传感器考试试题及答案

1、传感器原理及其应用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度 等。2、 通常传感器由敏感元件、转换元件、_转换电路能把外界非电量转换成电量的器件和装置。、线性度迟滞重复性.三部分组成，是3、 传感器的标定是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用 条件下的误差关系。4、 测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 _粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结,其响应速度越慢；二阶传感器的固有频率3果的影响。5、一阶传感器的时间常数T越其工作频带越宽。6、7、8、按所依据的基准直线的不同，传

2、感器的线性度可分为 非线性电位器包括通常意义上的传感器包含了敏感元件和（CA.放大电路B.数据采集电路C.和）两个组成部分。 转换元件两种。D.滤波元件9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为A.眼睛 B.感觉器官C.10、属于传感器静态特性指标的是（D ）A.固有频率B.临界频率11、衡量传感器静态特性的指标不包括（A.线性度B.灵敏度C.频域响应D.重复性12、下列对传感器动态特性的描述正确的是 一阶传感器的时间常数T越大， 二阶传感器的固有频率3 0越小， 一阶传感器的时间常数T越小， 二阶传感器的固有频率3 0(B手 D.C.阻尼比）。皮肤D.重复性A B C D（ 其响应

3、速度越快 其工作频带越宽 其响应速度越快。越小，其响应速度越快。二、计算分析题1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。 作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器效应；半导应变效应。直线的电阻丝绕成 _横向_效应。试验材料和电阻丝材料的线性膨胀一、填空题1、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，这种现象称体或固体受到作用力后_电阻率 发生变化，这种现象称压阻_敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为2、产生应变片温度误差的主要因素有 电阻温度

4、系数的影响、 系数的影响_。3、 应变片温度补偿的措施有 电桥补偿法_、_应变片的自补偿法、。4、在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥接法可以得到最大灵敏度输出。5.半导体应变片工作原理是基于压阻倍 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_的作用。效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十线性误差同时还能起到温度补偿7、若应变计基长L=40mm应变波速v=5000m/s,则上升时间t k=, 可测频率f=。8压阻式传感器测量电桥的电源可采用 。9、应变式传感器主要用于测量等物理量；光电式传感器主要用于测量等物理量；压电式传感器主要用于测量等物理量。

5、效应工作的。对金属应变片，其电阻的变化主要是由于10、应变式传感器是基于R -中的S系的电量输出的装置选择：1、 全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（C ）。A.不变 B. 2 倍 C. 4倍 D. 6 倍2. 利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C ）ABCD变化引起的.湿敏传感器是指能将.转换为与其成一定比例关.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片3、产生应变片温度误差的主要原因有（A、电阻丝有温度系数B、试件与电阻丝的线膨胀系数相同

6、C、电阻丝承受应力方向不同4. 利用电桥进行温度补偿，补偿片的选择是A .与应变片相邻，且同质的工作片B .与应变片相邻，且异质的工作片C.与应变片相对，且同质的工作片D .与应变片相对，且异质的工作片 通常用应变式传感器测量（C ）A.温度BC.加速度D影响金属导电材料应变灵敏系数A.导电材料电阻率的变化C.导电材料物理性质的变化电阻应变片的线路温度补偿方法有A.差动电桥补偿法BC补偿线圈补偿法D金属丝应变片在测量构件的应变时，A贴片位置的温度变化电阻丝材料的电阻率变化AB )5.6.7.C、.密度.电阻K的主要因素是（BB ）。.导电材料几何尺寸的变化.导电材料化学性质的变化A B ）。.

7、补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法.恒流源温度补偿电路电阻的相对变化主要由（）来决定的。B、电阻丝几何尺寸的变化D、外接导线的变化二、计算分析题 1说明电阻应变测试技术具有的独特优点。（1）这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；（2）易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；（3）灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量； 可以测量各种物理量。k= 2的金属箔式应变片台采用等强度梁的电子秤，在梁的上下两面各贴有两片灵敏系数均为做成秤重传感器。已知梁的 L = 100mm, b=11mm h= 3mm 梁的弹性模量 E=2.1 x 104 N/mrri将应变 片接入直流四臂电路，

8、供桥电压 Usr =12V。试求：秤重传感器的灵敏度(V/kg)?;当传感器的输出为68mv时，问物体的荷重为多少？提示：等强度梁的应变计算式为 =6FL/bh2EhbA& = A 7 = 1戡 = 0.3x 0.191 = 0.05733 一个量程为10kN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm内径18mm在 其表面粘贴八个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为 120欧，灵敏度为2，泊松系数0. 3,材料弹性模量E=2.1x1011 Pa。要求；(1) 给出弹性元件贴片位置及全桥电路；(2) 计算传感器在满量程时，各应变片电阻变化；(3) 当桥路

9、的供电电压为I0V时，计算传感器的输出电压解：(1).全桥电路如下图所示(2).圆桶截面积应变片1、2、3、4感受纵向应变;=珂=Eg = Er = E.应变片5、6 7、8感受纵向应变; = $=?=鬼=5满量程时:!0 =尅比=理=人&=比耳只=芨芒一艮10x10AS=2.Oxpj- xl 20 = 0 19 lO597x10x21x17】= lx20xri +(n) =1.037x10*；2、9”107乂2,1：200=38200X10 12 (C)=3.82 X10 8C输出电压Ua5、某压电晶体的电容为1000pF, 并联电容为(1)(2)(3)(4)Q 382 叫 1.137 10

10、3 VCa33.6 10 12kq=2.5C/cm,电缆电容Cc=3000pF,示波器的输入阻抗为1MQ和50pF,求：压电晶体的电压灵敏度足 测量系统的高频响应； 如系统允许的测量幅值误差为 如频率为10Hz,允许误差为Ku Kq/Ca 注Ku；5%,可测最低频率是多少？5%,用并联连接方式，电容值是多大？解出解：(2)q1000 pF高频(3)时，其响应U amd 33K uFmCa Cc Ci2.5C / cm2.5 109V / cmCakqCc Ci100030005010 12F系统的谐振频率1 1nR Ca Cc Ci16.17 108V/cm106 1000 30005010

11、12UmU am/ n/ n 2 , 得l_/1 /0.90251/ n 20.9025 /30.9025n) 2=9.25643/247 rad/s2nn=3.04245%(取等号计算)(3 / 33 =3.0424 3 n=3.0424 X 247=751.5(rad/s) f = 3 /2 n =751.5/2 n =119.6(Hz)由上面知，当 3.5158、某霍尔元件I X bx d=10X 3.5 X1mm,沿I方向通以电流l=1.0mA,在垂直于lb面方向加有 B=0.3T,传感器的灵敏度系数为22V/A T,试求其输出霍尔电势及载流子浓度。由 K H =1/ned，得1932

12、03n=1/ (K H ed)=1/(22 X 1.6 10 X 1X 10 )=2.84 X 10 /m 输出霍尔电压UH = Kh IB=22V/A?TX 1.0mAX 0.3T3=6.6X 10 V=6.6mV9、 若一个霍尔器件的K=4mV/mA kGs,控制电流I =3mA将它置于1Gs5kGs变化的磁场中(设 磁场与霍尔器件平面垂直)，它的输出霍尔电势范围多大？并设计一个20倍的比例放大器放大该霍尔 电势。解： U H1 = K H IB 1=4mV/Ma?GsX 3mA 1Gs=12卩 V均匀磁场解：(1)(2)U H2 = K H IB 2=4mV/Ma?kG迸 3mA 5kG

13、s=60mV设计放大倍数A=20的比例放大器，略10、有一霍尔元件，其灵敏度 KH=1.2mV/mA kGs,把它放在一个梯度为 5kG9mm的磁场中，如 果额定控制电流是20mA设霍尔元件在平衡点附近作 0.1mm的摆动，问输出电压范围为多少？解：对于梯度为5kGs/mm的磁场，当霍尔元件在平衡点附近作 0.1mm的摆动时，其磁场的变化 B= 5kGs/mm 0.1mm= 0.5kGs则霍尔元件输出电压的变化范围为 UH = Kh I? B=1.2mV/mA?kG 20mA （ 0.5kGs） = 12mV11、试用霍尔传感器设计磁平衡式测量电流的电路，给出电路图，试分析其工作原理，给出被测

14、电流I 1的表达式。12、什么是霍尔效应？霍尔电动势产生的原因？霍尔电动势的大小、方向与哪些因素有关？第7章热电式传感器匀质导电势和温一、填空题1、热电偶在实际中测量温度时，需要几个定律来提供理论上的依据，这些定律分别是： 体定律中间导体定律,接导体定律02、 热电偶传感器的工作基础是 闭合回路，产生的热电势包括 接触差电势两部分。热电偶的 连接导体 律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础；根据_中间导体定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。三种。两种。3、4、5、为热敏电阻按温度系数分为，_热电偶的工作原理是 ，热电势包括 和300K时硅对0.7卩m光的吸收系数a为2000cm

15、,则平均透入深度;若对0.8卩m光，平均透入深度为10卩m 则a =6、热辐射温度计中调制盘的作用 1、A、C、2、A.C.选择：BC）两热电极材料不同D.两热电极的两端温度相同热电偶的冷端处理方法有：（AB ） 补偿导线法 B 、冷端温度恒温法 相敏检波 D 、串联二极管 热电偶中产生热电势的条件是（ 两热电极材料相同B3、两热电极的两端温度不同电桥补偿法差动放大法，但能保持恒定不变的情况，可采用修正法。.5 C为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（ D A.补偿导线法B.C.冷端恒温法D.4、对于热电偶冷端温度不等于（BA.20 CB.0 CC.10CB ）0.两热电板材料不同.两热电极的两端点温度相同（ ）5、热电偶中产生热电势的条件有（A.两热电极材料相同BC.两热电极的几何尺寸不同 D6对集成温度传感器，下列叙述不正确的是A输出线性好B测量精度高C测量温度高D满量程非线性偏离小、计算分析题1、热电偶结构由哪几部分组成？2、用热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温