传感器原理及工程应用考试试题及答案

1、一、选择题1、下列关于压电传感器的说法正确的是CC可以等效为一个与电容串联的电压源2、半导体应变片与金属丝型比较CC应变时非线性比较严重3、变磁阻式传感器中下面哪项会导致电感的减小CC增大气隙的厚度4、两压电片不同极性端黏结在一起AA总电容量为单片的一半，输出电压增大了1倍5、质点振动方向与波的传播方向一致的波是BB纵波6、下列描述错误的是BB微波的频率比红外线高7、为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用BB差动变隙式8、电磁式的动圈仪表属于CC二阶系统9、以下关于线圈一导体系统产生的电涡流密度正确的是BB电涡流密度是沿线圈半径r的函数10、输入量与输出电容量为非线性关系的是BB变极距式电容传

2、感器11、磁电感应式传感器BB不需要外接辅助电源，是一个有源传感器12、下面描述正确的是AA光敏二极管基于内光电效应13、光敏电阻DD阻值只与入射光量有关，与电压电流无关14、关于超声波从一种介质入射到另一种介质时，不正确的是DD当超声波垂直入社界面时就会出现透射15、关于变极距型电容式传感器正确的是DD采用差动式结构可以提高灵敏度及减小非线性误差16、半导体气敏传感器由于加热方式不同，可分为直热式和旁热式17、磁电传感器AA是速度传感器，直接测的的值只能速度18、半导体气敏传感器DD需加热，加热的目地是提高器件的灵敏度和响应速度二、填空题一个测量系统是传感器、变送器和其他变换装置的有机组合传

3、感器的分类方法：一是按被测参数分类，另一种是按传感器的工作原理分类电阻应变片的补偿方法有线路补偿和应变片自补偿。四、计算题压电片的两种不同接法，并联接法适宜用于以电荷作输出信号，串联接法适宜用于以电压作输出信号光电耦合器件是由发光元件和光电接收元件合并使用的电器件。半导体气敏传感器由敏感元件加热器和外壳三部分组成磁电式传感器分为磁电感应式传感器和霍尔式传感式，磁电感应式传感器有2种结构：变磁通式和恒磁通式三、简答1. 直接测量、间接测量、组合测量的概念？在使用仪表或传感器进行测量时，测得值直接与标准量进行比较，不需要经过任何运算，直接得到被测量的数值，这种测量方法称为直接测量。在使用仪表或传感

4、器进行测量时，首先对与被测量有确定函数关系的几个量进行直接测量，将直接测得的值带入函数关系式，经过计算得到所需要的结果，这种测量称为间接测量。若被测量必须经过求解联立方程组求得，用最小二乘法求出被测量的数值，这种测量方法称之为组合测量。2. 偏差式测量、零位式测量与微差式测量的特点与区别？用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的量值，这种测量方法称之为偏差式测量。过程简单迅速，但测量结果的精确度较低。在测量系统平衡时，用已知的标准量决定被测量的量值，这种测量方法称为零位式测量。优点是可以获得比较高的测量精度，但测量过程比较复杂，耗时较长，不适用于测量变化迅速的信号。微差式测量是综合了偏差式测量与

5、零位式测量的优点而提出的一种测量方法。不需要调整标准量，而只需要测得两者的差值。优点是反映快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参数的测量。3. 什么是正压电效应、逆压电效应、纵向压电效应、横向压电效应？某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电的状态。这种现象称压电效应。当作用力方向改变时，电荷的极性也随之改变。有时人们把这种机械能转换为电能的现象，称为“正压电效应”。相反，当在电介质极化方向施加电场，这些电介质也会产生几何变化，这种现象称为“逆压电效应”沿电轴X方向的力作用下产生电荷的压电效

6、应称为“纵向压电效应”沿机械轴Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。4. 光纤传光原理是什么？光纤的传输是基于光的全内反射。当入射角小于临街入射角时，光线就不会透射出界面，而全部被反射，光在纤芯和包层的界面上反复逐次全反射，呈锯齿波形状在纤芯内先前传播，最后从光纤的另一端面射出，这就是光纤的传光原理。1-11、对光速进行测量，得到如下四组测量结果：C=(2.98000b0.01000)<108m/sC=(2.98500b0.01000)<108m/s12C=(2.99990土0.02000)x10sm/sC=(2989930b0.00100()x10sm/s求光速

7、的加权算术平均值及其标准差。C=2.98500<108m/sb-二O.OlOOOddm/s2C234解：由四组测量结果知：C=2.98000x108m/sb-=0.0100(X10sm/s1C1C=2.99990x108m/sb_=0.02000x10sm/s3C3C=2.98993«108m/sb-=0.00100040sm/s4C42bc令p1=P2=1，则p1:p2:p3:p4=12b_c12G_C2G_c22b_c12b_c32b_c/0.01、20.012.1=()()(20.010.01b_c42(竺)2=1:1:25:1000.001则测量数据的加权算术平均值为：

8、C=P工cPii1x2.98+1x2.985+25x2.9999+100x2.9993“380.8925“zx108=x108=2.99915x108m/s1277=1工P1+1+25+100i=4则其标准差为：工V2pCpi=13x(1+l+25+100);(2.999152.9处x1+(2.999152.983x1+(2.999152.999x25+6.999152.999金x100xio=：°0005673<10=0.0012240m/s2Hz，测得电抗X为21-14、交流电路的电抗数值方程为X=讥-/当角频率.=5H乙，测得电抗X.为°；当角频率广°

9、当角频率®1=1Hz，测得电抗x3为Q。试用最小二乘法求电感L、电容C的值。解：xWC，设x=L,1y=C,写出残余误差。则:15-5所以，系数矩阵为a=2-2110.3=x+y0.8=5x+£y0.2=2x+*y直接测得值矩阵为L=其中，A'A=|aa|=3031.290.80.20.3，最小二乘法的最佳估计值矩阵为左=厂111L52303-_31.29AA=2125151=30x1.293x3=29.0主0所以，(AA)-1=A21A22=(AA)-1AL1512130331.2911.2929.73330Al=0.80.20.34.1

10、0.04x11293_y=29.7_330_所以X=4.1-0.182-_0.04_0.455所以，L=x=,C=y10.455=2.2(F)88当光纤的化二146,化=1.45，如光纤外部介质的n=，求光在光纤内产生全反射时入射光的最大入射角0。120cn0n而1sin=1sinnpn.1sinp'nicosi=r=n解：若光在纤芯和电层的界面上发生反射，则界面上的光线临界折射角卩尹；，即P却n1-(vsinp')2ni当"尹尹；时，有nisin叫，所以为满足光在光纤内的纳反射光入射到光纤端面的入射角0应该满足0.-0c=（arcsinn2呻由题意知：作，作，"°=1。1cn12所以最大入射角0二arcsinc9.8。0n2一n2=arcsinv'1.462一1.452=arcsin0.1706n120电容的相对变化量为兰丄（5一13化量为固q|«i时，上式可按级数展开，01d0可得冬二理1理+刍2乂理）3+514由式（5-14）可见，输出电容的相对变化量CC与输入位移Ad之间成非线性Cdddd000000关系，当Add|<<1时可略去高次项，得到近似的线性关系，如下式所示：ACA（5-15）电容传感器的灵敏度为0aCd00k=ACC0（5-16）它