传感器期末考试试卷2

《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

萱传感器属于这一类。

4.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Eab(T,To)=-(T-T0)ln^+n

e&°

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。

5.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。

6.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金属材料和②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阻效应造成

的。

18、氧化错氧量分析仪根据浓差电池原理设计而成。氧浓差电池由两

个“半电池”构成：一个“半电池”是已知氧气分压

的粕参比电极,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。

二、单项选择题（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）。

1.（c）传感器可用于医疗上-50℃〜150C之间的温度测量。

A.金属辐射式B.热电偶

C.半导体三极管D.比色计

2.信号传输过程中，产生干扰的原因是（C）

A.信号是缓变的B.信号是快变的

C.干扰的耦合通道D.信号是交流的

3.差动电桥由环境温度变化引起的误差为（D）

1AR(1AR,

B.1刀

L型E

C.2R'D.0

4.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

5.将电阻应变片贴在（C）上，就可以分别做成测力、位移、加速

度等参数的传感器。

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，电阻率（A）

A.迅速下降B.上升

C.保持不变D.归零

4.半导体应变片具有（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、传感器的主要工作要求是？

答：1、高精度、低成本。2、高灵敏度。3、工作可靠。4、稳定性好、5、抗干扰能力强，抗腐蚀

性好。6、动态特性良好。7、传感器的结构简单，使用维护方便，通用性强，功耗低等.

2、速度测量的主要方法？

答：1、时间、位移计算方法（相关测速法和空间滤波器测速法）。2、加速度积分法和

位移微分测量法。3、利用物理参数测量速度。4、多普勒效应测速法。5、差动变压器

测速法。

3、光纤传感器的特点？

4、简述热电偶的工作原理。（6分）

答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应二所谓热电效应，就是当不同材料的导体

组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点

间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温

度的大小。

5、以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。（6分）

答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个

表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时,

电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电

效应.反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形

也随之消失，称为逆压电效应。

石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好

的厚度变形和长度变形压电效应。

6、简述电容式传感器的工作原理及分类？

7、简述霍尔电动势产生的原理。（5分）

答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流

I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而

前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的

力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上

将产生电场，相应的电势称为霍尔电势UH。

8、光纤传感器的工作原理。（4分）

答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角

时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递

到另一端面。

光纤传感器利用光导纤维，按其工作原理来分有功能型（或称物性型、传感型）与非功能型

（或称结构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且

具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件

才能组成传感器。

9、可靠性技术的定义和特点？

四、计算题

测得某检测装置的一组输入输出数据如K：

X0.62.43.14.35.56.5

y1.11.62.63.24.05.0

试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度（15分）

=y-（%

y=kx+b,^t+b）

答：卜="Z答—b=①凸，一》》由）

"A；-（Z±『-（Z%）2

带入数据得：k=0.67b=0.25

y=0.67x