传感器原理与应用含答案.docx

1、传感器原理与应用含答案传感器原理与应用综合练习一、 填空题1热电偶中热电势的大小仅与 接触材料 的性质、 两接触点温度 有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。2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。3热电偶冷端电桥补偿电路中，当冷端温度变化时，由 不平衡 电桥提供一个 电位差 随冷端温度 变化 的附加电势，使热电偶回路的输出 不随 冷端温度的变化而改变，达到自动补偿的目的。4硒光电池的 光谱范围 与人类相近，它的 光谱峰值 波长与人类正常视觉的也相近，因而应用较广。5硅光电池的光电特性中，光照度与其 光电流 呈线性关系。6压电式传感器的工作原理是基于某些 介质

2、 材料的压电效应。7压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己 极化 方向。经过 极化处理 过的压电陶瓷才具有压电效应。8压电陶瓷的 压电系数 比石英晶体大得多。但石英晶体具有很多优点，尤其 稳定性 是其它压电材料无法比的。9压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量 频率小 的被测量。特别不能测量 静态量 。10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 位移 的结果。11霍尔元件是N型半导体制成扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫 激励 电极用于引入 激励电流 ；另一对叫 霍尔 电极，用于引出 霍尔电势 。12减小霍尔元件温度误差的

3、措施有：（1） 利用输入回路串联电阻 减小由输入电阻随温度变化；引起的误差。（2）激励电极 采用恒流源 ，减小由于灵敏度随温度变化引起的误差。13霍尔式传感器基本上包括两部分：一部分是弹性元件，将感受的非电量转换成 位移量 ；另一部分是霍尔元件和 磁路系统 。14磁电式传感器是利用 电磁感应 原理将 配测量 转换成感应电动势信号输出。15变磁通磁电式传感器，通常将齿轮的齿（槽）作为 永久磁铁 磁路的一部分。当齿轮转动时，引起磁路中 磁通量的变化 ，线圈感应电动势输出。16热敏电阻正是利用半导体的 载流子 数目随着温度变化而变化的特性制成的 温度 敏感元件。17热敏电阻与金属热电阻的差别在于，它

4、是利用半导体的电阻随温度变化 较显著 的特点制成的一种热敏元件。18热敏电阻的阻值与温度之间的关系称为热敏电阻的 热电特性 。它是热敏电阻测温的基础。19热敏电阻的基本类型有： 负温度 缓变型、 正温度 剧变型、 临界温度 型。20正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻不能用于 宽 温度范围的温度控制，而在某一 窄 温度范围内的温度控制中却是十分优良的。21正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻属于 剧变 型，适用于温度监测和温度控制。22金属电阻受应力后，电阻的变化主要是由 形变 的变化引起的；而半导体电阻受应力后，电阻的变化主要是由 电阻率 发生变化引起的。23对于简单的拉伸和压缩来说，当半导

5、体电阻上的作用应力与电流方向一致时，其电阻率的 相对变化 与 作用应力 成正比。24当半导体材料在某一方向承受应力时，它的 电阻率 发生显著变化的现象称为半导体压阻效应。用这个原理制成的电阻称固态 压敏电阻 。25固体受到压力后，其电阻率发生一定变化，所有固体材料都有这个特点，其中以 半导体 材料最为显著。26为了增大灵敏度，压敏电阻常常扩散（安装）在薄的 硅膜 上。压力的作用先引起 硅膜的变化 ，随之使压敏电阻承受应力。27扩散压阻器件是在硅膜片适当位置上扩散出 电阻 相等的压敏电阻，然后将它们接成 电桥 而成。28扩散硅压阻器件中，有一种圆形 膜片 与其支撑的 硅杯 合为一体，称为圆形硅杯

6、膜片结构。29湿敏电阻主要由 湿敏层 、电极和绝缘基片组成。30碳湿敏电阻是在绝缘基片上制备两个电极，然后在电极之间喷涂一层含有 的有机胶状纤维素而成。31湿敏电阻的工作原理是 湿敏元件 在吸收了环境中的水分后，引起两电极间 阻值 的变化而工作的。32磁敏二极管工作时加 正 电压。由于它的磁灵敏度很高，特别适用于测量 弱磁场 。33由磁敏二极管的工作原理知道，用 磁场方向 控制其集电极电流的变化方向（增加或减小）；用 磁场的强弱 控制其集电极电流的变化量。34磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚至数千的 磁场灵敏度 ，因而适用于 弱磁场 的测量。35气敏元件接触气体时，由于其表面 氧化还原

7、反应 ，致使其电阻率发生明显变化。36气敏电阻的材料不是通常的硅或锗材料，而是 二氧化锡 。37气敏元件工作时，需要 元件温度 比环境温度高得多，为此气敏元件结构上有 加热器 。38电阻应变片的工作原理就是依据应变效应，建立导体电阻值与变形之间的量值关系而工作的。39当应变片主轴线与试件轴线方向一致且受一维应力时，应变片灵敏系数K是应变片的 电阻变化率 与试件主应力的 半导体应变片应变值 之比40螺线管式差动变压器传感器中， 零点残余电压 是评定差动变压器性能的主要指标之一，它的存在会造成传感器在零位附近 灵敏度 降低和测量误差增大。41差动螺线管式电感传感器主要由两个 完全相同 的螺线管和初

8、始状态处于对称位置的 铁芯 组成。因而两个螺线管的初始电感相等。42电涡流传感器的配用电路有 调频式 电路、 调幅式 电路（任写两个）。43电涡流式传感器工作时，要求线圈距被测物无关的金属物体至少有一个线圈 直径 的距离，否则会使 灵敏度 降低和非线性误差加大。44采用热电阻作为测量温度的元件是将 温度 的测量转换为 电阻 的测量。45电位器的种类繁多，按工作特性可分为 线 性和 非线性 性两种。46差动变压器传感器不仅可以直接用于 位移 测量，还可以用于测量与 位移 有关的任何机械量。47测量仪表的精确度是 精密度 和 准确度 两者的总和。精确度简称 精度 。48螺线管式差动变压器传感器主要

9、由线圈组合、 活动衔铁 和 导体外壳 组成。49传感器变换的被测量的数值处在 稳定状态 下，传感器 输入/输出 的关系称为传感器的静特性，其主要技术指标有： 线性度 、灵敏度、迟滞和重复性等。50当应变片主轴线与试件轴线方向一致且受一维应力时，应变片灵敏系数K是应变片的 电阻变化率 与试件主应力的 半导体应变片应变值 之比51闭磁路变隙式单线圈电感传感器的 测量范围 与灵敏度及线性度是相矛盾的。52电涡流式传感器工作时，要求线圈距被测物无关的金属物体至少有一个线圈 直径 的距离，否则会使 灵敏度 降低和非线性误差加大。53电容式传感器中，变介电常数式多用于 液面高度 的测量。54电位器的种类繁

10、多，按工作特性可分为 线 性和 非线 性两种。55差动螺线管式电感传感器主要由两个 完全相同 的螺线管和初始状态处于对称位置的 铁芯 组成。因而两个螺线管的初始电感相等。56电涡流传感器的主体是 激励线圈 。因而它的性能对整个测量系统的性能产生重要影响。57电容式传感器中，变面积式常用于较大的 线位移 的测量。58光敏三极管可以看成普通三极管的集电结用 光敏二极管 替代的结果。通常基极不引出，只有两个电极。59光电管由一个光电阴极和一个阳极封装在真空的玻璃壳内组成，其技术性能主要取决于 光电阴极材料 。60振弦式传感器是经被拉紧的钢弦作为传感元件，其 固有频率 与弦的张紧力的平方根成正比。61

11、振筒式传感器用薄壁圆筒将被测气体 压力 或密度的变化转换成频率的变化。62所谓光栅，从它的功能上看，就是刻线间距很小的 标尺或度盘 。63振弦式传感器的原理结构中，振弦的一端用夹紧块固定在 上，另一端用夹紧块固定在 弹性感应膜片 上。64对某种物体产生 光电效应 有一个 最低频率单色光 的限制，称为红限。65光敏二极管的结构与普通二极管相似，其管芯是一个具有 光敏特性 的PN结。它是在 反向 电压下工作的。66振筒式传感器中，激励器与拾振器通过 振筒耦合 ，加上放大器和反馈网络组成一个振荡系统，所以振筒是由 磁性金属 材料制成的。67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

12、差，同时还能起到温度补偿的作用。68螺线管式差动变压器传感器中，按线圈绕组排列方式的不同，分为一节式、二节式、三节式、四节式、五节式。通常采用二节式和三节式。69电涡流传感器的整个测量系统由传感器和被测体两部分组成。利用两者的磁性 耦合来完成测量任务。70测量是借助专用的技术和设备，通过实验和计算，取得被测对象的某个量的大小和符号。71常用的非线性电位器结构以指数式和对数式居多。72传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。73工业上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。74分辨率是显示仪表能够检测到被测量 最小变化量 的本领。一般模拟式仪表的分辨率规定为

13、最小刻度 分格数值的一半；数字式仪表的分辨率规定为 的数字。75螺线管式差动变压器传感器的导磁外壳的功用主要是提供 静电屏蔽 。76电阻应变片的初始电阻R0是指应变片未粘贴时，在室温下测得的 静态 电阻。77电涡流传感器工作时，被测物体电阻率和相对导磁率r越 小 ，则传感器的灵敏度越 高 。78铜热电阻在一些测量精度要求 不太高 ，且温度较低的场合，用来测量 -50-150 范围的温度。79压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己_极化_方向，经过_极化处理_的压电陶瓷才具有压电效应。80按热电偶本身结构划分，有_普通_热电偶，铠装热电偶、_微型_热电偶。81振筒式传感

14、器用簿壁圆筒将被测气体_压力_或密度的变化转换成频率的变化。82单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、_和可沿线圈轴向_ 组成。83传感元件是只感受由_元件输出的，并且与被测量成确定关系的_，然后输出_的元件。84湿敏电阻是一种_随环境_变化而变化的敏感元件。85电阻应变片的温度补偿中，若采用电桥补偿法测量应变时，_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_上，且补偿应变片_。86热敏电阻的阻值与_之间的关系称热敏电阻的热电特性。它是热敏电阻测温度的基础。87电涡流式传感器的测量系统由_和_两部分组成，利用两者之间的_藕合来完成测量任务。88所谓光栅，从它的功能上看，就是刻线间

15、距很小的_尺标或度盘_。89. 硅光电池的结构是在N型硅片上渗入P型杂质形成一个大面双_而成。90采用热电阻作为测量温度的元件是将_温度_的测量转换为_电阻_的测量。91电阻应变片的工作原理就是依据应变效应建立导体_与_之间的量值关系而工作的。92电阻应变片的初始电阻Ro是指应变片未粘贴时，在室温下测得的_静态_电阻。93螺线管式差动变压器传感器的导磁外壳的功用主要是提供_静电屏蔽_。94差动变压器传感器不仅可以直接用于_位移_测量，还可以用于测量与_位移_有关的任何机械量。95电涡流传感器工作时，被测物体电阻率和相对导磁导率越_小_，则传感器的灵敏度越_高_。96计量光栅传感器中，用观测莫尔

16、条纹移动的距离(计算条纹通过某点的数目)来观测光栅的_。97热电偶中，热电势的大小仅与_接触材料_材料的性质及两接点的_温度_有关，而与热电极的尺寸、形状及温度分布无关。 98用霍尔元件组成的霍尔式压力和压差传感器，结构上基本包括两部分：一部分是弹性元件，它将感受的非电量转换成_；另一部分是霍尔元件和_。99热敏电阻与金属电阻的差别在于，它是利用半导体电阻随_温度_变化较显著的特点制成的一种热敏元件。100磁敏二极管和三极管具有比霍尔元件高数百甚致数千的_磁场灵敏度_，适于_弱磁场_的测量。二、 选择题1一个热电偶产生的热电势为E0，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证

17、已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（ D ）。A增加 B减小C增加或减小不能确定 D不变2实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（ A ）。A纯金属 B非金属 C半导体 D合金3工程（工业）中，热电偶冷端处理方法有（ AD ）。A热电势修正法 B温度修正法C0C恒温法 D冷端延长法4热电偶可以测量（ C ）。A压力 B电压 C温度 D热电势5压电式传感器目前多用于测量（ BD ）。A静态的力或压力 B动态的力或压力C速度 D加速度6压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（ AD ）。A 前者比后者灵敏度高得多B 后者比前者灵敏度高得多C 前者比后者性能稳定性高得多D 后者

18、比前者性能稳定性高得多7霍尔效应中，霍尔电势与（ AC ）。A激磁电流成正比 B激磁电流成反比C磁感应强度成正比 D磁感应强度成反比8热敏电阻测温的基础是根据它们的（ B ） A伏安特性 B热电特性C标称电阻值 D测量功率9负温度系数缓变型热敏电阻有较好的感温特性，适用于一定范围的 温度 检测；正温度剧变型和临界温度型热敏电阻属于 剧变 型，适于温度监测和温度控制。10对于固态压敏电阻的简单拉伸和压缩来说，当作用应力与电流方向一致时，它的电阻率相对变化率与（ A ）。A 半导体材料的弹性模量成正比B 半导体材料的弹性模量成反比C 作用应力成正比D 作用应力成反比11利用扩散硅压阻器件可以制成小

19、型的（ B ）传感器。A温度 B压力 C加速度 D流量12通常用应变片式传感器测量（ C ）。A温度 B密度C加速度 D电阻13差动变压器式传感器的结构形式很多，其中应用最多的是（ B ）。A 变间隙式B 变面积式C 螺线管式14通常用振弦式传感器测量（ B ）。A温度 B扭矩C电流频率 D大位移15差动变压器传感器配用的测量电路主要电路有（ AB ）。A差动相敏检波电路 B差动整流电路C直流电桥 D差动电桥16若使电涡流传感器的灵敏度高，被测物体的电阻率和相对磁导率 r应该是（ AC ）。A大 B小C r大 D r小17当一定波长入射光照射物体时，反映该物体光电灵敏度的物理量是（ B ）。A

20、红限 B量子效率C逸出功 D普朗克常数18光敏三极管工作时（ A ）。A 基极开路、集电结反偏、发射结正偏B 基极开路、集电结正偏、发射结反偏C 基极接电信号、集电结正偏、发射结反偏19在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（ B ）。A外光电效应 B内光电效应D 光电发射20振弦式传感器中，把被测量转换成频率的关键部件是（ D ）。A激励器 B拾振器C永久磁铁 D振弦21用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（ B ）。A 接线方便B 减小引线电阻变化产生的测量误差C 减小桥路中其它电阻对热电阻的影响D 减小桥路中电源对热电阻的影响22单线圈螺线管式电感传感器广泛用于测量（

21、C ）。A 大量程角位移B 小量程角位移C 大量程直线位移D 小量程直线位移23变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（ B ）。A正比关系 B反比关系C无关系24利用电涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和灵敏度，其激磁线圈（半径为ra）与被测物体间的距离x应该满足（ B ）。Arax BraxCrax25通常用电容式传感器测量（ B ）。A电容量 B加速度C电场强度 D交流电压26应变片的主要参数有（ A ）A初始电阻值 B额定电压C允许工作电压 D额定功率27为了使螺线管差动变压器传感器具有较好的线性度，通常是（ AC ）A 取测量范围为线圈骨架的1/101/4

22、B 取测量范围为线圈骨架的1/22/3C 激磁电流频率采用中频D 激磁电流频率采用高频28通常用应变式传感器测量( C )。 A温度 B密度C加速度 D电阻29检测不同颜色的光，需要选用光电管的( C )。 A同一型号灵敏度不同 B额定电压不同C光谱特性不同30用光敏二极管或三级管测量某光源的光通量时，是根据它们的什么特性实现的( B ) A光谱特性 B伏安 C频率特性 D光电特性31利用电涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和灵敏度，其激磁线圈（半径为ra）与被测物体间的距离x应该满足( B )。 A B C D 32利用扩散硅压阻器件制成的小型传感器可以测量( B )。 A温度 B

23、压力 C加速度 D流量33为了使螺线管差动变压器传感器具有较好的线性度，通常是( A )A取测量范围为线圈骨架的l10l /4B. 取测量范围为线圈骨架的1223C. 激磁电流频率采用中频D激磁电流频率采用高频 34差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( B )。 A直流电桥 B变压器式交流电桥C差动相敏检波电路 D运算放大电路35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( A ) A直流平衡电桥 B直流不平衡电桥 C交流平衡电桥 D交流不平衡电桥36目前，我国生产的铂热电阻，其初始电阻值有( C )。 A30 B50 C100 D4037振弦式传感器中，把被测量转换成频率

24、的关键部件是( D )。 A激励器 B拾振器C永久磁铁D振弦38对于固体压敏电阻的简单的拉伸和压缩来说，当作用应力与电流方向一致时，它的电阻率的相对变化率与( )。 A半导体材料的弹性模量成正比 B半导体材料的弹性模量成反比 C作用应力成正比 D作用应力成反比 39. 通常用差动变压器传感器测量( C )A位移B振动C加速度D厚度40通常用热电阻测量（C）。A电阻B扭矩C温度D压力41产生应变片温度误差的主要原因有（A）A电阻丝有温度系数B试件与电阻丝的线膨胀系数相同C电阻丝承受应力方向不同42光电管的光电特性是指光电管上阳极电压和入射光频谱不变条件下（B）A入射光的频谱与光电流的关系B入射光

25、的光通量与光电流的关系C入射光的频谱与光通量的关系D入射光的光通量与光强的关系43光敏三极管的结构可以看成，用光敏二极管替代普通三极管中的（C）A集电极B发射极C集电结D发射结17热电偶中产生热电势的条件是（ B）A两热电极材料相同B两热电极材料不同C两热电极的两端温度不同D两热电极的两端温度相同44压电式传感器目前多用于测量（D）A静态的力或压力B动态的力或压力C速度D加速度45、属于传感器静态特性指标的是（ D ） A、固有频率 B、临界频率 C、阻尼比 D、重复性 46、压电式传感器属于（ ） A、物性型传感器 B、结构型传感器 C、电阻型传感器 D、电流型传感器 47、国家一级标准测力

26、机所允许的测量误差为（） A、0.0001% B、0.001% C、0.01% D、0.1% 48、某自感式传感器线圈的匝数为N，磁路的磁阻为Rm，则其自感为（ B ） A、N/Rm B、N2/Rm C、Rm/N D、N2/R2m 49、莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是（ B ） A、调制 B、放大 C、细分 D、降噪 50、涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化变换成线圈的（ D ） A、电阻变化 B、电容变化 C、涡流变化 D、阻抗变化 51、人工视觉系统图像处理中对像素信息进行编码的作用是（ D ） A、有效地传输和存储信息 B、滤去噪声 C、图像增强 D、图像分割 52、对两种

27、不同材料导体接触热电动势没有影响的是（ ） A、电子的电荷量 B、接触温度 C、玻尔兹曼常数 D、汤姆逊系数 53、数/模转换器的技术指标中，分辨率是指（ A ） A、最小输出电压与最大输出电压之比 B、模拟电压的实际值与理想值之差 C、最小输出电压 D、电源抑制比 54、变压器隔离电路中赖以传递信号的途径是（ B ） A、光电耦合 B、磁通耦合 C、漏电耦合 D、电容耦合 三、1.简述电涡流传感器的工作原理1.传感器的激磁线圈通（交变）电流时，在其周围产生（）磁场，使被测金属导体内产生（电涡流），它的存在削弱激磁线圈内（磁场）的变化，使线圈（等效阻抗）发生变化（对比无被测金属导体时变（小）。该变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流的强度与被测金属导体的电阻率、磁导率及几何形状有关，又与线圈的几何参数、线圈中激磁电流的（频率）有关，还与线圈与被测金属导体间的（距离）等参数有关。如果保持上述中的其它参数不变，而只改变其中的一个参数，则传感器线圈的（阻抗）就仅仅是这个参数的（单值）函数。通过测量线圈（阻抗）的变化量，即可实现对该（）的测量。2.简述振筒式传感器的工作原理在振筒材料已定条件下，振筒的_仅与振筒