传感器与智能检测标准考试题库答案要点

传感器与智能检测标准考试题库答案要点练习一一、填空1、传感器通常又称为变换器、转换器等，是一种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。

2、最小二乘法作为一种数据处理手段，如用于求解一元线性回归方程的系数，应使各测量值与回归直线上相应值的偏差的平方和最小。

3、电阻应变片的温度补偿方法，通常可采用自补偿法和电路测量补偿法。

4、差动变压器式传感器采用相敏检波电路正常工作，其参考信号Us 与输入信号U2需要满足的两个条件： Us>>U2 、同频同相或者反相。

5、压电材料石英晶体具有各向异性，使用时应注意沿 Z轴方向不产生压电效应。

若单片压电片的等效电容为C；输出电荷为Q；输出电压为U；若将相同两片并接后，则其总参数C1= 2 C，Q1= 2 Q。

6、电涡流传感器的整个测量系统由激励线圈和块状导体两部分组成，由电涡流贯穿深度与频率的关系知，其透射式传感器采用低频激励。

（填高频/低频激励）。

7、在光线作用下电子逸出物体表面向外发射电子的现象称外光电效应；相应的器件如光电管、光电倍增管。

8、光导纤维是一种利用光的全反射原理而传输光的器件，其纤芯的折射率应大于包层的折射率。

9、光敏二极管一般处于反向偏置工作状态，由其光谱特性如下图1可知，若用光敏二极管设计可依据光线亮、暗情况自动开关的路灯控制电路，应选用硅材料的较好。

图1 图2图310、同型号的热电偶可串联或并联使用，如上图2（a）、（b）两种线路中，测两点平均温度的是 b ；测两点温度差的是 a 。

11、霍尔传感器测量转速，如上图3，若转盘上粘帖磁极对数Z=4，测得霍尔传感器输出电压脉冲频率f=8Hz,则转速n= 120 r/min。

F=（n*Z）/60 12、某光栅传感器，栅线密度50线/mm，主光栅与指示光栅的夹角0.01rad,则形成的莫尔条纹宽度= 2 mm/rad，莫尔条纹具有位移放大BH的作用。

Bh=1/（W*夹角）13、编码型数字传感器测角位移，一个5位二进制码盘，其最小能分辨的角度是11.25 度。

二、选择1、下列特性不是用来描述传感器静态特性的是（C ）。

A、迟滞性B、重复性C、频率响应特性 D、漂移2、测量误差按其性质和产生原因分三大类，下列关于误差的说法错误的是（D ）。

A、系统误差可以采用修正或补偿的方法处理。

B、随机误差不可能避免，总体服从统计的正态分布规律。

C、含有粗大误差的数据应剔除，不可采用。

D、含有粗大误差的数据，可通过多次测量，取平均值后采用。

3、若差动变压器式电感传感器初、次级均由两个绕组构成，则其具体连接方式是（ A ）A、两初级绕组同名端顺次串联，两次级绕组同名端反向串联B、两初级绕组同名端反向串联，两次级绕组同名端顺次串联C、两初、次级绕组同名端均顺次串联D、两初、次级绕组同名端均反向串联4、某压力仪表厂生产的压力表最大引用误差控制在0.5%~0.7%，该压力表的精度等级应定为（C）级。

A、 0.2B、 0.5C、 1.0D、 1.55、下列传感器中，不属于有源器件的是(D )A、压电式传感器B、热电偶传感器C、磁电感应式传感器 D、差动变压器式传感器6、光敏电阻在给定工作电压下（ B ），说明其性能好、灵敏度高。

A、暗电阻大B、暗电阻与亮电阻的差值大C、亮电阻大D、暗电阻与亮电阻的差值小7、封装在光电耦合器件内部的是( C )A、一个发光二极管和一个发光三极管B、一个光敏二极管和一个光敏三极管C、一个发光二极管和一个光敏三极管D、两个发光二极管或两个光敏三极管8、压电材料将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用（ C ）；蜂鸣器压电片中发出“嘀……嘀……”声的发声原理是利用压电材料的（ D ）。

A、应变效应B、电涡流效应C、正压电效应D、逆压电效应9、可以减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是（ C ）。

A、增加激励电流B、增强磁感应强度C、使用电桥调零电位器10、半导体传感器是通过材料的电特性变化实现被测量的转换，下列关于气敏传感器工作机理的描述，不正确的是（ D ）。

A、氧化性气体吸附到N型半导体上，使半导体载流子减少，电阻值增加。

B、氧化性气体吸附到P型半导体上，使半导体载流子增多，电阻值减少。

C、还原性气体吸附到P型半导体上，使半导体载流子减少，电阻值增加。

D、还原性气体吸附到N型半导体上，使半导体载流子减少，电阻值增加。

三、分析简答1、压电式传感器前置放大器的作用是什么？有哪两种形式？答：作用：（1）放大（2）阻抗变换形式：（1）电流源（2）电压源2、零点残余电压是评定差动变压器性能的主要指标之一，它的存在使传感器在零点附近灵敏度下降和测量误差增大，试说明零点残余电压的产生原因及其消除方法。

答：原因：（1）次级绕组电气参数不对称（2）铁芯的非线性方法：(1)提高框架和线圈的对称性(2)采用适当的测量线路(3)采用适当的补偿电路3、一台精度等级为0.5级，量程范围600—12000C的温度传感器，其最大允许绝对误差是多少？检验某点最大绝对误差是40C，问此表是否合格？答：最大绝对误差为：X=0.005*（1200-600）=3，所以合格四、计算1、测量电阻R消耗的功率时，可间接测量电阻值R 、电阻上的电压U 、流过电阻的电流I ，然后计算功率。

请给出几种不同的测量方案；假设电阻、电压、电流测量的相对误差分别为γR =±2%，γu =±3%，γI ＝±1.5%，并确定最佳测量方案。

答：由于电阻和电流的相对误差较之电压小，可以根据P=I*I*R 来计算功率，避免电压大误差。

2、压电加速度传感器与电荷放大器连接的等效电路如下图所示。

图中C 为传感器固有电容、电缆等效电容和放大等效电容之和。

已知传感器电荷灵敏度q S =100g /PC ,反馈电容fC =1000pF ，当测得输出电压为U 0等于0.05V 时，试求此时被测加速度是多少?(g 为重力加速度)Uo=Q/Cf ，a=Q/Sg a=（Uo*Cf ）/Sg=(0.05*1000)/100=0.5g3、 R 1和R 2 为相同型号的电阻应变片，其初始电阻均为100Ω，灵敏度系数K=2.0。

如图两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。

该等强度梁在受力后产生应变εx ，若采用直流半桥差动测量电路，供电电源电动势E =3V,平衡电阻 R 3=R 4=100Ω，要求：（1）画出应变片半桥差动测量电路图。

（2）若测得输出电压为15mV ，求电阻的相对变化1R RF量ΔR 1/R 1=？对应应变εx=？答：（1）半桥：R1和R2相邻（2）由Uo=0.5*E*ΔR 1/R 1 ，则ΔR 1/R 1=2Uo/E=2*0.015/3=0.01εx=ΔR 1/R 1 /K=0.0054、如下附表1、2（注：为热电偶部分数据），分度号为K 、E 两种热电偶，问：（1）K 、E 两种热电偶,30℃时的热电势E(30℃,0℃)分别为多大？（2）用E 热电偶测某设备温度，冷端为30℃，测得热电势为E(t,30℃)=17.680mV ，则该设备温度t=?答：（1）分别为1.203V 和1.801V（2）E(t ，0℃)=E(t ，30℃)+E(30℃，0℃)=19.481mV 则t=280℃5、一只同心圆筒形电容式位移传感器如下简图，L=30cm 两个外筒A 、B 直径D=2R=27.2cm ，内筒C 直径d=2r=10cm ；内电极连屏蔽套管与A 构成可变电容Cx ，BC 构成固定电容C F ，同心圆筒电容公式2ln L C Ddπε=，(ε=1)。

采用理想运放测量电路，信号源u i =6V 。

1）推导输出电压与被测位移成正比时的表达式，并在图中标明Cx 、C F 的连接位置。

2）求该传感器输出电容—位移灵敏度Kcx=?3) 求该测量电路输出电压—位移灵敏度Kux=? 答：（1）反馈为Cx 固定为Cf（2）Cf=（2*pi*l ）/ln （D/d ） Cx=（2*pi*（l-x ））/ln （D/d ）Uo=（（x-l ）*Ui ）/l kcx=dcx/dx kux=dUo/dx2、在在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程，即应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 1.5 倍为宜。

4、光电池的照度特性曲线可知：输出开路电压与照度存在饱和现象呈非线性，光电流与照度成正比。

因此用它作开关元件时，应将其作 电压源使用；因此用它作测量元件时，应将其作 电流源使用。

7、单片压电片的等效电容为C ；输出电荷为Q ；输出电压为U ；若将相同两片串接后，则其总参数 L A L B C x u uC1= 0.5 C，U1= 2 U。

8、电阻应变式传感器测量电路采用差动电桥时，不仅具有消除非线性误差，减少共模干扰，还可以提高灵敏度等优点。

9、差动变压器式传感器中，零点残余电压是评定其性能的主要指标之一，它的存在会造成传感器在零位附近灵敏度降低而测量误差加大，消除其影响的有效方法是尽可能保证传感器的次级绕组电气参数相互对称。

10、编码型数字传感器测角位移，一个6位二进制码盘，其最小能分辨的角度是 5.625 度。

12、半导体传感器是通过材料的电特性变化实现被测量的转换，当氧化性气体吸附到N型半导体上，使半导体载流子减少，电阻值增大；当氧化性气体吸附到P型半导体上，使半导体载流子增大，电阻值减少。

13、热电偶测温度时，同型号的热电偶可串联（顺串/反串）或并联使用，当各电极依次反向串联时，可测各点温度差；当各电极顺次串连时可测各点温度和；当各电极并连时可测多点平均温度。

二、选择1、用万用表交流电压档(频率上限仅为 5kHz) 测量频率5MHz 、12V的电压，发现示值还不到2V，该误差属于（ B ）。

A、系统误差B、粗大误差C、随机误差D、动态误差2、为减少变极距型电容传感器的非线性误差，提高灵敏度,应选用具有下列( D)类型的传感器为最好。

A、大间距B、小间距C、高介电常数D、差动式4、自感传感器采用差动结构是为了（ C ）。

A、加长线圈的长度从而增加线性范围B、降低成本C、提高灵敏度，减小温漂D、增加线圈对衔铁的吸引力5、某客户需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.6%，应购买（ B ）级的压力表最合适。

A、0.2B、 0.5C、1.0D、1.56、光纤的纤芯是用( A )材料制成的。

A、高折射率的玻璃B、高折射率的塑料C、低折射率的玻璃D、低折射率的塑料7、下列传感器中，不属于有源器件的是( B )A、压电式传感器B、电容式传感器 C.霍尔传感器D热电偶传感器8、压电材料石英晶体具有各向异性，下列说法正确的是（ A ）。

A、沿电轴、机械轴方向产生压电效应B、沿电轴、机械轴方向不产生压电效应C、沿机械轴、光轴方向产生压电效应D、沿光轴、电轴方向都不产生压电效应三、分析简答1、随机误差在测量中不可避免，试说明其分布规律？具有哪些特点？答：分布规律有正态分布、t分布、三角分布和均匀分布等，但测量值大多数都服从正态分布，特点：大小性、对称性、有界性、补偿性2、什么是霍尔效应？影响霍尔电势的因素有哪些？答：当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象就是霍尔效应。