传感器与测试技术复习题

传感器与测试技术复习题一． 选择题（本大题共 小题，每小题1分，共 分）在每小题列出的四个备选项中选出符合题目要求的答案，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分1.描述金属电阻应变片的工作原理的是：[ A ]A.dR/R=Kε EεX L XC.dR/R=dL/L-dS/S D.dR/R=dL/L+dS/S若变间隙式电容传感器输出电容的相对变化 与输入位移之间的关系是非线性的当△d/d＜＜1时，电容式传感器的灵敏[ D ]0A. B.C. D.差动变压器的输出电压信号是A ]调幅波 载波C.调频波 脉幅调制波压电式传感器属[ A ]有源传感器 无缘传感器C.电压型传感器 电流型传感器在四倍细分光栅位移传感器的辨别方向电路中可采用的信号相位差为B ]A.00C.1800电容式液位计属[ B

B.900D.3600容栅型电容式传感器 B.变介质型电容式传感器C.变极距型电容式传感器 D.变极板面程型电容式传感器把两个同型号热电偶异性电极参数参考端连接（反相串接）并将各热电偶的测量结处于同位置，可测[ A ]两点之间的温度差 两点间的最低温度C.两点的平均值 两点间的最高温度涡流式压力传感器属[ C ]电阻式传感器 电容式传感器C.电感式传感器 压电式传感器热电偶式温度传感器的T0

端称为参考端，又[ A ]A.冷端 B.热端C.工作端 高温端四倍细分式光栅位移传感器检测系统，当用4个光电元件接受莫尔条纹的移动信号时分辨率为0.004mm/脉冲，则光栅的栅距[ C ]A.0.001mm B.0.004mmC.0.016mm D.0.064mm调频电路中应[ B ]A.功率放大器 B.鉴频电路C.信号发生器 D.信号处理器机械振动测试系统的构成应[ C ]A.相敏检波电路 B.调频振波电路C.信号处理电路 缓冲放大器13.频率为3×1011HZ的红外线辐射的波长[ C A.10-6μm C.10-3μm 14.下列线位移传感器中测量范围大的类型是B A.自感式 B.差动变压传感器C.电涡流式 变极距型电容15.电阻应变片的线路温度补偿方法有（A.B.D ）。A．差动电桥补偿法 B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法 D．恒流源温度补偿电路法16.电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是A．60Ω B．120Ω C．200Ω D．350Ω通常用应变式传感器测量。A．温度 B．速度 C．加速度 D．压力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A．灵敏度增加 B．灵敏度减小C．非统性误差增加 D．非线性误差减小19．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ C A．压力 力矩 C．温度 厚20．属于传感器动态特性指标的是（ D ）A．重复性 线性度 灵敏度 D．固有频21．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A ）A．光电式传感器 电容式传感器C．压电式传感器 磁电式传感22．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ D ）A．变极板面积型 变极距型C．变介质型 D．容栅型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（ C A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ D ）A．电缆的安装与固定方式 电缆的长C．前置放大器的输出阻抗 D．前置放大器的输入阻抗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作用是（D ）A．抑制共模噪声 抑制差模噪声C．克服串扰 D．消除电火花干扰（B）。A. 60Ω B. 120Ω C. 200Ω D. 电涡流式传感器激磁线圈的电源是（C）。A. 直流 B.工频交流 C.高频交流 D.低频交流28．变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是A.正比关系 B.反比关系 C.无关系单色光的波长越短，它的）。频率越高，其光子能量越大 B.频率越低，其光子能量越大C.频率越高，其光子能量越小 D.频率越低，其光子能量越小热电偶可以测量（ C）。压力 B.电压 C.温度 D.热电势光敏电阻适于作为）。光的测量元件 B.光电导开关元件C.加热元件 D.发光元32．目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（ AD ）。A.-200～850℃ B.C.-200～150℃ D.-200～650℃差动变压器传感器的配用测量电路主要有 （ AB ）。A.差动相敏检波电路 B.差动整流电路C.直流电桥 D.差动电桥二、填空题本大题共 小题，有 空，每空 分，共 分请在每小题的空格填上正确答案，错填，不填均无分。1、电量包电压 电流 功率 以电阻 电容 频率 、_相位 、功率因数 、 增益 、 电场强度 等。2、非电量是除电量以外的量，可分为 热工量、机械量、 物性_和成分量以及_状态量 四大类。3、在电子称中常使用电应变片 式力传感器。4、直流电桥平衡时，电桥相对两臂电阻值比值 相等。5、传感器一般由敏感元件，转换元件信号调理电三部分组成。6、压阻式传感器对称半导体应变片式 传感器。7、压阻式加速度传感器，可通过选用较大的质量m和压电常数d来提高灵敏度，质量的大则固有频下降 。8、热电偶热电势的大小与两种导体材料的测量端和参与端的温度差有关。9、为了提高电容式传感器的线性度及灵敏度，常采差动式 的结构。10、电容式传感器，分为变间隙式、变面积式和介电常数 式。11、变磁阻式传感器的电感值L与气隙厚度、空气隙的截面积磁导率 等参数有关。12、为了改善变磁阻式传感器特性的非线性，除了采用差动式结构之外，还必须限制衔铁的_最大位移量 。13、差动变压器的结构形式有变气隙式、变面积式螺管式 等。14、电涡流传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。15、电涡流传感器主要用于位振动 、转速、距离等参数的测量。16、压电式传感器并联的压电片越输出电荷量 越高。17、压电式传感器串联的压电片越输出电压 越大。18、物体向周围发射红外线辐射能时，同时也吸收周围物体发射的红外线辐射能，即_WR=αW019、物体温度越高，向外辐射的能量越多，在单位时间内其单位面积辐射的总能量W=εδT4 。20、常用的位移测量传感器有电阻式电感式电容式感应同步器 磁栅光栅等。21、振动量的测量方法一般有机械法、电测法光测法 3种。22、振动的激励方式通常可以分为稳态正弦激振、瞬态激振随机激振3种。23、常用的测温传感器有热电偶、热电阻半导体温度传感器 等。24、热电偶测温一般由热电偶、补偿导线热电势检测仪 组成。25、压力传感器按其工作原理可分成：应变式、电容式、电感式、压电式压阻式感器。（①增加②减小③不变）量（①增大，②减小，③不变。M（①，③不成比例，与副方线圈的匝数成①正比，②反比，③不成比例，与回路中磁阻成。敏感元件转换元件信号调节转换电路组成。两种导体的接触单一导体的温差电热组成。电荷几何尺寸和面积无关。变压器的基本原理制形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。33尺寸磁阻的变化。应变电阻的传感元件。影响金属导电材料应变灵敏系数。传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量变化量一常数.线圈线圈半径差动式电容传感器39按热电偶本身结构划分，有普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶。40.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。用这个原理制成的电阻称固态压敏电阻。三、问答题（本大题共 小题，每小题 分，共 分）1、简述电阻应变片的主要参数（P ）5—132、试说明直流电桥、当RL（负载电阻）→∞时，输出电压V0的表达式及应变片接入单臂、双臂、全桥的表达式

108—111）1413、简述电容式传感器的调频电路（P ）1411644、简述涡流式电感式传感器的调频电路（P ）1641455、简述影响电容式传感器精度的因素（P ）1451866、简述红外辐射的基本定律（P ）1861887、简述红外传感器的性能参数（P ）1882888、简述热电偶测温定律2、中间定律（P ）2882889、简述热电偶测温定律3、中间温度定律简述电阻丝式应变片及半导体应变片的优缺点（P288103—104）简答题简述热电偶的工作原理。答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应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。以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。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，外电场撤逆压电效应。有良好的厚度变形和长度变形压电效应。3,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。4、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而传感器的输入输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时，输入输出特性是二端网络的外部特性，即输入量和输出量的对应关系。由于输入量的状态（静态、动态）不同分静态特性和动态特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入输出特性。动态特性输出特性。可以从时域和频域来研究动态特性5、简述霍尔电动势产生的原理。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。6、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程）答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数

及栅丝与试件膨胀系数（与）t g s之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。7测量何种物理量？（种）答：非接触式测量：热电式传感器：测量温度光纤传感器：测量光信号接触式测量：电位器式压力传感器：测量压力应变片式电阻传感器：测量电阻值应变式扭矩传感器：测量扭矩08镍硅热电偶测量炉温，其仪表示值为600℃，而冷端温度t为65665℃，对不对？为什么？应如何计算？0答：对。查表知镍铬-镍硅热电偶K=1，T=Tz+KTn=600+1×65=6659、系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种说法正确吗？试述理由。答：不正确。传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽。性达不到要求怎么办？器的动态特性达不到要求，那只能更换更高规格的传感器了。2：1？半导体材料夹角，那么UH=kHIBcos,霍尔元件越薄（即d越小，H就越大，所以一般霍尔元件都很薄。又因为实际测量中UH=(kHIB/d)×f(l/b)l/b=2时，f(l/b)=0.93为最大值，这时UH也可取到最大值，所以l/b2：1四、计算题（本大题共小题，共分）1、图示为一种测温范围为00C—1000C的测温电路，其中Rt=10(1+0.02t）KΩ,为感温热电阻;R0、RsN压。问：、如果t=00C、给出该测温电路的输出特性方程。nR R解：V=（ 0 - t

）E t=0时 V=0MN nRR0 0

RR MNt SnR R则（ 0 -

）=0 R=10KΩnRR0 0n 10

RR tt S10= R= KΩn 1 10R s nSnR RV=（ 0 -

n nR）E=（ - t ）EMN nRR0 0

RRt S

n1 nRt

102、某热敏电阻在100C和500C时，电阻值分别为100KΩ和5KΩ，试求其热敏电阻常数B。TT RB=T12 In 1T R2 1 23 a的两片云母片，如图所示，其相对介电常数为εε（空气介电常数近似于真空介电常数r 0（设图形极板直径为D，两云母片之间距离为δ）。0C=

s02a =0

s 04D2a= 2D0r

0r

0r4、设图示电感位移传感器的铁芯相对磁导率104，空气的相对磁导率为1，已知真空中的磁导率u=4π10-H/试对下术情况计算该传感器的输出电感： (1气隙为00气隙为2mm。、气隙为0时w2 2002L= = =0.5174H=517.4mHR 77.31 103m(22mmL=5.65mH5，灵敏系数R0=120Ω，若电桥由10V5mV。求该点沿应变片敏感方向的应变和应力。构件材料的弹性模量为E=2×1010pa1U0=4Ui4U

45103ε= 0= =1×103UK 102i1×103×2×1010=2×107Paδ= εE=16、莫尔条纹的放大作用：设θ=0.10，β≈B。H

≈573rad，W=0.01mm。求莫尔条纹之间的距离解：B=5.73mmH7、下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算。（1.）已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算出Rt的值和Ra的值。（2.）电路中已知RRRE，试计算电桥的输出电压V（5）1 2 3 AB其中（R=10KΩ，R=5KΩ，R=10KΩ，E=5）1 2 3答：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。图中G为指示电表，R、R、R为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为1 2 3rrR

分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们2 3 g 2 3的R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g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。Rt

(1 At Bt2)0 100[1 3.940 10350 (5.802 107)502] 119.55四、分析、计算题：1R2=R3=R是固定电阻，R1R4R1桥路处于平衡状态，当应变片受Ucd（10）证明：R1

RR R4

RR cR RE E U U U

R E

R E

2RR b Ucdcd cb

db RRR RRR 4R2E R

R2

R3 R4cd略去R的二次即可得U dcd2 R2、分析如图1所示自感传感器当动铁心左右移动（x1,x2发生变化时自感L变化情况。已E知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W（10）IW W W2解：

R ，LI I Rm m又nlnl R nlnl

i x1

x2 i 0llm Slli1 i

S 0 0

S S S0 i1 i i 0 03、1）试证明热电偶的中间导体定律。2）将一只灵敏度为0.08mv/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温度为多少?3）热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同?答：1）

ABC

,T0

)EAB

(T,T)0EABC

,T0

)EAB

(T)EBC

)E0

)El0

,T0