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。
13、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。
14、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。
15、电感式传感器可以分为自
感式、互感式、涡流式三大类。
16、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。
17、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。
18、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。
19、热电动势两个方面，一部分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。
20、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。
21、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。
22、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。
23、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。
24、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。
25、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的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。
26、金属应变片的弯曲半径越大，其横向效应也越
大。
27、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。
28、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。
29、
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。
30.半导体气体传感器可分为_电阻式_与—非电阻式_两大类。
31.用半导体制成霍尔组件的测量误差主要来自于__
温度误差和__零位误差_。
32.霍尔传感器的零位误差主要包括不等位电势和—寄生直流电动势。
半导体热敏电阻分三类。
二、选择题
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（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、通常所说的传感器核心组成部分是指：
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
4、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：
。
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。
5、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6、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
7、利用霍尔片，我们可以测量一步到位哪些物理量。
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9、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
10、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
11、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
12、电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的
有。
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13、交流电桥的平衡条件为（B）。
A、相邻桥臂阻抗值乘积相等B、相对桥臂阻抗值乘积相等C、相对桥臂阻抗值比值相等D、相邻桥臂阻抗值之和相等14、下列说法正确的是（D）。
A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。
B、差动整流电路可以判断衔铁的位置和运
动方向。
C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。
D、相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向。
15、石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（D）。
A、不产生压电效应B、产生逆向压电效应C、产生横向压电效应D、产生纵向压电效应
16、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（D）。
A、补偿导线法B、电桥补偿法C、冷端恒温法D、差动放大法17、热电偶测量温度时（D）。
A、需加正向电压B、需加反向电压C、加正向、反
向电压都可以D、不需加电压
18、镍铬-镍硅热电偶灵敏度为mV/°C把它放在温度为1200C处，若以指示仪表作为
冷端，此处温度为50°C,则热电势大小mVA、60;
B、46;C、56;D、66。
19、已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电势为mV材料B与铂配对的热电势
时，将引起传感器的
C.非统性误差增加
是mV,则在此特定条件下，材料A与材料B配对后的
热电势为mV。
A、；B、；C、；D、。
20.当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加
21
A.灵敏度增加B.灵敏度减小
D.非线性误差减小21超声波传感
A.发电型B.热电偶C.压电式传感器D.电
阻式传感器
23.以下不属于电容式传感器测量电路的是
A.调频电路B.放大器C.交流电桥D.脉
冲电路24.以下特性属于传感器动态特性的是
A.瞬态响应B.线性度C.灵敏度D.稳
定性25.电涡流传感器常用的材料为
A.玻璃B.陶瓷C.高分子D.金属1.
下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：
A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、
光导管2.光纤传感器的种类很多，工作原理也各不相同，但都离不开
A、光的调制一个环节；B、光的解调一个环节；C、
3.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于
A、外光电效应B、光生伏特效应C、光电发射
D、光电导效应4.光电管传感器所加的电源电压
A、正向电压；B、交流电压；C、感应电压；D、反向电压；5.磁敏传感器中将被测物理量转换为霍尔电势的传感器是利用
A.压电效应原理B.力学效应原理C.光电效应原
理D.霍尔效应原理6.利用半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件是
A.光敏电阻B.热敏电阻C.磁敏电阻D.力
敏电阻7.以下属于无源型传感器是
A、发电型B、热电偶C、气敏传感器D、电阻
式传感器8.利用霍尔效应制成的传感器是
A.应变式传感器B.温度传感器C.霍尔传感
器D.气敏传感器9、光纤的数值孔径NA的大小为
2222A、n12-n22；B、n22-n12；C、n1n2；D、n2n1
10、光电管传感器（光电倍增管）的制作原理是
A、内光电效应；B、光生伏特效应；C、外光电效应；
D、压差效应。
11.不能采用非接触方式测量的传感器是：
。
A、霍尔传感器；B、光电传感器；C、热电偶；D、
涡流传感器12、直流电桥的平衡条件为（）。
A、相邻桥臂阻抗值乘积相等B、相对桥臂阻抗值乘
积相等C、相对桥臂阻抗值比值相等D、相邻桥臂阻抗
值之和相等
预测题
2.对于正弦输入信号，传感器的响应称为频率形影或稳态响应，对于阶跃信号，贝y称为阶跃响应或瞬态响应。
三、判断题i，压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。
2.线性度是传感器的静态特性之一。
3.电涡流式
传感器可以进行无接触测量和探伤。
4.应变片式压力传
感器仅能对压力进行测量。
5.时间响应特性为传感器的
静态特性之一。
6.电阻应变片式传感器可以对位移、
加速度、压力等进行测量。
7.在传感器的基本特性中，
瞬态响应特性是其动态特性之一。
8.电涡流式传感器不
可以进行无接触测量。
9.电容式传感器可以对位移、加
速度、压力等进行测量。
10.传感器的稳态响应指的是
输入信号为正弦信号的频率响应。
11.超声波测流速的
机理是它在静止流体和流动流体中的传播速度不同。
13.传
感器按输入量分为模拟式和数字式传感器。
14.电涡流
式传感器属于电容式传感器，可以用于无损探伤。
17.光纤传感器最基本的工作原理离不开光的调制和解调两个环节。
18.磁敏二极管是根据光生伏特效应制成
的。
19.光电管和光电倍增管是利用内光电效应制成的。
20.光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。
这样光敏电阻的灵敏度就高。
21.光电管传感器所加的电源电压为反向电压。
；
22.光电管传感器的制作原理是根据光生伏特效应制成的。
；23.玻尔帖电势只与两种金属接点的温度有
关。
；
24.光电材料在光的照射下，电子逸出物体表面向外发
射的现象称为外光电效应。
；
25.光电倍增管的作用是改变光电管检测光电流的信噪比。
；
26.半导体电阻型气敏传感器都设有加热器的作用是为
了减小测量时的气体电阻。
；27.霍尔电压与磁感强度
成正比，磁感强度改变方向时，霍尔电压也改变方向。
四、
简答题
1、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善
答：
直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。
半桥电路比单桥电路灵敏度
提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均
无非线性误差。
2、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合
答：
根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：
变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。
变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间
距成反比，适合测量位移量。
变极板覆盖面积型电容传感
器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。
变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。
适合于介质的介电常数发生改变的场合。
3、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。
答：
1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、连接导体定律与中间温度定律实用价值：
略。
4、【必考题】热
电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？
常用的补偿方法有哪些？
答因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以
要进行冷端补偿。
A:
补偿导线法B:
冷端温度计算校正法C:
冰浴法D:
补偿电桥法。
5.【必考题】什么叫电阻应变效应？
什么叫压阻效应？
解：
电阻应变效应：
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
压阻效应：
半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化6.试比较金属丝电阻应变仪与半导体应变仪的相同点与不同点？
解：
相同点：
两者的R即单根的导电丝的灵敏度系数均遵从
不同点：
对金属来说。
R0R/R12m
很小，可忽略不计。
对半导体而言，比1+2u大得多，
即半
导体灵敏度要比金属大50-100倍。
7.会画电桥。
各自的输出电压及电桥的灵敏度如何计
算？
什么是传感器？
请画出传感器系统的组成框图。
解：
8.什么叫外光电效应？
什么叫光电导效应？
什么叫光生伏特效应？
解：
外光电效应：
光电材料在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象光电导效应：
光照变化引起半导体材
料电导变化的现象
光生伏特效应：
光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。
9.什么是霍尔效应？
一个霍尔元件在一定的电流控制
下，其霍尔电动势与哪些因素有关？
解：
置于磁场中的半
导体薄片的电流方向与磁场方向不一致时（1分），在半导体
薄片上平行于电流和磁场方向（1分）的两个面之间产生电动
势的现象.
E=KIB。
K是霍尔元件的灵敏度系数。
I是电流。
B是与I和E均垂直方向上的磁感应强度。
因此，霍尔电动势B的
大小及方向决定
10.一台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有两篇灵敏度系数均为k=2的金属箔式应变片做成称重传感器。
已知梁的L=100mm,b=11mm,h=3mm梁的弹性模量E=*104N/mm2.•将应变片接入直流四臂电路，供桥电压Usr=6V..试求：
称重传感器的灵敏度？
当传感器的输出为68V时，物体的荷重为多少？
解：
5【必考题】、如图为实验室常采用的冰浴法热电偶冷端温度补偿接线图，图中依据了热电偶两
个基本定律，分别指出并简述其内容；
将冷端至于冰水槽的
主要原因是什么？
对补偿导线有何要求？
答案：
中间导体定律：
在热电偶回路中，只要接入的第三导体两端温度相同，则对回路的
总的热电动势没有影响。
中间温度定律：
热电偶AB的热电势仅取决于热电偶的材料和两个结点的温度，而与温度沿热电极的分布以及热电极的参数和形状无关。
热电偶分度表以0摄氏度为基准；与导体材料A、B
有相同热电特性
否则会给测
量带来误差。
）
6、一个铁氧体环形磁芯，平均长度为12cm,横截面面
积为cm2，平均相对磁导率为卩r=20XX。
求：
（1）均匀绕线500匝时的电感；
（2）匝数增加1倍时的电感。
解：
当线圈绕在这种圆形的磁芯上时，电感的计算公式为
1:
L=N
2R=**l0-75-2-4=
2丄2=4*L=为多少？
20XX*4*p*10**107.—电阻应变片的灵敏度系数k=2,阻
值R=120。
设工作时其应变为1000，问其电阻变化
解：
因为S（R/R）/,
所以，RSR2*1000*10*120Q=Q
8.霍尔组件L*W*D=10*2*1（mm）3，沿L方向通以电流
I=2mA,在垂直于LW方向加有均匀磁场B=,传感器的灵敏度系数KH=20V/A*T。
试求其输出霍尔电势及载流子浓度。
解：
输出的霍尔电势为：
UH=KHBI=20*2*10-3*=4mV
62KH=RH1RHdne可得载流子浓度为：
n=1/（KH*ed）=1/（20**10-19*1*10-3）m3=
33.图1所示为一直流应变电桥。
Ui=5V,R1=R2=R3=R4=12Q，试求：
如果R1、R2感受应变极性相反，且|△R1|=|△R2|=Q，电桥的输出电压U0为多少？
UOUR1R2R3R4UR1R2420mV4R1R2R3R44R1R24120XX0R3R1R仁
R1R1R2R2R3R4
或者U0U
图1
34.下表为某热电偶的分度表，测量电路如图2所示，
数字电压表的读数为，热电偶与
电压表用补偿导线连接，计算被测温度Tx是多少。
解：
E（Tx,20C）=
E（Tx,0C）=E（Tx,20C）+E（20C,0C）=+=因为
E（120C,0C）=所以Tx=120C
图2
35.已知某霍尔传感器的激励电流l=3A,磁场的磁感应强度B=5X10-3T，导体薄片的厚度d=2mm霍尔常数RHk,试求薄片导体产生的霍尔电势UH的大小。
解：
霍尔效应原理实验知，UHRHIB（3分）d将已知
数据代入上式得，35103UH（3分）210336.有一个以空气为介质的变面积型平板电容式传感器，如下图所示，其中a=8mmb=12mm两极板间的距离为d=1mm当动极板在原始位置向左平移了5mm后,求传感器电容量的变化厶C及电容
相对变化量△C/C0。
解：
C00rAdd0r（a*b）d
C0r（a*b）
Ca3CaK008
AA5*12预测题
2.光电器工作原理主要基于、、。
1必须两种不同的材料才能构成热电偶；当电极热电偶两结点温度相同时，回路中总电势等于零。
16.△压电式传感器是否具有体积小、结构简单等优点，
适合于静态量的测量？
判断17.△互感差动变压器式传感
器是两个相互对称的次级线圈组成的？
判断
一、填空题
1、传感器通常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、以及相应的基本转换电路组成。
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。
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。
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、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。
7、应变式传感器是利用电阻应变片将材料
应变转换为电阻变化的传感器。
8、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。
9、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容
量的变化来实现对物理量的测量。
10、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。
11、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、
12、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。
13、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种
传感器。
14、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。
15、电感式传感器可以分为自
感式、互感式、涡流式三大类。
16、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。
17、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。
18、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。
19、热电动势两个方面，一部分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。
20、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。
21、常用的热电式传感元件有
热电偶和热敏电阻。
22、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。
23、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。
24、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。
25、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的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。
26、金属应变片的弯曲半径越大，其横向效应也越
大。
27、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。
28、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。
29、
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。
30.半导体气体传感器可分为_电阻式_与—非电阻式_两大类。
31.用半导体制成霍尔组件的测量误差主要来自于
主要包括不等位电势和寄生直流电动势
半导体热敏电阻分三类。
二、选择题
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（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、通常所说的传感器核心组成部分是指：
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
4、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：
。
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。
5、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6、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
升级会员 