传感器与检测技术题库及答案

传感器与检测技术题库及答案一、名词解释1.传感器2.转换元件3.敏感元件敏感元件是指传感器中能直接感受被测量的变化的元件。测量过程。检测信息通过检查与测量的方法赋予定性与定量结果的过程。灵敏度7.测量方法8.测量误差测量值与被测量的真值之间产生的差异。9.分辨力分辨力是指传感器能检测到输入量最小变化量的能力。10.绝对误差绝对误差是指被测量的测量值与被测量的真值之间的差值。11.满度相对误差满度相对误差γmΔ与仪器满量程Am12.标称相对误差标称相对误差γx用绝对误差Δ与测量值Ax的百分比表示。13.系统误差在相同条件下，多次重复测量同一被测量时，其测量误差的大小和符号保持不变，或在条件改变时，误差按某一确定的规律变化，这种测量误差称为系统误差。14.随机误差差称为随机误差。16.静态误差17.动态误差差称为动态误差。直接测量直接测量法是指在使用仪表或传感器进行测量时感器上读出测量结果的方法。间接测量间接测量法是指用直接测量法测得与被测量有确切函数关系的一些物理量测量的方法。线性度线性度是指传感器输入量与输出量之间的静态特性曲线偏离直线的程度差。应变效应导体或半导体材料在外力作用下产生机械变形，其电阻发生变化的现象称为应变效应。22.压阻效应当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象。23.露点蒸气将向液相转化而凝结为露珠，这一特定的温度被称为空气的露点温度，简称为露点。24.电涡流由电磁感应原理产生的旋涡状感应电流称为电涡流。25.电涡流效应称为电涡流效应。26.零点残余电压指衔铁位于中间位置时的差动输出电压。27.压电效应逆压电效应之消失的现象。霍尔效应把霍尔元件置于磁感应强度为BI尔元件时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生感应电动势EH，这种现象称为霍尔效应。30.不等位电势的开路电压。热电效应两种不同的金属导体组成闭合回路，用酒精灯加热其中的一个接触点（称为结点，发现放温差有关，这种现象称为热电效应。光电效应当用光照射在某一物体上时，可以看作是物体受到一连串能量为hf的光子轰击，组成这种物体的材料吸收了光子能量而发生相应电效应的现象称为光电效应。外光电效应外光电效应是指在光线的作用下使电子逸出物体表面的光电效应。34.内光电效应内光电效应是指在光线的作用下使物体的电阻率发生改变的光电效应。35.光生伏特效应光生伏特效应是指在光线照射下，半导体材料吸收光能后，引起PN结两端产生电动势的现象。36.热释电效应在某些绝缘物质中，由于温度的变化引起极化状态改变的现象称为热释电效应。37.均质导体定律由一种均质导体（或半导体）组成的闭合回路，不论导体（半导体）的截面积如何以及各处的温度分布如何，都不能产生热电势。中间温度定律tB′的热电特性相同，则总的热电势等于热电偶与连接导体的热电势的代数和。中间导体定律于零。超声波20kHz41.纵波42.横波横波是指质点的振动方向与传播方向相互垂直的波。43.表面波动波只沿固体的表面向前传播，且具有很大的振幅。44.多普勒效应多普勒效应是指波源在向观察者移动时接收频率变高，波源远离观察者时接收频率变低。45.调制的交流信号，然后进行直流放大，再把信号传送出去。解调程。A/D模拟信号到数字信号的转换称为A/D转换。48.D/A转换数字信号到模拟信号的转换称为D/A转换。49.干扰通常把影响检测系统正常工作的各种内部和外部因素的总和称为干扰。50.信噪比PSPNUS之比。52.辐射干扰辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。工作接地种接地方式称为工作接地。保护接零保护接零是指将电气设备的金属外壳接到零线(或称中性线)上。55.保护接地在漏电时，对接触该部分的人能起保护作用而进行的接地称为保护接地。56.重复接地重复接地就是将与零线相隔一定距离的多个点分别进行接地。57.共模干扰：共模干扰是指系统的信号输入端相对于接地端产生干扰电压。58.差模干扰差模干扰又称为串模干扰，它是指干扰信号叠加在被测信号上的干扰。二、单项选择题1.C2.B3.B4.C5.B6.A7.D8.A9．B10.C11.B12.C13.A14.C、A15.B16.D17.A18.C19.A20.A21.C22.C23.D24.B25.C26.D27.C28.A29.C30.B31.B32.C33.B34.B35.C36.D37.B38.A39.C40.B41.B42.D43.A44.B45.C46.A47.D48.C49.D50.A51.B52.C53.B54.B55.A56.B57.C58.D59.D60.B61.C62.C63.B64.A65.A66.C67.C68.D69.C70.C71.A72.B73.C74.C75.C76.D77.C78.E79.A80.A81.B82.B83.B84.A85.C86.C87.A88.D89.E90.C91.A92.B93.D94.B95.A96.C97.B98.C99.B100.B101.C102.A103.B104.B105.C106.B107.C108.B109.C110.C111.A112.C、G113.D114.B115.A116.C117.C118.B119.D120.C121.C 122.B 123.C 124.A 125.A126.D 127.D 128.D 129.B 130.A三、填空题可用输出信号敏感元件、测量转换电路与被测量有确定关系更易于转换的非电量、电参量输出传感元件输出的电参量转化成易于处理的电压、电流或频率量绝对真实、误差真值、理论真值、约定真值、相对真值静态测量、动态测量直接测量、间接测量、组合测量模拟式测量、数字式测量非接触测量接触随机动态16.机械惯性17.电不变、减小一半系统误差、粗大误差、随机误差按绝对误差、相对误差基本误差、附加误差静态误差、动态误差增加测量次数零点、灵敏度时间、温度浴盆、很高、老化试验斜率、常数、无关、正切、随工作点变化的变量31.初始32.不太高、-50～+150金属热电阻、半导体热电阻二氧化钛氧浓度传感器金属电阻应变片、半导体应变片高低铜热电阻、铂热电阻小正比绝对湿度相对金属丝式、金属箔式、金属薄膜式低全桥工作方式、半桥工作方式、单臂工作桥0℃时的阻值同轴电缆、双绞线、抑制电场干扰、抑制磁场干扰NTC50.减小、与串联烧掉附着在探测部分的油物和灰尘、加速气体的氧化还原反应减小、增加恒压敏感栅、覆盖层56.差分、负三线制PTCNTCCTR敏电阻式传感器完全相同、活动衔铁自感式、互感式差动形式线性非接触式螺线管式差动形式电涡流减小构成两个电容调幅式非接触测量聚四氟乙烯套管非接触测量非接触测量聚四氟乙烯套管电容变化78.线位移或测角位移固体或液体的物位微小变面积式、变介电常数式、变间隙式改善非线性度、提高灵敏度、提高传感器的稳定性。大小、方向84.60f/z、△U金属、半导体薄片线性型、开关型极化、极性相反的电荷压电晶体、压电陶瓷单多正压电效应逆压电效应动态电荷放大电路压电动作距离、抗干扰正电源、电源负极、输出端温度、温度升高，输入电阻变小，从而输入电流变大，最终引起霍尔电动势变大。洛伦兹力激励电流端、电流、电动势引出端、电动势固定、极化处理压电系数、性能稳定热电偶、电能热能、电能热电极计算修正法、电桥补偿法热点势热点势光电光照、光子内、外光电池光电阴极、光电阳极暗、亮光敏二极管、光敏三极管NPNPNP二极管、正向普通二极管、反向PN126内光电效应、外光电效应、光生伏特效应接触、温差130两种不同金属组成闭合回路、两端温度不同温度、热电极电子浓度装配式、铠装式、快速反应薄膜式串联、不随补偿导线法、冷端恒温法、电桥补偿法（1）两个热电极、两个补偿导线、相同相应型号的热电偶（3）温度0100 （4）极性45mm 。检测元件、快速响应高、光敏二极管140.375℃光敏二极管单向导通、外加反向阶跃型光纤、梯度性光纤、单孔型光纤大于、全反射纵波、表面波波长等于声速乘以频率149.7.375m调幅、调频、调相相乘、相加包络、相敏153.1～5V、4～20mA共模抑制、前端放大光电、电磁采样、保持、量化、编码并联比较型、逐次逼近型、双积分型159.2n、1/(2n-1) 。160.干扰源、受干扰体、干扰传播途径161.40传导干扰、辐射干扰电磁干扰源、接受载体、电磁干扰信号耦合的通道由泄漏电阻、由共阻抗耦合、由电源配电回路电场、磁场屏蔽、隔离、滤波、接地四、简答记录.处理及控制等功能。的某些物理量的检测装置。测量转换电路的作用是把传感器输出的电量变成具有一定功率的电压或电流信号，以推动后级的显示与记录装置.数据处理装置及调节执行装置的执行。显示装置是指把转换来的电信号显示出来，便于人机对话。显示方式有模拟显示.数字显示和图像显示等。记录装置包括模拟记录仪和数字采集记录系统等。能量谱分析。过程进行工作。应变片的检查（2（（（5）黏合剂的固化处理黏贴质量检查引出线的焊接与防护R=ρ*L/S（通常是测量电阻两端的电压，即可获得应变金属丝的应变情况。应变片的自补偿法，对电阻应变片的温度误差进行补偿。力有一定的补偿作用，从而提高了测量的准确性。AZ出电压与位移的关系转换为线性关系。由运算放大器电路的工作原理可得o

CCx

i，对于平行板电容器可得

CdA

i。由式可知输出电压与动极板的板间距离成正比。判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。答：差动变压器式传感器最常用的测量转换电路是差动整流电路。如下图所示，把差动两图为为电流输出电路，用于连接低阻抗负载电路，图中的电位器R0用于调整零点残余电压。变化等特点。答：并联连接、串联连接但是电压放大器的灵敏度受电缆长度的影响较大作在同一个芯片上，输出电压的单位为V，比直接使用霍尔元件要方便很多。OC出端之间的开路电压，用符号UM答：温度误差产生的原因主要包括以下两种：子的浓度、迁移率、电阻率等参数都是温度的函数。等都会发生变化，从而使霍尔传感器产生温度误差。答：可以采用恒温措施补偿和恒流源温度补偿的方法来减小霍尔元件的温度误差。变化。因此采用恒流源温度补偿。答：冷端补偿方法有：补偿导线法、冷端恒温法、计算修正法和电桥补偿法。答：主要目的：延长热电偶的冷端，使之远离高温区。答：冷端恒温法常用在以下三种情况中：0℃不变的方法称为t00因而一般只适合在实验室中使用。将热电偶的冷端置于电热恒温器中，恒温器的温度要略高于环境温度的上限。将热电偶的冷端置于恒温的空调房间中，使冷端温度保持恒定。电势。热电势主要由温差电势和接触电势组成。波长范围内的光照时，它的亮电阻会急剧减小，亮电流将迅速增大。答：由于温度对光敏电阻的影响较大，温度升高，暗电阻减小，暗电流增加。答：当光照射在PNPN区的少数载NNPPN偏置状态。（钢板与空气的交界面）时，能产生明显的反射和折射现象。答：超声波的传播波型主要可分为纵波、横波和表面波。答：超声波无损探伤分为（2）B构简单、体积小、质量轻以及耗能少等优点。的性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。A/D（即时间坐标轴上的一些规定点上对输入换为输出的数字量，在数值上离散化（量化，并对离散化的数字量进行二进制编码，变成CPU能识别的信号。因此，一般的A/D完成的。转换器的基本功能，是将数字量转换成对应的模拟量输出。为了将数字量转换间电磁的电磁感应以及工频干扰等引起的。干扰。抑制等。答：一点接地方式有串联一点接地和并联一点接地两种工作方式。ABC三点不同的对地数不大的模拟电路中使用。并联一点接地在低频时是最适用的使用起来比较麻烦。五、计算题1.K

U 4.53

500X 5)1032.）mmAm05%1000.5℃（2）20℃时相对误差：x(0.5/20100%2.5%80℃时相对误差：x(0.5/801000.525%解：用0.5级表测量时，可能出现的最大示值相对误差为：x

100%Ax

5000.5%100%3.572%70用1.0级表测量时，可能出现的最大示值相对误差为： 100%1001.0%100%1.428%xx A 70x计算结果表明，用1.0级表比用0.5级表的示值相对误差小。所以更合适。4.解：x1

100%0.6% △=1.44V240SAm

1001.441000.57 250V0.5250S Am

1001.441000.48 300V0.2300S Am

1001.441000.28 500V0.25005.解：用精度等级为0.5级的仪表测量时，最大标称相对误差为 m1100%1500.5100%7.5%X1 AX

10100用精度等级为2.5级的仪表测量时，最大标称相对误差为

152.5m1100% 100%3.75%X2 AX

10100由此可得 显然用精度等级2.5级的仪表测量比用精度等级0.5级的仪表测x2 x1量更合适。因此，在选用传感器时应同时兼顾精度等级和量程。6.（）分辨力为0.1199.90.1/199.90.5%。绝对误差：±0.5%×199.9=±1℃示值相对误差：

100%Ax

1180.6

100%0.55%7.解：将t=100，R0=50，a=4.28×10-30代入式Rt=R0（1+at）中，得出Rt=71.43Ω，查表知铜电阻值为71.40Ω。标称相对误差：

100%Ax

0.0371.43

100%0.04%

R(R2R)(RR)2 LLLLL

K得K=160/9kΩ由Uo

KUf(C1

C2

得U=0.8Vo解：

ct 1 2 21 U Q

FUoCf解：由QdF及o C 可得f

d 代入数值可得F=50sinωt（N）11.解：U 70×3×10=2100Mv=2.1V0Cf=1/K=1/0.01=100PF01解：由于c2h 2h01

h h可知0 1t t t t0 1 0 1ht1h1 t 0

6.00.5/1.52mh=h-h=10-2=8m2 1x ΔCCC解：由 x Cbx

C0

Ca及

d d 可得d pF当Ux=39.314mVtx。如果A'、B'Ux=37.702mVtx