传感器与检测技术复习题精编版.docx

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传感器与检测技术复习题精编版

《传感器与检测技术》

复习题及部分参考答案

扬州职业大学机械工程学院张翔编写2010年7月

第一章概述

一、选择题

1.利用光电效应的传感器属于（）c

A电阻型B结构型C物性型D电感型

2.按照工作原理分类，固体图像式传感器属于（）a

A光电式B电容式C压电式D磁电式

3.结构型传感器是依靠传感器的的变化实现信号变换的。

c

A材料物理特性B体积大小C结构参数D电阻值

4、光电式传感器属于（）

A能量转换型B电容型C电阻型D有源型

5．传感器的静态特性指标之一有（）

A幅频特性B线性度C相频特性D稳定时间

6.属于传感器的静态特性指标的是（）

A固有频率B临界频率C阻尼比D灵敏度

7.属于传感器的动态特性指标的是（）

A量程B固有频率C稳定性D线性度

8.与传感器价格成反比的指标是（）

A可靠性B经济性C精度D灵敏度

9.传感器的分辨率越高，表示传感器的（）

A线性度越好B迟滞越小C重复性越好D能感知的输入变化量越小

10.传感器的静态标定是给传感器输入已知不变的，测其输出。

A标准电量B正规电量C标准非电量D正规非电量

11.传感器的动态标定是检验传感器的（）

A静态指标B频率响应C动态指标D相位误差

12.传感器的组成部分中，直接感受到被测物理量的是（）

A转换元件B敏感元件C转换电路D放大元件

13.传感器的标定是在明确传感器的输入与输出关系的前提下，利用某种（）对传感器进行标定。

A标准元件B正规器件C标准器具D精确器件

14.基准器中（）精度最高。

A国家级B一等级C二等级D三等级

15.下列传感器的响应时间最短的是（）

A电感式B磁电式C电容式D光电式

答案：

CACABDBDDCCBCAD

二、填空题

1．传感器是与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与的的机构。

它是检测和控制中最关键的部分。

（最初；被测量有确定对应关系；电量）

2．通常用传感器的和来描述传感器输出-输入特性。

（静态特性；动态特性）

3．传感器静态特性的主要技术指标包括、、和。

（线性度；灵敏度；迟滞；重复性）

4．传感器测量动态信号时，其输出反映被测量的和被测量变化的能力称动态特性。

（大小；波形）

5．传感器线性度是指实际输出-输入特性曲线与理论直线之间的与输出。

（最大偏差；满度值之比）

6．传感器灵敏度是指稳态标准条件下，与之比。

线性传感器的灵敏度是个。

（输出变化量；输入变化量；常数）

7．传感器迟滞是指传感器输入量增大行程期间和输入量减少行程期间，曲线。

（输入-输出；不重合程度）

8．传感器的重复性是指传感器输入量在同一方向（增大或减小）做全程内连续所得输出-输入特性曲线。

（重复测量；不一致程度）

9．传感器变换的被测量的数值处在状态时，传感器的的关系称传感器的静态特性。

（稳定；输入-输出）

10.传感器的精度是表示其输出量与被测物理量的之间的符合程度。

（实际值）

11.已知某传感器的灵敏度为Ko，其灵敏度变化量为△Ko，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs=（△Ko/Ko×100%）

12.我国省、部一级计量站使用的一等标准测力机所允许的测量误差为（±0.01%）

13.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量（或电量）的标准信号发生器和。

（标准测试系统）

14.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围之内，保持条件。

（不失真测量）

15.传感器的静态标定是给传感器输入已知不变的标准非电量，测其输出，给出、和及和，计算其静态指标。

（标定曲线标定方程标定常数）

16.在不至于引起规定性能指标永久改变的条件下，传感器允许超过测量范围的能力称之为（过载能力）

17.无源型传感器又称为转换型传感器；有源型传感器需要外加电源才能输出电量，又称为能量型。

（能量控制）

18.量程是指传感器在内的上限值与下限值之差。

（测量范围）

19.计算传感器线性度的公式是（见课本第7页）

20.传感器检测系统目前正由模拟式、数字式，向的方向发展。

（智能化）

三、简答题

1．试述传感器的定义及其在检测中的位置。

2．传感器静态特性和动态特性的定义是什么？

3．传感器静态特性的技术指标及其各自的定义是什么？

4.在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性？

（线性度灵敏度重复性）

5.标准动态激励设备有哪些？

6.标定系统的基本组成部分有哪些？

7.简述环境参数的定义？

8.影响稳定性的因素有哪些？

9.举例说明用新原理制作的传感器？

10.举例说明用新材料制作的传感器？

四、计算应用题

1、某位移传感器，在输入量变化4mm时，输出电压变化为200mv，求其灵敏度？

2、有一温度传感器，其实际测得的输入/输出特性曲线与拟合直线的最大偏差为：

ΔLmax=8℃,而理论满量程测量范围为（-20—140）℃，求该传感器的线性度？

3、某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为：

k1=0.1mv/℃,k2=2.5v/mv,k3=4.0mm/v,求系统的总灵敏度？

4.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：

铂电阻温度传感器：

0.45欧姆/℃，电桥：

0.02V/欧姆，放大器：

100倍，笔试记录仪：

0.2cm/V，求

（1）系统的总灵敏度；

（2）记录仪笔尖位移2cm时，所对应的温度变化值。

第二章位移检测传感器

一、选择题

1.压电式位移传感器将（）转化为力。

A电压B电流C位移D相位差

2.下列测力传感器中，属于小位移传感器的是（）

A压电式传感器B感应同步式传感器C电容式传感器D光栅式传感器

3.必须采用屏蔽措施的传感器是（）

A电容式B互感式C电阻应变式D涡流式

4.必须采用补偿措施的传感器是（）

A电容式B差动自感式C电阻应变式D涡流式

5.下列选项中，适用于测量大位移的传感器的类型是（）

A电容式B互感式C光栅式D涡流式

6.感应同步器的作用是测量（）

A电压B电流C位移D相位差

7.下列传感器中，属于发电型位移传感器的是（）

A自感式B压电式C电容式D电阻应变片式

8.测量范围大的电容式位移传感器应选用（）

A变极板面积型B变极距型C变介质型D容栅型

9.下列选项中，属于大位移传感器的是（）

A电容式B自感式C压电式D磁栅式

10.涡流式传感器不可测量（）

A位移B厚度C温度D振动

11.最常用的测量角位移的电容是（）

A平板型B圆筒型C变介质D长容栅

12.电感式传感器改善性能不考虑的因素是（）

A损耗问题B温度误差C零点剩余电压D线性度

13.磁栅式位移传感器不可以用于测量（）

A线位移B角位移C速度D噪声

答案：

CCABCCBDDCADD

二、填空题

1．传感器一般由元件和元件两部分组成。

（敏感；传感）

2．传感器中的敏感元件是指被测量，并输出与被测量的元件。

（直接感受；成确定关系的其它量）

3．传感器中传感元件是指感受由输出的、与被测量成确定关系的，然后输出的元件。

（敏感元件；另一种非电量；电量）

4．传感器的机械弹性敏感元件中，它们输入的是、、和等各种非电量，它们的输出是弹性元件本身的，如、和。

（F（力）；P（压力）；M（力矩）；T（温度）；变形；应变；位移；转角）

5．传感器中弹性元件的弹性特性是指作用在弹性元件上的与相应之间的关系，通常用或表示。

（力；变形；刚度；灵敏度）

6．传感器中弹性元件的灵敏度是指在，弹性元件产生的。

灵敏度大的弹性元件，表明该元件。

（单位力作用下；变形；软，变形大）

7．传感器中的弹性元件，形式上分为变换的弹性元件和变换的弹性元件。

（力；压力）

8.差动变压器式传感器可以直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如

和和等。

（压力重力膨胀）

9.差动变压器分辨力可以达到。

（0.1um）

10.激光测量系统由如、和三部分组成。

（激光器光学元件光电转换元件）

11．参量型位移传感器的工作原理是将被测物理量转化为电参数，即、或者等。

（电阻电容电感）

12.激光干涉式测长传感器分为和。

（单频激光干涉传感器双频激光干涉传感器）

13.发电型位移传感器有和等。

（磁电型压电型）

14.参量型位移传感器有、、和等。

（电阻式电阻应变片式电容式电感式）

15.发电型位移传感器是将被测物理量转换为，如电动势、电荷等。

（电源性参量）

16．变极距型的电容位移传感器具有较高的，但电容变化与极距变化之间为。

关系。

（灵敏度非线性）

17.涡流位移传感器主要分为和两类。

（高频反射低频透射）

18.动态磁头有个绕组。

（一个）

19.激光测量系统由、和等构成。

（激光器光学元件光电转化元件）

20．按工作原来的不同，电容式传感器可分为、、和三种类型。

第一种常用于测量，第二种常用于测量，第三种常用于测量。

（变间隙式；变面积式；变介电常数式；微小位移；角位移或较大的线位移；物位）

21．变间隙式电容传感器的初始间隙d0越小，传感器的灵敏度K0、非线性误差

，以上说明，提高K0与减小

。

在实际应用中，为使传感器具有足够大的K0值，通常使，如果还必须使

具有足够小的值，则还应满足，这就是它只能用于测量的原理。

（越大；越大；相矛盾；d0减小；

小，Δd0小；微小线位移）

22．解决变间隙式电容传感器提高K0与

间的矛盾，可采用电容传感器，后者与前者相比，不仅灵敏度，而且非线性误差也。

但是，它还受电容极板间的限制，为此，常采用的变间隙式电容传感器。

（差动式；提高一倍；降低；击穿电压；部分固体介质）

23．部分固体介质的变间隙式电容传感器的

，它既是因子，又是因子，由于N1，因此该传感器是在牺牲的前提下，换取提高的。

（灵敏度；非线性；>1；非线性误差；灵敏度）

24．变面积式电容传感器的电容增量

与动极板位移量

的关系为

，其灵敏度

。

因此，该传感器具有输出特性，即具有测量线位移的和灵敏度K为等优点。

（

；

；线性；范围大；稳定常数）

25．极板长度、极板间间隙、选介电常数介质，都可以提高变面积式电容式传感器的灵敏度。

另外，采用的变面积式电容传感器，也可以达到提高灵敏度的目的。

（增加；减小；高；齿形极板

26．用变介电常数式电容式传感器测量介质的比测量其的性能要好。

（介电常数变化；介电材料厚度变化）

27.利用原理，将非电量的变化转换成线圈（或）变化的装置，叫电感式传该器。

该传该器可分为和两大类。

（电磁感应；电感；互感；自感式；互感式）

28.自感式有式和式。

以上每种形式又可再分为式与式两种结构。

（闭路变隙；开路螺线管；单线圈；差动）

29.闭磁路变隙式电感传该器主要有、和等部分组成。

而单线圈螺线管式电感传该器则由、和等部分组成。

（铁磁性壳体；线圈；活动铁心）

30.由单线圈变隙式电感传该器的基本特性可知，其与、相矛盾。

为解决这一矛盾，通常采用或电感传该器。

（测量范围；灵敏度；线性度；差动变隙式；螺线管式）

31．写下面的比较表：

比较项目

闭磁路变隙式电感传该器

开磁路螺线管式电感传该器

灵敏度

高

低

测量范围

较小

较大

测量误差

3%左右

±5%左右

制造装配

困难

方便，批量生产互换性强

应用

逐渐减小

越来越多

32.在工程技术中，电感式传该器经常用来测量、、、、、、、及等非电量。

（位移；尺寸；振动；力；压力；转矩；应力；流量；比重）

33.电动测微仪是用于测量变化的仪器，其主要优点为、、以及等等。

（微小位移；重复性好；精度高；灵敏度高；输出信号便于处理）

34.电动测微仪的测量电路有电桥、电桥和电桥等，而应用最多的为的交流电桥。

（紧耦合电感；变压器式交流；带相敏整流；带相敏整流）

35．当电动测微仪采用变压器式交流电桥时，不论衔铁向哪个方向移动，电桥输出电压总是。

因此，不论采用，还是都无法判别该输出电压的，即无法判别衔铁。

而的交流电桥，则能较好地解决上述问题。

（交流；直流电压表；交流电压表；极性；位移方向；带相敏整流）

36.BYM型电感式压力传该器由、、、和等部分组成。

（弹簧管；衔铁；铁心；线圈；调节螺钉）

37．闭磁路变隙式差动变压器的绕组包括初级绕组和次极绕组。

前者的同名端串联，而后者的同名端则串联。

（两个；两个；顺向；反向）

38．变隙式差动变压器灵敏度K的大小与电源电压U1成，与匝数比W2/W1成，与初始间隙δ0成。

因此，δ0愈小，灵敏度，测量范围也。

（正比；正比；反比；越高；越小）

39．由于变隙式差动变压器的测量范围、结构，因而在工程实际中很少应用，而应用最多的是差动变压器。

（小；较复杂；螺线管式）

40．螺线管式差动变压器主要由、和三部分组成。

（线圈组合；活动衔铁；导磁外壳）

41．差动变压器在输出电压称为零点残余电压，其频谱主要包括和。

该电压会造成传感器再零点附近的灵敏度、分辨率和测量误差。

（基波；高次谐波；降低；变差；增大）

42．差动变压器不仅可以直接用于测量，而且还可以测量与有关的任何机械量，如、、、、和等等。

（位移；位移；振动加速度；应变；比重；张力；厚度）

43．既能检查调幅波包络，又能检查出包络的检波器称为差动相敏检波电路。

此电路不仅具有特性，而且能较好第消除。

（大小；极性；线性；零点残余电压的影响）

44．差动整流式差动变压器常用的，它是先把差动变压器两各次级线圈的分别整流，再将整流后的电流成通路差动输出。

（测量电路；互感电势；串接）

45．基于法拉第电磁感应现象，块状金属导体置于磁场中或在磁场中的作运动时，导体将产生呈的感应电流，此电流叫电涡流。

（变化着；切割磁力线；涡旋状）

46．电涡流式传感器测量系统由和两部分组成，两者利用来实现测试任务。

（传感器；被测体；磁场耦合程度）

47．被测体的电阻率ρ，相对导磁率μ，传感器线圈的激磁频率，则电涡流的轴向贯穿深度h越大。

（越大；越小；越小）

48．填写下表：

电感式传感器类型

工作原理

变隙式

间隙变化±δ时，引起气隙磁阻的改变，导致线圈电感的变化

差动变压器式

被测非电量的变化，导致线圈互感的变化，其原理为变压器原理

电涡流式

利用点涡流效应原理

49．由于电容式传感器的电容量，即容抗，因此，该传感器具有需要输入能量的优点和易受、稳定性的缺点。

（小；高；小；外界干扰；变差）

50．由于电容式传感器动极板移动过程中，以及两极板间的等原因，所以，该传感器几乎没有零漂。

（无摩擦；机械损耗很小；静电引力小）

51．由于电容式传感器的初始电容，因此，该传感器的最大关键问题是的影响极其严重，这不仅会造成传输效率，灵敏度，而且会产生很大的。

（很小；分布电容；降低；变差；测量误差）

52．对定型的电容式压力传感器而言，其灵敏度为，即传感器具有特性。

（常数；线性）

53．各种加速度传感器都采用，将被测加速度变换成或者，而后再通过传感器转换成相应的。

电容式传感器的主要特点是、。

（弹簧-质量系统；力；位移量；电参量；频率响应快；量程范围大）

54．差动式面积电容式传感器的主要优点是和。

（线性范围宽；测量误差小）

三、简答题

1、简述透射式涡流位移传感器的工作原理？

2.简述电容式位移传感器的工作原理和特点？

3.激光式位移传感器的优点有哪些？

4.感应同步式位移传感器的特点有哪些？

5.直线式感应同步器由哪两个绕组组成？

其鉴相式测量电路的作用是什么？

6.电容式位移传感器选用的绝缘材料应具备哪些特点？

7.电感式传感器有哪些种类？

它们的工作原理是什么？

8.对于电位计式位移传感器，其后接测量仪器的输入电阻对传感器的输出特性有何影响？

如何减少这个影响？

9．说明单线圈和差动变隙式传感器的主要组成、工作原理和基本特性。

10．为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传该器有更大的测位移范围？

11．根据单线圈和差动螺线管式电感传该器的基本特性，说明它们的性能指标有何异同。

12．电感式传感器测量电路的主要任务是什么？

变压式电桥和带相敏整流的交流电桥，谁能更好的完成这一任务？

为什么？

13．说明电动测微仪和电感式压力传该器的基本组成和工作原理。

14.概述变隙式差动变压器的组成、工作原理和输出特性。

15.根据螺线管式差动变压器的基本特性，说明其灵敏度和线性度的主要特点。

16.为什么螺线管式差动变压器比变隙式差动变压器的测量范围大？

17.何谓零点残余电压？

说明该电压的产生原因及消除方法。

18.差动变压器的测量电路有几种类型？

试述它们的组成和基本原理。

为什么这类电路可以消除零点残余电压？

19.概述差动变压器的应用范围，并说明用差动变压器式传感器检测振动的基本原理。

20．什么叫电涡流效应？

什么叫线圈——导体系统？

21.概述电涡流式传感器的基本结构与工作原理。

22.电涡流式传感器的基本特性式什么？

它是基于何种模型得到的？

23.电涡流的形式范围包括哪些内容？

他们的主要特点是什么？

24.被测体对电涡式传感器的灵敏度有何影响？

25.概述电涡流传感器谐振测幅电路的工作原理？

26.试述电容式传感器的工作原理与分类？

27．比较空气介质的变间隙式与差动式电容传感器的灵敏度和非线性误差

28．为什么变面积式传感器的测位移范围较大？

29．为什么采用变介质电常数式传感器测量介质介电常数变化，比测量介电材料厚度变化的性能要好？

30．说明电容式压力、加速度、荷重、位移传感器的组成、原理及主要特点？

四、计算应用题

1.请设计一装置测量体重？

2.请设计一装置测量钢板的厚度？

3.在变极板面积型电容式位移传感器中，原始电容C0=20uF，角位移为θ=π/4，求此时的电容为多少？

4.在光栅式位移传感器中，有两块刻线数目相同，切线圆半径分别为10mm、20mm的切向圆光栅同心放置，其中光栅条纹密度W=50条/mm，R=60mm，所产生莫尔条纹的间距为多少？

5.变间隙电容传感器的测量电路为运算放大电路，如下图所示。

C0=200pF，传感器的起始电容量Cx0=20pF，定动极板距离d0=1.5mm，运算放大器为理想放大器，Rf极大，输入电压ui=5sinωtV。

求当电容传感器动极板上输入一位移量Δx=0.3mm使d0减小时，电路输出电压uO为多少？

第三章力、扭矩和压力传感器

一、选择题

1.半导体应变片的应变灵敏系数臂电阻应变片的要（）

A大B小C相等D不确定

2.下列哪种传感器不属于参量型测力传感器（）

A电阻式B电容式C电感式D压电式

3.应变片的底基使用纸基与使用胶基相比，纸基的（）

A耐热性较好B应变极限较大C绝缘性能较好D寿命更长

4.在电阻应变片中对金属丝的要求中，下面哪条是正确的（）

A具有比较低的电阻系数B具有较大的温度系数

C具有较高的弹性极限D对铜的热电动势要大

5.将应变片粘贴在不同的弹性元件上，可以实现对（）的物理参数的测量。

A位移B力C无损探伤D面积

6.压力传感器不包括（）

A应变式B激光式C压电式D光电式

7.下面哪种工作方式不是应变仪电桥的工作方式（）

A单臂B双臂C三臂D四臂

8.压电晶体受力产生的电荷极性（）

A为正B为负C取决于外力的大小D取决于外力使其产生变形的形式

9．应变式拉（压）力传感器的定型产品形成系列是（）

ABLR-1BBHR-4CBHR-5DBHR-7

10.底基中胶基的适宜温度为（）

A70℃以下B70℃-100℃C100℃-300℃D400℃-500℃

11.下列那一项传感器不属于压电式力传感器。

（）

A单分量B三分量C四分量D五分量

12.光电式扭矩传感器的测量精度为（）

A1%B2%C5%D4%

13.压磁式扭矩仪又称为（）

A电感式扭矩仪B非磁弹式扭矩仪C光电式扭矩仪D磁弹式扭矩仪

14.在压力低于20Mpa时，采用（）作波登管。

A铁B磷铜C铍青铜D不锈钢

15.压电传感器的选用原则不包括（）

A量程B电动势C频带D电荷放大器

16.常见的测力系统不包括（）

A电容式B磁栅式C电阻式D电感式

答案：

ADBCBBCDACDADBBB

二、填空题

1.半导体应变片的工作原理是基于。

（压阻效应）

2.箔式电阻应变片很薄，因此能够感受到的与试件表面的更接近。

（应力状态）

3.压磁式扭矩传感器是通过测量电路测量的变化可以确定扭矩。

（感抗）

4.电容式扭矩测量仪是利用机械结构，将轴受扭矩作用后的两端面相对转角变化变换为电容器两极板之间的相对的变化，引起电容量的变化来测量扭矩。

（有效面积）

5.固体受到应力作用时，其电阻率发生变化，这种现象称为。

（压阻效应）

6.测力传感器弹性元件的形式有、、。

（柱型薄壁环型梁型）

7.丝式电阻应变片的金属丝的作用是感受机械试件的称其为敏感栅。

（应变变化）

8.在机械力作用下，铁磁材料内部产生应力或应变变化，使磁导率发生变化，磁阻相应也发生变化的现象称为。

（压磁效应）

9.丝式电阻应变片的敏感栅应具有尽可能大的电阻应变，且要求其在尽可能大的应变范围内保持为常数。

（灵敏度系数）

10.压电传感器在使用时必须接的前置放大器。

（高输入阻抗）

11.电阻应变片的温度补偿方法通常有和两大类。

（线路补偿应变片自补偿）

12.应变电桥多采用。

（交流电桥）

13.应变式力传感器要求有较高的和。

（灵敏度稳定性）

14.霍尔式压力传感器适用于压力的或测量。

（静态变化缓慢）

15.压电式力传感器适用于测量和冲击力，但不适用于静态力的测量。

（动态力）

16.电阻应变片有、、和等部分组成。

其中是应变片的核心部分。

（敏感栅；基片；覆盖层；引线；敏感栅）

17.电阻应变片的主要技术数据有、和。

（阻值；灵敏度；线栅尺寸）

18.按材料不同，电阻应变片可分为和半导体应变片两大类。

前者的敏感栅有、和三种类型。

（敏感栅；金属；丝式；箔式；薄膜式）

19.应变片丝式敏感栅的材料是。

为确保应变片的性能，对此类材料的主要要求是：

应变灵敏系数，且为；电阻率；电阻温度系数。

（金属电阻丝；K0大；常数；ρ大；α小）

20.当前，制作丝式敏感栅最理想的材料是，它的主要优点是：

；；和。

（康铜；K0大且恒定；ρ大；α小；工艺性好）

21.由于而引起导电材料变化的现象，叫应变效应。

金属电阻应变片的应变效应受和两项变化