传感器与检测第二版复习题.docx
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传感器与检测第二版复习题
一、选择题
1.用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可（）。
B
A、增加敲击力
B、增加锤头硬度
C、增大锤重
D、减小锤重
2.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（）。
C
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
3.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
4.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）。
D
线性度越好
迟滞越小
重复性越好
分辨力越高
5.感应同步器的作用是测量（）。
C
电压
B.电流
C．位移
D．相位差
6.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
7.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（）。
C
A．霍尔效应B．光电效应
C．应变效应D．压电效应
8.在霍尔元件的主要指标中，KH是指（）灵敏度。
A
Ａ．磁Ｂ．乘积Ｃ．电流Ｄ．电势
9.在检测技术中，主要采用的是压电型换能器，发射超声波利用压电材料的（）。
C
A．多普勒效应B．多普勒频移C．逆压电效应D．正压电效应
10.传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为（）。
B
A．非线性B．迟滞C．重复性D．灵敏度误差
11.不能实现非接触式测量的传感器是（）。
A
A压电式B电涡流式C光电式D光纤式
12.（）是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。
C
A．敏感元件B．转换元件C．传感器D．被测量
13.半导体应变片的主要优点是（）。
B
A．线性好B．灵敏度高C．温漂小D．稳定性好
14.为减轻传感器测量电路的负载效应，应（）。
A
A．增大负载内阻B．使负载阻抗与信号阻抗匹配
C．减小负载内阻D．最好使负载短路
15.测量不能直接接触的高温物体温度，可采用（）温度传感器。
B
A.热电偶B.亮度式C.半导体三极管D.半导体二极管
16.压电式传感器目前多用于测量（）。
D
A．速度B．静态的力或压力C．加速度 D．动态的力或压力
17.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是（）。
D
A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件
18.传感器的种类和形式很多，RLC震荡电路的动态特性可看作是（）。
C
A．零阶系统B．一阶系统C．二阶系统D．三阶系统
19.下列那种器件不是利用内光电效应制成的（）。
D
A．光电池B．光敏二极管C．光敏电阻D．光电倍增管
20.固态压敏电阻在某一方向上承受应力时，它的电阻值发生显著变化，这是由哪些方面因素发生显著变化引起的（）。
A
A.电阻率B.几何尺寸C.晶面上电荷D.极化电荷
21、压电晶片的连接方式中串联接法（）A
A、输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作输出信号
B、输出电荷大，本身电容大，时间常数大
C、输出电压小，本身电容大，适宜用于以电压作输出信号
D、输出电荷小，本身电容小，时间常数大
22、下面不属于不等位电势U0产生原因的是（）。
C
A、霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位面上；
B、半导体材料不均匀造成了电阻率不均匀或几何尺寸不均匀；
C、元件由金属或绝缘体构成；
D、激励电极接触不良造成激励电流不均匀分布等
23、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（）C
A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上
B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀
C．周围环境温度变化
D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配
24、变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（）C
A．灵敏度K0增加B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加D．非线性误差减小
25、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ ）。
C
A．变间隙式 B．变面积式C．变介电常数式 D．空气介质变间隙式
26、直流电桥的平衡条件为（）B
A．相邻桥臂阻值乘积相等B．相对桥臂阻值乘积相等
C．相对桥臂阻值比值相等D．相邻桥臂阻值之和相等
27、全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（）。
C
A.不变B.2倍C.4倍D.6倍
28、变气隙式自感传感器，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将（）。
A
A．增大B．减小C．不变D．无法确定
29、固态压敏电阻在某一方向上承受应力时，它的电阻值发生显著变化，这是由哪些方面因素发生显著变化引起的_______。
A
A.电阻率；B.几何尺寸；C.晶面上电荷；D.极化电荷
30、在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为（）C
A．组合测量B．静态测量C．等精度测量D．零位式测量
31、以下那一项不属于电路参量式传感器的基本形式的是（）。
D
A.电阻式 B.电感式C.电容式 D.电压式
32、电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是（ ）。
B
A、60Ω B、120Ω C、200Ω D、350Ω
33、差动变压器属于（）。
D
A.电容式传感器 B.压电式传感器C.电阻式传感器 D.电感式传感器
34、属于传感器动态特性指标的是（）。
C
A、量程
B、灵敏度
C、阻尼比
D、重复性
35、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）。
C
A、压力B、力矩C、温度D、厚度
36、信号传输过程中产生干扰的原因是（）。
C
A.信号是缓变的B.信号是快变的
C.干扰的耦合通道D.信号是交流的
37、直流电桥的平衡条件可以概括为（）。
A
A．对臂阻抗之积相等
B．对臂阻抗之比相等
C．相邻臂阻抗之积相等
D．相邻臂阻抗之和相等
38、选择二阶装置的阻尼比ζ=0．707，其目的是（）。
D
A．阻抗匹配
B．增大输出量
C．减小输出量
D．接近不失真条件
39、压电式传感器目前多用于测量（ ）。
B
A．静态的力或压力 B．动态的力或压力C．位移 D．温度
40、属于传感器动态特性指标的是（）。
C
A、量程
B、灵敏度
C、阻尼比
D、重复性
41、在以下几种传感器当中（）属于自发电型传感器。
C
A、电容式B、电阻式
C、压电式D、电感式
42、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是（）。
C
减小激励电流B、减小磁感应强度
C、使用电桥调零电位器D、增大磁感应强度
43、以下四种传感器中属于四端元件的是（）。
D
霍尔元件B、压电晶体
C、应变片D、热敏电阻
44、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
45、传感器的线性范围愈宽,表明传感器工作在线性区域内且传感器的（）。
A
A、工作量程愈大B、工作量程愈小
C、精确度愈高D、精确度愈低
46、当压磁元件受外力作用时磁力线分布呈（）。
C
A、轴对称分布B、原形
C、椭圆形D、方形
47、属于传感器动态特性指标的是（）。
C
A、量程B、灵敏度
C、阻尼比D、重复性
48、传感器的组成部分中直接感受被测物理量的是（）。
B
A、转换元件B、敏感元件
C、转换电路D、放大元件
49、通常在微机控制的检测系统中完成多路切换的器件是（）。
B
A、采样保持器B、多路模拟开关
C、集成运放D、滤波器
50、在典型噪声干扰抑制方法中差分放大器的作用是（）。
B
A、克服串扰B、抑制共模噪声
C、抑制差模噪声D、消除电火花干扰
51、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为（）。
D
A、磁电效应B、声光效应
C、光生伏特效应D、光电导效应
52、属于传感器动态特性指标的是（）。
D
A、重复性B、线性度
C、灵敏度D、固有频率
53、对石英晶体，下列说法正确的是（）。
A
A、沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生。
B、沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生。
C、沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生。
D、沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生。
54、用电桥测量应变时，如下哪种形式既有很好的线性，又具有最高的增益（）。
A
A、全桥B、半桥单臂
C、半桥双臂D、对面放置一对
55、影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（）。
D
A、电缆的安装与固定方式
B、电缆的长度
C、前置放大器的输出阻抗
D、前置放大器的输入阻抗
56、传感器能检测到的最小输入增量为（）。
D
A、灵敏度B、迟滞
C、阈值D、分辨率
57、电机轴上安装一个10个齿的调制盘，以30π的角速度转动时，光电二极管的输出信号频率是（）。
D
A、300HzB、180Hz
C、450HzD、150Hz
58、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过（）来实现。
B
A、减小弹簧片的刚度B、增加磁铁的质量
C、减小系统的阻尼力D、提高磁感应强度
59、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
60、光敏二极管或者三极管测量某光源的光通量时，是根据它们的（）特性实现的。
B
A、光谱特性B、伏安特性C、频率特性D、光电特性
二、填空题
1、传感器通常由敏感元件和转换元件组成，分别完成_______和_______两个基本功能。
（检测）（转换）
2、传感器的技术的发展趋势表现为提高与改善传感器的技术性能；开展基础理论研究，寻找新原理、开发新材料、采用新工艺和探索新功能等；传感器的_______、智能化、网络化、微型化。
（集成化）
3、衡量传感器静态特性的主要指标是______、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和漂移。
（线性）
4、用弹性元件盒电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按照用途划分为应变式________传感器、应变式________传感器。
（任填两个）
本题答案：
（测力）（加速度）
5、电阻式传感器是将被测量的变化转化为______变化的传感器。
（电阻）
6、采用热电阻作为测量温度的原件是将______的测量转化为______的测量。
（温度）（电阻）
7、用于制作压电传感器的常用压电材料是和。
（石英晶体）（压电陶瓷）
8、电感式传感器是利用电磁感应原理将被测物理量转换成线圈和的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化，从而实现非电量到电量的转换。
（自感系数）（互感系数）
9、将电能转变为机械能的压电效应称为。
（逆压电效应）
10、将温度转换为电势大小的热电式传感器是传感器（热电偶）
11、某热敏电阻，其B值为2900K，若冰点电阻为500k
，热敏电阻在100℃时的阻抗为_____。
（_29k
_）
12、光纤传感器一般分为两大类，即传光型（非功能性）光纤传感器和__________光纤传感器.（传感性（功能性））
13、热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。
（负）
14、由于传感器输出信号一般都很微弱，需要有将其放大或转换为容易传输、处理、记录和显示的形式。
（信号调理转换电路）
15、数据融合的三个层次：
原始层、特征层、_______。
（决策层）
16、传感器可按输入量、输出量、___________、基本效应、能量变换关系以及所蕴含的技术特征来分类。
（工作原理）
17、传感器性能的改善主要集中于差动技术、平均技术、_______________、屏蔽、隔离与干扰抑制、稳定性处理。
（补偿与修正技术）
18、传感器的静态特性是它在稳态信号作用下的____________关系。
（输入-输出）
19、一个理想的传感器就是要确被测信号的无失真转换，使检测结果尽量反映出被测量的原始特征，写出他的输出y（t）和输入x（t）的关系_______________。
（y（t）=Ax（t-t0））
20、电桥应变片R置于单臂测量电桥，若提高桥臂比则非线性误差将_______。
（减小）
21、半导体电阻应变片的工作原理是主要基于半导体材料的_______________。
（压阻效应）
22、某霍尔元件尺寸为
，沿l方向通以电流I=1.0mA，在垂直于lw面方向加有均匀磁场B=0.3T，传感器的灵敏系数KH=22V/（A·T），则其输出霍尔电势为__，其载流子浓度为_______。
（6.6mV）（2.84×1020）
23、涡流式传感器的主要优点是、和结构简单。
（无接触）（动态特性好）
24、某些材料（如霍尔元件）的电阻值受到磁场的影响而改变的现象称为________。
（磁阻效应）
25、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减少）。
（①）
26、霍尔传感器广泛应用于、、加速度和振动等方面的测量（电磁）（压力）
27、而将温度变化转换为电阻大小的热电式传感器是（金属材料）或（半导体材料）。
（热电阻）（热敏电阻）
28、CCD图像传感器分为线性CCD和面阵CCD，面阵CCD主要用于。
（摄像领域）
29、软测量的输入数据处理包括换算和两方面。
（数据误差处理）
30、为便于对测量数据进行误差分析和处理，根据测量数据中误差的特征或特性可以将误差分为：
系统误差、和。
（随机误差）（粗大误差）
31、按传感器的输入量进行分类可分为位移传感器、速度传感器、_____________、湿度传感器、压力传感器。
（温度传感器）
32、瞬间响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用___________作为输入。
（正弦函数）
33、传感器的动态特性可以从____________两个方面来分析。
（时域和频域）
34、最有效，最常用的电阻应变片温度补偿方法是____________。
（电桥补偿法）
35、电桥平衡的条件可概括为相邻两臂电阻的比值______。
（相等）
36、电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用__________________。
（交流平衡电桥）
37、电磁组式传感器的敏感元件由线圈、和三部分组成。
（铁芯）（衔铁）
38、压电陶瓷需要有和的共同作用才会具有压电效应。
（外电场）（压力）
39、磁电感应式传感器是以为理论基础的。
（电磁感应原理）
40、采用热电阻作为测量温度的元件是将的测量转换为的测量。
（温度）（电阻）
41、光电效应分为 和 两大类。
（内光电效应）（外光电效应）
42、光纤传感器由、和光探测器三部分组成。
（光源）（光纤）
43、用水银温度计测量水温，如从测量的具体方法来看它属于测量。
（偏差式）
44、数据融合人工智能类方法：
__________、、智能融合方法。
（模糊逻辑推理）（神经网络方法）
三、简答题
1.改善传感器性能的技术途径有哪些？
答：
①差动技术；②平均技术；③补偿与修正技术；④屏蔽、隔离与干扰抑制；⑤稳定性处理。
2.什么是传感器的动态特性？
如何分析传感器的动态特性？
传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变化的输入量的响应特性。
传感器的动态特性可以从时域和频域两个方面分别采用瞬态响应法和频率响应法来分析。
瞬态响应常采用阶跃信号作为输入，频率响应常采用正弦函数作为输入。
3.试分析差动变压器式传感器工作原理。
答：
在A、B两个铁芯上绕有两个一次绕组W1a,W1b=W1，和两个二次绕组W2a,W2b=W2，两个一次绕组顺向串接，两个二次绕组反向串接。
衔铁处于初始位置时，差动变压器输出电压为零；
试分析差动变压器式传感器工作原理。
答：
在A、B两个铁芯上绕有两个一次绕组W1a,W1b=W1，和两个二次绕组W2a,W2b=W2，两个一次绕组顺向串接，两个二次绕组反向串接。
衔铁处于初始位置时，差动变压器输出电压为零；
试分析差动变压器式传感器工作原理。
答：
在A、B两个铁芯上绕有两个一次绕组W1a,W1b=W1，和两个二次绕组W2a,W2b=W2，两个一次绕组顺向串接，两个二次绕组反向串接。
衔铁处于初始位置时，差动变压器输出电压为零；
变压器输出电压可以表示衔铁位移大小，但不能辨别方向。
4.什么是光电效应、内光电效应、外光电效应？
答：
光照射到物体上使物体发射电子，或电导率发生变化，或产生光生电动势等，这些因光照引起物体电学特性改变的现象称为光电效应。
当光照射到金属或金属氧化物的光电材料上时，光子的能量传给光电材料表面的电子，如果入射到表面的光能使电子获得足够的能量，电子会克服正离子对它的吸引力，脱离材料表面进入外界空间，这种现象称为外光电效应。
根据外光电效应制作的光电器件有光电管和光电倍增管。
内光电效应是指物体受到光照后所产生的光电子只在物体内部运动，而不会逸出物体的现象。
内光电效应多发生在半导体内，可分为因光照引起半导体电阻率变化的光电导效应和因光照产生电动势的光生伏特效应两种。
光电导效应是指物体在入射光能量的激发下，其内部产生光生载流子（电子-空穴对），使物体中载流子数量显著增加而电阻减小的现象。
基于光电导效应的光电器件有光敏电阻。
光生伏特效应是指光照在半导体中激发出的光电子和空穴在空间分开而产生电位差的现象，是将光能变为电能的一种效应。
基于光生伏特效应的光电器件典型的有光电池；此外，光敏二极管、光敏晶体管也是基于光生伏特效应的光电器件。
5.什么是随机误差？
随机误差有何特征？
随机误差的产生原因是什么？
对同一被测量进行多次重复测量时，绝对误差的绝对值和符号不可预知地随机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性，这类误差称之为随机误差；
随机误差大，测量结果分散，精密度低。
反之，测量结果的重复性好，精密度高；
在实际测量中，当系统误差已设法消除或减小到可以忽略的程度时，如果仍然存在测量数量不稳定的现象，则说明存在随机误差。
随机误差是测量过程中许多独立的、微笑的、偶然的因素引起的综合结果。
6、传感器输入-输出特性的线性化由什么意义？
如何实现其线性化？
答：
传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：
切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线。
7、应变电阻式传感器的工作原理是什么？
答：
电阻应变式传感器的工作原理是基于应变效应的。
当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。
输出的电量大小反映了被测物理量的大小。
8、引起零点残余电压的原因是什么？
如何消除零点残余电压？
答：
原因有三：
（1）传感器的两个次级绕组的电气参数不同和几何尺寸不对称
（2）磁性材料的磁化曲线的非线性
（3）励磁电压本身含高次谐波。
消除方法：
（1）尽可能保证传感器的几何尺寸、绕组线圈电气参数和磁路的对称；
（2）采用适当的测量电路，如相敏整流电路。
9.试区分功能型和非功能型光纤传感器。
答：
（1）功能型光纤传感器。
这是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测量对光纤内传输的的光进行调制，使传输的光的强度、相位、频率或偏振等特性发生变化，再通过对被调制过的信号进行解调，从而得出被测信号。
（2）非功能型光纤传感器。
这是利用其它敏感元件感受被测量的变化，与其他敏感元件组合而成的传感器，光纤只作为光的传输介质。
10.什么是软测量？
实现软测量的一般方法是什么？
答：
所谓软测量，就是依据某种最优化准则，选择与被估计变量相关的一组可测变量，构造某种以可测变量为输入、被估计变量为输出的数字模型，通过计算机软件实现对无法直接测量的重要过程变量的估计。
方法：
辅助变量选择、输入数据处理、软测量模型建立和软测量模型的校正等。
11.传感器一般由哪几部分组成？
答：
传感器的基本组成分为敏感元件和转换元件两部分，分别完成检测和转换两个基本功能。
辅助电源
信号调节转换电路
传感元件
被测量
敏感元件
另外还需要信号调理与转换电路，辅助电源。
12.传感器输入-输出特性的线性化由什么意义？
如何实现其线性化？
答：
传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。
常用的线性化方法是：
切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移拟合，多数情况下用最小二乘法来求出拟合直线
13.测量方法是如何分类的？
（1）根据测量方式的不同可分为直接测量，间接测量和组合测量；
（2）根据测量方法的不同可以分为偏差式测量，零位式测量和微差式测量；
（3）根据测量精度要求的不同可以分为等精度测量和非等精度测量；
（4）根据被测量变化的快慢可分为静态测量和动态测量；
（5）根据测量敏感元件是否与被测介质接触可分为接触式测量和非接触式测量。
14.计量光栅是如何实现测量移位的？
答：
主光栅与运动部件连在一起，当被测物体运动时，在主光栅、指示光栅后面形成黑白相间的莫尔条纹，条纹宽度和运动部件的位移成正比。
15.试比较数据融合的三个层次：
原始层、特征层、决策层。
答：
原始层：
它是直接在采集到的原始数据层上进行的融合，在各种传感器的原始测报未经预处理之前就进行数据的综合与分析。
特征层：
属于中间层次的融合，它先对来自传感器的原始信息进行特征提取（特征可以是目标的边缘、方向、速度等），然后对特征信息进行综合分析和处理。
决策层：
通过不同类型的传感器观测同一个目标，每个传感器在本地完成基本的处理，其中包括预处理、特征抽取、识别或判决，以建立对所观察目标的初步结论。
16、传感器技术的发展趋势有哪些？
答：
①提高与改善传感器的技术性能；②开展基础理论研究、寻找新原理、开发新材料、采用新工艺或探索新功能等；③传感器的集成化；④传感器的智能化；⑤传感器的网络化；⑥传感器的微型化；
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