传感器与检测技术复习题

《 传 感 器 与 检 测 技 术 》 复 习 题一、填空：1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。3、光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下

材料中电子溢出表面的现象，即外光电效应，光电管以及光电倍增管传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的现象，即内光电效应。光敏电阻传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下光势垒 现象，即_光生伏特

效应，光敏二极管及光敏三极

传感器属于这一类。热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为k(TT)lnNA

T(

。在热电e 0 NB

A B T（即冷端延长线法是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和 单一导体的温差电势组成。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。9、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度下单位控制电流时的霍尔电动势的大小。15、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 _绝对误差 、相对误差

、和引用误差

三类，其中 绝对误差 可以通过对多次测量结果求 平均

的方法来减小它对测量结果的影响。16、电子显示仪表分为模拟式、 数字式 和屏幕显示三大类。17、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金材料和 半导体 体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应

形成的，而②的电阻变化主要是由 压阻效应造成的。18电池”构成：一个“半电池”是已知氧气分压 的铂参比电极，另一个“半电池”是含氧量未知的测量 电极。19、磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题目的括号内)。( C )传感器可用于医疗-50℃～150℃之间的温度测量A.金属辐射式 B.热电偶C.半导体三极管 比色计信号传输过程中，产生干扰的原因( C )信号是缓变的C.

信号是快变的D.差动电桥由环境温度变化引起的误差( D )1R1

1R12 R1 B. 4 R11R1EC. 2 R1 D.0非线性度是表示校准曲( B )的程度。接近真值 B.偏离拟合直线C.正反行程不重合 D.重复性将电阻应变片贴( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度参数的传感器。A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件1.非线性度是表示校准曲线(B)的程度。A.接近真值B.偏离拟合直线C.正反行程不重合D.重复性2.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻( A )A.迅速下降B.上升C.保持不变D.归零4.(C)的优点。A. 可靠性高B.温度稳定性好C. 灵敏度高D.接口电路复杂三、简答题：1、简述霍尔电动势产生的原理。ld（方向垂直于薄片）中，当有电流I向上将产生电动势Uh2、简述热电偶的工作原理。3、以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。4、简述电阻应变片式传感器的工作原理答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。6.什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？答：①热电动势：两种不同材料的导体（或半导体B②接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。7、简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。答：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳；(2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰；(3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。8、从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。三、计算题1、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R=R=R与RRR=0，2 3 1 4 1 4桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量(ΔR/R)。答：R1

RR R4

RR略去R的二次项,即可得U

E

R ccd 2 RR R2 12.下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算a b Ucd已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=0℃，试计算出Rt的值3 R4d解：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。GRR1 2 3

零位调节电阻。热电阻rrR2 3 g

的三个导线和电桥连接，r和r2 3

分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg

分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R=Ra+R为电阻在参考温度（如0C）时的电阻值。三线连接法的缺点之4 t0一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。3.制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？2：1？某霍尔元件l×b×d为1.0×0.35×0.1cm3,当方向通以电流I=1.0mA,在垂直lbB=0.3T,V/AT,试求其霍尔电势及载流子浓度。1）采用半导体材料。因为其灵敏度高，输出霍尔电势大。2）因为元件越薄，灵敏度系数越大。3）U k IBH H4.

U IBpedpIBU ed2.841020HHH50℃～1500.5-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差。250V0.5%,250V300V500V3)400V1.50～500V;另一只0.5级,测量范围0～1000V,问选用那只表测量较好?为什么?1）绝对误差为：1500.5%0.75℃0.75100%3.75%-20℃时相对误差为：100℃时相对误差为：

200.75100