传感器技术学习通超星期末考试答案章节答案2024年

传感器技术学习通超星期末考试章节答案2024年物联网用传感器一般有哪些共性要求或特点？应用于野外环境监测的无线传感器一般还应主要注重哪些要求？

答案:性价比高、尺寸小、低功耗，还要具有便于实现网络化测量的接口和采用智能化方式。应用于野外环境时，要求传感器的可靠性高，抗干扰能力强。与有源传感器比较，无源传感器存在哪些不利因素？

答案:必须采用外加激励源对其进行激励才能得到输出信号。比有源传感器有更多的引线。传感器的总体灵敏度也受到激励信号幅度的影响。激励源的存在可能增加易燃、易爆气体环境中引起爆炸的危险。传感器的信号调理一般有哪几种类型？传感器输出接口标准化有何意义？

答案:1.信号调理大致可分为五种类型。电平调整，线性化，信号形式变换，滤波及阻抗匹配。2.输出接口标准化。相关人员就不必深入了解各功能模块的内部原理及结构，就可对整个系统进行设计，实现及维护。转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成电路参数的部分。

答案:对测量仪器的量程越大越好。

答案:错在选择传感器时,量程越大越好。

答案:错线性传感器的灵敏度是个()。

答案:常数量程是指传感器在

(

)内的上限值与下限值之差。

答案:测量范围传感器的精度是表示其输出量与被测物理量的()之间的符合程度。

答案:实际值传感器的()是指其输出量与输入量之间的关系曲线偏离理想直线的程度,也可用(

)来表示。

答案:线性度;非线性误差传感器的被测量处在稳定状态下,传感器输出与输入的关系称为传感器的()特性。

答案:静态传感器的()是各类误差的综合反映,是评价系统的优良程度。

答案:精度传感器的灵敏度是指达到稳定工作状态时,传感器

()与相应的()之比。

答案:输出变化量;输入变化量国家标准GB7665-87对传感器下的定义是:能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成()的器件或装置。

答案:可用输出信号传感器按照其输出信号的形式分类可分为:模拟式传感器和(

)。

答案:数字式传感器构成一个传感受器必不可少的部分是(

)。

答案:敏感元件某位移传感器,当输入量变化5mm时,输出电压变化300mv,其灵敏度为(

)。

答案:60mv/mm传感器的静态特性指标之一是()。

答案:线性度传感器能感知的输入量越小,说明(

)。

答案:分辨率高下列不属于传感器组成部分的是()。

答案:输出装置比较节流式、超声波、涡轮式、电磁式和旋涡式五种流量传感器的原理，说明各自的性能特点和适用对象。

答案:节流式流量传感器通过测流量体在管道内流动产生的差压或力得到流体的流量。其具有结构简单、价格便宜、使用方便的优点,是目前工业生产中应用最多的一种流量传感器,几乎占70%;但也存在易受流体密度影响,管道中有压力损失,只适于洁净流体的测量等缺陷,因而不适合航空有关领域的流体流量的测量。

超声波流量传感器是非接触式传感器,可测的流体种类多,只要流体能传输超声波,就可测量,特别适合测大口径的流体流量。但因其系统复杂,价格较贵,工业中使用较少。

涡轮流量传感器是常见的利用转速(速度)法测流量的传感器。适用于石油、化工、轻工、食品等行业的液体流量测量。

电磁流量传感器基于测速法测流量。主要由均匀磁场、不导磁不导电材料的管道、管道截面上的导电电极和测量仪表四部分构成。不受流体密度、粘度、温度、压力和电率变化的影响。广泛应用于石油化工、钢铁冶金、给水排水、水利灌溉、水处理等。

漩涡式流量传感器，其利用流体振动原理来进行流量测量。压力损失较小，测量范围较大。适用范围较广，可用于液体、气体、蒸汽的流量测量，气液通用。简述节流式流量计的工作原理、特点和适用场合。

答案:节流式流量传感器由节流装置、测量静压差装置和测量仪表三部分构成。节流装置安装在流体的管道中,当充满管道的流体经过节流装置时,由于管道截面突然变小,流体会在此形成流束收缩,流体的平均速度加大,使动压力加大,而静压力减小,从而在节流装置前后形成静压差。静压差的大小与流过管道的流体体积流量之间的关系为,

由式可知,只要能测得节流装置前后的静压差△p,则可测得流体的体积流量Qv。这是节流式流量传感器测流量的原理。

该传感器其具有结构简单、价格便宜、使用方便的优点,是目前工业生产中应用最多的一种流量传感器,几乎占70%;但也存在易受流体密度影响,管道中有压力损失,只适于洁净流体的测量等缺陷,因而不适合航空有关领域的流体流量的测量。高温环境下应选用什么类型的压力传感器？

答案:薄膜应变片压力传感器什么是表压和压差？简述压差传感器的结构组成和工作原理。

答案:表压和压差是相对压力，即绝对压力（从真空算起的压力）和大气压力之差。结构组成：力敏器件，中心膜片，主体膜，密封膜片，空间充满（不可压缩液体）硅油。.工作原理：高压端压力P1和低压端压力P2分别作用在两侧密封膜片上，经硅油将压力传递到半导体敏感器的正，反两面上，在此压力差作用下，半导体传感器产生信号输出。薄膜应变片与传统的粘贴式应变片相比，有哪些优点？

答案:无蠕变、稳定性好、可靠性高红外辐射微传感器测物体温度与接触式温度测量方式相比，各有何优缺点？举例说明。

答案:红外辐射微传感器缺点：1.易受环境因素影响(环境温度,空气中的灰尘等）

2.对于光亮或者抛光的金属表面的测温读数影响较大

3.只限于测量物体外部温度,不方便测量物体内部和存在障碍物时的温度。优点：1.非接触测量

2.测量范围广

3.测温速度快

4.准确度高

5.灵敏度高举例：......简介微机械传感器的原理及其结构特点。

答案:微机械加工技术是MEMS技术中的一项关键技术,它是利用硅片的刻蚀速度各向异性的性质和刻蚀速度与所含杂质有关的性质,以及光刻扩散等微电子技术,在硅片上形成穴沟、锥形、半球形等各种形状,从而构成膜片、悬臂梁、桥、质量块等机械弹性元件。将这些元件组合就可构成微机械系统。利用该技术,还可将阀、弹簧、振子、喷嘴、调节器,以及检测力、压力、加速度和浓度的传感器,全部制作在硅片上,形成MEMS系统。结构特点：微型化和集成化，高精度和长寿命，低成本和低功耗，快速响应什么是集成传感器？简述传感器集成化的含义和常见的主要集成途径。

答案:集成传感器：采用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的传感器。含义：(1)将敏感元件与其转换或调理电路集成在同一芯片上；(2)将多个相同或不同的敏感元件集成在同一芯片上形成敏感元阵列。主要实现途径：(1)各种调节和补偿电路的集成；(2)信号放大和阻抗变换电路的集成；(3)信号数字化电路的集成；(4)多敏感元件或传感器的集成；(5)信号发送接收电路的集成。什么是露点？说明氧化铝露点湿度传感器的原理及性能优势。

答案:露点：保持压力一定时，将含水蒸气的空气冷却，当降到某温度时，水蒸气达到饱和状态，开始从气态变为液态，优势即结露，此时的温度称为露点，单位为℃。氧化铝露点湿度传感器探头由经过一系列特殊工艺阳极电镀使铝基表面产生多孔氧化层,并在氧化铝表面上蒸镀一层极薄金镀层。该铝基与金镀层形成了两个电极,使整个结构成为一个氧化铝电容。水气快速地渗透过金镀层,并平衡分布于氧化铝的孔隙壁上。氧化铝结构吸收的水分子数量决定了孔隙壁的传导率。每个孔隙壁的电阻值提供了个独特的、与水的分压成函数关系的阻抗。优势：响应迅速，使用方便，使用温度高，稳定性好，抗污染能力强。电阻型湿敏器件是如何敏感湿度的？半导体湿敏电阻为何要使用加热器？

答案:原理：利用制作元件的材料的表面多孔性来吸湿，并在吸附水分子后使得其电导率改变这一原理来检测湿度。加热器对器件能做加热清洗，排除有害气体的污染。什么是绝对湿度？什么是相对湿度？

答案:绝对湿度是指一定温度与压力条件下的单位体积空气中所含水蒸气的质量。相对湿度是指空气中实际所含水蒸气密度(即绝对湿度)与同温度下饱和水蒸气密度的百分比值。如何正确、合理地选择气体传感器？

答案:由于气体种类繁多，一种类型的气体传感器只能检测一种或两种特定性质气体，在气体检测系统设计前决定选用哪种传感器以满足条件和特征要求，应考虑应用环境条件、干扰气氛、精度和寿命要求、结构尺寸、费用及可靠性要求等，并对各种因素进行权衡研究。简述化学传感器的结构和作用。

答案:构成：化学敏感层和物理转换器结合构成化学传感器。敏感层的作用是与目标分析物发生相互作用，转换器将上述相互作用转换为电信号。这些转换器通常是物理量传感器。作用：被测化学物质先与敏感膜发生相互作用，转换器将这种相互作用转换为电信号，经检测电路调理后，给出相应输出信号。某线性位移测量仪,当被测位移由4.5mm变到5.0mm时,位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V,则仪器的灵敏度为多少?

答案:(2.5-3.5)/(5-4.5）=-2v/mm灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义是什么?

答案:灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。其定义是输出量增量Δy与引起能的相应输入量增量Δx之比。传感器的静态数学模型y=a0+a1x+a2x2+…+anxn,其中a1为传感器线性项系数也称为什么?

答案:a1为传感器线性项系数也称为线性灵敏度。传感器的静态特性有哪些性能指标来描述?

答案:精确度，重复性，灵敏度，线性度，迟滞，可靠性和漂移说明传感器由部分组成及各部分的作用。

答案:传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。敏感元件。敏感元件是传感器中能直接感受被测量的部分,即直接感受被测量,并输出与被测量成确定关系的某一物理量。转换元件。转换元件是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。转换电路。转换电路将电量参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。1.一个完整的自动测控系统，一般由哪几部分组成？

答案:答：一个完整的自动测控系统，一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?

答案:压电传感器的内阻抗很高,而输出信号却很微弱,因此一般不能直接显示和记录。压电传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗,以防止电荷迅速泄漏而使测量误差减小。压电传感器的前置放大器有两个作用:一是把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出;二是把传感器的微弱信号进行放大。为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?

答案:压电传感器有很好的高频响应性能,但是当作用于压电元件的力为静态力(w=0)时,则前置放大器的输入电压为0,因为电荷会通过放大器输入电阻和传感器本身漏电阻漏掉,所以压电传感器不能用于静态力测量。能否用压电传感器测量变化比较缓慢的力信号?试说明其理由。

答案:不能压电传感器有很好的高频响应性能,但是当作用于压电元件的力为静态力(w=0)时,则前置放大器的输入电压为0,因为电荷会通过放大器输入电阻和传感器本身漏电阻漏掉,所以压电传感器不能用于静态力测量。压电传感器主要可用于测量哪些物理量?

答案:石英晶体元件主要用于测量大量值的力和加速度,或作为标准传感器使用。选择合适的压电材料做压电传感器应考虑哪些方面?

答案:(1)转换性能:具有较高的耦合系数或较大的压电系数。压电系数是衡量材料压电效应强弱的参数,它直接关系到压电输出的灵敏度。(2)机械性能:作为受力元件,压电元件应具有较高的机械强度、较大的机械刚度。(3)电性能:具有较高的电阻率和大的介电常数。(4)温度和湿度稳定性:具有较高的居里点。(5)时间稳定性:压电特性不随时间蜕变。压电晶片有哪几种连接方式?各有什么特点?分别适用于什么场合?

答案:在压电式传感器中,常将两片或多片压电器件组合在一起使用。主要有串联和并联两种。串联接法输出电压高,本身电容小,适用于以电压为输出量及测量电路输入阻抗很高的场合。并联接法输出电荷大,本身电容大,因此时间常数也大,适用于测量缓变信号,并以电荷量作为输出的场合。常用的压电材料有哪些种类?试比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。

答案:具有压电效应的物质很多,主要有石英晶体、压电陶瓷和压电半导体等。石英晶体的压电系数不随温度而变;有很高的机械强度和稳定的机械性质。压电陶瓷在经过极化处理之后则具有非常高的压电系数,为石英晶体的几百倍;但压电陶瓷的参数会随时间发生变化,即老化,压电陶瓷老化将使压电效应减弱。什么是压电效应?什么是逆压电效应?

答案:对某些电介质,当沿着一定方向对它施加压力时,内部就产生极化现象,同时在它的两个表面上产生符号相反的电荷;当外力去掉后,它又重新恢复为不带电状态;当作用力方向改变时,电荷的极性也随之改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比,这种现象称为压电效应。当在电介质的极化方向上施加电场时,这些电介质也会产生变形,当外电场撤离时,变形也随着消失,这种现象称为逆压电效应。什么是感湿特征量?

答案:感湿特征量:湿度变化所引起的传感器的输出量(电阻、电容、电压、频率等)。湿度传感器分哪几类?

答案:(1)水分子亲和力型湿度传感器(2)非水分子亲和力型湿度传感器湿度通常用哪些来表示?

答案:湿度是指物质中所含水蒸气的量,目前的湿度传感器多数是测量气氛中的水蒸气含量。通常用绝对湿度、相对湿度和露点(或露点温度)来表示。在如图题11所示的测温回路中,热电偶的分度号为K,表计的示值应为多少度?教材P97题11图

答案:E1(400,0)=16.395mVE2(300,0)=12.207mVE0(60,0)=2.436mVEa(t1,60)=E1(400,0)-E0(60,0)=16.395-2.436=13.959mVt1=340℃Eb(t2,60)=E2(300,0)-E0(60,0)=12.207-2.436=9.771mVt2=240℃两电偶反向串联:t=t1-t2=340-240=100℃现用一支铜-康铜T热电偶测温。其冷端温度为30℃,动圈显示仪表,机械零位在0℃,指示值为300℃,则认为热端实际温度为430℃,是否正确?为什么?正确值应是多少?

答案:不正确。E(30,0)=1.196mV,E(300,0)=14.86mVE(t,30)=E(300,0)-E(30,0)=14.86-1.196=13.664mVt=270℃已知铂铑10-铂S热电偶的冷端温度t0=25℃,现测得热电动势E[t,t0]=11.712mV,求热端温度t是多少摄氏度?

答案:E(t,t0)=11.712mV,查表:E(25,0)=0.143mVE(t,0)=E(t,t0)+E(25,0)=11.712+0.143=11.855mV查表得到:t=1192℃用镍铬-镍硅热电偶测炉温,当冷端温度为30℃,且为恒定时,测出热端温度为t时的热电动势为39.17mV,求炉子的真实温度,求热端温度。

答案:E(t,0)=39.17mV,查表得:E(30,0)=1.203mVE(t,0)=E(t,30)+E(30,0)=39.17+1.203=40.373mV查表得到炉温:t=978℃根据金属的热电效应原理,组成热电偶的热电极的材料应具备哪些条件?

答案:(1)测量范围广。在规定的温度测量范围内具有较高的测量精确度,有较大的热电动势。温度与热电动势的关系是单值函数。(2)性能稳定。要求在规定的温度测量范围内使用时热电性能稳定,有较好的均匀性和复现性。(3)化学性能好。要求在规定的温度测量范围内使用时有良好的化学稳定性、抗氧化或抗还原性能,不产生蒸发现象。热电偶回路中热电势的大小哪些因素有关?

答案:热电偶回路中热电势的大小,只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关。接触电动势的大小与哪些因素有关?温差电动势的大小与哪些因素有关?

答案:接触电动势的大小与接点处温度高低和导体的电子密度有关。温差电动势的大小与导体的电子密度及两端温度有关。热电偶产生的热电动势由两部分电动势组成?

答案:热电偶产生的热电动势由两部分电动势组成:一部分是两种导体的接触电动势,另一部分是单一导体的温差电动势。什么是热电效应?

答案:将两种不同成分的导体组成一个闭合回路。当闭合回路的两个接点分别置于不同温度场中时,回路中将产生一个电动势。该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关,这种现象被称为“热电效应”。说明传感器的定义、组成?

答案:答：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；

转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。传感器的特性与技术指标是什么？

答案:1）静态特性：传感器的静态特性主要由下列几种技术指标来描述。（1）线性度：传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度，又称非线性误差。（2）灵敏度：传感器在稳态下输出增量与输入增量的比值。（3）重复性：传感器在输入量按同一方向作全量程多次测试时，所得特性曲线不一致性的程度。（4）迟滞现象：传感器在正向行程（输入量增大）和反向行程（输入量减小）期间，输出-输入特性曲线不一致的程度。（5）分辨力：在规定测量范围内所能检测的输入量的最小变化量。（6）稳定性：稳定性有短期稳定性和长期稳定性之分。（7）漂移：在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的不需要的变化。2）动态特性：（1）阶跃响应特性（2）频率响应特性红外探测器有哪些类型?

答案:红外传感器按其应用可分为以下几个方面:红外辐射计,用于辐射和光谱辐射测量。搜索和跟踪系统,用于搜索和跟踪红外目标,确定其空间位置并对它的运动进行跟踪。热成像系统,可产生整个目标红外辐射的分布图像,如红外图像仪、多光谱扫描仪等。红外测距和通信系统。混合系统,是指以上各系统中的两个或多个的组合。简述光电效应的分类并所对应的光电元件。

答案:在光线的作用下,物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。在光线作用,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化,这种现象被称为内光电效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻等。在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称为半导体光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池等。什么是光生伏特效应?主要对应的光电元件有哪些?

答案:在光线作用下能使物体产生一定方向电动势的称为半导体光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池等。什么是内光电效应?主要对应的光电元件有哪些?

答案:在光线作用,电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态,而引起材料电导率的变化,这种现象被称为内光电效应,又称光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻等。电容式传感器有哪几种类型?差动结构的电容传感器有什么优点?

答案:电容式传感器可以分成3种类型:改变极板面积的变面积式、改变极板距离的变间隙式和改变介电常数的变介电常数式。改善非线性,提高灵敏度及减少电源电压、环境温度等外界因素的影响,电容传感器也常做成差动形式。一个用于位移测量的电容式传感器,两个极板是边长为10cm的正方形,间距为1mm,气隙中恰好放置一个边长10cm、厚度1mm、相对介电常数为4的正方形介质板,该介质板可在气隙中自由滑动。试计算当输入位移(即介质板向某一方向移出极板相互覆盖部分的距离)分别为0.0cm、10.0cm时,该传感器的输出电容值各为多少?

答案:(1)位移为0.0cmC0=ε0εrS/d=8.85*10-12*4*0.1*0.1/1*10-3=354pF(2)位移为10.0cmC0=ε0S/d=8.85*10-12*0.1*0.1/1*10-3=88.5pF/star3/origin/0b3b04e7ce44ba63ac3ae2b66f5e91ac.jpg

答案:在被测带材的上下两边各置一块面积相等、与带材距离相同的极板,这样极板与带材就形成上下两个电容器C1、C2(带材也作为一个极板)。把两块极板用导线连接起来,并用引出线引出,另外从带材上也引出一根引线,即把电容连接成并联形式,则电容测厚仪输出的总电容C=C1+C2。金属带材在轧制过程中不断向前送进,如果带材厚度发生变化,将引起带材与上下两个极板间间距的变化,即引起电容量的变化,如果把总电容量C作为交流电桥的一个臂,电容的变化C引起电桥输出的变化,然后经过放大、检波、滤波电路,最后在仪表上显示出带材的厚度。说明变介电常数式电容传感器的工作原理。

答案:当电容式传感器中的电介质改变时,其介电常数变化,从而引起电容量发生变化。电容式传感器可以分成哪几种类型?

答案:电容式传感器可以分成3种类型:改变极板面积的变面积式、改变极板距离的变间隙式和改变介电常数的变介电常数式。一个完整的自动测控系统,一般由哪几部分组成?

答案:一个完整的自动测控系统,一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源四部分组成。在汽车中需要控制燃空比,需用____传感器。

答案:O2利用____可构成测木材、烟草、粮食、纸张等物质中含水量的仪表。

答案