传感器与测试基础复习资料

1、上海开放大学松江分校期末复习资料12传感器与测试基础【考试形式】书面闭卷考（需自带2B铅笔填涂答题卡）【考试时间】90分钟2分，共28分）3分，共12分）2分，共20分）6分，共18分）12分，共12分）10分，共10分）14题，一共28分）【考试题型】1、单项选择题（每题2、多项选择题（每题3、填空题（每空4、简答题（每题5、分析题（每题6、设计题（每题【考试题库】一、单选题（考1. 随机误差小表示测量结果的。（ B ）A. 准确度高 B. 精密度高 C.精度高D.绝对误差小（C）C.随机误差小D.随机误差大（D ）2. 精密度高表明测量结果的 。A. 系统误差小B.系统误差大3. 差动电感

2、传感器中的相敏电路的作用是A、放大信号B、检测出衔铁移动距离C提高灵敏度D、检测出衔铁移动方向4. （ C ）指传感器在稳定状态下输出变化值与输入变化值的比。A. 分辨力B.分辨率 C.灵敏度D.线性度5. （ A ）指传感器能检出被测信号的最小变化量。A. 分辨力B.分辨率 C.灵敏度D.线性度6. 热敏电阻是将被测量转换为（D ）A. 电压变化B.电流变化C.电荷变化D.电阻变化7. 应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择 C 测量转换电路A.单臂电桥B.半桥C.差动全桥8. 湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了B 。A.提高灵敏度B.防止产生极化、电解作用 C.减小交流

3、电桥平衡难度9. 当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印制板漏电增大，机箱上有小水珠出现及电路板有结露等，影响了仪器的正常工作。 该水珠的来源是 C 。A. 从天花板上滴下来的B. 由于空气的绝对湿度达到饱和点而凝结成水滴C. 空气的绝对湿度基本不变，但气温下降，室内的空气相对湿度接近饱和， 当接触到温度比大气更低的仪器外壳时，空气的相对湿度达到饱和状态，而凝 结成水滴10. 在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用D 传感器来检测。A.应变片B.热敏电阻C.气敏电阻D.湿敏电阻11. 希望线性范围为土 1mm应选择绕组骨架长度为 B_左右的螺线管式自

4、感 传感器或差动变压器。A. 2mmB. 20mmC. 400mmD. 1mm12. 反射式电涡流传感器激磁线圈的电源是 C_。A.直流 B.工频交流C.高频交流D.以上都不对13. 自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了C 0A. 提高灵敏度B. 将输出的交流信号转换成直流信号C. 使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度14. 在两片间隙为1mm勺两块平行极板的间隙中插入相等厚度的C ，可测得最大的电容量。A.塑料薄膜B.干的纸C.湿的纸D .玻璃薄片15. 电容传感器中两极板间的电容量与下列哪项无关 _DoA.极板间相对覆盖的面积B.极板间的距离C.电容极板间

5、介质的介电常数D. 极板的厚度16. 收音机调台是通过调节下列哪种电容值来改变谐振频率的B oA.变极距式B.变面积式C.变介电常数式17. 压电式传感器目前主要用于测量_B。A.静态的力或压力B. 动态的力或压力C.速度18. 压电式传感器的工作原理是基于D 。A.应变效应B.电磁效应C. 光电效应D.压电效应19. 石英晶体在振荡电路中工作时，A，从而产生稳定的振荡输出频率A. 压电效应与逆压电效应交替作用B. 只有压电效应作用C. 只有逆压电效应作用20. 人讲话时，声音从口腔沿水平方向向前方传播，则沿传播方向的空气分子D 。A. 从口腔附近通过振动，移动到听者的耳朵B. 在原来的平衡位

6、置前后振动而产生横波C. 在原来的平衡位置上下振动而产生横波D. 在原来的平衡位置前后振动而产生纵波21. 不可用于非接触式测量的传感器有（B）A.电容式 B. 热电阻C.霍尔式D.光电式22. 霍尔效应中，霍尔电势与（A ）A.霍尔常数成正比B.霍尔常数成反比C.霍尔元件的厚度成正比23. 公式EH=KHIBco$S中的角B是指 C 0A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C. 磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角D. 霍尔元件内部a、b端连线与c、d端连线的夹角24. _C_的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大。A.热端直径B.热端和冷端的温度C.热端和

7、冷端的温差D.热电极的电导率25. 在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是C A.补偿热电偶冷端热电势的损失B.起冷端温度补偿作用C.将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D.提高灵敏度26. 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.两热电极的两端尺寸相同D.两热电极的两端尺寸不同27. 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_BA. 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28.29.30.31.32.A.上升B下降C 不变在光的作用下,A.声光效应物体内的

8、电子逸出物体表面，向外发射的现象叫B.压电效应 C.磁电效应D.外光电效应把光电池当作传感器时，应把它看作A.电压源B.电流源C.电阻器光敏电阻的性能好，灵敏度高,A.暗电阻与亮电阻差值大C.暗电阻与亮电阻差值小光敏电阻的制作依据是是指给定工作电压下B.亮电阻大D.暗电阻大A、外光电效应、光电倍增效应C内光电效应、光生伏特效应33.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于A、外光电效应、光电发射C内光电效应、光生伏特效应34.当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时,将引起传感器的温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流(A )D.应力变化(B )A、灵敏度增加B、灵敏度减小

9、C、非线性误差不变D、非线性误差减小35. 应变式传感器是将被测量转换为A.应变变化B.压力变化C.压强变化36. 实际构建测量电路时，压电式传感器不适用于测量（C ）A 、振动 B 、动态的力或压力C 、静态的力或压力D 、加速度二、多项选择题（考4题，一共12分）1. 服从正态分布的随机误差具有的性质有（A B C ）A.集中性 B. 有界性 C. 对称性 D. 多峰性2. 当变间距式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（A C ）A、初始电容减小B、非线性误差减小 C、非线性误差变大 D、灵敏度增大3. 压电式传感器实际应用适用于测量（BC ）A 、静态压力 B 、振动

10、C 、动态力 D、静态力4可用于非接触式测量的传感器有（B C D ）A.热电偶 B. 压电式C.霍尔式D.光电式5. 通常在使用应变片作为传感元件时采用差动式结构的目的有（A BC ）A.提高灵敏度B.减小非线性误差C.减小温度误差D.减小横向效应6. 超声波与可闻声波相比较，具有ABCD等特点。A.频率更高B.指向性好C.能量集中度高D.聚焦容易7. 霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面分别引出_AC 电极。A.激励电极B.保护电极C.霍尔电极D.差动电极8. 压电材料主要有 ABD 几种类型。A.石英晶体B.压电陶瓷C .陶土 D.高分子压电材料9. 电涡流式传感器是

11、利用电涡流效应来检测导电物体的各种物理参数，当被测物放在交变磁场当中，会产生趋肤效应。表面电流穿透深度与ACD 有关。A.激励源频率B. 空气间隙C.被测件电导率D.被测件磁导率10. 无损探伤的方法很多，可依据具体对象进行选择。以下检测方式中，能进行无损探伤的包括ABCD。A.电涡流法B.磁粉检测法C.超声波检测D.荧光染色渗透法11. 电子秤中所使用的应变片应选择 B 应变片；为提高集成度，测量气 体压力应选择 D; 一次性、几百个应力试验测点应选择A 应变片。A.金属丝式B.金属箔式C.电阻应变仪D.固态压阻式压力传感器12. 在变极距式电容传感器中，为了提高灵敏度，应使当 dO ，当变

12、极距式电容传感器的初始极距dO较小时，它的测量范围_D。A.大些 B. 小些 C. 变大 D. 变小13将超声波(机械振动波)转换成电信号是利用压电材料的C _蜂鸣器中发出“嘀嘀”声的压电片发声原理是利用压电材料的D 。A.应变效应B.电涡流效应 C.压电效应D.逆压电效应14. 对港口吊车吊臂深部的缺陷定期探伤，宜采用 B 探伤：对涂覆防锈漆的输油管外表面缺陷探伤，宜采用A 探伤。A.电涡流B. 超声波 C. 测量电阻值D. X 光15. 大面积钢板探伤时，耦合剂应选A 为宜；机床床身探伤时，耦合剂应选 B 为宜：给人体做B超时，耦合剂应选C 。A.自来水B.机油C.液体石蜡D.化学浆糊16

13、. 霍尔元件是N型半导体制成的扁平长万体，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 _A;另一对叫霍尔电极，用于引出_DA.激励电流B.激励电压C.霍尔电流D. 霍尔电势17. 光敏二极管在测光电路中应处于C 偏置状态。A.正向B 反向18. 属于外光电效应的器件有 A.光敏二极管B .光电管19. 属于内光电效应的器件有A.光敏二极管B .光电管B偏置状态，而光电池通常处于.零(B C )C .光电倍增管 D.光敏电阻(A D )C .光电倍增管 D.光敏电阻三、填空题（考10空，一共20分）1传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有灵敏度、分辨力、

14、线性度、迟滞误差、 稳定性等。2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式， 可以分为 模拟式测量和 数字式测量 。3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和离线式测量 。4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为偏位式测量、微差式测量和零位式测量。5. 某0.1级电流表满度值xm 100mA，测量60mA的绝对误差为土 0.1mA。6. 服从正态分布的随机误差具有如下性质集中性、对称性、 有界性。7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大范围内与照度呈线性关系。8. 把被测非电量

15、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，其次级绕组都用差动形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。9、霍尔传感器的霍尔电势UH为_KhIB若改变J或_B_就能得到变化的霍尔电势。10、 电容式传感器中，变极距式一般用来测量微小 的位移。11、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量频率太低的被测量，特别是不能测量静态值 。12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高一倍、测量精度高。13、 热电偶冷端温度有如下补偿方法：冷端恒温法（冰浴法）、计算修正法、 电桥补偿法和仪表机械零点调整法。14. 空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵

16、敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动 式电容传感器。15. 从原理来分，电容式传感器结构类型有：变面积式 、变极距式、变介电常数式。16. 变极距式电容传感器的电容变化与极板间距之间的关系是成非线性关系，为了减小这种关系带来的测量误差，常采用 差动 结构来解决。17. 电涡流式传感器分反射式和透射式两种，透射式是采用低频 （选“高频”或“低频”）的激励方式。18. 电涡流式传感器与激励源频率的关系是：频率越 高，电涡流的渗透 深度越浅，趋肤效应越 严重。19. 变气隙自感传感器为了消除非线性误差，可采用 差动 结构。20. 在测量次数足够多的情况下，如某个数据的剩余误差的绝对值

17、明显大于真值，可认为该测量值为粗大误差 ，该坏值应予剔除。21. 各类传感器的测量放大器的作用是放大 微弱电信号。此外，还要求能对干扰信号有很强的抑制能力。22. 电感式自感传感器结构类型有：变间隙式 、变截面式和螺线管式 。23. 通常压电陶瓷材料的压电常数比石英的压电常数大 （选“大”或“小”）。24. 压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。它是典型的自发电式传感器。25. 热电偶的热电势由温差电势和 接触电势 两部分电势组成,实际应用其冷端温度应保持在零度，否则要进行冷端温度补偿 O四、简答题（考3题，一共18分）1. 霍尔效应 鬣WR必金皿料曲片两弼以控制电汛人在与斛舒

18、方向上勵臨飙强 度为B的楓场邸么錘d于电流利琏场方向的薄片的另胸制会产生电动大小 正比于控制电疣和磴45应强度&这一现象林为探尔效应勖！M临衣上海开放大学松江分校期末复习资料2. 压电效应压电效应:某些晶体当J&曹一定方向受別外力作用时曲需会产生播牝现象也时衣 臬關个表an产1大小相箒刘号相反的屯荷当外力掉后,乂恢支釘拆带电u晶；半作用a 方向改变时掩荷的极性也随新改变吊体受力所产生的电加外力的大小良正比.这种班 象叫压电效应.3. 涡流效应IMO应当一块金厲变牝的总场中用內就令产小整应电滝这种低 j#幫水屮冀綱驛柄休内軸砂所以紐独羽诙刪汛垃种规象就称酬闻效皿4. 热电效应两种不同的导体或半导

19、体 A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点 处的温度不同，一端温度为 T，另一端温度为T0，则贿赂中就有电流产生，即 回路中存在电动势，成为热电势，这种现象称为热电效应。5. 压阻效应沿着一块半导体某一轴向施加一定的应力时，除了产生一定的应变外，材料 的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。6. 应变效应导体或半导体材料在外界里的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。7什么是传感器？画出其组成框图并介绍各个环节的功能。答棒感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精确赴理的另 外一种量的测量装置或系统。传感器一般由敏感元杵

20、、转换元件.转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测，井 输岀与被測量成确定关系的某一种量扌转换元件把敏感元件的输出最转换成电路罢量（电阻、 电容、电感卄转换电路将转换元件输出的电路参数转换成电量输出沪传感器组成框图8. 如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理答:如图所示是自叢自收单换能器方式帛换能器安装 在最髙液位之上的空气或气体屮趙声换能器发 出的韶靑脉冲在气体中从换能器传至液面M 后再从粳面返回同一换能器而被樓收、如换能器 至液向的垂直距离为】从发到收经过的时间为g 趙声波在气体中的传播速度为仁则超吉波搖头超声波液位计的原理图9. 如图所示是型压力传感器的结构原理图。弹簧管 1的

21、自由端与差动式电感传 感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其 工作原理。BM塑虫力档楼器结构图I弹簧管23、4一铁芯5. Q-线圈丁一调节螺钉答:线圈和桁铁构成差动变气隙自感式电感传感器,当压力P发生变化时,弹竇骨I的自 由端产生位移，使衔铁2产生移动;使两差动线圈5和6的电感值一个增加，一个减少*衔铁 位移的大小决定传感器输出信号的大小，衔铁移动的方向抉定输出信号的相位,传感蛊输出信 号的大小和相位与两差动线圈电感值的变化、衔铁的位置、压力之间有一个确定的关系，由此 可以测得压力的大小10. 画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其 工作原理。答：霍尔钳形电流

22、表的工作原理图，如右图所 示。他的结构是：钳形电流表的探头是用环形铁芯 做的集束器，霍尔器件放在空隙中间。霍尔钳形电流表测电流的工作原理是：首先， 由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于 该电流的磁场。 其次，霍尔元件在磁场中会产生 霍尔电势，它的大小是：Uh=KhIB。而钳形电流表 中的霍尔灵敏度Kh以及控制电流I都为定值，霍 尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比， 所以通过对磁场的测量便可间接测得电流 的大小。这就是霍尔钳形电流表的工作原理11. 简述电容式传感器的工作原理。根据其原理，电容式传感器可分为哪几种类型？引翹也處屋加也忒 间隙电帛教字总耒一密教电容式传感器有三种基本类型，即变

23、面积型、变极距型和变介电常数型。12. 热电偶为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿方法有哪些？答：热电偶传感器的输出电势大小与冷端和工作端的温差有关， 一般要保持 冷端温度不变。实际应用中，冷端温度会随着环境温度变化而变化， 这将给测量 带来误差，因此需要冷端温度补偿。常用的方法有：冷端恒温法、计算修正法、仪表机械零点调整法冷和电桥补 偿法15上海开放大学松江分校期末复习资料五、分析题（只考1题，一共12分）1. 下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的电桥结构示意图。在通有干净且干燥气体，截面积为 a的管道中部，安装有一根加热到 200r左右 的细铂丝R1。另一根相同长度的细铂

24、丝 R2安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析其工作原理。若气体带有水汽，结果会如何?0-RPIT加热电流热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图1进气賢2F丝3支処4一与低道相通的小室连通管道未画出）&一与儿相同的帕丝参考答案：1）当气体流速v=0时，R1的温度与R2的温度相等，电桥处于平衡状态。当气 体介质自身的温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍处于平衡状 态，所以设置R2是为了起到温度补偿作用。2）当气体介质流动时，将带走 R1的热量，使R1温度变低，电桥不平衡，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。 图中的RP1称为调零电位器，RP2 称为限幅电位器。

25、欲使毫伏表的读数增大，应将RP2向左调。3）如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏小，这是因为气化带走热量。2. 如图，生产布料的车间用图示装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧和张力的程度，请分析其检测控制工作原理。差动变压器式张力检测控制播址1 一变連传送电动机工一传功幣、一导向龜4一张力總$術秋6肤刊7卷瞰辐B-*料9-制服史动机相敏松碱放大益参考答案：当卷取辊转动太快时，布料的张力将增大，导致张力辊向上位移， 使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N21与N1之间的互感量M1增加，N22与N1的互感量M2减小。因此，U21增大，U22减小，经相敏检波之后的U0为负 值，去控制伺服电机

26、，使它的转速变慢，从而使张力恒定。当卷取辊转动太慢时，布料的张力将减少，导致张力辊向下位移，使差动变 压器的衔铁不再处于中间位置。N22与N1之间的互感量M1增加，N21与N1的互 感量M2减小。因此，U22增大，U21减小，经相敏检波之后的 U0为正值，去控 制伺服电机，使它的转速变快，从而使张力恒定。3. 振动式粘度计的原理示意图如图所示。导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振 器。压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7 固定在悬臂梁的下端，并插入到被测粘 度的粘性液体中。 分析该粘度计的工作原理；振动式粘媲计原珂示熾图左施励越电源 2励皤线期 2电磁铁心 耳一压电片3腕P块 &一粧特梁7摒动板 8-枯件液休 9 -料器 外界温度变化测量结果将如何变 化？参考答案：1）当励磁线圈接到10Hz左右的交流激励源Ui上时，电磁铁心产生20Hz（两倍的激励频率）的交变电压，并对悬臂梁