现代传感技术复习思考题 2
传感技术与信息处理复习题
传感技术与信息处理复习题传感技术与信息处理复习题随着科技的不断发展，传感技术在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
无论是智能手机上的指纹识别，还是汽车上的倒车雷达，传感技术都在为我们提供更加便捷和安全的生活方式。
本文将围绕传感技术与信息处理展开讨论，帮助读者复习相关知识。
一、传感技术的基础原理传感技术的基础原理是将物理量转化为电信号，以便于我们对其进行测量和处理。
最常见的传感技术包括温度传感器、压力传感器和光传感器等。
温度传感器通过测量物体的热量来确定其温度，压力传感器则通过测量物体受到的压力来确定其压力值。
光传感器则利用光电效应将光信号转化为电信号，以便于我们对光的强度进行测量。
二、传感技术在智能手机中的应用智能手机作为我们日常生活中不可或缺的工具，其中融入了大量的传感技术。
例如，加速度传感器可以感知手机的倾斜和晃动，从而实现自动旋转屏幕的功能。
光传感器则可以根据环境光的强度自动调节屏幕的亮度。
此外，近距离传感器可以感知手机与人体的距离，以便于在通话时自动关闭屏幕，避免误触。
三、传感技术在汽车领域中的应用传感技术在汽车领域中的应用也是非常广泛的。
倒车雷达是一个常见的例子，它通过超声波传感器来检测汽车周围的障碍物，以帮助驾驶员进行倒车时的安全操作。
此外，气压传感器可以监测轮胎的气压，当气压异常时发出警报，提醒驾驶员及时进行维修。
而雨量传感器则可以感知雨水的强度，从而自动控制雨刷器的工作。
四、传感技术在医疗领域中的应用传感技术在医疗领域中的应用也是非常重要的。
例如，心电图传感器可以监测人体心脏的电活动，帮助医生进行心脏病的诊断。
血糖传感器可以监测糖尿病患者的血糖水平，帮助他们进行及时的调整。
此外，体温传感器可以监测患者的体温，及时发现发热症状，以便于进行治疗。
五、信息处理在传感技术中的作用传感技术获取到的信号需要经过信息处理才能得到有用的信息。
信息处理可以包括信号滤波、特征提取和数据分析等步骤。
传感与检测技术复习题与解答
第1章传感与检测技术基础1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？2、说明3、变气隙长度自感式传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提高其灵敏度？答：根据变气隙自感式传感器的计算式：00022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关；传感器的非线性误差：%100])([200⨯+∆+∆=Λl ll l r 。
由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。
（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ∆不能过大。
）传感器的灵敏度：20022l S W dl dLl L K l ⨯-=≈∆∆≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。
4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过 11、互感式12、零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。
但实际输出并不为零，这个电压就是零点残余电压。
残差产生原因：①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不对称。
②存在寄生参数；③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。
④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。
⑤工频干扰。
差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除：①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R；②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等③采用试探法。
在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。
现代传感技术复习思考题
现代传感技术复习思考题1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？答：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。
通常由敏感元件，转换元件和转换电路组成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？答：根据传感器的工作机理（包括物理，化学，生物传感器等）；根据传感器的构成原理（结构型，物性型传感器）；根据传感器的能量转换情况（能量控制，能量转换传感器）。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
答：结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。
物理学中的定律一般是以方程式给出的。
特点是传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。
物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。
定律、法则大多数是以物质本身的常数形式给出。
这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。
4.电阻传感器（应变式（电位器式）、热电式、光电式）工作原理、测量电路及应用。
答：基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。
电位器式（应变式）：工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。
测量电路即为桥式电路。
主要用于测量压力、高度、加速度、航面角等各种参数。
热电式：通过温度的变化转换为电压的变化，接入测量电路。
主要用于测温装置。
光电式：通过被测量的变化转换为光信号的变化最后转换为电信号的变化。
应用：能转换成光量变化的其他非电量。
5.电容传感器、电感传感器工作原理、测量电路及应用。
（差动机构）。
6.压电式传感器工作原理、测量电路及应用。
7.磁电式传感器（霍尔传感器、变磁阻式传感器）工作原理、测量电路及应用。
8.热电偶工作原理、测量电路及应用。
9.光电传感器工作原理、测量电路及应用。
10.光栅的工作原理、测量电路及应用。
11.传感器与传感技术概念有什么不同？答：传感器是获取信息的工具。
《现代传感技术与不确定度理论》思考题
《现代传感技术与不确定度理论》思考题1.何谓传感器、转换元件、传感技术？传感器（transducer/sensor）：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。
其中敏感元件（sensing element）是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件（transduction element）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部分。
传感技术：由于传感器从技术角度而言发展迅速，已经逐渐形成一门新兴的学科。
以传感器为核心逐渐外延，和测量学、微电子学、材料科学、信息处理以及计算机技术互相结合而形成一种新的综合、密集型技术。
这种发展趋势的特点表现在以传感器为核心，同时结合了各种先进技术和方法，从而形成了一个新的技术领域，我们称之为“传感技术”。
2.如果按工作原理分类，传感器可以分成哪几类？物理传感器结构型传感器传感器按工作原理可分为：化学传感器生物传感器①、物理型传感器：是利用某些变换元件的物理性质以及某些功能材料的特殊物理性能制成的传感器。
如：利用金属半导体在被测量作用下引起的电阻值的变化的电阻传感器；利用电晶体在被测力作用下产生的压电反应制成的压电传感器。
物理型传感器又分为物性型和结构型传感器。
物性型传感器：利用某些功能材料本身所具有的内在的特性及效应把被测量信号直接转换为电量的传感器。
结构型传感器：以结构为基础，通过机械结构的几何形状或尺寸的变化，利用某些物理规律，将外界被测参数转换成相应的电阻、电感、电容等物理量的变化，从而检测出被测信号。
这种传感器目前应用的最为普遍，如：气隙型电感式传感器。
②、化学型传感器：是利用电化学反应原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器。
例如离子传感器、湿度传感器、气敏传感器。
离子传感器是一种电化学敏感器件，它能在复杂的被测物质中迅速、灵敏定量地测出分子或中性分子的浓度，在化学医药食品以及生物工程中有着重要的用途。
传感器技术及应用(第二版)思考题与习题参考答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版思考题与习题参考答案第1章1-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？它们的相互作用及相互关系如何？ 答：传感器是把被测量转换成电化学量的装置，由敏感元件和转换元件组成。
其中，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部分。
由于传感器输出信号一般都很微弱，需要信号调理与转换电路进行放大、运算调制等，此外信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助电源，因此信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
1-2 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？分别说明这些指标的含义？答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系。
衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。
灵敏度是输入量∆y 与引起输入量增量∆y 的相应输入量增量∆x 之比。
传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。
迟滞是指传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象。
重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。
漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随时间变化的现象。
精度是用来评价系统的优良程度。
1-3 某线性位移测量仪，当被测位移X 由3.0mm 变到4.0mm 时，位移测量仪的输出电压V 由3.0V 减至2.0V ，求该仪器的灵敏度。
解：该仪器的灵敏度为10.30.40.30.2X V -=--=∆∆=S （V/mm ）1-4 用测量范围为-50～150KPa 的压力传感器测量140KPa 压力时，传感器测得示值为142KPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差、标称相对误差和引用误差。
解：绝对误差：X L ∆=-=142-140=2相对误差100%L δ∆=⨯=2100% 1.4285%140⨯= 标称相对误差即%100⨯∆=x ξ=2100% 1.4084%142⨯= 引用误差100%-γ∆=⨯测量范围上限测量范围下限 =22100%1%150(50)200=⨯=--1-5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。
《传感检测技术及创新应用》公选课复习思考题
《传感检测技术及创新应用》公选课复习思考题2013.6.21第一章传感器概述1．列出你身边的传感器汽车传感器。
主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等传感器在现代家庭中的应用比比皆是：数码相机、数码摄像机：红外测距传感器冰箱、电饭煲：温度检测（热敏电阻）2．试述传感器的定义，传感检测的地位和作用定义：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律(数学函数法则)转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
地位：传感器技术是现代工业技术的一项重要的标志，传感器技术应用的水准是一个国家国力强弱的指标之一。
作用：传感器的作用可包括信息的收集、信息数据的交换及控制信息的收集。
3．测量的定义及分类是什么？定义：测量是利用合适的工具，确定某个给定对象在某个给定属性上的量的程序或过程。
分类：直接测量，间接测量，接触测量，不接触测量，组合测量，比较测量，零位法，偏位法，替代法，累积法。
4．传感器静态特性和动态特性的定义及技术指标是什么？静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。
（线性度，迟滞，重复灵敏度，分辨力和阈值，稳定性和温度稳定性，漂移，静态误差[精度]）动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性（固有频率、阻尼系数、频响范围、频率特性、时间常数、上升时间、响应时间、过冲量、衰减率、稳态误差、临界速度、临界频率等）第二章温度传感器1．温标的定义和温标的分类温度的数值表示法华氏温标，列氏温标，摄氏温标，开氏温标2．测温方法分类及其特点接触法：测温准确度较高，对感温元件的结构、性能要求苛刻，测量热容量小的物体有困难；测量移动物体有困难；可测量任何部位的温度；便于多点集中测量和自动控制。
非接触法：不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小，法测温上限很高，可测量移动物件的温度，通常测量表面温度。
3．什么叫热电阻效应？阐述热电阻式传感器的概念、功能及分类及测量范围。
现代传感技术复习题
直接测量又分为接触测量和非接触测量。
（2）比较测量法：将被测表面与标准粗糙度样板作比较，评定粗糙度等级。
粗糙度样板（又称粗糙度标准块），是以不同的加工方法（车、刨、平铣、立铣、磨等）制成的一组金属块。
（3）印模法：此种方法多用于不能用仪器直接测量的或内表面，可用塑性材料作成块状的印模，贴合在被测表面上，待取下后贴合面上即复制出被测表面的轮廓状况，然后对此印模进行测量，确定其粗糙度等级。
（4）综合测量法：它是利用被测表面的某种特征来间接评定表面粗糙度的级别，而不能测峰谷不平高度的具体数值。
测量方法主要分接触式和非接触式：接触式接触式 电感式传感器压电式传感器 激光式传感器激光式传感器像散法像散法测量物体表面粗糙度是用一束光经过一柱面透镜,透射光束经过一物镜聚焦为光点,聚焦光点照射在被测表面上。
射在被测表面上。
物体表面上被照射着的光点通过物镜成像于一特定位置。
物体表面上被照射着的光点通过物镜成像于一特定位置。
物体表面上被照射着的光点通过物镜成像于一特定位置。
当光点与物镜距离当光点与物镜距离(光轴方向)前后变化时,则成像位置也会移动。
若从处于中间并垂直于光轴的面上来观察其光束,就可发现光束的直径也随之变化,也就是可以检测光束直径的变化量来判定成像位置。
也就是可以检测光束直径的变化量来判定成像位置。
在物镜后面插入一块只能在垂在物镜后面插入一块只能在垂直于光轴的平面上、竖直方向聚焦的柱面透镜,则竖直方向的成像将往前移动,以后光束便发散。
由于在垂直于光轴方向的平面上2个垂直方向上(水平方向和竖直方向)成像位置的不同,光束呈椭圆状。
光点远离物镜时,则为长轴在竖直方向的椭圆;相反,靠近物镜时,则为长轴在水平方向的椭圆。
用光电探测器(四等分光电二极管)作为传感器,光束经光电转换后,再经放大和计算,可获得与被测表面微小变位量相对应的精确输出信号。
对应的精确输出信号。
用光学传感器产生激光，利用激光方向性好的特性和反射光束的光强变化测量表面粗糙度和表面缺陷等。
现代测试技术《传感器》复习题
现代测试技术《传感器》复习题一、选择题1．下列器件不能够检测温度的是（）。
A. 红外探测器B. 热电偶C．热电阻D．CCD2．下列传感器不能测量位移的是（）。
A．迈克尔逊干涉仪B．电阻应变式传感器C．差动变压器式传感器D．催化传感器3．下列属于物性型传感器的是（）。
A. 热电偶B. 电容式传感器C．直线位移变阻器传感器D．磁电式速度传感器4．下列适合用作加速度传感器的是（）。
A. 压电晶体传感器B. 电容式传感器C．差动变压器式传感器D．电涡流传感器5．下列适合用作生物传感器的是（）。
A. 压电晶体传感器B. 电容式传感器C．应变电阻式传感器D．酶传感器二、判断题1．无论采用何种测量仪器和方法，都不能测量出被测对象的真值。
（）2．由于测量肯定存在误差，所以粗大误差不能消除。
（）3．任何信号都可以用数学关系式来描述。
（）4．测量仪器经过正确严格的标定后可以得到与标定系统相同的精度。
（）5．应变片式位移传感器不适合直接测量大位移。
（）6．电涡流传感器可以实现非接触距离测量。
（）7．一型系统能够消除速度误差。
（）8．磁电式速度计可以实现非接触式振动测量。
（）9．声波在空气中传播时，随着温度降低，速度升高。
（）10．设备表面粗糙程度不影响涡流位移传感器测量其振动幅值。
（）11．分贝数相同的噪声，人耳感觉到的响度也是一样的。
（）12．桥式电路能够提高测量灵敏度。
（）13．压电式传感器是能量控制型传感器。
（）14．电容式气体压力传感器可以用来间接测量流量。
（）15．虚拟仪器测量系统除了计算机，可以完全不依赖于其它硬件。
（）三、名词解释1．灵敏度：传感器在稳定工作条件下，输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。
2．线性度：是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。
3．结构型传感器：是利用物理学中的场的定律和运动规律等构成的，其被测参数变化引起传感器结构变化，从而使输出电量变化。
如：光栅式，电容式，电感式等。
传感器思考题与习题答案
传感器思考题与习题答案传感器思考题与习题答案近年来，随着科技的飞速发展，传感器技术也越来越受到人们的关注。
传感器作为现代科技的重要组成部分，广泛应用于各行各业。
不仅在工业领域，如制造业和自动化控制系统中发挥着重要作用，也在日常生活中扮演着不可或缺的角色。
本文将通过一些思考题和习题，来探讨传感器的原理、应用和未来发展方向。
一、思考题1. 传感器的定义是什么？它在现代科技中的地位和作用是什么？传感器是一种能够将非电信号转化为电信号的设备，用于检测和测量各种物理量。
它在现代科技中起到了至关重要的作用，可以说是实现自动化和智能化的关键。
传感器可以感知和获取环境中的信息，将其转化为可处理的电信号，为后续的数据处理和控制提供了基础。
2. 传感器的工作原理是什么？请举例说明。
传感器的工作原理主要是通过感受到的物理量对其进行测量，并将其转化为电信号输出。
例如，温度传感器可以通过感知环境中的温度变化，将其转化为电阻值的变化，再通过电路进行放大和处理，最终输出一个与温度相关的电信号。
3. 传感器的分类有哪些？请简要介绍。
传感器可以按照测量的物理量进行分类，常见的分类有温度传感器、压力传感器、湿度传感器、光电传感器等。
此外，还可以按照工作原理进行分类，如电阻型传感器、电容型传感器、电感型传感器等。
4. 传感器在工业领域中的应用有哪些？请列举几个例子。
传感器在工业领域中有广泛的应用，例如在制造业中，可以用于检测生产线上的物料流、产品质量等；在自动化控制系统中，可以用于监测设备状态、控制生产过程等；在环境保护中，可以用于监测空气质量、水质污染等。
二、习题答案1. 什么是温度传感器？它的工作原理是什么？温度传感器是一种用于检测和测量环境中温度的传感器。
它的工作原理一般是利用温度对电阻值的影响。
常见的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
热电偶是利用两种不同金属的热电势差来测量温度变化，而热敏电阻则是利用材料的电阻值随温度变化而变化来测量温度。
现代传感部分习题
现代传感考题（2、3、8重点）第一章一、单项选择题1、下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（ B ）。
A. 应变式传感器B. 化学型传感器C. 压电式传感器D. 热电式传感器2、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。
A. 放大电路B. 数据采集电路C. 转换元件D. 滤波元件3、自动控制技术、通信技术、连同计算机技术和（ C ），构成信息技术的完整信息链。
A. 汽车制造技术B. 建筑技术C. 传感技术D.监测技术4、传感器按其敏感的工作原理，可以分为物理型、化学型和（A）三大类。
A. 生物型B. 电子型C. 材料型D. 薄膜型5、随着人们对各项产品技术含量的要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展，其中，典型的传感器智能化结构模式是（ B ）。
A. 传感器＋通信技术B. 传感器＋微处理器C. 传感器＋多媒体技术D. 传感器＋计算机6、近年来，仿生传感器的研究越来越热，其主要就是模仿人的（ D ）的传感器。
A. 视觉器官B. 听觉器官C. 嗅觉器官D. 感觉器官7、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。
A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤8、传感器主要完成两个方面的功能：检测和（ D ）。
A. 测量B. 感知C. 信号调节D. 转换9、传感技术与信息学科紧密相连，是（ C ）和自动转换技术的总称。
A. 自动调节B. 自动测量C. 自动检测D. 信息获取10、以下传感器中属于按传感器的工作原理命名的是（A）A．应变式传感器B．速度传感器C．化学型传感器D．能量控制型传感器二、填空题1、传感技术与信息学科紧密相关，是自动检测和自动转换的总称。
2、传感技术是以研究自动检测系统中的信息获取、信息转换和信息处理的理论和技术为主要内容的一门技术性学科。
3、传感器要完成的两个方面的功能是检测和转换。
4、传感器按构成原理，可分为物性型和结构型两大类。
5、传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路等三部分组成。
现代传感及检测复习提要
一、概念题：
1.灵敏度、线性度、非线性误差、功能型光纤传感器、非功能型光纤传感器、单模光纤、多模光纤、绝对误差、相对误差、仪表的精度等级、传感器的动/静态技术指标、传感器拟合直线的方法、端点直线法、最小二乘法。
2.压电式力传感器、光电池、光纤的光折射原理、电容传感器原理、
电感传感器原理、CCD传感器原理、金属应变片和半导体应变片的特点。
二、应用题：
1.位移精确测量、角度精确测量、塑料产品的计数、振动加速度测
量、液位测量方法、激光测距方法、检测零部件外部缺陷。
2.电容传感器应用、电感传感器应用、光纤传感器应用、霍尔式传
感器应用、应变式传感器、电涡流传感器应用、压电式传感器应用、CCD传感器应用。
三、思考题：
压电式传感器的特点、CCD传感器的技术指标含义、传感器的幅频特性、热电阻传感器引线。
四、简述题：
写出你对特定传感器创新应用的一个构想。
内容要点：传感器原理；应用领域；创新点；实现方案；发展前景；
字数要求：1000字
五、考题类型：
1判断题（20分）；2选择题（20分）；3应用题（10分）；4问答题（10分）；5分析题（10分）；6简述题（30分）六、考试安排：
时间：本周日（13日）上午9点。
地点：二教东602
七、考试要求：。
现代传感器技术期末考试(复习)
现代传感器技术期末考
试(复习)
work Information Technology Company.2020YEAR
2 《现代传感器技术》期末复习
Chapter1
传感器概述：
什么是传感器？
重要性？
组成？
Chapter2传感技术基础
传感器的特性:静态特性，动态特性（有实用价值）两种输入
⎧⎨⎩
正弦输入 频率响应阶跃输入 阶跃响应 二阶传感器的动态响应
传感器基础效应：光电，电光，磁光，电磁（霍尔效应） 每种效应的名字记住
热电（三种效应）樊老师会考，这个老师不考
热磁效应：4种 与电磁效应比较
压阻效应，压电效应
Chapter3电阻应变传感器
Chapter4压阻式传感器
压阻效应 压阻芯片
硅压阻式压力传感器的结构设计
Chapter5压电传感器 重点
工作原理，压电效应 正/负 正接收 负发射 压电晶片的等效电路 （参数，电路）
压电换能器的结构设计要点 重点
纵波直探头 应用广泛
Chapter6声表面波传感器
固体中的波形 什么是半无限介质 各种速度间关系 半无限介质表面 Rayleigh 表面波
SAW 基本旗舰 IDT （插指换能器） 结构、参数 SAW 器件的基本特点------独特优点
Chapter7光线传感器
光线的结构
光线的传光原理：入射角 > 临界角
光线的指标：数值孔径NA。
现代传感技术复习思考题 2
现代传感技术复习思考题1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？答：根据国标，传感器的定义为：能够感受规定的被测量并按照一定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器件构成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？答：按基本效应分类、按构成原理分类、按作用原理分类、按能量关系分类、按敏感材料分类、按输入量分类、按输出信号分类、按与某种高新技术结合分类。
各种分类方法都具有相对的合理性，从学习的角度来看，按传感器的工作原理分类，对理解传感器的工作原理、。
工作机理十分有利；从使用的角度分析，按被测量分类，为正确选择传感器提供了方便。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
答：结构型：以转换元件结构参数变化实现信号转换。
如：电容传感器、硅光电池、电涡流传感器。
物性型：以转换元件物理特性变化实现信号转换。
如：光栅传感器、应变片。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？答：联系与区别：1、传感器是获取信息的工具，是一种能够反特定的实测量信息按一定规律转化成可用信号输出的器件或装置；2、传感器技术是关于传感器设计、制造和开发应用的综合技术；3、传感技术是以传感器为核心逐渐外延，与物理学、测量学、光学、机械学、材料学、计算机科学等多门学科密切相关，多种技术相互渗透、相互结合而形成的一种新技术密集型前沿学科；传感技术是信息获取技术，是信息技术的三大支柱之一。
5.物质、能量和信息三者之间的关系是什么？答：1、信息是由能量或物质形态表示的；2、信息是载于能量流传播的；3、信息在传播过程中要消耗能量，维持信息传播必须供给能量；4、信息传播的方面与携带信息的能量流的方向是一致的；5、测量过程中，被测对象应具有足够的负熵才能保证有效测量。
6.传感器所依据的自然定律、规律有哪些？答：1、守恒定律：能量守恒、动量守恒、质量守恒、角动量守恒、电荷守恒和信息守恒定律。
2、场的定律——关于物质作用的定律。
传感器与检测技术复习试题
现代传感技术复习题一、填空题1、传感器一般由和组成;传感器又称为__________、_________或_________等;2、在采用正弦输入研究二阶传感器频域动态特性时,常用________特性和_______特性来描述传感器的动态特性,其重要指标是_____和______;3、对于丝式应变片主要由_______、________、______、_________组成;应变片的主要参数有______________________4、电感式传感器是建立在_______上,利用线圈________或________的改变来实现非电量电测的;电感式传感器可以分为_______、__________、____________等几大类型;5、涡流式传感器的信号调理电路主要有___________、____________、_____________几种形式;6、;其突出优点是7、机器人外界检测传感器可以分为_______、___________、8、;;9、同,,,;10、;11、12、衡量传感;13、对弹性敏感元件材料的基本要求14、湿度的表示方法有、；氯化锂湿敏元件的典型产品有、、 ;15、通过对热电偶回路的大量研究,获得了热电偶的几个基本定律,;16、;17、,的;;18、电感式传感器经信号调理电路输出的信号存在有残余电压,;19、感应同步器鉴幅型信号处理方式的工作原理是在滑尺的正、余弦绕组上供;20、;21、光导纤维的传光原理是利光纤传感器根据它的工作原理可分22、登莫式湿度传感器主要由;23、24、 ;25、而用这两个数值表示的测量区间,26、为了消除应变片的温度误差,种方法;27、石英晶体的X垂直于X最强；Y沿YZ轴称为光轴或中性轴,Z轴方向上无压电效应;28、差动变压器式传感器理论上讲,衔铁位于中心位置时输出电压为零,而实际上差动变压器输出电压不为零,利用差动变压器测量位移时,如果要求区别位移方向或;29、;它们在受到外力作用时电阻发生变化,,而半导体材料的电阻变化主;30、测量过程中存在着测量误差,,其中;31、在热电偶温度补偿中,补偿导线法即冷端延长线法是把连接导线与热电偶配接;它的作用是32、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=°,则莫尔条纹的宽度；莫尔条纹的放大倍数33、根据工作原理,;为了减小非线性误差,;34、是一种典型的有源传感器;35、36、要使直流电桥平衡,;37、在热电偶中,当引入第三个导体时,只要保持其两端的温度相同,则对总热电动势无影响;这一结论被称为热电偶的_____________定律;38、压电式传感器的等效电路有__________、___________;允许用长电缆连接的放大器称为_________;39、为了测得比栅距W更小的位移量,光栅传感器要采用__________技术;二、选择题1.选择二阶装置的阻尼比ζ=0．707,其目的是 D ;A．阻抗匹配 B．增大输出量 C．减小输出量 D．接近不失真条件2.用脉冲锤激振时,为了获得较宽的激振频率,可 ;A．增加敲击力B．增加锤头硬度C．增大锤重 D．减小冲击力3.测量不能直接接触的高温物体温度,可采用温度传感器;A．热电偶 B．亮度式 C．半导体三极管 D．半导体二极管4.电容式湿度传感器只能测量湿度;A．相对 B．绝对 C．任意 D．水分5.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为 C 的输出;A．电阻 B．电容 C．电压 D．电荷6.压电式加速度传感器是信号的传感器;A．适于测量任意 B．适于测量直流C．适于测量缓变D．适于测量动态7.对于电涡流传感器的谐振测位移电路,当无金属导体靠近时,其输出电压A．最大 B．最小 C．随机变化 D．中间点8.电涡流式传感器激磁线圈的电源是 ;A．直流 B．工频交流 C．高频交流 D．低频交流9.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10.单色光的波长越短,它的 ;A．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11.热电偶可以测量 ;A 压力B 电压C 温度D 热电势12.目前我国使用的铂热电阻的测量范围是 ;A -200～850℃B -50～850℃C -200～150℃D -200～650℃13.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是 CA．压力 B．力矩C．温度 D．厚度14.属于传感器动态特性指标的是 DA．重复性 B．线性度 C．灵敏度D．固有频率15.按照工作原理分类,固体图象式传感器属于 AA．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16.测量范围大的电容式位移传感器的类型为A．变极板面积型 B．变极距型C．变介质型D．容栅型17.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 CA．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18. 影响压电式加速度传感器低频响应能力的是 DA ．电缆的安装与固定方式B ．电缆的长度C ．前置放大器的输出阻抗D ．前置放大器的输入阻抗 19. 固体半导体摄像元件CCD 是一种 CA ．PN 结光电二极管电路B ．PNP 型晶体管集成电路C ．MOS 型晶体管开关集成电路D ．NPN 型晶体管集成电路20. 将电阻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 吸收电路,其作用是 D A ．抑制共模噪声 B ．抑制差模噪声 C ．克服串扰 D ．消除电火花干扰 21. 已知函数xt 的傅里叶变换为Xf,则函数yt=2x3t 的傅里叶变换为 BA ．2X f 3B ．23X f 3C ．23Xf D ．2Xf22. 周期信号的自相关函数必为A ．周期偶函数B ．非周期偶函数C ．周期奇函数D ．非周期奇函数 23. 属于传感器动态特性指标的是 B A ．迟滞 B ．过冲量 C ．稳定性 D ．线性度24. 传感器能感知的输入变化量越小, 表示传感器的 D A ．线性度越好 B ．迟滞越小 C ．重复性越好 D ．分辨力越高 25. 感应同步器的作用是测量 C A ．电压 B ．电流 C ．位移 D ．相位差26. 下列测力传感器中,属于发电型测力传感器的是 B A ．自感式传感器 B ．磁电感应式传感器 C ．电容式传感器 D ．应变式传感器 27. 热敏电阻式湿敏元件能够直接检测 C A ．温度 B ．温度差 C ．相对湿度 D ．绝对湿度28. 若周期信号()t x 的周期为T,则其基波角频率为 AA ．T π2B ．T πC ．T 2πD ．T 129. 已知信号()t x 与信号()t y 完全不相关,则该二信号的互相关系数满足 D A ．()1>τρxy B ．()1=τρxyC ．()10<<τρxy D ．()0=τρxy30. 金属在受到外力作用时,会产生相应的应变,其电阻也将随之发生变化,这种物理现象称为A ．霍尔效应B ．光电效应C ．应变效应D ．压电效应 31. 在光线作用下,能使物体产生一定方向的电动势的现象称Ａ．光电效应 B ．光生伏特效应 C ．内光电效应 D ．外光电效应 32. 在扩散硅压力传感器,其敏感元件周边固定圆膜片,当Ｂ具有最大负应力;Ａ．r＝０Ｂ．r＝r0Ｃ．r＝ r0Ｄ．r＝ r033.在霍尔元件的主要指标中,K H是指灵敏度;Ａ．磁Ｂ．乘积Ｃ．电流Ｄ．电势34.在压电材料的主要特性参数中, 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;Ａ．压电常数Ｂ．介电常数Ｃ．居里点Ｄ．弹性常数35.光纤按分,有玻璃光纤和塑料光纤;Ａ．传输模式Ｂ．纤芯和包层Ｃ．折射率Ｄ．敏感元件对光强制36.某些电介质,当在电介质极化方向施加电场,它会产生变形,这种现象称为A．逆压电效应 B．正压电效应 C．负压电效应 D．无压电效应37.半导体热电阻式传感器简称 ;A．热敏晶体管 B．热电偶传感器 C．热电阻D．热敏电阻38.当光敏元件加一定电压时,光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系,称为 ;A．温度特性B．光照特性 C．光谱特性 D．伏安特性39.在检测技术中,主要采用的是压电型换能器,发射超声波利用压电材料的 C ,而接收信号则用D ;A．多普勒效应 B．多普勒频移 C．逆压电效应 D．正压电效应40.变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈的电感量A ;A．增大 B．减小 C．不变41.红外线是位于可见光中红色光以外的光线,故称红外线;它的波长范围大致在到1000μｍ的频谱范围之内;A． B． C．μｍ D．μｍ42.在红外技术中,一般将红外辐射分为四个区域,即近红外区、中红外区、远红外区和 ;这里所说的”远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言;A．微波区 B．微红外区 C．X射线区D．极远红外区43.红外辐射在通过大气层时,有三个波段透过率高,它们是～μｍ、3～5μm和 ,统称它们为”大气窗口”;A．8～14μｍ B．7～15μｍ C．8～18μｍ D．7～μｍ44.红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据;其中响应波长范围或称光谱响应,是表示探测器的相应率与入射的红外辐射波长之间的关系;A．电流B．电压 C．功率 D．电阻45.光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下,产生 ;使材料的电学性质发生变化;通过测量电学性质的变化,可以知道红外辐射的强弱;光子效应所制成的红外探测器;A．光子效应 B．霍尔效应 C．热电效应 D．压电效应46.当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时,半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态,使半导体的导电率增加,这种现象叫 ;A．光电效应B．光电导现象 C．热电效应 D．光生伏特现象47.研究发现．太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的,而且最大的热效应出现在的频率范围内;A．紫外线区域 B．X射线区域C．红外辐射区域 D．可见光区域48.实验表明,波长在μm之间的电磁波被物体吸收时,可以显著地转变为热能;A．8～14μｍ B．7～15μｍ C．2．6～14 D．～100049. 利用温差电势现象制成的红外传感器称为 红外传感器,因其时间常数较大,响应时间较长,动态特性较差,调制频率应限制在10Hz 以下;A ．热电偶型B ．热释电型C ．热敏电阻型D ．热电动型50. 传感器是利用气体吸收红外辐射后,温度升高,体积增大的特性,来反映红外辐射的强弱;A ．热电动型B ．热释电型C ．高莱气动型D ．气热型 51. 传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为 ;A ．非线性B ．迟滞C ．重复性D ．灵敏度误差 52. 应变式传感器是一种 的测量装置;A ．只能测量应变B ．只能测量电阻的相对变化C ．可以测量能转化为应变的被测量D ．可以测量所有的被测量 53. 差动电容传感器采用差动脉冲调宽电路时,其输出电压正比于 ;A ．21C C -B ．()()2121C C C C +- C ． ()()2121C C C C -+D ．2211//C C C C ∆+∆ 54. 直流电桥的平衡条件可以概括为 ;A ．对臂阻抗之积相等B ．对臂阻抗之比相等C ．相邻臂阻抗之积相等D ．相邻臂阻抗之和相等 55. 电容式传感器在结构上加等位环的目的是为了 ;A ．补偿温度变化的影响B ．减小寄生电容C ．减小边缘效应D ．可以测量静态信号 56. 微机电系统的英文缩写为 ;A ．PSDB ．PVDFC ．PZTD ．MEMS57. 应变式传感器采用半桥差动等臂电桥转换电路时,若电源电压为U时,其输出电压0U 为 ;A ．0U =UB ．0U =R R ∆21UC ．0U =R R ∆41UD ．0U =R R∆U58. 热电阻传感器的测量引线采用3线制是为了 ;A ．消除引线电阻的影响B ．消除接触电动势的影响C ．减少绝缘电阻的影响D ．减少寄生电动势的影响 59. 气敏传感器中的加热器是为了 ;A ．去除吸附在表面的气体B ．起温度补偿作用C ．去除传感器中的水分D ．去除吸附在表面的油污和尘埃 60. 栅线密度为50线/mm 的光栅,其栅线间距为 ;A. 50mmB. 0.05 mmC. 0.02mm D ．2mm三、判断题1. 传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量； √2. 对于所有的二阶传感器,总是希望其固有频率越高越好； ×3. 一般情况下,设计弹性敏感元件时,若提高灵敏度,则会使其线性变差、固有频率提高；×4. 应变片的基长越长,则应变片的动态特性越好； ×5. 变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器； ×6. 压电式传感器不能测量恒定不变的信号； √7. 惯性式振幅计,在设计时尽量使其固有频率低; √8. 传感器的重复性误差是属于系统误差； ×9. 传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量； ×10.传感器实现波形测试不失真的条件是：传感器的幅频特性和相频特性均是常数；×11.传感器弹性敏感元件的固有频率越高,则传感器的灵敏度越低,线性度越差；×12.应变式传感器采用半桥连接时,若供桥电源波动的误差为2%,则由此引起的电桥信号输出波动的误差为1% ; ×13.压电片采用并联连接后,更适合于测量快速变化的信号；×14.圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；√15.驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；√16.差动变压器采用差动整流电路后,次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；√17.希望压电传感器的电阻率高,介电常数小；×18.半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感器；√19.传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；×20.按照能量关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型传感器；×21.激波管产生激波压力的恒定时间越长,则可标定的下限频率越低；√22.压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；√23.光导摄像管是一种固态图像传感器；×24.热释电型红外传感器必须进行调制; √25.传感器的幅频特性为常数,则传感器进行信号的波形测量时就不会失真; ×26.等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的; √27.一般来说,螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长度的二分之一; ×28.压电常数d32所表示的含义是：沿着z轴方向受力,在垂直于y轴的表面产生电荷；×29.涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；×30.金属丝的电阻应变效应中,引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；×31.压电常数d ij中的下标i表示晶体的极化方向,j表示晶体受力的性质；√32.压电常数d ij中的下标i的取值范围是1～6; ×33.时间常数τ越小越好; ×34.红外传感器在使用时必须进行调制; ×35.电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线性; √36.涡流渗透的深度与所加的信号频率成正比; ×37.IEEE1451定义了智能化网络传感器的相关内容; √38.为了改善一阶传感器的动态特性,可以增大其时间常数; ×39.等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的; ×40.感应同步器中,感应正弦信号的绕组称为余弦绕组; √41.对于所有的二阶传感器,总是希望其固有频率越高越好; ×42.压电式传感器不能测量静态信号; √43.金属丝的灵敏度Ks恒小于同一材料金属应变片的灵敏系数K; ×44.透射式涡流传感器所加激励电源的频率越高越好; ×45.热电偶的热接点尺寸越大,则其动态响应特性越好; ×46.传感器的非线性误差属于随机误差; ×47.热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关,与热电偶的尺寸形状无关;√48.红外探测器是红外传感器的核心,常见两大类：热探测器和光子探测器√49.把两种相同导体或半导体两端相接组成闭合回路,则回路产生热电势,这种现象称热电效应;×50.功能型光纤传感器,光纤不是敏感元件; ×51.将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器; ×52.红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起构成了完整的无限连续的电磁波谱;√53.红外辐射在大气中传播时,由于大气中的气体分子、水蒸气等物质的吸收和散射作用,使辐射在传播过程中逐渐衰减;×54.热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化物混合烧结而制成的,热敏电阻一般制成圆柱状,当红外辐射照射在热敏电阻上时,其温度升高,内部粒子的无规则运动加剧,自由电子的数目随温度升高而增加,所以其电阻增大;×55.当光辐射照在某些材料的表面上时,若入射光的光子能量足够大,就能使材料的电子逸出表面,向外发射出电子,这种现象叫内光电效应或光电子发射效应;×56.辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率; √57.当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时,传感器才有电信号输出;×58.使用光电导传感器时,需要制冷和加上一定的偏压,否则会使响应率降低,噪声大．响应波段窄,以致使红外传感器损坏; √59.当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时,在结内电场的作用下,自由电子移向P区．空穴移向n区;如果pn结开路,则在pn结两端便产生一个附加电势,称为光生电动势;×60.光磁电传感器不需要致冷,响应波段可达7μm左右,时间常数小,响应速度快; √四、简答题1、电容式传感器有哪几种常用的结构形式影响电容式传感器精度的因素较多,请详细分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响答：电容式传感器的的常用结构形式有变间隙式、变面积式和变介电常数式;电容式传感器的边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容,其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加;为了尽量减少边缘效应,首先应增大电容器的初始电容量,即增大极板面积或减小极板间距;此外,加装等位环是一个有效的方法;电容式传感器的寄生参量使传感器电容改变;由于传感器本身电容量很小,再加上寄生电容又是极不稳定的,就会导致传感器特性的不稳定,从而对传感器产生严重干扰;消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：①缩短传感器到测量线路前置级的距离；②驱动电缆法；③整体屏蔽法;2、为什么金属电阻测温时,其测量电路常采用三线制接法请画图并说明其测量原理;答：如图是三线连接法的原理图;G为检流计,R1 ,R2 ,R3为固定电阻, Rα为零位调节电阻;热电阻R t通过电阻R的三根导线和电桥连接,r1 ,r2分别接在相邻的两臂内,当温度变化时,只要它们的长度和电阻为r1 ,r2,g的温度系数α相等,它们的电阻变化就不会影响电桥的状态;3、请解释金属丝灵敏系数K s的物理意义分析横向效应对灵敏系数的影响答：金属丝灵敏系数K s的物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化;横向效应要点：1由于弯曲部分,总的电阻变化小了；2应变片的灵敏系数小于金属丝灵敏系数;4、请画出电容式传感器的等效电路；分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响答：1等效电路R p为并联损耗电阻；R s代表损耗电阻,即代表引线电阻、电容器支架和极板电阻的损耗;电感L 由电容器本身的电感和外部引线电感组成;2边缘效应边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容,其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加;为了尽量减少边缘效应,首先应增大电容器的初始电容量,即增大极板面积或减小极板间距;此外,加装等位环是一个有效的方法;3寄生参量使传感器电容改变;由于传感器本身电容量很小,再加上寄生电容又是极不稳定的,就会导致传感器特性的不稳定,从而对传感器产生严重干扰;消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：①缩短传感器到测量线路前置级的距离;②驱动电缆法③整体屏蔽法5、请详细说明电感式传感器产生零点残余电压的原因以及减小零点残余电压的措施;答：产生零位误差的原因是：1差动式传感器中,两个电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称；2 传感器具有铁损,即磁芯化曲线的非线性；3电源电压中含有高次谐波；4线圈具有寄生电容,线圈与外壳、铁芯间有分布电容;零位信号的危害很大,会降低测量精度,易使放大器饱和;减小零位误差的措施是减少电源中的谐波成分,减小电感传感器的激磁电流,使之工作在磁化曲线的线性段；另外在测量电桥中可接入可调电位器,当电桥有起始不平衡电压时,可以调节电位器,使电桥达到平衡条件;6、请画图并说明电磁流量计的构成与工作原理;答：如图为电磁流量计原理结构图;由电磁流量计由磁场系统、不导磁测量导管、及管道截面上的导电电极组成,磁场方向、管道轴线、电极连线三者在空间互相垂直;导电液体在管道中流动时,作切割磁力线的运动,在两电极上产生感应电势,其大小为：BDVE=式中：E――感应电动势,V；B――磁感应强度,T ；v――平均流速,s m；D――管道内径,m;如果流体质点在整个管道截面上流速是均匀,就可以把液体看成许多直径为D且连续运动着的薄圆盘;薄圆盘等效于长度为D的导电体;根据感应电势的大小即可计算出流量;五、计算题1、若温度传感器的灵敏度为33mV/C︒,时间常数为,当输入的阶跃温度为20C︒至 41C︒时,求阶跃作用后,温度传感器的输出以及温度误差为多少答：由题可知：bi = 33mV/C︒ 20C︒ = 660mVbf = 33mV/C︒ 41C︒ = 1353mV且,bt = bi + bf - bi1-τ/t e-b = 660+1353 – 6601 -5.1/75.0-e = mV对应的温度为：T = 33 = C︒因为实际温度为 41C︒,可得温度误差为C︒;2、有一台用于测量车辆重量的地秤,结构如下图所示,一块大型的钢板放置在由钢制成的圆柱体上,钢板与路面齐平;当车辆驶过钢板时,圆柱体产生纵向压缩;环境温度变化的范围是–20°C 至+40°C;钢圆柱体的热膨胀系数是10 ×10-6/°C;d解：d A d A C 0r εεε==因为：A = 2πrh , 可得 d rhC 0r 2επε= d r dh dC 0r 2επε= 带入各参数：m pF m m pF dh dC /347510105.2)/85.8)(5.2(232=⨯=--π由于电容与h 成线性关系,可得电容的变化范围：Cmin = 3475pF/m10-2m =Cmax = 3475pF/m2×10-2m =补充填空题答案1、敏感元件、传感元件；变换器、检测器、探测器;2、幅频、相频；固有频率n ω；阻尼比 ζ3、电阻丝、基底、覆盖层、引线；应变片电阻值 R0；绝缘电阻；灵敏系数；允许电流；应变极限；机械滞后、零漂和蠕变;4、电磁感应原理；自感；互感；变磁阻式；差动变压器式；涡流式5、定频调幅；变频调幅；调频；6、信号放大、阻抗变换；不受电缆电容的影响7、视觉；听觉；嗅觉；味觉；触觉；接触觉；压觉；力觉；滑觉;8、珀尔贴Peltier 效应；汤姆逊Thomson 效应；均质导体；中间导体；中间温度;9、频率相同；相位相同；幅值不等；幅值不等；频率相同；相位差π/210、应变效应；压阻效应；压电效应；逆压电效应；压磁效应；热电效应……11、材料；能源；信息；测量技术传感器技术；通信技术；计算机技术;12、线性度； 灵敏度； 迟滞； 重复性;上升时间；超调量；稳定时间; 13、弹性特性；弹性滞后；弹性后数；固有振动频率；弹性滞后和弹性后效要小；弹性模数的温度系数要小；线膨胀系数要小且稳定；弹性极限和强度极限要高；具有良好的稳定性和耐腐蚀性；具有良好的机械加工和热处理性能；14、相对湿度；绝对湿度；登莫式；浸渍式；光硬化树脂；15、均质导体；中间导体；中间温度;ρ；导磁率μ；s i的频率;16、线圈L的外型尺寸；线圈L至金属板之间的距离；金属板材料的电阻率17、电磁感应原理；自感；互感；变磁阻式；差动变压器式；涡流式;18、结构不一致；杂散电容的存在；高次谐波;19、频率相同；相位相同；幅值不等;20、信号放大、阻抗变化；输出信号与电缆电容无关21、光的全反射；功能型光纤传感器、传光型光纤传感器22、相对湿度、绝对湿度、露点；氯化锂感湿膜、衬底、引线23、变间隙式电容传感器、变间隙式电感传感器、Y型光纤位移传感器24、差压法、电磁感应法、超声测量法25、测量上限、测量下限、测量范围26、单丝自补偿法、双丝自补偿法、桥路补偿法27、电轴、压电效应、机械轴、机械变形28、零点残余电压、相敏检波29、金属、半导体；电阻应变效应、压阻效应；半导体30、绝对误差、相对误差、引用误差；绝对误差、平均31、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32、B=11.43mm, K=33、变间隙式、变面积式、变介电常数式；差动34、压电效应35、居里温度36、积37、中间导体38、电压等效电路、电荷等效电路；电荷放大器39、细分。
现代传感技术思考题
“现代传感技术”思考题
1.什么是物性型传感器？举例说明物性型传感器及其所依据的物质效应。
2.举例说明一种利用场的定律构成的传感器，这类传感器有何特点？
3.传感器的常用新型敏感材料有哪些？举例说明它们在传感器中的应用。
4.传感器的结构形式有哪几种？它们各自有什么特点？请举例说明。
5.如何才能使传感器具备采集有用信号，同时阻止或剔除干扰信号的能力？试举例说明。
6.举例说明改善传感器性能的技术途径。
7.举例说明一种激光传感测量技术的原理及特点。
8.红外测温的原理及其特点是什么？
9.红外探测器有哪几种？它们在应用中各自有何特点？
10.如何利用光纤传感器实现液位测量？有何特点？
11.什么叫光纤光栅？举例说明光纤光栅传感器的应用及特点。
12.什么是微传感器？试通过一种常规传感器（如压力、加速度传感器）与对应的微传感器
的比较，说明微传感器的特点。
13.微传感器制造中应用的主要微加工技术有哪些？请举例说明其中一种加工技术在微传
感器制造中的应用。
14.什么是智能传感器？其基本构成包括哪几部分？与非智能传感器相比有何优点？
15.传感器的集成化、微型化、智能化发展为其应用带来了什么优势？试结合某工程应用进
行阐述。
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现代传感技术复习思考题1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？答：根据国标，传感器的定义为：能够感受规定的被测量并按照一定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器件构成。
2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？答：按基本效应分类、按构成原理分类、按作用原理分类、按能量关系分类、按敏感材料分类、按输入量分类、按输出信号分类、按与某种高新技术结合分类。
各种分类方法都具有相对的合理性，从学习的角度来看，按传感器的工作原理分类，对理解传感器的工作原理、。
工作机理十分有利；从使用的角度分析，按被测量分类，为正确选择传感器提供了方便。
3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。
答：结构型：以转换元件结构参数变化实现信号转换。
如：电容传感器、硅光电池、电涡流传感器。
物性型：以转换元件物理特性变化实现信号转换。
如：光栅传感器、应变片。
4.传感器与传感技术概念有什么不同？答：联系与区别：1、传感器是获取信息的工具，是一种能够反特定的实测量信息按一定规律转化成可用信号输出的器件或装置；2、传感器技术是关于传感器设计、制造和开发应用的综合技术；3、传感技术是以传感器为核心逐渐外延，与物理学、测量学、光学、机械学、材料学、计算机科学等多门学科密切相关，多种技术相互渗透、相互结合而形成的一种新技术密集型前沿学科；传感技术是信息获取技术，是信息技术的三大支柱之一。
5.物质、能量和信息三者之间的关系是什么？答：1、信息是由能量或物质形态表示的；2、信息是载于能量流传播的；3、信息在传播过程中要消耗能量，维持信息传播必须供给能量；4、信息传播的方面与携带信息的能量流的方向是一致的；5、测量过程中，被测对象应具有足够的负熵才能保证有效测量。
6.传感器所依据的自然定律、规律有哪些？答：1、守恒定律：能量守恒、动量守恒、质量守恒、角动量守恒、电荷守恒和信息守恒定律。
2、场的定律——关于物质作用的定律。
3、物质定律：热平衡现象、传输现象和量子现象。
4、统计物理学法则。
7.简述各类基础效应的含义以及与传感器的关系。
（如法拉弟磁光效应、光的多普勒效应）答：物性型传感器是利用某些物质的物理性质随外界待测量的作用的原理制作而成的。
而新原理、新效应的发现和利用，新型材料的的开发和应用，使传感器得到了很大的发展，并逐步成为传感器发展的主流。
主要的基础效应有：1、光电效应：外光电效应、内光电效应（又分为光电导效应及光升伏特效应）；2、电光效应：泡克耳斯效应、克尔效应、光弹效应、电致发光效应、电致变色效应；3、磁光效应：法拉弟效应、磁光克尔效应、科顿-穆顿效应、塞曼效应、光磁效应；4、磁电效应：霍尔效应、磁阻效应、巨磁阻效应；5、热电效应：塞贝克效应、珀尔贴效应、汤姆逊效应6、热释电效应：7、压电：压电效应、逆压电效应；8、压阻；9、磁致伸缩效应：磁致伸缩效应、逆磁致伸缩效应、威德曼效应10、约瑟夫逊效应和核磁共振：隧道效应、直流约瑟夫逊效应、交流约瑟夫逊效应、核磁共振；11、光的多谱勒效应和萨古纳克效应；12、声的多谱勒效应及声电、声光效应；13、与化学相关的效应：科顿效应、中性盐效应、彼德效应、贝克 纳赞效应、饱和效应、努森效应；14、纳米效应：表面效应和界面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应。
8.光纤传感器的工作原理？有哪些类型？考察光纤性能的主要参数是什么？答：光在光纤内部传播时，发生全反射，不断反射，到达别一端，这是光纤的传光原理。
光在传输过程中，光纤易受到外界环境影响，从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化。
通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。
研究光纤传感原理实际上是研究光在调制区与外界被测参数的相互关系，即研究光被外界参量调制的原理，外界参量可以引起不同光波量的变化，从而形成不同的调制方法。
根据不同的调制方法，分别有强度调制、频率调制、波长调制等不同的调制方法。
根据光纤在传感器中的作用，分为：功能型、非功能型、拾光型。
数值孔径NA是衡量光纤集光性能的主要参数，其意义是，无论光源发θ内的光线才能被光纤吸收，并在光纤内射功率多大，只有入射角处于张角部发生全反射，NA越大表示光纤的集光能力越强。
9.传感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？答：敏感元件：直接感受或响应被测量；转换元件：将敏感元件感受或响应的被测量转换成适合于传输或测量的电信号；转换电路：将电路参数量（如电阻、电容、电感等）转换成便于测量的量（如：电压、电流、频率等）。
10.传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？答：指输入信号不随时间变化（或变化很缓慢）时，输出-输入特性。
主要性能指标有：量程与测量范围，线性度、滞后、重复性、灵敏度、分辨力、阈值、稳定性、漂移及精度等。
11.传感器的动态特性主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？答：时域指标：时间常数τ，指输出值由零上升到稳定值)y的63.2%(∞所需的时间；它越短，表示传感器响应越快。
上升时间t T ，指输出值从稳态值)(∞y 的10%上升到90%所需的时间。
响应时间s T ，指响应曲线衰减到与稳态值之差不超过%∆±（2%或5%）所需的时间。
超调量m δ，响应曲线第一次超过稳态值之峰高。
峰值时间p T ，响应超过稳态值，达到第一个峰值所需的时间。
延滞时间d T ，响应曲线达到稳态值50%所需的时间。
衰减率ψ，相邻两个波峰（或波谷）高度下降的百分比。
稳态误差，无限长时间后传感器的稳态输出值与目标值之间的偏差相对δ的相对值。
频域指标：截止频率、通频带和工作频带。
幅频特性曲线越出确定的公差带所对应的频率，分别称为下截止频率和上截止频率，相应的频率区间称为传感器的通频带。
一般取幅值误差为%10~%5±±时所对应的频率范围，称为工作频带。
谐振频率和固有频率，幅频曲线在某一频率处有峰值，这个工作频率称为谐振频率r ω。
固有频率0ω是指在无阻尼时，传感器的自由谐振频率，r ω表征瞬态响应的速度，r ω越大，时间响应速度越快。
幅值频率误差δ和相位频率误差ϕ。
当传感器测量随时间变化的周期信号时，则必须求出传感器所能测量周期信号的最高频率p ω，以保证在p ω范围内，幅值频率误差δ和相位频率误差ϕ不超过给定值。
12. 什么叫测量？什么叫计量？它们之间有什么异同？答：测量以确定被测量值为目的的一系列操作，是人们对于客观事物取得定量认识的一种手段。
测量是个比较过程：将被测量同已知量相比较，以确定被测量同选定单位的比值。
计量是规范测量的测量。
计量依法监督测量工具的准确性和测量行为的规范性。
两者的区别在于工作对象的不同，测量的直接目的是得到测量值，计量的目的是保证测量的准确。
相信测量工具的是测量，检查测量工具的是计量。
13.说明差动技术的原理及？技术环节。
答：结构上采用两个或以上性能完全相同的敏感元件，同时感受相同的环境影响量和方向相反的被测量。
测量时加到原理相同，性能一致的两个敏感元件上，但对于输入信号，两个敏感元件的参数变化是成相反方向的；对于环境变化，两个敏感元件的变化是相同方向的，通过变换电路，使有用输出相加，干扰相減便可消除环境变动的影响。
14.说明传感器标定与校准的概念及标定的基本方法。
答：标定：是指用标准量来定义被测量的过程。
利用标准器具对传感器性能进行定度的过程称标定；校准：传感器使用一段时间以后或经过修理，需要利用标准器具对其性能指标重新进行确认，看其是否可以继续使用或仍符合原先技术指标所规定的要求，这一性能复测过程称为校准。
标定的基本方法：利用标准设备或装置产生已知的标准量，作为输入量输入到待标定的传感器，然后将得到的传感器输出量与输入的标准量作比较，从而得到一系列的标定数据或曲线。
15.常见的传感器噪声有哪些？如何抑制这些噪声？答：机械噪声：主要采取减振措施来解决。
热噪声：主要采取热屏蔽、恒温措施、对称平衡结构、温度补偿技术来抑制。
光噪声：对半导体可采用光屏蔽来抑制。
音响噪声：其防护可采用消音、隔音器材隔离，或放在真空容器中，或远离声源，或改变噪音指向等。
湿度噪声：通常采用防潮措施。
化学噪声：一般采用密封或保持传感器清洁等。
电磁噪声：一般通过屏蔽、隔离、使用双绞线、正确且良好的接地等方式来抑制。
射线辐射噪声：主要进行射线防护。
电路噪声：对于以“路”的形式侵入的干扰，可以采用阻截或给予低阻通路的办法，使干扰不能进入接收电路。
16. 在实际应用中如何改善传感器的技术性能？答：1、结构、材料与参数的合理选择；2、差动技术；3、平均技术；4、补偿与校正；5、稳定性处理；6、屏蔽、隔离与干扰抑制；7、零示法、微差法与闭环技术；8、集成化与智能化。
17. 选择传感器时应注意哪些问题？答：一般原则：1、根据测量目的、对象与测量环境确定传感器的类型；2、根据传感器的性能指标确定传感器的种类；3、概括测试系统要求确定传感器的种类；4、传感器的商品环境；5、购买与自制。
18. 热电偶工作原理、测量电路及应用。
答：两种不同导体A 和B 串接成一闭合回路，如果两结合点1和2出现温差，在回路中就有电流产生。
这种由于温度不同而产生电动势的现象称为热电效应或塞贝克效应。
这两种不同导体的组合称为热电偶。
接点1通常用焊接的方法连接在一起，测温时，置于被测温场中，称为测温端、热端或工作端。
接点2一般要求恒定在某一温度，称为参考端、冷端或自由端。
热电偶产生的热电势),(0T T E AB 是由两种导体的接触电势，和单一导体的温差电势所组成的。
测量电路：应用：主要应用于测量精度不高的场所，进行测温。
19. 磁电式传感器（霍尔传感器、变磁阻式传感器）工作原理、测量电路及应用。
答：磁电式传感器原理：磁电感应式传感器又称电动势式传感器，是利用电磁感应原理将被测量(如振动、位移、转速等)转换成电信号的一种传感器。
它是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势的。
由电磁感应定律，当W 匝线圈在均恒磁场中运动时，设穿过线圈的磁通为φ，则线圈的感应电动势e 为：线圈在恒定磁场中作直线运动，并切割磁力线，感生电势为：其中：B ：磁场磁感应强度； l :每匝线圈的有效长度θ：运动方向与磁场方向之间的夹角；v :线圈与磁场之间的相对运动速度，m/sdt d W e φ-=θθsin sin ⋅==WBlv dtdx WBl e线圈相对磁场作旋转运动并切割磁力线，感生电势为：其中：S ：每匝线圈的围成的面积; θ：线圈平面法线方向与磁场方向之间的夹角；ω:线圈与磁场之间的相对运动角速度测量电路：应用：1、磁电式传感器主要用于振动测量。
其中惯性式传感器不需要静止的基座作为参考基准，它直接安装在振动体上进行测量，因而在地面振动测量及机载振动监视系统中获得了广泛的应用。