传感器与检测技术-2021秋专-机电一体化专科复习资料-国家开放大学2022年1月期末考试复习资料

1、130 传感器与检测技术判断题(共 40 题,共 40 分) 1.(1 分) 采用交流电桥时，必须注意到影响测量误差的一些因素，例如，电桥中元件之间的互感影 响，元件与地之间的分布电容等。正确答案：T。 2.当电桥桥臂为纯电阻时，必须采用直流供电的直流电桥。 正确答案：F。 3.(1 分) 光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。 正确答案：T。 5.压电式传感器适宜于动态测量，不适合测量动态的力、压力、加速度、振动等参数答：F。 6.电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。正确答案：T。 7. 航天器的交会是使两航天器连接在一起。正确答案：F。 8.硅光电池是在一块 N

2、 型（或 P 型）硅片上，用扩散的方法掺入一些 P 型（或 N）杂质，而 形成一个大面积的 PN 结。正确答案：T。 9.电介质物质在受到沿某一方向外力作用而变形时，在它的两个表面会产生符号相反的电 荷；当将外力消失后，电介质又重新回到不带电状态，这种现象称为逆压电效应。答案：F。 10.(1 分) 适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是加速度。正确答案：F。 11.(1 分) 常见的智能传感器有微型传感器、模糊传感器和网络传感器三种。 正确答案：T。 13.(1 分) 虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量 和自动化的应用。正确答案：T。 14.(1

3、 分)具有压电效应的电介质称压电材料，压电材料通常有两类：一类是压电晶体；另一类是经 过极化处理的压电陶瓷。前者为单晶体，后者为多晶体。正确答案：T。 15.(1 分)热电动势的产生实际上由 2 部分组成，即接触电势和温差电势。正确答案：T。 16.(1 分)只要 A、B 组成的热电偶在冷端温度为零时的“热电动势温度”关系已知，则它在冷端 温度不为零时的热电动势即可知。正确答案：T。 17.(1 分) 交流电桥要求交流电源电压波形和频率不必有很好的稳定性。正确答案：F。 18.(1 分)恒磁通式传感器分为动铁式和动圈式两种结构类型。 正确答案：T。 19.(1 分)光电器件具有响应速度快、精度

4、低、结构复杂等特点。正确答案：F。 20.(1 分)光电管的典型结构由玻璃壳、两个电极（光电阴极 K 和阳极 A）、引出插脚等组成。 正确答案：T。 21.(1 分)光电器件的物理基础是热电效应。正确答案：F。 22.(1 分) 交流电桥的平衡条件是两相对臂阻抗的乘积相等。正确答案：T。 23.(1 分)选择光电管的工作参数点时，应选在光电流与阳极电压无关的区域内。答案：T。 24.(1 分)对于光敏电阻，光照越强，阻值越大，电流越小。正确答案：F。 25.光电式编码器又称光电角位置传感器，是一种集光、机、电为一体的数字式角度/速度传 感器。正确答案：T。 26.光纤传感器具有抗电磁干扰好、电

5、绝缘性差等特点。正确答案：F。 29.(1 分) 热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等 方面用作测温使用。正确答案：F。 31.(1 分) 压电式传感器的特点是尺寸小，重量轻，工作频率宽，可用来测量动态的力、压力、加 速度、振动等参数。正确答案：T。 32.(1 分)谐振式微传感器是利用某种谐振子的振动力随被测量的变化而变化来进行测量的一种传感 器。 正确答案：F。 33.(1 分)线阵 CCD 图像传感器是由一列 MOS 光敏元和一列移位寄存器并行构成的。正确答案：T。 34.(1 分) 热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被

6、测温度的单值 函数，必须使冷端温度保持恒定。正确答案：T。 35.(1 分)金属半导体传感器是目前使用最为广泛的嗅觉传感器。正确答案：T。 36.(1 分) 变磁通式传感器，在结构上有开磁路和闭磁路两种，一般用来测量旋转物体的角速度， 产生感应电动势的频率作为输出。正确答案：T。 37.(1 分)虚拟仪器最核心的思想是用软件来实现硬件的功能，从而降低系统成本，增强系统功能与 灵活性。正确答案：T。 38.仪器的发展历史：第一代数字化仪器，第二代模拟仪器，第三代智能仪器，第四代虚拟仪 器。正确答案：F。 39.在航天器交会对接的最后逼近阶段，一般采用 CCD 光学成像敏感器作为主要的导航敏感 器

7、。 正确答案：T。 40. 电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。答案：F。 单选题(共 20 题,共 50 分) 41.(2.5 分)按照传感器（ ）的方式分为模拟传感器、数字传感器等。 A、工作原理 B、能量转换 C、输出信号 D、工作机理 正确答案：C 42 （ ）不属于虚拟仪器技术所具有的特点。 A、集成性强 B、扩展性强 C、开发时间长 D、开发时间短 正确答案：C 43以下选项中不属于微型传感器的特点的是（ ）。 A、易于批量生产，成本低 B、功耗高 C、体积小，重量轻 D、便于集成化 正确答案：B 44 超声波的频率高，因而（ ）绕射现象小，方向性好

8、，能够成为射线而定向的传播。 A、波长短 B、波长长 C、速度慢 D、速度快 正确答案：A 45线性度、重复性、精度和灵敏度属于传感器的（ ）性能指标。 A、动态 B、电源 C、线圈 D、静态 正确答案：D 46直流电桥的优点是电源稳定性高，可用（ ）测量，准确度高。 A、扬声器 B、交流仪表 C、整流仪表 D、直流仪表 正确答案：D 47电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的（ ）间的电阻值。 A、覆盖片与被测试件 B、基片与被测试件 C、引线与被测试件 D、覆盖片与基片 正确答案：C 48（ ）被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探 伤、测厚以及测量物体的密

9、度等。 A、射线 B、射线 C、x 射线 D、Y 射线 正确答案：B 49以下（ ）是影响 CMOS 传感器性能的首要问题。 A、暗电流 B、噪声 C、像素的饱和 D、振动方向 正确答案：B 50如果对红外辐射进行（ ），使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变 化，才能导致热释电产生，并输出交变信号。 A、调制 B、补偿 C、线性化 D、滤波答案：A 51.压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有（ ）。C、把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 52.压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有（ ）。C、把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 53. 以下（ ）项可以提高应变片测量电桥的

10、输出电压灵敏度。B、在应变片功率范围内提高电桥供电电压 54按照传感器（ ）的方式可分为能量转换型、能量控制型等。 A、能量转换 55.(2.5 分) 以下（ ）项可以降低应变片测量电桥的非线性误差。D、采用全桥接法 56.(2.5 分)超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以（ ）的应用最为广泛。D、压电式换能器 57.差动变压器属于（ ）。 B、电感式传感器 58.按照传感器（ ）的方式分为结构型、物性型等。 A、工作机理 59.利用（ ）制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。 A、外光电效应 简答题(共 1 题,共 10 分) 61.(10 分) 什么是光纤传感器

11、？ 正确答案：答：利用光导纤维的传光特性，把被测物理量的变化转换为光特性（强度、相位、偏振 态、频率、波长）改变的传感器就是光纤传感器。单选题 3按照传感器（ ）的方式分为结构型、物性型等。A A. 工作机理 B. 输出信号 C. 能量转换 D. 工作原理 4按照传感器（ ）的方式分为模拟传感器、数字传感器等。 C A. 工作原理 B. 能量转换 C. 输出信号 D. 工作机理 6.传感器-般由敏感元件、转换元件和（ ）三部分组成。A A.转换电路 B.虚拟仪器 C.电容 D.磁头 7. 能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,称为（ ）。D A.电感量 B.触发器 C.电

12、动机 D.传感器 判断题 1. 传感器和测试技术是多门学科交叉，包括自动控制技术、微电子技术、通信技术、计算机科学和物理学 等。对 2传感器与测试技术广泛应用于工业生产、航空航天、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物 工程等领域。对 3声控灯中没有传感器装置。错 4数控机床中的位移测量装置就是利用高精度速度传感器（如光栅传感器）对位移进行测量，从而实现精 密加工。错 5测试系统中，传感器被视为仪表，其主要作用是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另 一形态的信息。对 6传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。 对 7传感器是一种实物测量装置，可用于对指定被测量进行检测。 对

13、 8在规定的精确度范围内，传感器的输出量与输入量没有对应关系。错 9. 传感器通常由敏感器件和基本转换电路两部分组成。错 10传感器按照工作原理分类，如：应变式传感器、压电式传感器、压阻式传感器、电感式传感器、电容式 传感器、光电式传感器等。对 问答题 1. 选用传感器应该遵循的原则是什么？ 答：应该根据具体的检测要求和条件，保证性能满足要求即可，即选用时遵循以下几个原则。 （1）考虑检测系统内部的要求 主要指测量的目的，被检测量的选择，测量范围、精度、时间等要求。 （2）考虑检测系统外部的条件 主要指安装现场条件及情况、环境条件（温度、湿度、振动等）、信号传输距离、需要现场提供的功率 容量等

14、。 考虑传感器自身的技术指标 主要指传感器自身的一些静态特性指标及动态特性指标，如精度、灵敏度、分辨率、固有频率、阻尼比、 频率特性、时间常数等。 2. 什么是传感器的线性度？ 答：线性度指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。 3什么是传感器的迟滞？ 答：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间，其输入输出特性曲线不重 合的现象称为迟滞。也就是说，对于同一大小的输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差 值称为迟滞差值。 4什么是传感器的精度？ 答：精度指测量结果的可靠程度，是测量中各类误差的综合反映。测量误差越小，传感器的精度越高。

15、5什么是传感器的灵敏度？ 答：灵敏度表示传感器的输入增量与由它引起的输出增量之间的函数关系。更确切地说，灵敏度等于传感器 输出增量与被测量增量之比，是传感器在稳态输出输入特性曲线上各点的斜率。 6什么是传感器的分辨率？ 答：传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力。对于某些传感器，如电位器式传感器，当输入量 连续变化时，输出量只做阶梯变化，则分辨力就是输出量的每个“阶梯”所代表的输入量的大小。对于数字 式仪表，分辨力就是仪表指示值的最后一位数字所代表的权值。当被测量的变化量小于分辨力时，数字式仪 表的最后一位数不变，仍指示原值。当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。 测量转换基

16、本电路 （ ）的缺点是容易引人人工干扰，需要直流放大，易受零漂和接地电位的影响。C A. 交流电桥 B. 整流仪表 C. 直流电桥 2. 以下（ ）是影响 CMOS 传感器性能的首要因素。B A.暗电流 B.噪声 C.像素的饱和 D.振动方向 3. 直流电桥的优点是电源稳定性高，可用（ ）测量，准确度高。D A.扬声器 B.交流仪表 C.整流仪表 D.直流仪表 判断题 1.测量转换电路是测量系统的组成部分。对 2.传感器输出信号通常可以分为两类。一类为模拟量，如用光电或者电磁传感器测量转速等的量；另一类为 数字量。错 3为了正确地使用被测信号，需要对其进行放大、变换、滤波、运算分析等一系列的加

17、工处理，使之利于 进一步的传输和在后续环节中的处理。对 4传感器技术和信号转换技术统称为检测技术，是整个测控技术能否达到满意的测控精度和要求的关键。 对 5对测量转换电路使用的原则可以概括为快、准、稳。错 6测量转换电路首先要具有高精度，能够准确地将传感器的信号进行高精度的转换，这是进行精确控制的 基础。对 7如图所示为直流电桥。 对 8交流电桥的四臂只能是电感，需用阻抗表示。错 9当电桥臂不为纯电阻时，呈一般阻抗特性，必须采用交流供电的交流电桥。对 11交流电桥所采用的交流电桥电源应满足有效频率范围、频率稳定度、幅值稳定度的输出电压和功率等。 对 13当电源频率较高时，外界工频干扰不易引入电

18、桥电路，交流电桥后可接一般简单交流放大电路，没有零 漂问题。对 14交流电桥只适合于静态测量。错 15交流电桥要求交流电源电压波形和频率不必有很好的稳定性。错 17对信号的放大有很多种电路可以实现，但工程测试中所遇到的信号，多为 1000kHz 以 下的低频信号。 错 18反相与同相比例放大电路是集成运算放大器两种最基本的应用电路。对 19滤波电路（滤波器）是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。 对 20能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为 D/A 转换器，简称 DAC。错 问答题 1为了达到高精度，测量转换电路设计时应注意哪些问题？ 答：（1）低噪声和高

19、抗干扰能力；（2）低漂移和高稳定性；（3）线性与保真度要好；（4）选择合适的输入和 输出阻抗。 2如何提高传感器响应速度？ 答：应选择频率特性好、响应速度快、输出线性好的元器件，尽量减少反馈环节数量和减小负反馈深度。 3什么是电桥？通常有哪两类？ 答：电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。它具有简单可靠、 有很高的准确度和灵敏度的特点。被广泛用于测量电路。电桥有两种类型：直流电桥和交流电桥。 4简述直流电桥的工作原理。 答：作为测量电路的直流电桥，其工作原理是利用四个桥臂中的一个或者数个的阻值变化而引起电桥输出 电压的变化，因此桥臂可采用电阻式敏感元件组成并

20、接入测量系统。适当选取各桥臂电阻值，可使输出电压 仅与被测量引起的电阻值变化有关。 5直流电桥桥臂阻值变化对输出电压的影响有什么规律？ 答：（1）相邻两桥臂电阻的变化所产生的输出电压为该两桥臂各阻值变化产生的输出电压之差。 6直流电桥有什么特点？ 优点：电源稳定性高，可用直流仪表测量，准确度高；电桥与后接仪表间的连线不会形成分布参数，因此对 导线的连接方式要求低；电桥的平衡电路简单，只需对纯电阻的桥臂调整就可以。 缺点：容易引起人工干 扰，须作直流放大，易受零漂和接地电位的影响，只适合于静态测量。 7滤波器如何分类？ 答：根据滤波器的选频作用，一般将滤波器分为四类，即低通、高通、带通和带阻滤波

21、器；根据构成滤波器 的元件类型，可分为 RC、LC 或晶体谐振滤波器；根据构成滤波器的电路性质，可分为有源滤波器和无源滤 波器；根据滤波器所处理的信号性质，分为模拟滤波器和数字滤波器。 8按照调制方式，调制主要分为哪几种？ 答：调幅、调相和调频。 9什么是解调？ 答：解调是调制的反过程。解调方式与调制方式相对应。 第三章电路参量式传感器原理与应用 判断题 1.电阻式传感器结构简单，线性度差，稳定性不强。错 2根据电阻式传感器所测量的物理量可以对其分为：电阻应变式传感器、压阻式传感器、电位器式传感器、 热电阻式传感器等。对 3电阻应变式传感器结构简单，应用广泛，尤其是测速度，速度传感器中有 90

22、%是应变式的。错 4金属应变片分为三种：金属丝式应变片、金属薄膜式应变片、金属箔式应变片。对 5金属导线的电阻 R 与其长度 L 成反比，与其截面积 S 成反正比。错 6用半导体应变片制成的传感器又称为压阻式传感器。对 7压阻式传感器的典型特点是尺寸小，灵敏度高，横向效应、滞后、蠕变都比较小，适合于静态测量的场 合。错 8典型的压阻式传感器测量电路是将集成在硅片上的 4 个等值电阻连成平衡电桥。对 9压阻式传感器可以作为脉搏传感器应用于医疗诊断。对 10当传感器线圈通以正弦交变电流 I1 时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场 H1，使置于此磁场中的金 属导体中感应电涡流 I2，I2 又产生新的

23、交变磁场 H2，这就是电涡流效应。对 单选题 2以下（ ）项可以降低应变片测量电桥的非线性误差。D A. 在应变片功率范围内降低电桥供电电压 B. 采用半桥单臂接法 C. 在应变片功率范围内提高电桥供电电压 D. 采用全桥接法 4.压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有( )。 A. 消除电缆电容对灵敏度的影响 B. 减小测量误差 c.把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 5. 应变电阻材料本身的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数（ ）。A A. 大 B. 相等 C. 小 6. 金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数（ ）。B A.大 B.小 C.相等 D.大或相等 7. 电阻应变片的

24、绝缘电阻是指已粘贴的应变片的（ ）电阻值。C A.覆盖片与被测试件 B.基片与被测试件 C.引线与被测试件 D.覆盖片与基片 问答题 1电阻应变片如何进行分类？ 答：电阻应变片有多种分类方法。按敏感栅的材料可分为金属栅应变片和半导体应变片；按敏感栅的数目、 形状和配置可分为单片、双片、特殊形状应变片；按基底材料分为纸基底应变片、胶基底应变片和金属基底 应变片；按使用环境可分为高温、低温、高压、磁场、水下应变片；按粘贴方式可分为粘贴式、焊接式、埋 入式应变片。 2电阻应变片的结构是怎么样的？ 答：主要由基底、粘结层、金属丝敏感栅、覆盖层、引出线组成。 3简要说明电阻应变片的工作原理。 答：是基于

25、应变-电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应地 发生变化，这种现象称为“应变-电阻效应”。将电阻应变片粘贴在试件（被测物件）表面上，并配以相应的 测量仪表，即可测量出试件受力后的应变或与应变相对应的物理量。 4什么是应变片的机械滞后、零点漂移和蠕变？ 答：实验表明，应变片安装在试件上后，在一定的温度下，应变片在受到加载、卸载循环机械应变的过程中， 对同一机械应变量，加载、卸载两过程的特性曲线并不重合，卸载时的指示应变值高于加载时的指示应变 值，这种现象称为应变片的机械滞后。 应变片粘贴在试件上后，在温度保持恒定，试件空载的情况下，应 变片的指示值会随着时间

26、而变化，这种现象就是应变片的零点漂移，简称零漂。 应变片粘贴在试件上后， 在一定温度下，使其承受一恒定的机械负荷时，应变片的指示值会随时间而变化的特性，称为应变片的蠕 变。 5简述压阻式传感器的工作原理。 答：是基于半导体材料的压阻效应原理而工作的。所谓压阻效应，是指半导体晶体材料在某一方向受力产生 变形时材料的电阻率会发生变化的现象。 6.压阻式传感器的典型特点是什么？ 答：压阻式传感器的典型特点是尺寸小，灵敏度高，横向效应、滞后、蠕变都比较小，适合于动态测量的场 合。 第四章电动势式传感器原理及应用 1.压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有（ ）。C A. 消除电缆电容对灵敏度的影响

27、B. 减小测量误差 C.把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 2.下列属于磁电式传感器非线性误差产生原因的是（ ）。B A.温度变化对传感器产生的影响 B.传感器线圈电流产生的磁通对工作磁通产生影响 C.传感器的补偿线圈产生的磁通对工作磁通产生影响 D.光源变化对传感器产生的影响 判断题 1压电式传感器，是一种典型的电阻式传感器。错 2压电传感器适用于静态测量。错 3压电式传感器的特点是尺寸小，重量轻，工作频率宽，可用来测量动态的力、压力、加速度、振动等参 数。对 4压电式传感器的基本原理是以压电材料的压电效应为基础。对 6具有压电效应的电介质称压电材料，压电材料通常有两类：一类是压电晶体；另

28、一类是经过极化处理的 压电陶瓷。前者为单晶体，后者为多晶体。对 7对于压电晶体，在任何方向都存在压电效应。错 8压电传感器可以等效为一个电源 U 和一个电容器的串联电路。对 9压电式传感器的输出信号很微弱，而且内阻很高，能直接显示和记录。错 10磁电式传感器，又称磁感应式传感器，是一种利用电磁感应原理，将被测物理量的变化转换成线圈中的 感应电动势输出的传感器。对 11磁电式传感器工作性能稳定，输出阻抗小，尺寸和重量比较小。错 12变磁通式传感器，在结构上有开磁路和闭磁路两种，一般用来测量旋转物体的角速度，产生感应电动势 的频率作为输出。对 13恒磁通式传感器分为动铁式和动圈式两种结构类型。对

29、14磁电式传感器和电磁式传感器本质上是相同的。错 15磁电式传感器工作时需要电源。错 16热电偶传感器是将温度变化转换为电动势的热电式传感器。对 17利用热电效应，只要知道回路一端结点温度，就可以测出另一端结点的温度。对 18只要 A、B 组成的热电偶在冷端温度为零时的“热电动势温度”关系已知，则它在冷端温度不为零时 的热电动势即可知。对 19热电偶热电势的大小是热端温度和冷端的函数差，为保证输出热电势是被测温度的单值函数，必须使冷 端温度保持恒定。对 20霍尔元件是一种磁传感器，其基本工作原理是基于霍尔效应。对 问答题 1压电晶片的连接方式有哪些？各适合于什么场合？ 答：通常有两种接法。 并

30、联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大，适用于测量慢变信号，以及以电 荷作为输出量的场合。 串联接法输出电压大，本身电容小，适用于以电压作输出信号，以及测量电路输入 阻抗很高的场合。 2压电式传感器前置放大器主要有哪两个作用？ 答： （1）放大压电传感器的微弱输出信号； （2）另一作用是把传感器的高阻抗输出变换成低阻抗输出。 3简述磁电式传感器的基本结构包括那几部分？各部分有什么作用？ 答：磁电式传感器有两个基本组成部分。 （1）磁路系统 由它产生磁场。为了减小传感器的体积，一般都 采用永久磁铁。 （2）线圈 感应电动势 e 是线圈与磁场相对运动而产生的。 4什么是热电效应？ 答：两种不同类

31、型的金属导体（或半导体），两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差 时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。 5什么是均质导体定律？有什么意义？ 答：由单一的金属构成的回路不存在热电势。即一种均质导体组成的闭合回路，不论其导体是否存在温度梯 度，回路中没有电流（即不产生电动势）；反之，如果有电流流动，此材料则一定是非均质的，即热电偶必 须采用两种不同材料作为电极。 意义：根据这一定律，可以检验两个热电极材料的成分是否相同（这称为 同名极检验法），也可以检查热电极材料的均匀性。 6什么是中间导体定律？有什么意义？ 答：在由 A、B 两种导体组成的热电偶回路中，将冷端

32、断开，接入第三种或更多种导体，只要保证接入端的 温度相同，则回路总电势不变。又称第三导体定律。 7. 压电材料的逆压电效应有什么用途？ 答：利用压电材料的电致伸缩效应，可将其制成高频振动台、超声波发射探头等。超声波式的检测仪表，一 般都是利用压电材料作为超声波发射探头和接收探头的，如超声波液面计、超声波流量计、超声波测厚仪 等。 8. 为什么压电传感器不适用于静态测量？ 答：只有在负载无穷大，内部也无漏电时，受力所产生的电压 U 才能长期保存下来；如果负载不是无穷大， 则电路就按指数规律放电，因此压电式传感器适合于测量高频率信号。 判断题 1光电式传感器就是将光信号转化成电信号的一种器件，简称

33、光电器件。对 2光电器件具有响应速度快、精度低、结构复杂等特点。错 反馈 解析：光电器件具有响应速度快、精度高、结构简单等特点。 4在光线照射下，使电子从物体表面逸出的现象属于外光电效应。如光电管、光电倍增管等。对 5在光线照射下，使物体的电阻率发生改变的现象也属于外光电效应。如光敏电阻等。错 反馈 解析：在光线照射下，使物体的电阻率发生改变的现象也属于内光电效应。 6在光线照射下，使物体产生一定方向的电动势的现象属于光生伏特效应。对 7光电管的典型结构由玻璃壳、两个电极（光电阴极 K 和阳极 A）、引出插脚等组成。对 8光电管将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂上一层光电材料作为阳极，球心放

34、置小球形或小环形金 属作为阴极。错 10光敏电阻是一种基于内光电效应制成的光电器件。光敏电阻有极性，相当于一个电压源。错 反馈 解析：光敏电阻没有极性，相当于一个电阻器件。 12在外加电压一定时，光敏电阻的光电流大小随光照的增强而增加。对 15对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为 0.20.3V。错 16光电池结构简单，核心部分是一个大面积的 PN 结。对 19光电编码器广泛应用于交流伺服电机的速度和位置检测。对 20光栅传感器测量精度高，可进行无接触测量，易实现系统的自动化和数字化。对 问答题 1光电式传感器转换电信号需要哪些步骤？ 答：要将光信号转化成电信号，必须经过两个步骤：一是

35、先将非电量的变化转化成光量的变化；二是通过光 电器件的作用，将光量的变化转化成电量的变化。这样就实现了将非电量的变化转化成电量的变化。 2什么是光电效应？ 答：光电效应就是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而发生了相应的电效应现象。 产生光电效应的这种物质就叫光电材料。产生光电效应现象同时会有电阻率的变化、电子逸出、电动势的变 化等。 3光电器件的种类主要有哪些？ 答：光电管、光敏电阻、光电池等。 4光敏电阻通常有什么用途？ 答：光敏电阻的光照特性曲线是非线性的。因此光敏电阻不宜测量元件，而常在自动控制中用做光电开关。 5光伏电池和光电二极管有什么区别？ 答： 主要区别在于：

36、第一，光伏电池在零偏置下工作，而光电二极管在反向偏置下工作；第二，光伏电池 的掺杂深度较高，从而具有较强的光伏效应，而光电二极管掺杂深度较低 ；第三，光伏电池的电阻率较低， 而光电二极管比较高；光伏电池的光敏面积要比光电二极管大得多，因此光电二极管的光电流小得多，一般 在 µA 级。 6什么是光纤传感器？ 答：利用光导纤维的传光特性，把被测物理量的变化转换为光特性（强度、相位、偏振态、频率、波长）改 变的传感器就是光纤传感器。 7光纤传感器与传统传感器测量原理有什么不同？ 答：光纤传感器与以电为基础的传统传感器相比较，在测量原理上有本质的差别。传统传感器是以机-电测 量为基础，而光纤

37、传感器则以光学测量为基础。 光纤在外界环境因素，如温度、压力、电场、磁场等改变 时，其传光特性，如相位与光强，会发生变化（光调制效应）。 8有一带有增量式编码器的伺服电机，已知电机每转一圈，编码器产生 2500 个脉冲，若在 15ms 内共测得 编码器产生 450 个脉冲，求电机在这段时间内的平均转速 n。 解：在 15ms，即 0.015s 内共测得 450 个脉冲， 电机在这段时间内的平均转速为 720 转每分钟。 9简述光栅的基本结构。 答：光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为 10100 线/毫米。传感器由标 尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成。

38、10光栅测量的基本原理是什么？ 答：光栅是利用莫尔条纹现象来进行测量的。 标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成明暗相间的叠栅条 纹。这些条纹照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲。通过放大、整形、辨向和计数系统产生 数字信号输出，直接显示被测的位移量。 第六章辐射式传感器原理及应用 判断题 1红外传感器是将红外辐射量变化转换成电量变化的器件。对 2红外辐射按照波长不同，可以分为远红外区、中红外区和近红外区。对 3热释电探测器多用在非接触、被动式检测应用中。对 4超声波是频率比声波频率还低的机械波。错 5穿透能力强是超声波具有的主要特性之一。对 选择题 4在工业放射性同位素自动检测仪表中

39、广泛采用的核辐射传感器为（ ）。D A. 电感式传感器 B. 电容式传感器 C. 磁电式传感器 D. 电离室 6. 首先对红外辐射进行（ ）使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释 电产生，并输出交变信号。A A. 调制 问答题 1 简述热释电探测器的工作原理。 答： 要点 1：当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化强度降低。 要点 2：表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则负载电阻上便产 生一个电信号输出。 要点 3：输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强弱。 要点 4：如

40、果对红外辐射进行调制，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热 释电产生，并输出交变信号。 2简述典型超声波传感器系统的组成。 答：典型的超声波传感器系统一般由超声波发送器、超声波接收器、控制部分和电源部分组成。 3简述超声波液位计的工作原理。 答：超声波液位计的工作原理如下。 （1）超声波液位计是微处理器控制的数字液位仪表； （2）主要由超声波发射器和超声波接收器以及控制电路等组成； （3）在测量中超声波脉冲由超声发射器发出，超声波经液体表面反射后被同一传感器或超声波接收器接收， 转换成电信号； （4）并由超声波的发射和接收之间的时间来计算从传感器到被测物体表面的距离。

41、 2简述典型的红外传感器系统的组成部分及其功能。 答： （1）待测目标 根据待测目标的红外辐射特性可进行红外系统的设定。 （2）大气衰减 待测目标的红外辐射通过大气层时，由于气体的散射和吸收，会使待测目标的红外辐射发生衰减。 （3）光学接收器 光学接收器接受目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。 （4）辐射调制器 辐射调制器会将来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光。 （5）红外探测器 红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的探测器。 （6）探测器制冷器 某些探测器必须要在低温环境下工作，所以必须有制冷设备。 （7）信号处理系统 将探测的信号进行放大、滤波等处理，

42、然后将这些信息转化成所需要的格式。 （8）显示设备 是红外传感器的终端设备，用来显示被测量或者相关的物理量。 第七章智能传感器原理及应用 判断 1微型传感器是目前最为成功、最具有实用性的微机电系统装置，是一种基于半导体工艺技术的新一代传 感器器件。对 2学习功能、推理联想功能和感知功能是模糊传感器的主要特性。对 3模糊传感器是在经典传感器数值测量基础上，经过模糊推理与知识集成，以自然语言符号描述的形式输 出测量结果的智能传感器。对 4网络传感器使传感器由单一功能、单一检测向多功能和多点检测发展。对 5网络传感器使得传感器从被动检测向主动进行信息处理方向发展。对 问答题 1简述微型传感器的特点。

43、 答：与普通的传感器相比，微型传感器具有以下特点： （1）体积小，重量轻，动态特性好 （2）功耗低 （3）易于批量生产，成本低 （4）便于集成化和多功能化 2. 网络传感器有哪些类型？ 答：网络传感器主要包括以下三种类型： （1）基于现场总线的网络传感器 （2）基于 TCP/IP 协议的网络传感器 （3）无线传感器网络 3. 智能传感器与传统传感器相比较，其突出特点有哪些？ 答：与传统传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本 低；具有一定的变成自动化能力；功能多样化。 第八章机器人传感技术 1.以下（ ）是影响 CMOS 传感器性能的首要问题。B A

44、. 暗电流 B. 噪声 C. 像素的饱和 判断题 1机器人是由计算机控制的复杂机器，它具有类似人的肢体及感官功能。对 2听觉传感器是机器人中最重要的传感器，出现于 20 世纪 50 年代后期。错 3机器人视觉过程包括 2 个过程：图像获取和图像理解。错 4CCD 构成的固体摄像机有体积小、质量轻、抗振动、几何精度高等优点。对 5机器人触觉传感器只具有识别功能。错 6现代机器人的“皮肤”主要有两方面的感觉：冷热和软硬。对 7常见的人工嗅觉系统一般由气敏传感器阵列和分析处理器构成。对 8电子鼻能分辨气体的种类和浓度，有时比人鼻还灵敏。对 9听觉传感器是将声源通过空气振动产生的声波转换成电信号的换能

45、设备。对 10语音识别技术就是让机器把文本或命令转化为语音信号。错 问答题 1固体图像传感器主要有哪三种类型？ 答：第一种是电视摄像机 MOS（金属氧化物半导体）图像传感器，又称为 SSPA（自扫描光电二极管阵列）， 第二种是 CCD（电荷耦合器件）图像传感器，第三种是 CID（电荷注入器件）图像传感器。 2语音识别的过程是怎样的？ 答：（1）语音特征提取；（2）声学模型与模式匹配；（3）语义理解。 3什么是仿生皮肤？ 答：仿生皮肤是集触觉、压觉、滑觉和热传感器于一体的多功能复合传感器，具有类似于人体皮肤的多种感 觉功能。 4什么是电子鼻？电子鼻有什么优点？ 答：人们找到了实现这种功能的金属，

46、像二氧化锡、氧化锌、氧化钛等，能将这些复杂的、细微的变化记录 到电脑中，利用它们便制成了气体传感器“电子鼻”。 电子鼻能分辨气体的种类和浓度，有时比人鼻还灵敏，而且，有的气体，比如一氧化碳（俗称煤气），人的 鼻子是闻不到的，而电子鼻却能感觉到。 5实现味觉传感器的有效方法是什么？味觉传感器技术有哪几种？ 答：实现味觉传感器的一种有效方法是使用类似于生物系统的材料作为传感器的敏感膜。从不同的机理来 看，味觉传感器技术大致分为以下几种： （1）多通道味觉传感器； （2）基于表面光伏电压的味觉传感器； （3）基于表面等离子共振的味觉传感器； （4）新型味觉传感器芯片。 判断题 3虚拟仪器系统是由应用

47、软件、计算机和仪器硬件三大要素构成的。对 4虚拟仪器具有虚拟的仪器面板，且由软件来实现仪器的测量等功能。对 5前面板是 VI 的用户界面；程序框图是图形化源代码的集合，图形化源代码又称 G 代码或程序框图代码。 对 6在 LabVIEW 的操作选板中，前面板具有工具选板和控件选板，程序框图具有工具选板和函数选板。对 7使用 LabVIEW 开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，简称 VI。对 问答题 1什么是虚拟仪器？ 答：虚拟仪器是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由测试软 件实现的一种计算机仪器系统。 2简要回答虚拟仪器具有的优点。 答：（1）性能高；

48、（2）扩展性强； （3）开发时间少； （4）出色的集成。 3LabVIEW 软件具有哪些优点？ 答： （1）图形化环境实现开发工作高效率； （2）集成上千种仪器和测量设备驱动； （3）通过编译使系统性能最优化； （4）适用于流程图设计的开发环境； （5）与其他应用程序开放式连接。 4LabVIEW 程序（VI）包括哪几部分？简述其作用。 答： 要点 1：LabVIEW 程序包括三个部分：前面板；程序框图；图标和连线板 。 要点 2：前面板是交互式的用户界面；程序框图包含用于定义 VI 功能的图形化源代码，用模块代替普通函 数；图标和连线板用以识别 VI 的接口，以便在创建 VI 时调用另一个 VI。 5在 LabVIEW 中有哪三种用来创建和运行程序的选板？它们都有哪些用途？ 答： 要点 1：LabVIEW 中用来创建和运行程序的选板分别是工具选板、控件选板和函数选板。 要点 2：工具选板包括了程序的创建、修改和调试时用的工具； 要点 3：控件选板主要用于在前面板中添加指示器和控制器； 要点 4：函数选板则用于创建框图程序，它包含了很多函数子选板。 6简要回答 LabVIEW 编程的基本步骤