传感器与测试基础复习资料概要

<5014>《传感器与测试基础》【考试形式】书面闭卷考（需自带2B铅笔填涂答题卡）【考试时间】90分钟【考试题型】1、 单项选择题（每题2分，共28分）2、 多项选择题（每题3分，共12分）3、 填空题（每空2分，共20分）4、 简答题（每题6分，共18分）5、 分析题（每题12分，共12分）6、 设计题（每题10分，共10分）【考试题库】一、单选题（考14题，一共28分）TOC\o"1-5"\h\z随机误差小表示测量结果的。 （B）准确度高 B.精密度高C.精度高 D.绝对误差小精密度高表明测量结果的。 （C）系统误差小B.系统误差大 C.随机误差小 D.随机误差大差动电感传感器中的相敏电路的作用是 （D）A、放大信号 B、检测出衔铁移动距离C、提高灵敏度 D、检测出衔铁移动方向（C）指传感器在稳定状态下输出变化值与输入变化值的比。A.分辨力 B.分辨率C.灵敏度D.线性度（A）指传感器能检出被测信号的最小变化量。A.分辨力 B.分辨率C.灵敏度D.线性度热敏电阻是将被测量转换为 （D）电压变化 B.电流变化 C.电荷变化 D.电阻变化应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择 C测量转换电路。湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了 B。提高灵敏度 B.防止产生极化、电解作用 C.减小交流电桥平衡难度当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印制板漏电增大，机箱上有小水珠出现及电路板有结露等，影响了仪器的正常工作。该水珠的来源是C。从天花板上滴下来的由于空气的绝对湿度达到饱和点而凝结成水滴空气的绝对湿度基本不变，但气温下降，室内的空气相对湿度接近饱和，当接触到温度比大气更低的仪器外壳时，空气的相对湿度达到饱和状态，而凝结成水滴在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用 D传感器来检测。应变片 B.热敏电阻 C.气敏电阻D.湿敏电阻希望线性范围为±1mm，应选择绕组骨架长度为B—左右的螺线管式自感传感器或差动变压器。2mm B.20mm C.400mm D.1mm反射式电涡流传感器激磁线圈的电源是C。直流B.工频交流C.高频交流 D.以上都不对自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了__。。提高灵敏度将输出的交流信号转换成直流信号使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的相位和幅度在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入相等厚度的— —，可测得最大的电容量。A.塑料薄膜 B.干的纸C.湿的纸D.玻璃薄片电容传感器中两极板间的电容量与下列哪项无关—。A.极板间相对覆盖的面积 B.极板间的距离C.电容极板间介质的介电常数 D.极板的厚度收音机调台是通过调节下列哪种电容值来改变谐振频率的。压电式传感器目前主要用于测量 B。A.静态的力或压力 B.动态的力或压力 C.速度压电式传感器的工作原理是基于 D。A.应变效应B.电磁效应 C.光电效应D.压电效应石英晶体在振荡电路中工作时， A，从而产生稳定的振荡输出频率。压电效应与逆压电效应交替作用只有压电效应作用只有逆压电效应作用人讲话时，声音从口腔沿水平方向向前方传播，则沿传播方向的空气分子_D_。从口腔附近通过振动，移动到听者的耳朵在原来的平衡位置前后振动而产生横波在原来的平衡位置上下振动而产生横波在原来的平衡位置前后振动而产生纵波不可用于非接触式测量的传感器有 （B）A.电容式B.热电阻C.霍尔式 D.光电式霍尔效应中，霍尔电势与（A）A.霍尔常数成正比 B.霍尔常数成反比 C.霍尔元件的厚度成正比公式EH=KHIBcos0中的角。是指C。磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角霍尔元件内部a、b端连线与c、d端连线的夹角C 的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大。A.热端直径 B.热端和冷端的温度C.热端和冷端的温差 D.热电极的电导率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=。A.补偿热电偶冷端热电势的损失 B.起冷端温度补偿作用C.将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D.提高灵敏度

热电偶中产生热电势的条件是B。A.两热电极材料相同 B.两热电极材料不同C.两热电极的两端尺寸相同 D.两热电极的两端尺寸不同用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是接线方便减小引线电阻变化产生的测量误差减小桥路中其它电阻对热电阻的影响减小桥路中电源对热电阻的影响温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流AA.上升下降A.上升下降C.不变29.在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫 D30.A.声光效应B.压电效应29.在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫 D30.A.声光效应B.压电效应C.磁电效应D.外光电效应把光电池当作传感器时，应把它看作 BA.电压源电流源A.电压源电流源电阻器31.32.A.暗电阻与亮电阻差值大C.暗电阻与亮电阻差值小光敏电阻的制作依据是B.亮电阻大D.暗电阻大A、外光电效应B、光电倍增效应C、内光电效应D、31.32.A.暗电阻与亮电阻差值大C.暗电阻与亮电阻差值小光敏电阻的制作依据是B.亮电阻大D.暗电阻大A、外光电效应B、光电倍增效应C、内光电效应D、光生伏特效应33.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于A、外光电效应B、光电发射C、内光电效应D、光生伏特效应34.当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时将引起传感器的光敏电阻的性能好，灵敏度高，是指给定工作电压下AB)A、灵敏度增加B、灵敏度减小顷非线性误差不变D、A、灵敏度增加B、灵敏度减小顷非线性误差不变D、非线性误差减小应变式传感器是将被测量转换为A.应变变化压力变化压强变化A.应变变化压力变化压强变化应力变化实际构建测量电路时，压电式传感器不适用于测量 （C）A、振动B、动态的力或压力 C、静态的力或压力 D、加速度二、多项选择题（考4题，一共12分）服从正态分布的随机误差具有的性质有 （ABC）A.集中性 B.有界性C.对称性 D.多峰性当变间距式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（AC）A、初始电容减小B、非线性误差减小顷非线性误差变大D、灵敏度增大3.压电式传感器实际应用适用于测量(BC）A、静态压力 B、振动C、动态力D、静态力4.可用于非接触式测量的传感器有(BCD)A.热电偶 B.压电式C.霍尔式D.光电式通常在使用应变片作为传感元件时采用差动式结构的目的有 （ABC）A.提高灵敏度 B.减小非线性误差C.减小温度误差 D.减小横向效应超声波与可闻声波相比较，具有 ABCD等特点。A.频率更高 B.指向性好 C.能量集中度高 D.聚焦容易霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面分别引出—AC电极。A.激励电极B.保护电极 C.霍尔电极 D.差动电极压电材料主要有ABD几种类型。A.石英晶体 B.压电陶瓷C.陶土D.高分子压电材料电涡流式传感器是利用电涡流效应来检测导电物体的各种物理参数，当被测物放在交变磁场当中，会产生趋肤效应。表面电流穿透深度与 ACD有关。A.激励源频率 B.空气间隙C.被测件电导率D.被测件磁导率无损探伤的方法很多，可依据具体对象进行选择。以下检测方式中，能进行无损探伤的包括 ABCD。

A.电涡流法 B.磁粉检测法C.超声波检测D.荧光染色渗透法电子秤中所使用的应变片应选择B应变片;为提高集成度，测量气体压力应选择；一次性、几百个应力试验测点应选择A应变片。A.金属丝式B.金属箔式 C.电阻应变仪D.固态压阻式压力传感器在变极距式电容传感器中，为了提高灵敏度，应使当d0B，当变极距式电容传感器的初始极距d0较小时，它的测量范围—。A.大些 B.小些 C.变大 D.变小将超声波(机械振动波)转换成电信号是利用压电材料的—工；蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的D一。A.应变效应B.电涡流效应 C.压电效应 D.逆压电效应对港口吊车吊臂深部的缺陷定期探伤，宜采用—探伤；对涂覆防锈漆的输油管外表面缺陷探伤，宜采用—A—探伤。A.电涡流B.超声波C.测量电阻值 D.X光大面积钢板探伤时，耦合剂应选A为宜；机床床身探伤时，耦合剂应选史为宜；给人体做B超时，耦合剂应选—。A.自来水B.机油 C.液体石蜡 D.化学浆糊霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫激励电极用于引入 A；另一对叫霍尔电极，用于引出 DA.激励电流 B.激励电压 C.霍尔电流D.霍尔电势B偏置状态，而光电池通常处于C.零(BC)B偏置状态，而光电池通常处于C.零(BC)C.光电倍增管 D.光敏电阻(AD)C.光电倍增管D.光敏电阻C偏置状态。A.正向 B.反向属于外光电效应的器件有A.光敏二极管B.光电管属于内光电效应的器件有A.光敏二极管B.光电管三、填空题（考10空，一共20分）传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的有灵敏度、分辨力、线性度、 迟滞误差、稳定性等。对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量和数字式测量。对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为在线测量和离线式测量。对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为偏位式测量、微差式测量和零位式测量 。某0.1级电流表满度值xm100mA，测量60mA的绝对误差为±0.1mA 。服从正态分布的随机误差具有如下性质集中性、对称性、有界性。硅光电池的光电特性中，当 负载短路时，光电流在很大范围内与照度呈线性关系。把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工压器的基本原理制成的，其次级绕组都用差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。9、霍尔传感器的霍尔电势UH为_KhIB若改变I或_左就能得到变化的霍尔电势。10、 电容式传感器中，变极距式一般用来测量微小的位移。11、 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量频率太低的被测量，特别是不能测量 静态值。12、 差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性好灵感度提高一倍、测量精度高。13、热电偶冷端温度有如下补偿方法：冷端恒温法（冰浴法）、计算修正法、电桥补偿法和仪表机械零点调整法。空气介质变间隙式电容传感器中，提高其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。从原理来分，电容式传感器结构类型有：变面积式、变极距式、变介电常数式 。变极距式电容传感器的电容变化与极板间距之间的关系是成 非线性关系，为了减小这种关系带来的测量误差，常采用差动结构来解决。电涡流式传感器分反射式和透射式两种，透射式是采用低频（选“高频”或“低频”）的激励方式。电涡流式传感器与激励源频率的关系是：频率越^^，电涡流的渗透深度越浅，趋肤效应越严重。变气隙自感传感器为了消除非线性误差，可采用差动结构。在测量次数足够多的情况下，如某个数据的剩余误差的绝对值明显大于真值，可认为该测量值为粗大误差，该坏值应予剔除。各类传感器的测量放大器的作用是放大微弱电信号。此外，还要求能对干扰信号有很强的抑制能力。电感式自感传感器结构类型有：变间隙式、 变截面式 和—螺线管式。通常压电陶瓷材料的压电常数比石英的压电常数（选“大”或“小”）。压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的 压电效应—。它是典型的 自发电式传感器。热电偶的热电势由温差电势和接触电势两部分电势组成，实际应用其冷端温度应保持在零度，否则要进行冷端温度补偿 。四、简答题（考3题，一共18分）霍尔效应霍尔效应:金属或半导体薄片两端通以控制电流I,在与薄片垂宜方向上施加磴感成强度为B的磁场.那么在垂直于电流和砥场方向的薄片的另两倒会产生电动势Uh的大小正比于控制电流I和蹴感应强度8,这一现象称为霖尔效应。压电效应压电效应：某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷，当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变，晶体受力所产生的电荷总与外力的大小成正比.这种现象叫压电效应。涡流效应涡流效应，当一块金属寻体放宣在••变化的■场中•导体内就会产生脸应电流■速种电流缺水中旋涡那样在导体内转圈，所以捆之为电涡温戒漏流.达种现象就祢为涡流效应，热电效应两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则贿赂中就有电流产生，即回路中存在电动势，成为热电势，这种现象称为热电效应。压阻效应沿着一块半导体某一轴向施加一定的应力时，除了产生一定的应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。应变效应导体或半导体材料在外界里的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。什么是传感器？画出其组成框图并介绍各个环节的功能。答:传感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精确处理的另外一种量的测量装置或系统。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量;转换元件把敏感元件的输出量转换成电路参量（电阻、电容、电感）；转换电路将转换元件输出的电路参数转换成电量输出。

被测量-感件_敏元-换件-转元-—换路转电电量一传感器组成框图如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。答:如图所示是自发自收单换能器方式，换能器安装在最高液位之上的空气或气体中，超声换能器发出的超声脉冲在气体中从换能器传至液面，反射后再从液面返回同一换能器而被接收，如换能器至液面的垂直距离为如从发到收经过的时间为久超声波在气体中的传播速度为八则BYM型压力传感器结构图1一弹簧管2一衔铁3、4一铁芯5、6-线圈7BYM型压力传感器结构图1一弹簧管2一衔铁3、4一铁芯5、6-线圈7-调节螺钉答:线圈和衔铁构成差动变气隙自感式电感传感器，当压力P发生变化时，弹簧管1的自I由端产生位移，使衔铁2产生移动，'使两差动线圈5和6的电感值一个增加，一个减少。衔铁位移的大小决定传感器输出信号的大小，街铁移动的方向决定输出信号的相位,传感器输出信号的大小和相位与两差动线圈电感值的变化、衔铁的位置、压力之间有一个确定的关系，由此可以测得压力的大小。

我尔针形电流表的.1.:作原理图]_霍尔元件我尔针形电流表的.1.:作原理图]_霍尔元件环形铁心3—导线答：霍尔钳形电流表的工作原理图，如右图所示。他的结构是：钳形电流表的探头是用环形铁芯做的集束器，霍尔器件放在空隙中间。霍尔钳形电流表测电流的工作原理是：首先，由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场。其次，霍尔元件在磁场中会产生霍尔电势，它的大小是：uh=khib。而钳形电流表中的霍尔灵敏度KH以及控制电流I都为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，所以通过对磁场的测量便可间接测得电流的大小。这就是霍尔钳形电流表的工作原理。简述电容式传感器的工作原理。根据其原理，电容式传感器可分为哪几种类型？1、问处电谷工11反4©布-L'1'F辱理，汁间坞户白1HTIA•只”赛:剧宕技诺死容土c二蜕，夜球受汪吏荣-被次弟斐W研劾航宠长弟囱秋S、间隙亦彳松帝云£中浴亲一夸薮吸发史创j辩么姑司以正彼沏4宙龙姐靠痍成电席之诺庄化L垃论超电i彦式佬翊曷诏Z邛鬲、4,电容式传感器有三种基本类型，即变面积型、变极距型和变介电常数型。热电偶为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿方法有哪些？答：热电偶传感器的输出电势大小与冷端和工作端的温差有关，一般要保持冷端温度不变。实际应用中，冷端温度会随着环境温度变化而变化，这将给测量带来误差，因此需要冷端温度补偿。常用的方法有：冷端恒温法、计算修正法、仪表机械零点调整法冷和电桥补偿法五、分析题（只考1题，一共12分）下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的电桥结构示意图。在通有干净且干燥气体，截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200°C左右的细伯丝R1。另一根相同长度的细伯丝R2安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析其工作原理。若气体带有水汽，结果会如何？S ~| ，热丝式气体流速（流量）仪的结构示意图1一进气管2—钳丝3—支架4一与管道相通的小室（连通管道未画出）/?2-与月相同的钳丝参考答案：1） 当气体流速v=0时，R1的温度与R2的温度相等，电桥处于平衡状态。当气体介质自身的温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍处于平衡状态，所以设置R2是为了起到温度补偿作用。2） 当气体介质流动时，将带走R1的热量，使R1温度变低，电桥不平衡，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。图中的RP1称为调零电位器，RP2称为限幅电位器。欲使毫伏表的读数增大，应将RP2向左调。3） 如果被测气体含有水汽，则测量得到的流量值将偏小，这是因为气化带走热量。

如图，生产布料的车间用图示装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧和张力的程度，请分析其检测控制工作原理。差动变压器式张力检测控制系统1一差动变压器式张力检测控制系统1一变速传送电动机2—传动辐3—导向辐4一张力程5-衔铁6一砥码7—卷取辗8—布料9—伺服电动机参考答案：①当卷取辊转动太快时，布料的张力将增大，导致张力辊向上位移，使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N21与N1之间的互感量M1增加，N22与N1的互感量M2减小。因此，U21增大，U22减小，经相敏检波之后的U0为负值，去控制伺服电机，使它的转速变慢，从而使张力恒定。②当卷取辊转动太慢时，布料的张力将减少，导致张力辊向下位移，使差动变压器的衔铁不再处于中间位置。N22与N1之间的互感量M1增加，N21与N1的互感量M2减小。因此，U22增大，U21减小，经相敏检波之后的U0为正值，去控制伺服电机，使它的转速变快，从而使张力恒定。

振动式粘度计的原理示意图如图所示。导磁的悬臂梁6与铁心3组成激振器。压电片4粘贴于悬臂梁上，振动板7固定在悬臂梁的下端，并插入到被测粘度的粘性液体中。分析该粘度计的工作原理；振动式粘度计原理示意图1一交流励磁电源2—励磁线圈 3振动式粘度计原理示意图1