传感器技术期末考试试题库

33、零阶传感器的幅频特性是直线。 34、当待测频率远小于传感器的固有频率时，传感器测得的动态 参数与静态参数一致。 35、当待测频率远大于传感器的固有频率时，传感器没有响应。 36、当待测频率等于传感器的固有频率时，传感器测得的动态参 数会严重失真。 37、传感器是能感受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。 38、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号 输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 44、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为常数。 45、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生 机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 46、半导体材料的压阻种现象称为压阻效应。 47、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外 界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 48、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应 变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体 材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变 化为主，而机械形变为辅。 49、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应
度取决于邻臂电阻的比值，当 k 小于 1 时，输出电压、线性度均 优于等臂电桥和第一对称电桥。。 68、仅单臂工作的直流第一对称电桥的电桥灵敏度为。 69、仅单臂工作的直流第二对称电桥的电桥灵敏度 为。 70、某位移传感器，当输入量变化 5mm 时，输出电压变化 300mY， 其灵敏度为 60mV/mm 。 71、单位应变引起的电阻的相对变化称为电阻丝的灵敏系数。 72、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变 化，这种现象称应变效应。 73、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻 效应。 74、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传 感器。 75、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传 感器。 76、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传 感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件 用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 80、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用 特别设计的测量电路，通常采用电桥电路。 81、对第二对称电桥为了减小或消除非线性误差的方法可以采用
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一、填空题（每题 3 分） 1、传感器静态性是指 传感器在被测量的各个值处于稳定状态 时 ，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性。 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指 。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指 。 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是 传感器的精度等级 是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数 ，即 A ＝Δ A/Y FS ＊100％。 5、最小检测量和分辨力的表达式是 。 6、我们把 叫传感器的迟滞。 7、传感器是重复性的物理含意是 。 8、传感器是零点漂移是指 。 9、传感器是温度漂移是指 。 10、 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态 性。 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有 时间常数 。 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率 、阻尼 比。 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率、 阻尼 比。 14、传感器确定拟合直线有 切线法、端基法和最小二乘法 3 种
143、压电式传感器是一种典型的有源传感器(或发电型传感 器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的 目的。 144、压电式传感器使用电荷大器时，输出电压几乎不受连接电 缆长度的影响。 145、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电 路有电荷放大器和电压放大器两种形式。 149、压电式传感器的前置放大器两大作用是进行阻抗变换和放 大信号。 151、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为 传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。 153、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换 为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与 输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。 160、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电势 构成，另一部分是单一导体的温差电势。 162、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据 是中间温度定律。 164、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。 166、在各种热电式传感器中，最为普遍是以将温度转换为电势 或电阻变化。 167、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热
相频特性:Φ(ω) = -ωt o Δ305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因， 并说明有哪几种补偿方法。 305 答：温度误差产生原因包括两方面： 温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料 与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。 温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。 306、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同， 如何考虑应用场合用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相 比有哪些改善 306、答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合， 交流电桥适合供电电源是交流的场合。 半桥电路比单桥电路灵 敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高 4 倍，且二者均 无非线性误差。 310、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。310 答：当初始状态时，液面高度 h=0,则 102ln l R r C πε=，当液面高度为 h 时，则 由此可见，电容变化量ΔC 与液面高度 h 成正比，只要将电容 的变化量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。 311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型每种类 型各有什么特点各适用于什么场合
196、光电传感器的理论基础是光电效应。 198、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 3 大类。 第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应， 这类元件有光电管、光电倍增；第二类是利用在光线作用下使材 料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类 是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏 特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 三、简答题（每题 10 分） 302、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研 究静态特性就能够满足通常的需要。 302 答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应 (输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的 输入－输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式 中不含有时间变量。 当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常 的需要。 303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性实 现不失真测量的条件是什么 303 答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。 实现不失真测量的条件是 幅频特性: A(ω) = |H(jω) | =A(常数) (线性)
方法。 max *100% L F S Y Y σ•∆=± 15、传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切 线作为按惯例直线的方法。 16、传感器确定拟合直线端基法是将把传感器校准数据的零点输 出 的平均值 a 0 和满量程输出的平均值 b 连成直线 a b 作为传感器特性的拟合 直线。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是用最小二乘法确定拟合直 线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法。 25、传感器的传递函数的定义是 H(S)=Y(S)/X(S) 。 29、幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规 律。 30、相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规 律。 31、传感器中超调量是指超过稳态值的最大值 A（过冲）与稳态 值之比的百分数。 32、我们制作传感器时总是期望其输出特性接近零阶传感器。
变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 50、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同 点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同， 金属丝应变片 由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔 式应变片的灵敏度。 54、采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是（1）金属 的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基 底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变 的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的 由线膨胀引起的应变。 55、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿，双丝组合 式自补偿和电路补偿法三种。 56、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿，双丝组合 式自补偿和电路补偿法三种。 62、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥、第一对称 电桥和第二等臂电桥。 65、直流电桥的等臂电桥输出电压为在 R＞＞ΔR 的情况下，桥 路输出电压与应变成线性关系。 66、直流电桥的第一对称电桥输出电压为在 R＞＞ΔR 的情况下， 桥路输出电压与应变成线性关系。 67、直流电桥的第二对称电桥输出电压为输出电压的大小和灵敏
敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。 169、热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中 低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电 阻得到了广泛应用。 172、热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一 般精度要求场合；二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合； 四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。 175、霍尔效应是指在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受 洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现 正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差 的现象。 176、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料，因为半导体材 料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现 电势差最大。 180、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选 择霍尔元件的尺寸。 186、CCD 的突出特点是以电荷作为信号。 187、光纤工作的基础是光的全反射。 188、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应传 感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。 192、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射 式、辐射式和开关式光电传感器。