传感器与检测技术检测.docx

传感器与检测技术检测.docx

《传感器与检测技术检测.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器与检测技术检测.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

传感器与检测技术检测

三、填空题

1、传感技术与信息学科紧密相关，是自动检测和自动转换技术的总称。

2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科。

3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换。

4、传感器按构成原理，可分为物性型和结构型两大类。

5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路

等三部分组成。

6、传感器能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

7、按输入量分类，传感器包括位移传感器、速度传感器、温度传感器压力传感器、等。

8、传感器的输出量有模拟量和数字量两种。

9、根据传感技术涵盖的基本效应，传感器可分为物理型、化学型和生物型。

10、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置传感器，通常由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信号调节转换电路组成。

11、传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

是实现传感功能的基本器件。

12、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物，将非电量输入转换成电量输出。

13、由传感器的定义可知，传感器要完成两个方面的功能：

检测和转换。

因此传感器通常由敏感元件和转换元件组成。

14、传感技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。

15、根据传感器的构成，可以将传感器分为物性型和结构型。

四、简答题

1、什么是传感器？

传感器的共性是什么？

2、解释什么是传感器？

传感器的基本组成包括哪两大部分？

这两大部分各自起什么作用？

3、请简述传感器技术的分类方法。

4、请谈谈你对传感技术的发展趋势的一些看法。

5、试述传感器的定义、共性及组成。

三、填空题

1、灵敏度是传感器在稳态下输出量变化对输入量变化的比值。

2、系统灵敏度越高，就越容易受到外界干扰的影响，系统的稳定性就越差。

3、漂移是指传感器在输入量不变的情况下，输出量随时间变化的现象。

4、传感器的灵敏度是指在稳态信号下输出量变化对输入量变化的比值。

6、衡量传感器的静态特性的指标包含线性度、灵敏度、迟滞、重复性和漂移。

7、一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和__动态特性__，才能完成信号无失真的转换。

9、阶跃响应特性是指在输入为阶越函数时，传感器的输出随时间的变化特性。

常用响应曲线的上升时间、响应时间、超调量作为评定指标。

11、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mv，其灵敏度为60mv/mm。

四、简答题

1、什么是传感器的静态特性？

它有哪些性能指标？

如何用公式表征这些性能指标？

2、什么是传感器的动态特性？

其分析方法有哪几种？

3、什么是传感器的静特性？

主要指标有哪些？

有何实际意义？

4、什么是传感器的基本特性?

传感器的基本特性主要包括哪两大类？

解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。

（要求每种特性至少列出2种常用指标）

五、计算题

1、试求下列一组数据的端点线性度：

2、试计算某压力传感器的迟滞误差和重复性误差（一组测试数据如下表示）。

二、填空题

1、单位应变引起的电阻值变化量称为电阻丝的灵敏度系数。

2、产生电阻应变片温度误差的主要因素有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。

3、直流电桥平衡条件是相邻两臂电阻的比值相等。

4、直流电桥的电压灵敏度与电桥的供电电压的关系是正比关系。

5、电阻应变片的温度补偿中，若采用电桥补偿法测量应变时，工作应变片粘贴在被测试件表面上，补偿应变片粘贴在与被测试件完全相同的补偿块上，且补偿应变片不承受应变。

6、半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大。

7、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差同时还能起到提高灵敏度的作用。

8、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片，其工作原理是基于应变效应。

9、应变式传感器中的测量电路是式将应变片的电阻变化量转换成电量的变化，以便方便地显示被测非电量的大小。

10、电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到温度补偿的作用。

11、应变式传感器是由弹性元件和电阻应变片及一些附件组成的。

12、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称应变效应；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。

13、应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化，为显示与记录应变的大小，还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的___信号调节电路_，一般采用测量电桥。

14、电阻应变片的温度误差是由环境温度的改变给测量带来的附加误差，其产生的原因有电阻温度系数的影响和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。

15、要把微小应变引起的微小电阻变化精确的测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用直流电桥或交流电桥。

16、减小或消除非线性误差的方法有提高桥臂比和采用差动电桥。

其中差动电桥可分为半桥差动和全桥差动两种方式。

三、简答题

1、什么叫应变效应？

利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因。

3、什么是直流电桥？

若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？

各自的输出电压如何计算？

4、简述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿方法。

5、试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。

6、 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？

7、简要说明电阻应变式传感器的工作原理。

8、请简要一下解释压阻效应。

四、计算题

1、在半导体应变片电桥电路中，其一桥臂为半导体应变片，其余均为固定电阻，该桥路受到ε=4300μ应变作用。

若该电桥测量应变时的非线性误差为1%，n=R2/R1=1，则该应变片的灵敏系数为多少？

2、图中，设负载电阻为无穷大（开路），图中E=4V，R1=R2=R3=R4=100Ω。

（1）R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为△R1=1.0Ω时，试求电桥的输出电压Uo。

（2）R1，R2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压Uo。

（3）R1，R2都是应变片，且批号相同，感应应变的大小为△R1=△R2=1.0Ω，但极性相反，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压Uo。

3、图中，设电阻应变片R1的灵敏度系数K=2.05，未受到应变时，R1=120Ω。

当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m。

试求：

（1）应变片的电阻变化量△R1和电阻相对变化量△R1/R1。

（2）将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出的电压及其非线性误差。

（3）如果要减小非新性误差，应采取何种措施？

并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。

4、一应变片的电阻R=120Ω，k=2.05，用作应变片为800μm/m的传感元件。

①.求ΔR/R和ΔR；

②.若电源电压U=3V，惠斯登电桥初始平衡，求输出电压U0。

11、一个直流应变电桥如图5-38。

已知：

R1=R2=R3=R4=R=120Ω，E=4V，电阻应变片灵敏度S=2。

求：

（1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化R1/R=1/100时，输出电压为多少？

（2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2是否能感受同样极性的应变，为什么？

5、一个直流应变电桥如图（a）所示，已知R1=R2=R3=R4=R=100Ω,E=4V，电阻应变片灵敏度S=2。

求：

1）当R1为工作应变片，其余为外接电阻，R1受力后变化ΔR1/R=1/100时，输出电压为多少？

2）当R2也改为工作应变片，若R2的电阻变化为1/100时，问R1和R2能否感受同样极性的应变，为什么？

3）若要测量图（b）所示悬臂梁的受力F,四个臂全部为应变片，请在梁上标出R1、R2、R3、R4应变片粘贴的位置。

6、已知一等强度梁测力系统，Rx为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2，未受应变时，Rx=100Ω。

当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=1000μm/m，求：

（1）应变片电阻变化量∆Rx和电阻相对变化量∆Rx/Rx。

（2）将电阻应变片Rx置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。

（3）若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取哪些措施？

分析在不同措施下的电桥输出电压及电桥非线性误差大小。

三、填空题

1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的自感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

2、对变隙式差动变压器，当衔铁上移时，变压器的输出电压与输入电压的关系是反相。

3、对螺线管式差动变压器，当活动衔铁位于中间位置以上时，输出电压与输入电压的关系是同频同相。

4、产生电涡流效应后，由于电涡流的影响，线圈的等效机械品质因数下降。

5、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据   变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用    顺向串接形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

6、变隙式差动变压器传感器的主要问题是灵敏度与     衔铁位移量的矛盾。

这点限制了它的使用，仅适用于   微小位移的测量。

三、填空题

7、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于        中间位置时，输出电压应该为零。

实际不为零，称它为      零点残余电压。

8、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：

 差动整流电路和    相敏检波电路电路。

9、变磁阻式传感器的敏感元件由线圈、铁芯和衔铁等三部分组成。

10、当差动变压器式传感器的衔铁位于中心位置时，实际输出仍然存在一个微小的非零电压，该电压称为零点残余电压。

11、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或互感系数的变化，并通过测量电路将自感系数或互感系数的变化转换为或电流的变化，从而将非电量转换成电信号的输出，实现对非电量的测量。

12、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和调幅式。

电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。

13、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增加（①增加，②减少）。

四、简答题

1、说明差动变隙式电感传感器的主要组成和工作原理。

2、变隙式电感传感器的输出特性与哪些因素有关？

怎样改善其非线性？

怎样提高其灵敏度？

3、差动变压器式传感器有几种结构形式？

各有什么特点？

4、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？

怎样减小和消除它的影响？

5、何谓电涡流效应？

怎样利电用涡流效应进行位移测量？

6、说明变磁阻式电感传感器的主要组成和工作原理。

7、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测位移范围？

8、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。

9、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。

三、填空题

8、电容式传感器利用了将非电量的变化转化为电量的变化来实现对物理量的测量。

9、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除②（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）外是线性的。

10、电容式传感器将非电量变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量，广泛应用与位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量。

11、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化时，将导致电容量变化，传感器电容改变量与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成线性关系。

12、忽略边缘效应，变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性（线性、非线性），变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性（线性、非线性），变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为非线性（线性、非线性）。

13、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高了1倍，而非线性误差转化为平方关系而得以大大降低。

四、简答题

1、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？

2、如何改善单极式变极距电容传感器的非线性？

3、电容式传感器有哪几种类型？

差动结构的电容传感器有什么优点？

4、简述电容式传感器的工作原理与分类。

5、影响电容式极距变化型传感器灵敏度的因素有哪些？

提高其灵敏度可以采取哪些措施，带来什么后果？

6、根据电容传感器的工作原理说明它的分类，电容传感器能够测量哪些物理参量？

7、简述电容式加速度传感器的工作原理（要有必要的公式推导）

四、简答题

8、简述变极距型电容传感器的工作原理（要求给出必要的公式推导过程）。

9、试推导差动变极距型电容式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。

10、电容式传感器的基本工作原理是什么？

根据其基本原理说明它的分类并分别举例说明其应用（要求每种类型至少例出一项应用）。

二、填空题

1、压电式传感器是以某些介质的压电效应作为工作基础的。

2、将电能转变为机械能的压电效应称为逆压电效应。

3、石英晶体沿z轴/光轴方向施加作用力不会产生压电效应，没有电荷产生。

4、压电陶瓷需要有外电场和压力的共同作用才会具有压电效应。

5、压电式传感器可等效为一个电荷源Q和一个电容器C并联，也可等效为一个与电容C相串联的电压源。

6、压电式传感器是一种典型的有源传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量电测的目的。

7、压电式传感器的工作原理是基于某些  压电   材料的压电效应。

8、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的      电荷量   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。

9、沿着压电陶瓷极化方向加力时，其   晶粒的极化方向  发生变化，引起垂直于极化方向的平面上   压电特性   的变化而产生压电效应。

10、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量  随时间变化缓慢      的被测量。

特别是不能测量  静态量      。

11、压电式传感器使用电荷放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。

12、压电式传感器在使用电压前置放大器时，连接电缆长度会影响系统输出电压；而使用电荷放大器时，其输出电压与传感器的压电系数成正比。

13、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有 电荷放大器 和  电压放大器   两种形式。

14、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，这种现象称为正压电效应效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应效应。

15、石英晶体的X轴称为电轴_，垂直于X轴的平面上压电效应最强；Y轴称为机械轴，沿Y轴的机械变形最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。

16、压电效应将机械能转变为电能，逆压电效应将电能转化为机械能。

17、压电材料的主要特性参压电系数、弹性系数、介电常数、居里点、机电耦合系数及电阻。

（任选4个做填空。

）

三、简答题

1、什么叫正压电效应和逆压电效应？

什么叫纵向压电效应和横向压电效应？

2、石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么？

3、画出压电元件的两种等效电路。

4、压电元件在使用时常采用多片串接或并接的结构形式。

试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？

5、压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？

6、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。

7、什么是正压电效应？

什么是逆压电效应？

压电材料有哪些？

8、压电传感器的结构和应用特点是什么？

能否用压电传感器测量静态压力？

9、为什么压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量？

10、试从材料特性、灵敏度、稳定性等角度比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。

11、画出压电式元件的并联接法，试述其输出电压、输出电荷和输出电容的关系，并说明它的适用场合？

12、画出压电式元件的串联接法，试述其输出电压、输出电荷和输出电容的关系，并说明它的适用场合？

二、填空题

1、通过磁电作用将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。

2、磁电作用主要分为电磁感应和霍尔效应两种情况。

3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的原理进行工作的。

4、磁电感应式传感器是以电磁感应原理为基础的。

5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。

6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。

7、霍尔元件的灵敏度与元件的厚度和载流子的浓度有关。

8、霍尔元件的零位误差主要包括不等位电势和寄生直流电动势。

9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于电磁感应的一类传感器。

10、磁电式传感器是利用　电磁感应　原理将运动速度转换成　　电　信号输出。

11、磁电式传感器有温度误差，通常用　　　热磁　　　分路进行补偿。

12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受洛伦兹力作用发生运动的结果。

13、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原理进行工作的。

14、霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片厚度成反比。

三、简答题

1、简述变磁通式和恒磁通式磁电传感器的工作原理。

2、磁电式传感器的误差及其补偿方法是什么？

3、简述霍尔电势产生的原理。

4、磁电式传感器与电感式传感器有哪些不同？

磁电式传感器主要用于测量哪些物理参数？

5、霍尔元件能够测量哪些物理参数？

霍尔元件的不等位电势的概念是什么？

温度补偿的方法有哪几种？

6、简述霍尔效应及构成以及霍尔传感器可能的应用场合。

7、什么是霍尔效应？

霍尔电势与哪些因素有关？

如何提高霍尔传感器的灵敏度？

8、什么是霍尔效应？

为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片？

9、为什么说磁电感应式传感器是一种有源传感器？

10、结合左图说明磁电式传感器产生非线性误差的原因？

11、结合右图说明霍尔式微位移传感器是如何实现微位移测量的？

三、填空题

1、热电偶是将温度变化转换为热电动势的测温元件；热电阻和热敏电阻是将温度变化转换为电阻值变化的测温元件。

2、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电动势构成，另一部分是单一导体的温差电动势。

3、由于两种导体自由电子密度不同，而在其接触处形成的电动势称为接触电动势。

4、接触电动势的大小与导体的材料、接点的温度有关，而与导体的直径、长度、几何形状等无关。

5、温差电动势的大小取决于导体材料和两端的温度。

6、热电偶的热电动势与温度的对照表，称为分度表。

7、热电组丝通常采用双线并绕法的目的是为了防止电阻体出现电感。

8、热电阻是利用导体的电阻值随温度变化而变化的特性来实现对温度的测量；热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性而制成的一种热敏元件。

9、工业和计量部门常用的热电阻，我国统一设计的定型产品是铂热电阻和铜热电阻。

11、按热电偶本身结构划分，有普通热电偶，铠装热电偶、薄膜热电偶。

12、热敏电阻的阻值与温度之间的关系称热敏电阻的热电特性，它是热敏电阻测温的基础。

13、热电偶传感器是基于热电效应工作的。

15、热电阻在电桥测量电路中的接法有：

两线制、三线制和四线制。

16、采用热电阻作为测量元件是将温度的测量转换为电阻值的测量。

17、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生电动势，这种现象称热电效应；

18、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。

19、两种均质金属组成的热电偶，其电势大小与热电极直径、长度及沿热电极长度上的温度分布无关，只与热电极材料和两端温度有关。

20、电桥补偿法是用电桥的不平衡电压（补偿电势）去消除冷端温度变化的影响，这种装置称为冷端温度补偿器。

23、常用的热电式传感元件有热电偶、热电阻和热敏电阻。

24、热电式传感器是一种能将温度变化转换为电量变化的元件。

25、在各种热电式传感器中，以将温度转换为电势或电阻的方法最为普遍，例如热电偶是将温度变化转换为热电动势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻值变化的测温元件。

26、接触电动势的大小与导体材料和接点温度有关，而与导体的直径、长度、几何形状等无关；

27、如果热电偶两电极相同，则总热电动势始终为0；如果热电偶两接点温度相同，回路中总电动势为0。

28、热电偶冷端温度补偿方法有：

补偿导线法；冷端恒温法；冷端温度校正法

。

自动补偿法

29、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。

30、热电阻引线方式有3种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合；两线制适用于引线补偿，精度要求较低场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。

31、热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性而制成的一种热敏元件，特点是电阻率随温度显著变化。

根据半导体电阻—温度特性，热敏电阻可分为负温度系数热敏电阻、正温度系数热敏电阻和临界温度系数热敏电阻。

三、简答题

1、什么是热电效应和热电动势？

什么叫接触电动势？

什么叫温差电动势？

2、什么是热电偶的中间导体定律？

中间导体定律有什么意义？

3、什么是热电偶的标准电极定律？

标准电极定律有什么意义？

4、热电偶串联测温线路和并联测温线路主要用于什么场合，并简述各自的优缺点。

5、目前热电阻常用的引线方法主要有哪些？

并简述各自的应用场合。

6、

①图2中的电桥是热电偶的冷端电路。

②图2中：

Rt是的铜线电阻。

R1、R3、R4是的锰铜线电阻。

③图2中电路的作用是：

当变化时，

由提供补偿，从而保证热电偶回路

的输出不变。

7、热电偶冷端温度对热电偶的热电势有什么影响？

为消除冷端温度影响可采用哪些措施？

8、说明热电偶测温原理。

分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。

9、要用热电偶来