第八章 霍尔传感器习题
传感器习题及答案
选择题1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。
码盘按结构可以分为接触式、__a__和__c__三种。
a.光电式b.磁电式c.电磁式d.感应同步器2. 改变电感传感器的引线电缆后，___c___。
a.不必对整个仪器重新标定b. 必须对整个仪器重新调零c. 必须对整个仪器重新标定d. 不必对整个仪器重新调零3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__c__、__d__等。
a.测量范围的选择b.电源的选择c. 阻值的选择d. 尺寸的选择e.精度的选择f.结构的选择4．应变片绝缘电阻是指已粘贴的__b__应变片的之间的电阻值。
a.覆盖片与被测试件b.引线与被测试件c.基片与被测试件d.敏感栅与被测试件5．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为_d_。
a.磁电效应b.声光效应c.光生伏特效应d.光电导效应6.结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。
线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为。
传感器的运动部分与衔铁相连。
当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙发生变化。
这种结构可作为传感器用于__c___。
a. 静态测量b. 动态测量c. 静态测量和动态测量d. 既不能用于静态测量，也不能用于动态测量7.4不属于测试系统的静特性。
（1）灵敏度（2）线性度（3）回程误差（4）阻尼系数8. 电阻应变片的输入为1。
（1）力（2）应变（3）速度（4）加速度9.结构型传感器是依靠3的变化实现信号变换的。
（1）本身物理性质（2）体积大小（3）结构参数（4）电阻值10.不能用涡流式传感器进行测量的是4。
（1）位移（2）材质鉴别（3）探伤（4）非金属材料11.变极距电容传感器的输出与输入，成1关系。
（1）非线性（2）线性（3）反比（4）平方12.半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是3。
霍尔传感器基础知识单选题100道及答案解析
霍尔传感器基础知识单选题100道及答案解析1. 霍尔传感器是基于（）效应工作的。
A. 压电B. 热电C. 霍尔D. 光电答案：C解析：霍尔传感器是基于霍尔效应工作的。
2. 霍尔效应是指在（）中，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。
A. 半导体B. 绝缘体C. 导体D. 超导体答案：C解析：霍尔效应是在导体中产生的现象。
3. 霍尔传感器主要用于测量（）。
A. 温度B. 压力C. 磁场D. 位移答案：C解析：霍尔传感器主要用于测量磁场。
4. 霍尔传感器输出的信号是（）。
A. 模拟信号B. 数字信号C. 脉冲信号D. 交流信号答案：A解析：霍尔传感器输出的通常是模拟信号。
5. 影响霍尔传感器测量精度的因素不包括（）。
A. 温度B. 磁场干扰C. 电源电压D. 光照强度答案：D解析：光照强度通常不是影响霍尔传感器测量精度的因素。
6. 霍尔传感器的灵敏度与（）有关。
A. 材料性质B. 几何尺寸C. 工作温度D. 以上都是答案：D解析：霍尔传感器的灵敏度与材料性质、几何尺寸和工作温度都有关系。
7. 以下哪种材料不适合制作霍尔传感器（）。
A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C解析：铜不具有明显的霍尔效应，不适合制作霍尔传感器。
8. 霍尔传感器的优点不包括（）。
A. 精度高B. 响应速度快C. 结构复杂D. 可靠性高答案：C解析：霍尔传感器结构相对简单，不是复杂。
9. 霍尔传感器在测量直流磁场时，（）。
A. 无需考虑磁场方向B. 需要考虑磁场方向C. 只适用于匀强磁场D. 只适用于非匀强磁场答案：B解析：测量直流磁场时需要考虑磁场方向。
10. 霍尔传感器的安装位置对测量结果（）。
A. 无影响B. 有影响C. 影响很小D. 不确定解析：安装位置会影响霍尔传感器与磁场的相对关系，从而对测量结果有影响。
11. 霍尔传感器的输出电压与（）成正比。
A. 输入电流B. 磁场强度C. 输入电流和磁场强度的乘积D. 输入电流和磁场强度的比值答案：C解析：霍尔传感器输出电压与输入电流和磁场强度的乘积成正比。
霍尔效应练习题
霍尔效应练习题1. 简介霍尔效应是指在具有恒定电流通过的导体中，当该导体处于垂直于电流方向的磁场中，会在导体两侧产生一种电势差的现象。
这种现象是由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年发现的。
霍尔效应无论在学术研究上还是在实际应用中都具有重要意义。
2. 霍尔效应的原理霍尔效应的原理可以通过下面的公式来表示：VH = B × I × RH其中，VH 表示霍尔电压，B 表示磁感应强度，I 表示电流，RH 表示霍尔系数。
3. 霍尔效应的应用霍尔效应在现代科学技术中有广泛的应用。
下面将介绍几个常见的应用领域。
3.1 传感器霍尔传感器是利用霍尔效应制作的一种传感器。
它可以测量磁场的强度和方向。
在汽车行业中，霍尔传感器被广泛应用于车速传感器、转向角传感器等。
此外，在工业自动化领域中，霍尔传感器还可以用于测量位置、速度等参数。
3.2 电流测量霍尔效应可以用于测量电流的大小。
通过将电流通过霍尔元件，利用霍尔效应产生的电势差来计算电流大小。
这种方法具有快速响应、非接触式测量等优点，在电力行业和电子行业中得到广泛应用。
4. 4.1 题目一一块厚度为0.5 cm，宽度为2 cm，长为4 cm的铜板，通过电流1 A，放置在磁感应强度为0.2 T的磁场中。
求霍尔电压。
解答：根据霍尔效应的公式：VH = B × I × RH其中，B = 0.2 T，I = 1 A，RH 为铜的霍尔系数。
铜的霍尔系数约为5.1 × 10^-8 V/A·T。
代入公式算得：VH = 0.2 T × 1 A × 5.1 × 10^-8 V/A·T = 1.02 × 10^-8 V所以，霍尔电压为1.02 × 10^-8 V。
4.2 题目二一块长为6 cm，宽为3 cm，厚度为0.2 cm的半导体材料，通过电流0.5 A，并放置在磁感应强度为0.5 T的磁场中。
8磁电式传感器习题与解答
8磁电式传感器习题与解答第8章磁电式传感器⼀、单项选择题1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。
A. 控制极阻B. 不等位电阻C. 寄⽣直流电动势D. 零点残余电压2、制造霍尔元件的半导体材料中，⽬前⽤的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些（）。
A．半导体材料的霍尔常数⽐⾦属的⼤B．半导体中电⼦迁移率⽐空⽳⾼C．半导体材料的电⼦迁移率⽐较⼤D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较⾼的霍尔元件3、磁电式传感器测量电路中引⼊积分电路是为了测量（）。
A．位移B．速度C．加速度 D．光强4、为了提⾼磁电式加速度传感器的频响围，⼀般通过下⾯哪个措施来实现（）。
A．减⼩弹簧⽚的刚度 B. 增加磁铁的质量C. 减⼩系统的阻尼⼒D. 提⾼磁感应强度5、磁电式传感器测量电路中引⼊微分电路是为了测量（）A．位移B．速度C．加速度 D．光强6、霍尔电势与（）成反⽐A．激励电流 B．磁感应强度C．霍尔器件宽度 D．霍尔器件长度7、霍尔元件不等位电势产⽣的主要原因不包括（）A．霍尔电极安装位置不对称或不在同⼀等电位上B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或⼏何尺⼨不均匀C．周围环境温度变化D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配⼆、多项选择题三、填空题1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。
2、磁电作⽤主要分为和两种情况。
3、磁电感应式传感器是利⽤导体和磁场发⽣相对运动⽽在导体两端输出的原理进⾏⼯作的。
4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。
5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产⽣电位差，这⼀现象被称为。
6、霍尔效应的产⽣是由于运动电荷受作⽤的结果。
7、霍尔元件的灵敏度与和有关。
8、霍尔元件的零位误差主要包括和。
9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的⼀类传感器。
10、磁电式传感器是利⽤原理将运动速度转换成信号输出。
11、磁电式传感器有温度误差，通常⽤分路进⾏补偿。
12、霍尔效应是导体中的载流⼦在磁场中受作⽤发⽣的结果。
传感器原理及应用习题答案完整版
传感器原理及应用习题答案习题1 (3)习题2 (5)习题3 (9)习题4 (11)习题5 (13)习题6 (15)习题7 (18)习题8 (21)习题9 (24)习题10 (26)习题11 (27)习题12 (29)习题13 (33)习题11-1 什么叫传感器？它由哪几部分组成？并说出各部分的作用及其相互间的关系。
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
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。
由于传感器的输出信号一般都很微弱, 因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外，信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源，因此信号调节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 简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
答：传感器位于信息采集系统之首，属于感知、获取及检测信息的窗口，并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术，整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达，自动化程度越高，信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向：开发新材料，采用微细加工技术，多功能集成传感器的研究，智能传感器研究，航天传感器的研究，仿生传感器的研究等。
1-3 传感器的静态特性指什么？衡量它的性能指标主要有哪些？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出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有：线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
1-4 传感器的动态特性指什么？常用的分析方法有哪几种？答：传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
08自动化传感器章节习题与答案
1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。
敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。
2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。
（2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统① MEMS 技术要求研制微型传感器。
如用于微型侦察机的CCD 传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。
② 研制仿生传感器 ③ 研制海洋探测用传感器 ④ 研制成分分析用传感器 ⑤ 研制微弱信号检测传感器（3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。
它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。
系统功能最大程度地用软件实现。
（4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。
（5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。
3. 时间常数为0.001秒的一阶装置对正弦信号进行测量，要求振幅误差在5%以内，求该装置能够测量的正弦信号的最高频率。
解:τ=0.001100/5])2(1[11)(1212=+-=-f f H πτ (7)f=52.3 (3)4.设时间常数为5s 的温度计，从C 20 的室温条件下突然输入C 80 的水中，经过15s 之后，温度计的指示值为多少度? (77℃) 5．传感器的静态指标有哪些？1、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。
霍尔传感
填空题1.霍尔传感器是利用＿＿霍尔效应＿来实现磁电转换的，霍尔系数与霍尔灵敏度的关系可用公式＿＿＿来表示。
2.霍尔传感器是利用＿＿＿来实现电转换的，霍尔电动势的公式用来表示。
3. 利用霍尔效应原理工作的半导体器件称 霍尔传感器 。
4. 霍尔元件的灵敏度KH 与材料的性质及几何尺寸有关，一般来讲元件 越薄 其灵敏度越大，霍尔元件输出电动势UH= K H IB 。
灵敏度 K H = R H /d .5. 霍尔传感器是根据 霍尔效应 制作的传感器，广泛用于电磁、压力、 压力、振动 、加速度等方面的测量。
6. 霍尔元件的测量误差产生的主要原因有两类，即 半导体固有特性 和 半导体制造工艺的缺陷 。
7. 霍尔元件是N 型半导体制成扁平长方体，扁平边缘的两对侧 面各引出一对电极。
一对叫 控制 电极用于引人 控制电流 ；另一对叫 输出 电极，用于输出 霍尔电动势 。
8. 目前霍尔元件主要应用于自动控制、计算机装置和现代军事领域的电磁、压力、加速度和振动等方面的测量。
9.霍尔传感器具有灵敏度高、线性好、稳定性好、体积小和耐高温等特性。
分为普通型、高灵敏度型、低温度系数型、测温测磁型和开关式霍尔元件。
10. 霍尔片的灵敏度（灵敏系数）指单位磁场强度和单位电流作用下，所输出的霍尔电动势的大小。
11. 霍尔电势 是在L 无穷大前提下得到的，实际不可能为无穷大，一般要求长宽比大于2.0即可。
12.半导体电子迁移率一般大于空穴的迁移率，所以 霍尔元件多采用N 型半导体。
霍尔元件厚度d 越小，霍尔灵敏度 KH 越大，所以霍尔元件做的较薄。
13. 霍尔传感器的应用类型主要有线性应用和开关应用两种，霍尔片的连接方式有控制电流端并联和控制电流端串联两种。
14.霍尔元件在交变磁场中工作时，即使不加控制电流，由于霍尔电极的引线布IB K dU H H H ==IB K dIB R U H H H ==局不合理，在输出回路中也会产生附加感应电动势，这一电动势的大小正比于磁场的变化频率和磁感应强度的幅值，并且和霍尔电动势引线构成的感应面积成正比。
4.2 霍尔式传感器
霍尔式传感器习题作业一、填空题4-2-1霍尔元件采用恒流源激励是为了减少温漂。
二、简答题4-2-2 什么是霍尔效应？霍尔电动势与哪些因素有关?答：霍尔效应如图1所示：图1在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势UH(称为霍尔电势电压),这种现象称为霍尔效应 。
霍尔电动势的大小正比于控制电流和磁感应强度。
如果流过的电流越大，则电荷量就越多，霍尔电动势越高；如果磁感应强度越强，电子受到的洛仑兹力也越大，电子参与偏转的数量就越多，霍尔电动势也越高。
此外，薄片的厚度、半导体材料中的电子浓度对霍尔电动势的大小也会有影响。
4-2-3 试述霍尔传感器主要有哪几方面的应用。
答：霍尔传感器主要应用于直流无刷风机、转速检测、无触点开关、汽车点火器、位置控制、隔离检测以及安全报警装置等。
4-2-4为什么导体材料和绝缘体材料不宜制成霍尔传感器？答：导体材料的导电率虽然很大，但电阻率很小，不适宜制成霍尔传感器，而绝缘体材料的电阻率很大，但导电率很小，也不适宜制成霍尔传感器，只有半导体材料的电阻率和导电率均适中，适合制成霍尔传感器。
4-2-5如题图4-2-5所示，简述液位控制系统的工作原理。
题图4-2-5 液位控制系统的工作原理答：根据图可以看出，储存罐的液体由液体源通过电磁阀向罐内提供，储存罐的液位增加，与之相通的偏管液位也升高，磁铁也随之升高，液位越高，磁铁越靠近霍尔传感器，磁铁作用于霍尔传感器的磁感应强度就越强，霍尔集成电路输出的电压就越大，当储液罐的额液位达到最高液位时，电压将达到设定值，电磁阀关闭，使液体无法流入储液罐。
如果液位没有达到最高位，开关型霍尔集成电路输出的电压无法达到系统所设定的电压值，电磁阀不关闭，液体源继续输送液体，直到达到最高液位为止。
4-2-6霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？答：根据下面这个公式可以得到()H H L U K IBf b=霍尔电势还与磁感应强度B ， K H 为霍尔片的灵敏度，霍尔元件的长度L 和宽度b 有关。
磁电式传感器习题及解答
一、单项选择题1、下列不属于霍尔元件基本特性参数的是（）。
A. 控制极内阻B. 不等位电阻C. 寄生直流电动势D. 零点残余电压2、制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，其原因是这些（）。
A．半导体材料的霍尔常数比金属的大B．半导体中电子迁移率比空穴高C．半导体材料的电子迁移率比较大D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件3、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）。
A．位移B．速度C．加速度 D．光强4、为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下面哪个措施来实现（）。
A．减小弹簧片的刚度 B. 增加磁铁的质量C. 减小系统的阻尼力D. 提高磁感应强度5、磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（）A．位移B．速度C．加速度 D．光强6、霍尔电势与（）成反比A．激励电流 B．磁感应强度C．霍尔器件宽度 D．霍尔器件长度7、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（）A．霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上B．半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀C．周围环境温度变化D．激励电极接触不良造成激励电流不均匀分配二、多项选择题三、填空题1、通过将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器。
2、磁电作用主要分为和两种情况。
3、磁电感应式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出的原理进行工作的。
4、磁电感应式传感器是以原理为基础的。
5、当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为。
6、霍尔效应的产生是由于运动电荷受作用的结果。
7、霍尔元件的灵敏度与和有关。
8、霍尔元件的零位误差主要包括和。
9、磁电式传感器是半导体传感器，是基于的一类传感器。
10、磁电式传感器是利用原理将运动速度转换成信号输出。
11、磁电式传感器有温度误差，通常用分路进行补偿。
12、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受作用发生的结果。
传感器课后习题
第二章习题第三章 电阻应变式传感器1.什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。
2.试述应变片温度误差的概念、产生原因和补偿方法。
3.什么是直流电桥？若按不同的桥臂工作方式，可分为哪几种？各自的输出电压如何计算？4.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片，并组成差动全桥电路，试问： （1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？ （2）画出相应的电桥电路图。
5.下图为一直流应变电桥，图中E=4V ，Ω====1204321R R R R ，试求：① R 1为金属应变片，其余为外接电阻，当R 1的增量为Ω=∆2.11R 时，电桥输出电压U 0=？ ② R 1 、R 2都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U 0=？③ 题②中，如果R 2与R 1感受应变的极性相反，且Ω=∆=∆2.121R R ，电桥输出电压U 0=？6.等强度梁测力系统，R 1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，Ω=1201R 。
当试件受力F 时，应变片承受平均应变m m /800με=，试求：①应变片电阻变化量1R ∆和电阻相对变化量11/R R ∆。
②将电阻应变片R 1置于单臂测量电桥，电桥 电源电源为直流3V ，求电桥输出电压及电桥非线性误差。
③若要减小非线性误差，应采取何种措施？分析其电桥输出电压及非线性误差大小。
7．如果试件材质为合金钢，线膨胀系数C g ︒⨯=-/10116β，电阻应变片敏感栅材质为康铜，其电阻温度系数C ︒⨯=-/10156α，线膨胀系数C g ︒⨯=-/109.146β，灵敏度K=2.05。
当传感器的环境温度从10℃变化到50℃时，所引起的附加电阻相对变化量（R R /∆）t 为多少？折合成附加应变t ε为多少？8．一个量程为10KN 的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径为20mm ，内径为18mm ，在其表面粘贴八个应变片，四个沿轴向粘贴，四个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为Ω120，灵敏度为2，泊松比为0.3，材料弹性模量Pa E 11101.2⨯=。
电气测试12 3_15霍尔式传感器 习题
；半导体薄片称为霍尔元件。
U 势；半导体薄片称为霍尔元件H 图4-145 霍尔效应及基本电路电场力阻止电子继续偏转。
当时，达到动态平衡，由式（4‐153）和（4‐154）得：（4‐155）半导体的电流密度可用其电子浓度来表示，即：因此，电流为：由上式求得为：E F E l F F =Bl U H υ-=J ne J-=I ld ne S ne JS I υυ-=-==υIn （4‐156）将上式代入式（4‐155），得：（4‐157）为霍尔元件的厚度；为霍尔元件的灵敏度，其量纲为[mV/（mA ∙T ）]。
neld -=υIB k nedIBU H H ==H k /(1ned k H =4.15.2 霍尔元件的特性及其补偿霍尔元件的特性：特性磁感应强度为常数，在一定温度下，电流与之间的关系称为元件的特性，见图146a 。
固定霍尔元件开路输出I U H -B I H U I U H -特性电流固定，霍尔元件开路输出应强度的关系称为元件的特性，见图特性霍尔元件的输入电阻或输出电阻与磁感应强度的关系称为元件的特性，见图4‐B H -I U B B U H -B R -B B R -图4-146 霍尔元件的特性–温度补偿图4-147 霍尔元件的特性补偿a）恒流源b）热敏电阻补偿电流c）热敏电阻补偿7图4-148 不等位电动势及其补偿a）不等位电动势的产生b）补偿电路84.15.3 霍尔集成电路•随着微电子技术的发展，目前霍尔元件与测量电路已集成化，二者融为一体。
霍尔集成块有线性集成块和开关集成块两种。
线性集成块又有内部有线性化补偿和内部无线性化补偿两种。
开关型集成电路开关型霍尔集成电路内部组成框图见图4‐149a。
线性集成电路线性霍尔集成电路的组成框图见图149b。
霍尔集成电路的外形见图4‐149c。
使用时磁敏感面应正对磁感应强度。
图4-149 霍尔集成电路框图及其外形a）开关型集成电路框图b）线性集成电路框图c）外形图4.15.4 霍尔传感器的应用及实例1.无触点照明控制器该控制器电路原理见图4‐150。
-传感器习题及部分解答(shb)
传感器原理及其使用习题第1章传感器的一般特性一、选择、填空题1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。
2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。
3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量和输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。
4. 测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。
5．二、计算分析题1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。
2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。
作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义第2章电阻应变式传感器一、选择、填空题1、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；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。
直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。
2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。
3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法＿。
4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。
5. 半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍6．电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿的作用。
7、二、计算分析题1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。
(1)这类传感器结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测；(3)灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；(4)可以测量各种物理量。
传感器习题 (2)
一、填空题（每空1分，共28分）1.依据传感器的工作原理，传感器分三个部分组成。
2.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。
3.依据光纤传感器的原理，可以分为与器。
4.内光电效应分为：和。
5.敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越 (大/小)。
6.差动变压器两个次级线圈采用连接，原副线圈间靠耦合，7.输出特性曲线呈型。
8.按用途分类光纤可分为:和9.相位检测方法:(1)(2)(3)10.光在光纤中传播的基本原理可以用或的概念来描述。
11.根据转换原理，电感式传感器分为和两种，按结构自感式又可分为、和等。
12.红外热辐射传感器，从原理上又可分为热电型和量子型。
13.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法14.热敏电阻有三种类型，即15.半导体湿度传感器响应时间分为和。
16.根据菲涅尔定律，光线在折射率分别为n1和n2的不同介质的分界面上会产生，折射定律为112 217.电容式传感器分为和三种。
18.电容传感器将被测非电量的变化转换为变化的传感器。
19.霍尔传感器的零位误差主要由不等位电动势和寄生直流电动势引起的。
20.直流电桥按桥臂工作方式不同可分为、和。
21.相位型光纤传感器通常使用相位检测的方法，该方法主要包括：等三种方法。
22.为了减小，采用差动变隙式电容传感器，其灵敏度相比单体。
23.若两个应变量变化相同的应变片接入测量电桥的相对桥臂，则电桥的输出将24.热电偶的热电势由和组成。
25.电阻丝绕制成敏感栅后，长度不变，则其灵敏系数比电阻丝的灵敏系数。
26.空气介质变隙式电容传感器中，提高灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器27.热电偶工作原理是基于效应，其热电势包括电势和电势。
28.某一铂电阻温度传感器，测量温度范围为0～100℃，测量温度为50.2℃，实际温度为50.0℃，绝对误差为0.2，引用相对误差为。
传感器题库及答案
第一章检测技术的基本概念一、填空题：1、传感器有、、组成2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。
3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度。
4、下面公式是计算传感器的。
5、某位移传感器的输入变化量为5mm，输出变化量为800mv，其灵敏度为。
二、选择题：12A3、?PA0.54A3倍5A微差式678A9A三、123、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（）4、灵敏度其实就是放大倍数（）5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（）6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字（）7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（）四、问答题1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。
答：指传感器的静态输入、输出特性。
有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。
2、产生随机误差的原因是什么，如何减小随机误差对测量结果的影响。
答：是测量中独立的、微小的、偶然的因素引起的结果。
既不能用实验的方法消除，也不能修正。
可以通过增加测量次数，利用概率论的一些理论和统计学的方法进行数据结果处理，服从正态分布。
3、系统误差分几类，怎样减小系统误差。
答：分为恒值误差，例如刻度盘分度差错。
变值误差，环境温度的影响、零点漂移等。
系统误差有规律。
可以通过实验的方法引入修正值的方法计算修正，也可以重新调整测量仪表的有关部件予以剔除。
4、如何判断系统中存在粗大误差。
答：粗大误差是测量人员的粗心大意及电子测量仪器收到突然强大的干扰所引起的，粗大误差明显超过正常条件下的误差。
五、分析与计算题1、有一温度计，它的测量范围为0—2000C，精度为0.5级，求1）该表可能出现的最大绝对误差。
2）当示值分别为200C、1000C的示值相对误差。
2、预测123、围为04电桥5、12.03mV、6012.15mV、31234123、4、电阻应变片配有桥式测量转换电路的作用是。
5、应变测量电桥的三种接法是、、。
输出电压分别为、、。
传感器原理与应用习题及答案
《第一章传感器的一般特性》1试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定：1）该测速发电机的灵敏度。
2）该测速发电机的线性度。
2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1，试求该热电偶输出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。
3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
6．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。
《第二章应变式传感器》1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。
又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为 1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。
2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。
在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。
3．一材料为钢的实心圆柱形试件，直径d＝10 mm，材料的弹性模量E＝2 ×1011N／m2，泊松比μ＝0.285，试件上贴有一片金属电阻应变片，其主轴线与试件加工方向垂直，如图1所示，若已知应变片的轴向灵敏度k x ＝2，横向灵敏度C=4%，当试件受到压缩力F＝3×104N作用时。
传感器原理和应用习题
《第一章传感器的一般特性》1．从某直流测速发电机试验中，获得如下结果：转速（r/min）0 500 1000 1500 2000 2500 3000输出电压（V）0 9.1 15.0 23.3 29.9 39.0 47.5试绘制转速和输出电压的关系曲线，并确定：1）该测速发电机的灵敏度。
2）该测速发电机的线性度。
2．已知一热电偶的时间常数τ=10s，若用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540οC和500οC 之间按近似正弦曲线波动，周期为80s，静态灵敏度k=1，试求该热电偶输出的最大值和最小值，以及输入与输出信号之间的相位差和滞后时间。
3．用一只时间常数为0.355s 的一阶传感器去测量周期分别为1s、2s和3s的正弦信号，问幅值误差为多少？4．若用一阶传感器作100Hz正弦信号的测试，如幅值误差要求限制在5%以内，则时间常数应取多少？若在该时间常数下，同一传感器作50Hz正弦信号的测试，这时的幅值误差和相角有多大？5．已知某二阶系统传感器的固有频率f0=10kHz，阻尼比ξ=0.1，若要求传感器的输出幅值误差小于3%，试确定该传感器的工作频率范围。
6．某压力传感器属于二阶系统，其固有频率为1000Hz,阻尼比为临界值的50%,当500Hz的简谐压力输入后，试求其幅值误差和相位滞后。
《第二章应变式传感器》1．假设某电阻应变计在输入应变为5000με时电阻变化为1%，试确定该应变计的灵敏系数。
又若在使用该应变计的过程中，采用的灵敏系数为1.9，试确定由此而产生的测量误差的正负和大小。
2．如下图所示的系统中：①当F＝0和热源移开时，R l＝R2＝R3＝R4，及U0＝0；②各应变片的灵敏系数皆为+2.0，且其电阻温度系数为正值；③梁的弹性模量随温度增加而减小；④应变片的热膨胀系数比梁的大；⑤假定应变片的温度和紧接在它下面的梁的温度一样。
在时间t＝0时，在梁的自由端加上一向上的力，然后维持不变，在振荡消失之后，在一稍后的时间t1打开辐射源，然后就一直开着，试简要绘出U0和t的关系曲线的一般形状，并通过仔细推理说明你给出这种曲线形状的理由。
霍尔传感器习题
第8章 霍尔传感器习题答案1. 什么是霍尔效应？答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。
产生的电势差称为霍尔电压。
2. 为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？答：因为导体材料的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的ρ虽然很大，但μ很小，故也不宜做成元件。
3. 为什么霍尔元件一般采用N 型半导体材料？答：因为在N 型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且μn >μp ，所以霍尔元件一般采用N 型半导体材料。
4. 霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？答：霍尔灵敏度与霍尔元件厚度成反比，nqdK H 1 。
5. 什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？答：霍尔元件的温度特性是指元件的内阻及输出与温度之间的关系。
与一般半导体一样，由于电阻率、迁移率以及载流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阻、输出电压等参数也将随温度而变化。
霍尔元件温度补偿的方法主要有利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种。
1）利用输入回路的串联电阻进行补偿。
下图是输入补偿的基本线路，图中的四端元件是霍尔元件的符号。
两个输入端串联补偿电阻R 并接恒电源，输出端开路。
根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系式为R Ht =R H0(1+αt) R it =R i0(1+βt)式中，R Ht 为温度为ｔ时霍尔系数；R H0为0℃时的霍尔系数；R it 为温度为ｔ时的输入电阻；R i0为0℃时的输入电阻；α为霍尔电压的温度系数, β为输入电阻的温度系数。
当温度变化Δt 时，其增量为: ΔR H =R H0αΔt ΔR i =R i0βΔtIa ）基本电路b ）等效电路根据dIB R U H H =及I =E/(R +R i )，可得出霍尔电压随温度变化的关系式为itHt H H R R E B d R R U += 对上式求温度的导数，可得增量表达式t R R R U U i i H H ∆+-=∆)(000βα (1) 要使温度变化时霍尔电压不变，必须使000=+=RR R i i βα 即ααβ)(0-=i R R (2)式(1)中的第一项表示因温度升高霍尔系数引起霍尔电压的增量，第二项表示输入电阻因温度升高引起霍尔电压减小的量。
霍尔传感器习题
第8章 霍尔传感器习题答案1. 什么是霍尔效应？答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。
产生的电势差称为霍尔电压。
2. 为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？答：因为导体材料的μ虽然很大，但ρ很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的ρ虽然很大，但μ很小，故也不宜做成元件。
3. 为什么霍尔元件一般采用N 型半导体材料？答：因为在N 型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且μn >μp ，所以霍尔元件一般采用N 型半导体材料。
4. 霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？ 答：霍尔灵敏度与霍尔元件厚度成反比，nqdK H 1 。
5. 什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？答：霍尔元件的温度特性是指元件的内阻及输出与温度之间的关系。
与一般半导体一样，由于电阻率、迁移率以及载流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阻、输出电压等参数也将随温度而变化。
霍尔元件温度补偿的方法主要有利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种。
1）利用输入回路的串联电阻进行补偿。
下图是输入补偿的基本线路，图中的四端元件是霍尔元件的符号。
两个输入端串联补偿电阻R 并接恒电源，输出端开路。
根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系式为R Ht =R H0(1+αt) R it =R i0(1+βt)式中，R Ht 为温度为ｔ时霍尔系数；R H0为0℃时的霍尔系数；R it 为温度为ｔ时的输入电阻；R i0为0℃时的输入电阻；α为霍尔电压的温度系数, β为输入电阻的温度系数。
当温度变化Δt 时，其增量为: ΔR H =R H0αΔt ΔR i =R i0βΔtIa ）基本电路b ）等效电路根据dIB R U H H =及I =E/(R +R i )，可得出霍尔电压随温度变化的关系式为itHt H H R R E B d R R U += 对上式求温度的导数，可得增量表达式t R R R U U i i H H ∆+-=∆)(000βα (1) 要使温度变化时霍尔电压不变，必须使000=+=RR R i i βα 即ααβ)(0-=i R R (2)式(1)中的第一项表示因温度升高霍尔系数引起霍尔电压的增量，第二项表示输入电阻因温度升高引起霍尔电压减小的量。
磁电式传感器习题集.
第八章磁电式传感器8.1一个霍尔元件在一定的电流控制下，其霍尔电势与那些因素有关？8.2 试说明霍尔元件为什么要引入形状修正函数？为什么说某些半导体材料是制造霍尔元件的最佳材料？8.3 阐明磁电式振动速度传感器的工作原理，并说明引起其输出特性非线形的原因。
8.4 试述相对测振传感器的工作原理和工作频率范围。
8.5 试分析绝对式磁电测振传感器的工作频率范围。
如果要扩展其测量频率范围的下限应采取什么措施;若要提高其上限又可采取什么措施?8.6 为什么磁电式传感器要考虑温度误差?用什么方法可减小温度误差?8.7 已知某磁电式振动速度传感器线圈组件(动圈)的尺寸如图P8-1所示:D1=18mm, D2=22mm, L=39mm, 工作气隙宽Lg=10mm ,线圈总匝数为15000匝。
若气隙磁感应强度为0.5515T,求传感器的灵敏度。
8.8 某磁电式传感器固有频率为10HZ,运动部件(质量块)重力为2.08N,气隙磁感应强度Bδ=1T,工作气隙宽度为tg=4mm,阻尼杯平均直径Dcp=20mm,厚度t=1mm,材料电阻率ρ=1.74×10ˉ⁸ W·mm²/m。
试求相对阻尼系数=? 若欲使=0.6,问阻尼杯壁厚t应取多大?8.9 某厂试制一电磁式传感器,测得弹簧总刚度为18000N/m,固有频率60HZ,阻尼杯厚度为1.2mm,相对阻尼系数 =0.4。
今欲改善其性能,使固有频率降低为20HZ,相对阻尼系数=0.6,问弹簧总刚度和阻尼杯厚度应取多大?8.10 已知惯性式磁电式传感器的相对阻尼系数, 传感器-3dB的下限频率为16HZ,试求传感器的自振频率值。
8.11 已知磁电式速度传感器的相对阻尼系数=0.6,求振幅误差小于2%测试时的范围。
8.12 已知磁电式振动速度传感器的固有频率fn=15HZ,阻尼系数0.7。
若输入频率为f =45HZ的简谐振动,求传感器输出的振幅误差为多少?。
第八章霍尔传感器习题
第八章霍尔传感器习题第八章霍尔传感器习题一、选择题１、属于四端元件的。
A. 应变片B. 压电晶片C. 霍尔元件D. 热敏电阻2、公式E H=K H IB cosθ中的角θ是指。
A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角C. 磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角3、电流互感器时，其二次侧电流多为。
A. 1AB. 7AC. 3AD. 5A4、霍尔元件采用恒流源激励是为了。
A. 提高灵敏度B. 克服温漂C. 减小不等位电势5、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。
A. 减小激励电流B. 减小磁感应强度C. 使用电桥调零电位器二、填空题：1、多将开关型霍尔IC制作成具有史密特特性是为了，其回差（迟滞）越大，它的能力就越强。
2、OC门的基极输入为低电平、其集电极不接上拉电阻时，集电极的输出为。
3、电流互感器的工作原理和相似，其二次侧电流多为 A；电流互感器的二次回路不允许。
4、霍尔集成电路可分为和。
5、霍尔电流变送器的输出有和。
三、问答题1、解释霍尔交直流钳形表的工作原理？四、计算题某霍尔电流变送器的额定匝数比为1/1000，额定电流值为100A，被测电流母线直接穿过铁心，测得二次侧电流为0.05A，则被测电流为多少?答案：一、选择题：1、C2、C3、D4、B5、C二、填空题：1、抗机械振动干扰、抗机械振动干扰2、高阻态3、变压器、5A、开路4、线性型、开关型5、电压型、电流型三、问答题答：霍尔交直流钳形表是利用霍尔电流变送器的工作原理工作的，它的结构是用一环形（有时也可以是方形）导磁材料作成铁心，包围在被测电流流过的导线（也称电流母线）上，导线电流感生的磁场聚集在铁心中。
利用变压器的原副线圈的电流与线圈匝数的关系，可以求出被测线圈的电流值。
四、计算题答案：50A。
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第八章霍尔传感器习题
一、选择题
１、属于四端元件的。
A. 应变片
B. 压电晶片
C. 霍尔元件
D. 热敏电阻
2、公式E H=K H IB cosθ中的角θ是指。
A. 磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角
B. 磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角
C. 磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角
3、电流互感器时，其二次侧电流多为。
A. 1A
B. 7A
C. 3A
D. 5A
4、霍尔元件采用恒流源激励是为了。
A. 提高灵敏度
B. 克服温漂
C. 减小不等位电势
5、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。
A. 减小激励电流
B. 减小磁感应强度
C. 使用电桥调零电位器
二、填空题：
1、多将开关型霍尔IC制作成具有史密特特性是为了，其回差（迟
滞）越大，它的能力就越强。
2、OC门的基极输入为低电平、其集电极不接上拉电阻时，集电极的输出
为。
3、电流互感器的工作原理和相似，其二次侧电流多为 A；
电流互感器的二次回路不允许。
4、霍尔集成电路可分为和。
5、霍尔电流变送器的输出有和。
三、问答题
1、解释霍尔交直流钳形表的工作原理？
四、计算题
某霍尔电流变送器的额定匝数比为1/1000，额定电流值为100A，被测电流母线直接穿过铁心，测得二次侧电流为0.05A，则被测电流为多少?
答案：
一、选择题：
1、C
2、C
3、D
4、B
5、C
二、填空题：
1、抗机械振动干扰、抗机械振动干扰
2、高阻态
3、变压器、5A、开路
4、线性型、开关型
5、电压型、电流型
三、问答题
答：霍尔交直流钳形表是利用霍尔电流变送器的工作原理工作的，它的结构是用一环形（有时也可以是方形）导磁材料作成铁心，包围在被测电流流过的导线（也称电流母线）上，导线电流感生的磁场聚集在铁心中。
利用变压器的原副线圈的电流与线圈匝数的关系，可以求出被测线圈的电流值。
四、计算题
答案：50A。