2024年传感器题库

一简答：简述传感器的构成及各部分作用？答：传感器一般由敏感元件、转换元件、基本電路三部分构成如图1-5所示图1-5传感器构造图敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。而转换元件是能将感覺到的被测非電量参数转换為電量的器件基本電路的作用是转换、放大、显示等。传感器的定义？答：传感器是一种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和装置。填空：传感器是控制系统中的第一种环节，它感受物理量的变化，以完毕對被测信号的拾取和检测。传感器是可以把非電量转化成電量的器件和装置。传感器的作用就是测量，而精确的测量是实現精确控制的关键。传感器按工作原理可分為電阻应变式、電感式、電容式传感器等。传感器按检测的物理量可分為加速度、速度、位移传感器等。传感器按能量传递方式可分為有源传感器和無源传感器。有源传感器又称為发電型传感器。無源传感器又称為参量型传感器。传感器一般由敏感元件、转换元件、基本電路三部分构成选择：下列参数中属于传感器静态特性指標的是：（ABC）A线性度B敏捷度C迟滞D超调量下列参数中属于传感器動态特性指標的是：（D）A线性度B敏捷度C迟滞D超调量传感器的输出量一般為（

B）A

非電量信号

B

電量信号

C

位移信号

D

光信号判断：漂移是传感器的動态特性指標之一。（×）對于线性传感器，敏捷度就是直线的斜率。（√）传感器的作用是用来实現由非電量到電量的转换。(√)二填空：有源传感器所配置的测量電路一般是信号放大器。無源传感器所配置的测量電路一般是電桥電路或谐振電路。電阻应变片有敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分构成，其中关键部分是敏感栅。電感式传感器可分為自感式和互感式電感传感器。差動式電感传感器的敏捷度為非差動式電感传感器的两倍。電感式传感器是运用线圈的自感、互感或阻抗的变化来实現非電量检测的一种装置。電容式传感器可分為三种：变极距式、变面积式和变介電常数式。空气介质变隙式電容传感器中，提高敏捷度和減少非线性误差是矛盾的，為此实际中大都采用差動式電容传感器。选择：下面属于测量力的弹性敏感元件是（BCD）A薄壁圆筒弹性敏感元件B等截面柱式弹性敏感元件C圆环式弹性敏感元件D悬臂梁式弹性敏感元件下面属于测量压力的弹性敏感元件是（ACD）A弹簧管弹性敏感元件B圆环式弹性敏感元件C波纹管弹性敏感元件D薄壁圆筒弹性敏感元件差動变压器传感器的配用测量電路重要有（AB）。A差動相敏检波電路B差動整流電路C直流電桥D差動電桥差動变压器式位移传感器中线圈之间的互感M(B)A.一直保持不变B.随被测位移的变化而变化C.不随被测位移的变化而变化D.随线圈電流的变化而变化一般采用的压力敏感元件有(D)A.柱形弹性元件B.环形弹性元件C.梁形弹性元件D.波登管变间隙式電容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（B）。A正比关系B反比关系C無关系D、平方关系简答：运用应变效应解释金属電阻应变片工作原理。(用已學知识阐明電子秤的工作原理)答：将应变片用粘接剂牢固的粘贴在被测试件的表面上，伴随试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，從而使其電阻随之发生变化，而此電阻的变化是与试件应变成比例的，因此假如通過一定的测量线路将這种電阻的变化转换為電压或電流变化，然後再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能懂得被测试件应变量的大小。判断：差動变压器式传感器属于自感式電感传感器。（×）差動式電感传感器的线性度得到了改善。（√）分析：請详细阐明变气隙式電感传感器的工作原理。答：变气隙式電感传感器构造原理如图2-14所示。根据電磁學知识，线圈電感為（2-12）N线圈的匝数，為磁路的總磁阻。图2-14气隙式传感器由于变气隙式電感传感器的气隙一般较小，可以认為气隙间磁場是均匀的，磁路是封闭的，因此可忽视磁路损失。總磁阻為（2-13）、、分别為铁心、衔铁及气隙的磁阻。由于铁心、衔铁的磁阻遠遠不不小于气隙的磁阻，因此（2-14）（2-15）式中為气隙的長度；為空气的磁导率；气隙的截面积。因此，電感线圈的電感量為（2-16）由式2-16可知，電感线圈构造确定後，電感与气隙長度成反比。這样，只要被测量能引起气隙的变化，都可用電感传感器進行测量。计算：已知某变面积型電容传感器的两极板间距离為20mm，=50uf/mm,两极板几何尺寸同样為：35mmX25mmX5mm。在外力作用下，其中動极板在原位置上向外移動了15mm。试求其△C=？

答：（2分）(2分）（2分)(4分）已知某角位移型電容传感器的两极板间的距离為5mm，=60uf/mm,两极板的面积同样，半径R=15mm。其中一种動极板的轴，由被测物体带動而旋转一种角度為30度。试求其電容的变化量。图2-39第10題图答：(2分)(2分)（2分)(4分)三名詞解释：压電效应某些電介质在沿一定的方向受到外力作用变形時，由于内部電荷的极化現象，會在其表面产生電荷，當外力去掉後，又重新恢复到不带電状态。這种現象称作压電效应。霍尔效应将金属或半导体薄片垂直放置于磁場中，并通以控制電流I，那么，在垂直于電流和磁場的方向上将产生電势，這种現象称為霍尔效应。填空：压電效应的逆效应是電致伸缩效应。一般采用霍尔系数或敏捷度比较大的N型半导体材料做霍尔元件。磁電式传感器的工作原理是電磁感应原理。磁電式传感器合用于振動、转速、扭矩等的测量。當压電式加速度计固定在试件上而承受振動時，质量块产生一可变力作用在压電晶片上，由于压電效应，在压電晶片两表面上就有電荷产生。选择：常用的压電材料有哪些（ABCD）A石英晶体B压電陶瓷C有机压電薄膜D压電半导体不能实現非接触式测量的传感器是（

A

）A

压電式传感器

B電涡流式传感器

C

光電式传感器

D超声波传感器磁電式传感器是把被测物理量转换為（D）的一种传感器。A.磁阻变化量 B.電荷量 C.電感变化量 D.感应電動势设计：根据你已學過的知识设计一种超声波探伤使用装置（画出原理框图），并简要阐明它探伤的工作過程？答：超声波测试時探頭放于被测的工件上，并在工件上来回移動。探頭发出的超声波以一定的速度向工件内部传播，如工件中没有缺陷，则超声波传到工件的底部才发生反射，在显示屏上只出現始脉冲T和底脉冲B，如图所示。（3分）图a無缺陷時的脉冲波形（1分）图b有缺陷時的脉冲波形（1分）如工件中有缺陷，一部分声波在缺陷处产生反射，另一部分继续传播直到工件的底部才发生反射。在显示屏上除出現始脉冲T和底脉冲B外，還出現缺陷脉冲F，如图b所示。（2分）显示屏上的水平线為時间基线，其長度与工件的厚度成正比。通過缺陷脉冲在显示屏上的位置可确定缺陷在工件中的位置。同步，缺陷脉冲的幅度越高，缺陷面积越大。（3分）简答：压電式传感器的工作原理是什么？答：压電效应，某些電介质在沿一定的方向受到外力作用变形時，由于内部電荷的极化現象，會在其表面产生電荷，當外力去掉後，又重新恢复到不带電状态。這种現象称作压電效应。阐明為何导体材料和绝缘体材料均不适宜做成霍尔元件？答：由于导体材料的μ虽然很大，但ρ很小，故不适宜做成元件，而绝缘材料的ρ虽然很大，但μ很小，故也不适宜做成元件。判断：金属导体具有霍尔效应，因此可以做成霍尔元件。（×）变化压電材料的变形方向，可以变化其产生電荷的极性。（√）压電式传感器可以实現非接触测量。（×）四简答：压阻式压力传感器的工作原理是什么？答：压阻效应。半导体受力時，其電阻率會随应力的变化而变化，這种現象称作压阻效应。五判断：热電阻都是正温度系数的，热敏電阻都是负温度系数的。（×）热電偶的冷端温度应固定在0℃。（√热電阻和热敏電阻都需要采用三线制接法。（×）热電偶三大基本定律為：中间导体定律、中间温度定律和中间電极定律。（×）简答：電阻式温度传感器的工作原理是什么？有几种类型？答：電阻式温度传感器是运用导体及半导体材料的電阻值随温度的变化而变化的特性实現测温的。一般把金属导体的测温元件称為热電阻；把半导体材料制成的测温元件称為热敏電阻。热電偶温度传感器的工作原理是什么？热電势的构成有几种？答：热電效应。两种不一样材料的导体A和B构成一种闭合回路時，若两接點温度不一样，则在该電路中會产生電動势，這种現象称為热電效应。热電偶的热電势由接触電势和温差電势两部分构成。什么是金属导体的電阻－应变效应和热電阻效应？答：金属電阻的应变電阻效应——當金属导体在外力作用下发生机械变形時，其電阻值将對应地发生变化。热電阻效应——金属导体的電阻随温度的变化而变化。填空：電阻式温度传感器分為热電阻和热敏電阻，其中热電阻的测温電路常常采用三线制接法。热敏電阻用于温度赔偿時常采用负温度系数的热敏電阻。热電偶三大基本定律為：中间导体定律、中间温度定律和参照電极定律。热電偶的热電势由接触電势和温差電势两部分构成。采用热電阻作為测量温度的元件是将温度的测量转换為電阻的测量。按热電偶自身构造划分，有一般热電偶、铠装热電偶、薄膜热電偶。名詞解释：热電效应答：两种不一样材料的导体A和B构成一种闭合回路時，若两接點温度不一样，则在该電路中會产生電動势，這种現象称為热電效应。选择：热敏電阻可用于（ABCD）A测温B温度赔偿C温度控制D過热保护热電偶的冷端温度应當是（A）A0℃B室温C100热電偶可以测量（C）。A压力B電压C温度D热電势计算：如图2所示，用K型（镍铬-镍硅）热電偶测量炼钢炉熔融金属某一點温度，A′、B′為赔偿导线，Cu為铜导线。已知t1=40℃,t2=0℃,t3=當仪表指示為39.314mV時，计算被测點温度t。（3分）假如将A′、B′换成铜导线，此時仪表指示為37.702mV，再求被测點温度t。（6分）将热電偶直接插到熔融金属同一高度来测量此點的温度，是运用了热電偶的什么定律？假如被测液体不是金属，還能用此措施测量吗？為何？（6分）附录：镍铬-镍硅热電偶（K型）分度表图2图2答：（1）E(t3,0℃查表得：t3=950℃(2)E(t3,t1)=E(t3,40℃E(t1,0℃)=E(40℃,E(t3,0℃)=E(t3,t1)+E(t1,0=37.702+1.612=39.314mv（1分）查表得：t3=950℃运用的是中间导体定律（3分）假如被测液体不是金属，则形不成闭合回路，运用中间导体定律。（3分）六：判断：電涡流效应只能在金属材料中产生。（√）填空：位移测量是线位移和角位移的總称。名詞解释：電涡流效应答：根据法拉第電磁感应定律，将一块金属置于交变磁場中，或使金属块在磁場中作切割磁力线的运動，那么在金属体内将产生旋涡状的感应電流，這种電流叫做電涡流。该效应称為電涡流效应。七：判断：電容式液位传感器只能测量非金属液体。（×）名詞解释：磁致伸缩效应答：铁磁性物质在外磁場作用下，其尺寸伸長（或缩短），去掉外磁場後，其又恢复本来的長度，這种現象称為磁致伸缩現象（或效应）。设计：试画出一用于油箱油位测量的電容式油位测量示意图，阐明其原理。答：由于油為非导電性液体，故采用下图（2分）（2分）假设邮箱中油的介電常数為，则两圆柱间的電容量就會发生变化。假如液体的高度為l，此時两電极间的電容量為邮箱中没有油時的電容量為（4分）（4分）電容量的变化量為從上图的算式可知，當、、R、r不变時電容增量ΔC与電极浸没的長度l成正比关系，因此测出電容量的变化数值，便可知液位的高度。（2分）分析：试分析图12所示压力传感器是怎样测量液位的高度的？图12压力传感器测量液位原理图答：其基准面上的压力由下式确定，即图12压力传感器测量液位原理图（7-1）式中，P是测量基准面的压力；ρ是液体的质量密度；g是重力加速度；h是液面距测量基准面的高度；h1是所控最高液面与最小液面之间的高度；h2是最小液面距测量基准面的高度。由于需要测定的是高度h1，因此调整压力传感器的零點，把压力传感器的零點提高ρgh2，就可以得到压力与液面高度成比例的输出。八：判断：光在光纤中是以直线传播的。（×）光敏二极管是光電导效应器件。（×）简答：光電效应有哪几种？分别對应什么光電元件？答：光電效应分為何谓外光電效应、光電导效应和光生伏特效应？答：在光线照射下，電子逸出物体表面向外发射的現象称為外光電效应，也叫光電发射效应；在光线作用下，電子吸取光子能量後而引