传感器学生用复习题

学生用复习题
一、选择题：
1.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
2.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B)
A.上升
B.迅速下降
C.保持不变
D.归零
3.结构型传感器是依靠传感器( C)的变化实现信号变换的。

A.材料物理特性
B.体积大小
C.结构参数
D.电阻值
4．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B．力矩C．温度D．厚度5．属于传感器动态特性指标的是（D）
A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率
6．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B．电容式传感器
C．压电式传感器D．磁电式传感器
7．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B．变极距型
C．变介质型D．容栅型
8．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
9．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换
器能分辨出的最小输入电压信号为（ B ）
A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV
10、属于传感器静态特性指标的是[D]
A.固有频率
B.临界频率
C.阻尼比
D.重复性
11、属于传感器静态特性指标的是[A]
A.固有频率
B.临界频率
C.阻尼比
D.重复性
12、差动变压器属于[B ]
A.物性式传感器
B.结构式传感器
C.电阻式传感器
D.电感式传感器
13、某自感式传感器线圈的匝数为N，磁路的磁阻为R
m
，则其自感为[ B]
A.N/R
m B.N2/R
m
C.R
m /N D.N2/R2
m
14、莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是[B]
A.调制
B.放大
C.细分
D.降噪
15、涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化变换成线圈的[D]
A.电阻变化
B.电容变化
C.涡流变化
D.阻抗变化
16、要使直流电桥输出电压为零的条件是[ B]
A.R
1R
3
>R
2
R
4
B. R
1
R
3
=R
2
R
4
C.R
1R
3
<R
2
R
4
D. R
1
R
3
>=R
2
R
4
17、电阻式传感器是将被测量的变化转换成[B]变化的传感器。

A.电子
B.电压
C.电感
D.电阻
18、静态误差是指传感器在全量程范围内任一点的输出值与其[A ]的偏离程度
A.理论输出值
B.实际输出值
C.最大输出值
D.最小输出值
19、电容式传感器是将被测量的变化转换成[A]变化一种传感器
A.电容量
B.电感量
C.介电常数
D.距离
20、（B ）不可以改变电容式传感器的电容。

A、改变极板间距离
B、改变极板间电压
C、改变极板面积
D、改变介电常数
21、在热电偶传感器中，热电偶回路的主要性质不包括( C)。

A、中间导体定律
B、中间温度定律
C、欧姆定律
D、标准电极定律
22、在下列元件中不属于光电元件的是（A ）。

A、光纤
B、光敏电阻
C、光电池
D、光敏晶体管
23.对压电式加速度传感器，希望其固有频率(C)
A.接近零
B.尽量低些
C.尽量高些
D.任意
24.差动电桥由环境温度变化引起的误差为( B )
A. 1
2
1
1
∆R
R
B. 1
4
1
1
∆R
R
C. 1
2
1
1
∆R
R
E D.0
25.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
26.非周期信号的频谱是( A )
A.连续的
B.离散的
C.基频的整数倍
D.脉冲函数
27.莫尔条纹光栅传感器的输出是( A )
A.数字脉冲式
B.调幅式
C.调频式
D.正弦波
28.半导体应变片具有( A )等优点。

A.灵敏度高
B.温度稳定性好
C.可靠性高
D.接口电路复杂
29.一阶系统的动态表征参数是( B)
A.线性度
B.固有频率
C.阻尼比
D.时间常数
30.常用于测量大位移的传感器有( D )
A.感应同步器
B.应变电阻式
C.霍尔式
D.涡流式
31、在热电偶传感器中，热电偶回路的主要性质不包括( C)。

A、中间导体定律
B、中间温度定律
C、欧姆定律
D、标准电极定律
32、在下列元件中不属于光电元件的是（A ）。

A、光纤
B、光敏电阻
C、光电池
D、光敏晶体管
33.对压电式加速度传感器，希望其固有频率(C)
A.接近零
B.尽量低些
C.尽量高些
D.任意
34.差动电桥由环境温度变化引起的误差为( B )
A. 1
2
1
1
∆R
R
B. 1
4
1
1
∆R
R
C. 1
2
1
1
∆R
R
E D.0
35.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
36.非周期信号的频谱是( A )
A.连续的
B.离散的
C.基频的整数倍
D.脉冲函数
37.莫尔条纹光栅传感器的输出是( A )
A.数字脉冲式
B.调幅式
C.调频式
D.正弦波
38.半导体应变片具有( A )等优点。

A.灵敏度高
B.温度稳定性好
C.可靠性高
D.接口电路复杂
39.一阶系统的动态表征参数是( B)
A.线性度
B.固有频率
C.阻尼比
D.时间常数
40.常用于测量大位移的传感器有( D )
A.感应同步器
B.应变电阻式
C.霍尔式
D.涡流式
二填空题：
1．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过额定量程的能力。

2．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向大规模集成电路方向发展。

3．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用细分技术。

4．电容式压力传感器是变极距型的。

5．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为10-3Pa-1。

6..热电偶所产生的热电势是由接触电势电势和温差电势电势组成的，其表达式为Eab（T,To）= E ab+E a(t-t0)-E b(t-t0) 。

7.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为旋转式和直线式。

位移和电阻的理想负载特性曲线具有严格的线性关系。

假定电位器全长为Xmax，其总电阻为Rmax，它的滑
臂间的阻值可以用Rx= ( Rmax/Xmax)*x 来计算。

假定加在电位器A、B 之间的电压为Vmax，则输出电压为Vx= (Rmax/Xmax)*X*Vmax 。

其电阻灵敏度R I= ( Rmax/Xmax) 。

电压灵敏度R U= Vmax/Xmax。

8.磁电式传感器是利用磁电产生感应电势的。

而霍尔式传感器为电流在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。

霍尔式传感器可用来测量位移，振动，转角，加速度。

9.测量系统的静态特性指标通常用灵敏度，量程，线性度，重复性等来表征。

10.__________由于材料变形引起导体电阻发生变化的现象_____ _____________________称为应变效应。

11．__把两种不同材料的导体A和B两端相连组成闭合回路，当两个接触点的湿度不同时回路中会产生电动势这种现象___________________________简称热电效应。

12．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过额定量程的能力。

13．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向大规模集成电路方向发展。

14．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用细分技术。

15．电容式压力传感器是变极距型的。

16．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为10-3Pa-1。

17.热电偶所产生的热电势是由接触电势电势和温差电势电势组成的，其表达式为Eab（T,To）= E ab+E a(t-t0)-E b(t-t0) 。

18.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为旋转式和直线式。

位移和电阻的理想负载特性曲线具有严格的线性关系。

假定电位器全长为Xmax，其总电阻为Rmax，它的滑臂间的阻值可以用Rx= ( Rmax/Xmax)*x 来计算。

假定加在电位器A、B
之间的电压为Vmax，则输出电压为Vx= (Rmax/Xmax)*X*Vmax 。

其电阻灵敏度R I= ( Rmax/Xmax) 。

电压灵敏度R U= Vmax/Xmax。

19.磁电式传感器是利用磁电产生感应电势的。

而霍尔式传感器为电流在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输出电势的。

霍尔式传感器可用来测量位移，振动，转角，加速度。

20.测量系统的静态特性指标通常用灵敏度，量程，线性度，重复性等来表征。

21.__________由于材料变形引起导体电阻发生变化的现象_____ _____________________称为应变效应。

22．__把两种不同材料的导体A和B两端相连组成闭合回路，当两个接触点的湿度不同时回路中会产生电动势这种现象___________________________简称热电效应。

23.光纤的核心是由折射率-___大_____和折射率小构成的双层同心圆柱结构。

24.光电效应分为内光电效应和外光电效应两
大类。

25.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用__接触开关_____作为传感器。

=(1+2μ)ε中，μ代表__泊松比_____。

26在电阻应变片公式，dR
R
27.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是__导磁材料_____。

28.动态标定的目的，是检验测试传感器的____响应___指标。

29.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持__不失真_____条件。

30.热电偶电动势由___温差____电动势和接触电动势两部分组成。

31.采用__交流_____电源供电的电桥称为交流电桥。

32.磁电式传感器是利用电磁感应原理产生感应电势的。

而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应而输出电势的。

霍尔式传感器可用来
测量加速度，振动，位置，。

33.磁电式传感器是利用电磁感应原理产生感应电势的。

而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应而输出电势的。

霍尔式传感器可用来测量加速度，振动，位置，速度。

34.测量过程中存在着测量误差。

绝对误差是指测量值与真值之差其表达式为δ=x-x0 ；相对误差是指绝对误差与被测量真值之比其表达式为ε=δ/x0 ；
35.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。

如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=11.464莫尔条纹的放大倍数K=573.2 。

36.测量系统的静态特性指标通常用线性度、灵敏度、回程误差等来表征。

37.半导体应变片在应力作用下电阻率发生变化，这种现象称为___压电效应
________效应。

38.磁电式传感器包括磁电感应式传感器、霍尔传感器和___涡流传感器___。

39.在光栅传感器中，__光电二极管_____元件接收莫尔条纹信号，并将其转换为电信号。

40.根据电磁场理论，涡流的大小与导体的电阻率、___磁导率______、导体厚度，以及线圈与导体之间的距离，线圈的激磁频率等参数有
关。

41.在式L=NΦ/I中，L表示____电感______。

三、简答题：（4X8）
1、在生产过程中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。

试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理。

答：一个传感器线圈置于金属板（镀层）附近，当通有交变电流时，周围就产生一个交变磁场。

置于该磁场中的金属导体会产生涡流，涡流也会产生一个新磁场，方向与前面磁场方向相反以，抵消部分原磁场，使通电线圈的有效阻抗产生变化。

而阻抗也是金属镀层厚度的函数。

由此可知道金属板的厚度。

2.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在分析受力的基础上，选择主应变最大的点作为贴片位置，并沿主应力方向贴片。

2充分合理利用电桥的和差特性。

3.试件贴片位置应使应变与外载荷成线性关系。

电桥的双臂和全桥接法具有温度补偿作用。

3、简述电容式传感器的优缺点。

优点：结构简单，适应性强，输入能量小，灵敏度高，动态性能好，湿度补偿性好可实现非接触式测量，其测量精度可达0.01微米。

缺点：抗干扰能力差等。

4、什么是霍尔效应？
金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应
5.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?
可以非接触式测量，线性好，工作范围宽，分辨率小（可达0.1%），受温度、湿度的影响小，高速调整也比较方便。

6、什么是压电效应？
某些物质，如石英，受到外力作用时，不仅几何尺寸会发生变化，而且内部会被极化，表面产生电荷；当外力去掉时，又重新回到原来的状态，这种现象称为压电效应。

7、简要说明涡流效应。

当金属导体置于变化的磁场中或是在磁场中运动时，金属表面将产生感应电流，这种电流在金属表面导体内是闭合的，称为电涡流或涡流。

这种现象称之为涡流效应。

8在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性?
灵敏度S（定度曲线的斜率）
线性度（定度曲线与理想直线的偏离程度）
量程（定度曲线的全程）
回程误差等（三个算全对）
8.简述电子秤的测量原理及举例说明相应的力传感器。

答：弹性原件受到外界负荷（电子称秤量物品）作用，产生线性变形，相应贴在弹性原件上的应变片产生电阻变化，通过放大电路测量电桥电压的变化，计算测量电阻的阻值，可求得物品重量。

其它扭矩传感器，拉力传感器等均采用这种方法。

四、计算题：（4X7）
1.电路中已知R 1、R 2、R 3、Ra 和E 试计算电桥的输出电压V AB 。

2.已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。

若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少?
3．一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200k Ω和10k Ω。

试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。

E
213123()()V R Ra R R ++72603660(721)36120(/min)120( 1.333)(/min)n r n r ⨯⨯±====±
4.用压电式加速度计及电荷放大器测量振动，若传感器的灵敏度P K 为9.8 pC/g （g 为重力加速度），电荷放大器的灵敏度A K 为100m V/pC ，输入加速度为a 。

试写出系统输出电压0U 的计算公式，并确定当输入加速度a 为7g ，9g 时系统的输出电压7g U ，9g U 。

解：U 0=K p K A a
U 7g =K p K A a=9.8pc/g*100mv/pc*7g=6830mV=6.3V
U 9g =K p K A a=9.8pc/g*100mv/pc*9g=8820mV=8.82V
2．检定一个1.5级100mA 的电流表，发现在50mA 处的误差最大，其值为1.4mA,其它刻度处的误差均小于1.4mA,问这块电流表是否合格?
答：最大相对误差为1.4/100=1.4%<=1.5%
电流表合格。

3．已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz ，测量齿盘的齿数Z=36，求：
（1） 被测轴的转速是每分钟多少转？
（2） 在上述情况下，如果计数装置的读数误差为±1个数字，其最大转速
误差是多少？
4．一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200k Ω和10k Ω。

试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。

72603660(721)36120(/min)120( 1.333)(/min)
n r n r ⨯⨯±====±
2.已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。

若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少?
解：
解：U 0=K p K A a
U 7g =K p K A a=9.8pc/g*100mv/pc*7g=6830mV=6.3V
U 9g =K p K A a=9.8pc/g*100mv/pc*9g=8820mV=8.82V
2.已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。

若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少?
60241860(241)1880(/min)80( 3.333)(/min)
n r n r ⨯⨯±====±72603660(721)36120(/min)120( 1.333)(/min)n r n r ⨯⨯±====±。