《传感器原理及应用》课程试题(A卷)

1、（第（第36页 共 3 页）复习一、填空（在下列括号中填入适当的词汇，使其原理成立）1、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是 常数。 2用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷 与作用在晶上的压强成正比，而与晶片 几何尺寸 和面积无关。3、有源滤波器由集成运放和RC 网络 组成。4、采用热电阻作为测量温度的元件是将 温度 的测量转换为电阻 的测量。5、单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、 铁磁性外壳和可沿线圈轴向移动的活动铁心。6、被测非电量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，其次级绕组都用同名端

2、反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。7闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸 发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。8、动态标定的目的，是检验测试传感器的 动态性能指标。9在电阻应变片公式 中代表 材料压阻系数。10、已知某铜热电阻在0时的阻值为则其分度号是 CU50，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是 镍铬。、红外图像传感器由红外敏感元件和电子扫描电路组成。12、空气介质变隙式电容传感器中，提高灵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。13、当半导体材料在某一方向承受应力时，它的电阻率发生显著变化的现象称为半导体压阻效应

3、。14影响金属导电材料应变灵敏系数K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。15为了测得比栅距 W更小的位移量，光栅传感器要采用细分技术。16若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的接地端1、在以下几种传感器当中(压电式)属于自发电型传感器。2下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ 温度。3、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)。C将热电偶冷端延长到远离高温区的地方4、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，( A)。A两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片5、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率

4、的变化，这种现象称为( 光电导效应 )。6、改变电感传感器的引线电缆后，( 必须对整个仪器重新标定)。7、自感传感器采用相敏检波电路最重要的目的是为了(C)。C使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的幅度和相位 8、按照工作原理分类，固体图象式传感器属于(光电式传感器)9、单色光的波长越短，它的(A 频率越高，其光子能量越大)。10、差动电桥由环境温度变化引起的误差为( 0 )11、属于传感器动态特性指标的是( 固有频率 )。12、( 热端和冷端的温差) 的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。13、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( 减小引线电阻的影响 )。14、当石英晶体受压时，电荷产生在

5、( BX 面上)15、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是(A使用电桥调零电位器)16、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取(B将机箱接大地) 措施。17、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用C 冰浴法) 。18、电涡流式传感器激磁线圈的电源(A高频交流)19、固体半导体摄像元件CCD 是一种B NPN 型晶体管集成电路)20、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(B消除电火花干扰)。（ 120 ）下列三种铂热电阻的测量范围有一种是我国目前使用的（ A 。1、金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同? 答：金属电阻的应变效

6、应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。2传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。3、简述光电池的工作原理？指出它应工作在电流源还是电压源状态。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式，是有源器件。它有较大面P-NP-N4AB5和谐波分量。基波分量主要是因为差动变压器两个二次绕组的结构和电气参数不完全相等（不对称）使感应电势幅值不等而形成；谐波分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。6现全反射。由于纤芯的折射率比包层的大，当入射角大于临界角时，其

7、折射90入光纤的光能够在纤芯内全反射，必须使从外部入射的光线限制在一定的入射角内，从而使入射到纤芯和包层界面的光的入射角大于临界角，即在某个临界角内的入射进入光纤的光才能实现全反射。? 应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是：传感器几何尺寸、线圈电气参数的对称性、磁性材料的残余应力、测量电路零点残余电动势等。电涡流式传感器的灵敏度主要受哪些因素影响？它的主要优点是什么？ 答：电涡流式传感器的灵敏度主要受导体的电导率、磁导率、几何形状，线圈的几

8、何参数，激励电流频率以及线圈到被测导体间的距离等因素影响。电特别是有非接触测量的优点，因此在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组

9、成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tt时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用nn0提供了理论依据。四、计算题（请列出运算步骤）1 、在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为1和2120的金属应变片RR 如图所示把这两应变片接入电桥见图11和2（b）所示。若钢的泊松系数 0.285 ，应变片的灵敏系数 k =2，电桥电源电

10、1U=2V1的电阻变化值R1 0.48 。试求：轴向应变；电桥的输出电压。2、某一霍尔元件尺寸为L 10mm ，b 3.5mm d 1.0mm ，沿L 方向通以电流I 1.0mA L 和b B ，灵敏度为/( A T ，试求输出霍尔电势及载流子浓度。3A、B,0.04mV/1200的温度场，若指示表（冷端）50，试求热电势的大小？1灵敏系数：轴向应变： 电桥的输出电压为：k R1 /R1=21R / R 0.48/120 0.0021k2U 1Uk(1) 1220.0021.2855.14mV0222、H因为 KH / ( A TI 1.0mA,B 输出霍尔电势为：UKHIB 6.6mVL 1

11、0mm,b 3.5mm,载流子浓度为：d 1.0mm， e 1.6 1019n 3IB0.0010.328.411019Ued0.00661.61019 0.001H热电偶灵敏度： k=0.04mV/ 工作端温度： 冷端温度： T=50，0则E,0EABT ,1200 EAB1200 C 0.04mV / C 50 C 0.04mV / C 46mV4R1R2R3R4 按要0.00196m212泊松比 0.3 ，且R1=R2=R3=R4=120,所U=2VU0=2.6mV。求：等截面轴的纵向应F 为多少？54 KH /( A T I 3.0mA1104 5104 T 线性变化的磁场中，它输出的

12、霍尔电势范围有多大？6、某热电偶的热电势在E(600,0)时，输出E=5.257 mV，若冷端温度为0时， 测某炉温输出热电势 E=5.267 mV。试求该加热炉实际温度是多少？4R R12 R R3120; 0.3;S 0.00196m2;E 2 1011 N /m2;U UU 2.6mV0按全桥计算：R0 R 0.156U纵向应变： l R / R R / R 0.0008125lk12横向应变：r l 0.0004875rl力：F SE 3.185105 N5因为：KH /(AT),I 3.0mA,B 1104 5104T输出的霍尔电势范围：低端UH KH IB 12V高端UH KH I

13、B 60V66000时，有E600,0则该热电偶的灵敏度为K 5.257 / 600 0.008762mV /C0E,0得实际温度是T EK5.267mV0.008762mVC Ca=4cm,变面积型传感器测量位移 线.极板间介质为空气,8.8510-12 F/m。0740C a 2 4 16 104 8.85 1012 28.32/pF0C x00a(a x)02 103 C kx 28.3270.8x(x0C CCx0 4ax)00 x0K CCx0 4a 4 8.85 1012 4 102 70.8/pF0 x21030403020100124x cm(K)40，29.188mV，求被测点的温度。解：由镍铬-镍硅热电偶分度表查出 E(40，0)=1.638mV，根据式计算出E(t,0) (29.188 1.638)mV 30.826mV再通过分度表查出其对应的实际温度为t 700 (30.8