传感器与检测技术复习试题DOC

1、现代传感技术复习题一、填空题1、传感器一般由和组成。传感器又称为、或等。2、在采用正弦输入研究二阶传感器频域动态特性时，常用_特性和特性来描述传感器的动态特性，其重要指标是和_。3、对于丝式应变片主要由、组成。应变片的主要参数有4、电感式传感器是建立在传感器可以分为上，利用线圈或的改变来实现非电量电测的。电感式等几大类型。5、涡流式传感器的信号调理电路主要有几种形式。9、10、12、6、7、定律、定律以及热电偶的热电效应是由和效应引起的。热电偶的三个基本定律是定律。O感应同步器鉴幅型信号处理方式是在滑尺的正余弦绕组中分别加上相同、同，但是的信号，鉴相型信号处理方式在滑尺的正余弦绕组中分别加上相

2、相同、相同，但是的信号。请列出你所知道的传感器的各种效应11、O;信息技术基础的三个方面是衡量传感器静态特性的重要指标是、和。衡量传等。感器动态特性的重要指标是13、弹性敏感元件的基本特性包括。对弹性敏感14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、元件材料的基本要求有湿度的表示方法有、；氯化锂湿敏元件的典型产品有、。通过对热电偶回路的大量研究，获得了热电偶的几个基本定律，它们是定律、定律、定律。高频反射式涡流传感器其电感的变化取决于等。电感式传感器是建立在上，利用线圈或的改变来实现非电量电测的。电感式传感器可以分为等几大类型。电感式传感器经信号调理电路输出的信号存在

3、有残余电压，残余电压产生的原因是余弦绕组上供给电荷放大器的作用是等。其突出优点是传感器所能测量的最大被测量（即输入量的数值）称为，最小的被测量则称为光导纤维的传光原理是利用丨，光纤传感器根据它的工作原理可分为和湿度的表示方法有、。登莫式湿度传感器主要由II、等构成。请列出几种用于高精度、小位移测量的传感器等。流量测量的方法有而用这两个数值表示的测量区间，则称为和测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为和三类，其中可以通过对多次测量结果求的方法来减小它对测量结果的影响。26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措

4、施包括种方法。，沿石英晶体的X轴称为，垂直于X轴的平面上最强；Y轴称为Y轴的最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为;利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用电路。电阻应变片式传感器按制造材料可分为材料和体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中金属材料的电阻变化主要是由形成的，而半导体材料的电阻变化主要是由造成的。材料传感器的灵敏度较大。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是把连接导线与热电偶配接。它的作用是W=0.02mm

5、其11型，11型，11根据工作原理，电容式传感器可分为型三种。为了减小结构。；莫尔条纹的放大倍数K=光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即夹角0=0.1，则莫尔条纹的宽度B=非线性误差，传感器通常做成压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的，是一种典型的有源传感器。压电材料开始丧失压电特性的温度叫。要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的相等。在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的定律。压电式传感器的等效电路有、。允许用长电缆连接的放大器称为为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技

6、术。选择题1. 选择二阶装置的阻尼比Z=0.707,其目的是（D）。A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件2. 用脉冲锤激振时,为了获得较宽的激振频率,可（）。A.增加敲击力B.增加锤头硬度C.增大锤重D.减小冲击力3. 测量不能直接接触的高温物体温度,可采用（）温度传感器。A.热电偶B.亮度式C.半导体三极管D.半导体二极管4.电容式湿度传感器只能测量（）湿度。A相对B绝对C任意D水分5.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（C）的输出。A电阻B电容C电压D电荷6.压电式加速度传感器是（）信号的传感器。A.适于测量任意B.适于测量直流C.适于测量缓变D.适于测量动态

7、7. 对于电涡流传感器的谐振测位移电路,当无金属导体靠近时,其输出电压（）A.最大B.最小C.随机变化D.中间点8. 电涡流式传感器激磁线圈的电源是（）。A直流B工频交流C高频交流D低频交流9. 变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离do之间是（）。A.正比关系B.反比关系C.无关系10. 单色光的波长越短,它的（）B频率越低,其光子能量越大A频率越高,其光子能量越大频率越低,其光子能量越小11. C.频率越高，其光子能量越小D热电偶可以测量（）。12. A压力B电压C温度D热电势目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（）。A-200850CB-50850CC-200150CD-20065

8、0CD厚度灵敏度D固有频率A）电容式传感器磁电式传感器变极距型13. 下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（C）14. A.压力B.力矩C.温度属于传感器动态特性指标的是（D）A重复性B线性度C按照工作原理分类,固体图象式传感器属于（A光电式传感器B15. C压电式传感器D测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）A变极板面积型B16. C变介质型D容栅型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）A两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片17. D两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作

9、应变片影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（D）A.电缆的安装与固定方式B.电缆的长度18. C.前置放大器的输出阻抗D.前置放大器的输入阻抗固体半导体摄像元件CCD是一种（C）19. A.PN结光电二极管电路B.PNP型晶体管集成电路C.MOS型晶体管开关集成电路D.NPN型晶体管集成电路将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是（D）A.抑制共模噪声B.抑制差模噪声20. C.克服串扰D.消除电火花干扰已知函数x（t）的傅里叶变换为X（f）,则函数y（t）=2x（3t）的傅里叶变换为（B）f2f2A.2X(3)B.3X(3)C.3X(f)D.2X(f

10、)22.周期信号的自相关函数必为()A.周期偶函数B.非周期偶函数C.周期奇函数D.非周期奇函数23.属于传感器动态特性指标的是（B)A.迟滞B.过冲量C.稳定性D.线性度24. 传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（D）A.线性度越好B.迟滞越小25. C.重复性越好D.分辨力越高感应同步器的作用是测量（C）A.电压B.电流26. C.位移D.相位差下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是（B）A.自感式传感器B.磁电感应式传感器27. C.电容式传感器D.应变式传感器热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（C）A.温度B.温度差C.相对湿度D.绝对湿度28.若周期信号xt的周期为T,则其基

11、波角频率为（A)21A.TB.TC.2TD.T29.已知信号Xt与信号yt完全不相关，则该二信号的互相关系数满足（D)Axy1Bxy1C0xy1Dxy030. 金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为（）31. A.霍尔效应B.光电效应C.应变效应D.压电效应在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称（）32. A.光电效应B.光生伏特效应C.内光电效应D.外光电效应在扩散硅压力传感器，其敏感元件周边固定圆膜片，当（E）具有最大负应力。33. A.r=0B.r=r0C.r=0.635roD.r=0.812ro在霍尔元件的主要指标中，Kh是指（）灵

12、敏度。34. A.磁B.乘积C.电流D.电势在压电材料的主要特性参数中，（）是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。35. A.压电常数B.介电常数C.居里点D.弹性常数光纤按（）分，有玻璃光纤和塑料光纤。36. A.传输模式B.纤芯和包层C.折射率D.敏感元件对光强制某些电介质，当在电介质极化方向施加电场，它会产生变形，这种现象称为（）37. A.逆压电效应B.正压电效应C.负压电效应D.无压电效应半导体热电阻式传感器简称（）。38. A.热敏晶体管B.热电偶传感器C.热电阻D.热敏电阻当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为（）。A.温度特性

13、B.光照特性C.光谱特性D.伏安特性在检测技术中，主要采用的是压电型换能器，发射超声波利用压电材料的（C），而接收信号则用（D）。39. A.多普勒效应B.多普勒频移C.逆压电效应D.正压电效应变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（A）。A.增大B.减小C.不变红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在（）到1000m的频谱范围之内。40. A.0.76nmB.1.76nmC.0.76（imD.1.76（im在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。这里所说的”远近”是相对红外辐射在电磁波

14、谱中与可见光的距离而言。A.微波区B.微红外区C.X射线区D.极远红外区红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是0.22.6（im35m和（），统称它们为”大气窗口”。41. A.814mB.715mC.818mD.714.5（im红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。42. A电流B电压C功率D电阻光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。光子效应所制成的红外探测器。43. A光子效应B霍尔效应C热电

15、效应D压电效应当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。44. A光电效应B光电导现象C热电效应D光生伏特现象研究发现太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在（）的频率范围内。45. A.紫外线区域B.X射线区域C.红外辐射区域D.可见光区域实验表明，波长在（）m之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。A.814B.715C.2.614D.0.11000利用温差电势现象制成的红外传感器称为（）红外传感器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态

16、特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。46. A.热电偶型B.热释电型C.热敏电阻型D.热电动型（）传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。47. A.热电动型B.热释电型C.高莱气动型D.气热型传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为（）。48. A.非线性B.迟滞C.重复性D.灵敏度误差应变式传感器是一种（）的测量装置。A.只能测量应变B.只能测量电阻的相对变化49. C.可以测量能转化为应变的被测量D.可以测量所有的被测量差动电容传感器采用差动脉冲调宽电路时，其输出电压正比于（）。AC1C2bGC2-C1C2C1C2C1C2G/C1C2/C25

17、0. 直流电桥的平衡条件可以概括为（）。A.对臂阻抗之积相等B.对臂阻抗之比相等51. C.相邻臂阻抗之积相等D.相邻臂阻抗之和相等电容式传感器在结构上加等位环的目的是为了（）。A.补偿温度变化的影响B.减小寄生电容52. C.减小边缘效应D.可以测量静态信号微机电系统的英文缩写为（）。A.PSDB.PVDFC.PZTD.MEMS57.应变式传感器采用半桥差动等臂电桥转换电路时，若电源电压为时，其输出电压U0为（）。1R1RR58. A.U0=Ub.U0=2RUc.U0=4RUD.U0=RU热电阻传感器的测量引线采用3线制是为了（）。A.消除引线电阻的影响B.消除接触电动势的影响59. C.减

18、少绝缘电阻的影响D.减少寄生电动势的影响气敏传感器中的加热器是为了（）。A.去除吸附在表面的气体B.起温度补偿作用60. C.去除传感器中的水分D.去除吸附在表面的油污和尘埃栅线密度为50线/mm的光栅，其栅线间距为（）。1. A.50mmB.0.05mmC.0.02mmD.2mm三、判断题传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；V对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好；X一般情况下，设计弹性敏感元件时，若提高灵敏度，则会使其线性变差、固有频率提高;应变片的基长越长，则应变片的动态特性越好；X变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器；X压电式传感器不能测量恒定不变的信号；V惯性式振

19、幅计，在设计时尽量使其固有频率低。V传感器的重复性误差是属于系统误差；x传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量；x传感器实现波形测试不失真的条件是：传感器的幅频特性和相频特性均是常数；x传感器弹性敏感元件的固有频率越高，则传感器的灵敏度越低，线性度越差；x应变式传感器采用半桥连接时，若供桥电源波动的误差为2%，则由此引起的电桥信号输出波动的误差为1%。x压电片采用并联连接后，更适合于测量快速变化的信号；x圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；V驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；V差动变压器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；V希望压电传感器的电阻率高，

20、介电常数小；x半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感器；V传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；x按照能量关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型传感器；x激波管产生激波压力的恒定时间越长，则可标定的下限频率越低；V压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；V光导摄像管是一种固态图像传感器；x热释电型红外传感器必须进行调制。V传感器的幅频特性为常数，则传感器进行信号的波形测量时就不会失真。x等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的。V一般来说，螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长度的二分之一。x压电常数d32所表示的含义是：沿着z轴方向受力，在垂直于y轴的表面产生电

21、荷；x涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；x金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；x压电常数dij中的下标i表示晶体的极化方向，j表示晶体受力的性质；V压电常数dj中的下标i的取值范围是16。x时间常数t越小越好。x红外传感器在使用时必须进行调制。x电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线性。V涡流渗透的深度与所加的信号频率成正比。xIEEE1451定义了智能化网络传感器的相关内容。V为了改善一阶传感器的动态特性，可以增大其时间常数。x等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的。x感应同步器中，感应正弦信号的绕组称为余弦绕组。V对于所有的二阶传感器，总是希望其

22、固有频率越高越好。x压电式传感器不能测量静态信号。V金属丝的灵敏度Ks恒小于同一材料金属应变片的灵敏系数K。x透射式涡流传感器所加激励电源的频率越高越好。x热电偶的热接点尺寸越大，则其动态响应特性越好。x传感器的非线性误差属于随机误差。x热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关，与热电偶的尺寸形状无关。V红外探测器是红外传感器的核心，常见两大类：热探测器和光子探测器V把两种相同导体或半导体两端相接组成闭合回路，则回路产生热电势，这种现象称热电效应。x功能型光纤传感器，光纤不是敏感元件。x将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器。x红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起

23、构成了完整的无限连续的电磁波谱。（V）红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸气等物质的吸收和散射作用，使辐射在传播过程中逐渐衰减。（x）热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化物混合烧结而制成的，热敏电阻一般制成圆柱状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，内部粒子的无规则运动加剧，自由电子的数目随温度升高而增加，所以其电阻增大。（x）当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外2. 发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。（X）辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率。（V）当恒定的红外辐射照射在热释电传感器

24、上时，传感器才有电信号输出。（X）使用光电导传感器时，需要制冷和加上一定的偏压，否则会使响应率降低，噪声大响应波段窄，以3. 致使红外传感器损坏。（V）当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向P区.空穴移向n区。如果pn结开路，则在pn结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。（X）光磁电传感器不需要致冷，响应波段可达7m左右，时间常数小，响应速度快。（V）四、简答题1、电容式传感器有哪几种常用的结构形式？影响电容式传感器精度的因素较多，请详细分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？答：电容式传感器的的常用结构形式有变间隙式、变面积式和变介电常数

25、式。电容式传感器的边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。此外,加装等位环是一个有效的方法。电容式传感器的寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：缩短传感器到测量线路前置级的距离；驱动电缆法；整体屏蔽法。2、为什么金属电阻测温时，其测量电路常采用三线制接法？请画图并说明其测量原理。答:如图是三线连接法的原理图。G为检流计，R,R2,R3

26、为固定电阻，R为零位调节电阻。热电阻Rt通过电阻为ri,2,Rg的三根导线和电桥连接，ri,2分别接在相邻的两臂内，当温度变化时，只要它们的长度和电阻的温度系数相等，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态。3、请解释金属丝灵敏系数Ks的物理意义？分析横向效应对灵敏系数的影响？答：金属丝灵敏系数Ks的物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。2）应变片的灵敏系数小于金属丝灵敏系数。横向效应要点：1）由于弯曲部分，总的电阻变化小了；4、请画出电容式传感器的等效电路；分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？答：1）等效电路Rp为并联损耗电阻；FS代表损耗电阻，即代表引线电阻、电容器支架和极板电

27、阻的损耗。电感L由电容器本身的电感和外部引线电感组成。2）边缘效应边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一个有效的方法。3）寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种： 缩短传感器到测量线路前置级的距离。 驱动电缆法 整体屏蔽法5、请详细说明电感式传感器产生零点残余电压的原因以及减小零点残余电压的措施。答：产生零位误差的

28、原因是：（1）差动式传感器中，两个电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称；（2）传感器具有铁损，即磁芯化曲线的非线性；（3）电源电压中含有高次谐波；（4）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电容。零位信号的危害很大，会降低测量精度，易使放大器饱和。减小零位误差的措施是减少电源中的谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段；另外在测量电桥中可接入可调电位器,当电桥有起始不平衡电压时，可以调节电位器，使电桥达到平衡条件。6、请画图并说明电磁流量计的构成与工作原理。答：如图为电磁流量计原理结构图。由电磁流量计由磁场系统、不导磁测量导管、及管道截面上的导电电极组成

29、，磁场方向、管道轴线、电极连线三者在空间互相垂直。导电液体在管道中流动时，作切割磁力线的运动，在两电极上产生感应电势，其大小为：EBDV式中：E感应电动势，V；B磁感应强度，T；v平均流速，ms；D管道内径，m。如果流体质点在整个管道截面上流速是均匀，就可以把液体看成许多直径为D且连续运动着的薄圆盘。薄圆盘等效于长度为D的导电体。根据感应电势的大小即可计算出流量。五、计算题1若温度传感器的灵敏度为33mV/C,时间常数为1.5s，当输入的阶跃温度为20C至41C时，求阶跃作用0.75s后，温度传感器的输出以及温度误差为多少？答：由题可知:bi=(33mV/C)(20C)=660mVbf=(33

30、mV/C)(41C)=1353mVt/e0.75/1.5e=932.7mVC且，b(t)=bi+(bf-bi)1-b(0.75)=660+(1353-660)1-对应的温度为：T=932.7/33=28.3因为实际温度为41C,可得温度误差为12.7C。2、有一台用于测量车辆重量的地秤，结构如下图所示，一块大型的钢板放置在由钢制成的圆柱体上，钢板与路面齐平。当车辆驶过钢板时，圆柱体产生纵向压缩。环境温度变化的范围是-20C至+40G钢圆柱体的热膨胀系数是10X10-6/Co解：cAr0ACdd因为：A=2nrh,可得rhC2r0ddCr2r0dhd带入各参数:dCdh2(2.5)(8.85pF/m)2.5102m103475pF/m由于电容与h成线性关系，可得电容的变化范围：-2Cmin=(3475pF/m)(10m)=34.75pF-2Cmax=(3475pF/m)(2x10m)=69.50pF补充填空题答案1、敏感元件、传感元件；变