传感器技术期末考试--试题库.docx

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1、一、填空题（每题3分）1、传感器静态性是指_传感器在被测量的各个斛于稳定状态时b = 空叫 loo%输出量和输入量之间的关系称为传感器的掙态件#性。2、 静态特性指标其中的线性度的定义是指oA =AX3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是_传感器的精度等级 是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数即A= AA/YFs 幻 00%。CN5、最小检测量和分辨力的表达式是= F m沦 X 100%憋 =f 100%Y FS2 Y FSmaxF.S6、我们把叫传感器的迟滞。Id-36&=xlOO%UKVI FS7、传感器是重复性的物理含意是零漂=4x100%

2、Yf.s8、传感器是零点漂移是指 max匕axlOO%9、传感器是温度漂移是指10. 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态性。11. 动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数_。12、动态特性中对二阶传感器主要技术扌旨标有固有频率_、阻尼比。13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率、阻尼比。14、传感器确定拟合直线有_切线法、端基法和最小二乘法 3种方法。15、 传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法O16、传感器确定拟合直线端基法是将 把传感器校准数据的零点输出的平均值a。和滿量程输出的平均值b。连成直线ab。作为传感器特 性

3、的拟合直线。17、传感器确定拟合直线最小二乘法是 用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法O25、传感器的传递函数的定义是H (S)=Y (S)/X (S)o29、幅频特性是指 传递函数的幅值随被测频率的变化规o30、相频特性是指 传递函数的相角随被测频率的变化规o31、传感器中超调量是指_超过稳态值的最大值 A (过冲)与稳态值之比的百分数。32、我们制作传感器时总是期望其输出特性接近阶传感器。33、零阶传感器的幅频特性是o34、当待测频率传感器的固有频率时，传感器测得的动态参数与静态参数一致。35、当待测频率远大于 传感器的固有频率时,传感器没有响应。36、当待测频率

4、等于传感器的固有频率时,传感器测得的 动态参数会严重失真。37、传感器是能感受被测量并按照丄注萸直转换成可用输出信 号的器件或装置。38、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。44、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为常数 。45、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叫金属材料的应变效应。46、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这种现象称为压阻效应。47、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

5、致材料的电阻发生变化。48、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。49、金属应变片的灵敏度系数是指_金属应变片单位应变引起的应 变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。50、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是 金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应 变片由于由金属丝弯折而成,具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔 式应变片的灵敏度。54、采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是（1）金属的电 阻本

6、身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应 变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应， 若它们各自的 线膨胀系数 不同，就会引起附加的由线膨胀引起的 应变。55、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿双丝组合式自补偿和电路补偿法三种。56、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿， 双丝组合式 自补偿和电路补偿法三种。62、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥_、第一对称电桥和第二等臂电桥。65、直流电桥的等臂电桥输出电压为在R AR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系O66、直流电桥的第一对称电桥输出电压为在R AR的情况下，桥路输出电压与应变

7、成线性关系O67、直流电桥的第二对称电桥输出电压为 输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。AR 4R68、仅单臂工作的直流第一对称电桥的电桥灵敏度为oU- 1 xER，69、仅单臂工作的直流第二对称电桥的电桥灵敏度为o70、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mY,其灵 敏度为 60m V/mm。71、单位应变引起的电阻的相对变化称为电阻丝的灵敏系数。72、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_O73、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。74、应变式传感

8、器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。75、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为_电阻变化的传感器。76、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感 器，传感器由在弹性元件上粘贴 电阻敏感元件构成,弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。80、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。81、对第二对称电桥为了减小或消除非线性误差的方法可以采用 大桥臂比的方法。82、为了消除温度误差可以采用 半差动电桥 和全差动电桥。83、为了消除温度误差可以采用半差动电桥和用 全差动 电桥。84、电容式传感器利

9、用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。85、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成反比关系。86、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 的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量AC与动极板水平位 移成线性 关系。89、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。 而非线性误差转化为 平方反比 关系而得以大大降低。90、电容式传感器信号转换电路中， 运放电路适用于单个电容量变化的测量,二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动 电容量变化的测量。94、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

10、损失小、结构简单，适应性强。98、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O99、电容式传感器主要缺点有奇生电容影响较大、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。111. 电感式传感器是建立在 电磁感应基础上的一种传感器。112. 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 或线圈的互感系数的变化，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。114.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O116.变磁阻式传感器由 线圈、铁芯和衔铁3部分组成。119.变

11、磁阻式传感器测量电路包括 交流电桥、变压器式交流电 桥和谐振式测量电路。122、差动电感式传感器结构形式主要有 变气隙式、螺线管式两 种。126、差动变压器结构形式不同，但工作原理基本一样，都是基于线 圈互感系数的变化来进行测量的，实际应用最多的是螺线管式差 动变压器。128、电涡流传感器的测量电路主要有 调频式 和调幅式两种。130、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。134、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。136.电感式传感器可以分为 自感式、互感式、涡流式三大类。139、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

12、为一个与电容相串联的电压源。143、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，来实现非电量检测的目的。144、压电式传感器使用 电荷 大器时,输出电压几乎不受连接电 缆长度的影响。145、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。149、压电式传感器的前置放大器两大作用是进行阻抗变换和放 大信号。151、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传 感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。153、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传 感器低内阻的电压源，以实现阻抗

13、匹配，并使其输出电压与输入电压 成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。160、热电动势来源于两个方面，一部分由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。162、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 间温度定律。164、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。166、在各种热电式传感器中，最为普遍是以将温度转换为电势或 阻变化 。167. 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 胆是将温度转换为电阻变化的测温元件。169、热电阻最常用的材料是柏和铜,工业上被广泛用来测量土 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。1

14、72.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。175、霍尔效应是指 在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受 洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负 电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差的现象。176、制作霍尔元件应采用的材料是 半导体材料，因为半导体材 料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势 差最大。180.应该根据元件的输入电阻、_输出电阻_、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。186、CCD的突出特点是以作为信号。187、光纤工作

15、的基础是光的全反射_。188、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应传感 器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。192、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为 透射 式、反射 式、辐射式和开关式光电传感器。196.光电传感器的理论基础是 光电效应。198、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为3大类。第 一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应，这类元件有光电管、光电倍增；第二类是利用在光线作用下使 材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是 利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应， 这类元件有光电池、光电仪表。三、

16、简答题（每题10分）302、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研究静 态特性就能够满足通常的需要。302答：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，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。传感器的静态特性是指它在稳态（静态或准静态）信号作用下的输入 一输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有 时间变量。当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需 要。303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性实现不失真测量 的条件是什么303答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。实现不失真测量的条件是幅频特性：A（u）

17、 = |H（j U） | 二A（常数）相频特性：（3）= -coto （线性） 305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并 说明有哪几种补偿方法。305答：温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏 感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。306、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306、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

18、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。310.试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。310答：当初始状态时，液面高度h二0，则c、=込雲,当液面高度In r为h时，则2pe（12pfh 2化 J - 2累山 +2iT6hid2ir/i（Q - ）2tT（、-i）InfIn可 + R = G +. R hIn *由此可见，电容变化量AC与液面高度h成正比，只要将电容的变化 量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。311.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31k答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极

19、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。317.试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。317、答：（1）不同点：1）自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；2）差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成

20、互感系数的变化。（2）相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙裁面型和螺管型。319、试分析图所示差动整流电路的 整流原理，若将其作为螺线管式差动变压器的测量电路，如何根据输 出电压来判断衔铁的位置319答：该差动整流电路是把差动变压器的两个二次输出电压分别整 流，然后再将整流后的电压的差值作为输出，具体整流原理如下：A、当Ui上正下负时，上线圈a正b负，下线圈c正d负。上线圈：电流从aTl T2-*4T3Tb,流过电容Ci的电流是由2到4, 电容G上的电压为V24；下线圈：电流从cT5-*6T8T7Td,流过电容C2的电流是由6到8, 电容C2上的电压为弧。B、当Ui上负下正时

21、，上线圈a负b正，下线圈d正c负。上线圈：电流从bT3T2T4Tl Ta,流过电容Ci的电流是由2到4, 电容G上的电压为V24；下线圈：电流从dT7T6T8T5Tc,流过电容C2的电流是由6到8, 电容C2上的电压为U沁由此可知，不论两个二次绕组的输出电压极性如何，流经电容G的 电流方向总是从2T 4,流经电容C2的电流方向总是从6到8,故整 流电路的输出电压为：u产U26=UfUU旷U枫 当衔铁位于中间位置时，U24= IL,所以，Uo =0当衔铁位于中间位置以上时，U24 U6B,所以，Uo 0当衔铁位于中间位置以下时，U24 U68,所以，UoC2、G D、 E 点、 R B 点、G

22、Rl f a 点 T 0 T C? T F 点（厶） - E点、 D4 C F点、（b）由以上分析可知：在一个周期内，流经负载的电 流人与C有关，人与C?有关。因此每个周期内 流过负载电流是人+人的平均值，并随c和C,而变化。输出电压可以反映C和C，的大小。(2) y皮形图如图3-5所示。由波形图可求C = C?、U AB =0C C2,U AB oC C2,U AB D2截止，E2-D1-CT对Ch充电，通过Ce的电荷为:qi=C （E2巳）JtCeTBTDsTD 对 Co 充电；电源在负半周时，D2、D2导通，Di、D3截止，ChTCTDzTBTCeTA 放电 通过Ce的电荷为：q2=Ch (E2 EJC0TDTD4T A放电