第一章绪论

第一章绪论一、选择题1、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在0.4%-0.6%，该压力表的精度等级应定位（1.0），另外一家仪器厂需要购买压力表，希望压力表的满度相对误差小于0.9%，应购买（0.5）级的压力表。

【向最近精度靠拢】【满足要求的同时考虑经济性】2.某采购员分别在三家商店购买100kg大米，10kg大米，1kg大米，发现均缺少0.5kg,但该采购员对第三家商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要作用是（示值相对误差）【示值相对误差=示值/被测量*100%】3.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。

这是必须考虑到应尽量选用使选购的仪表量程为欲测量的（1.5）倍左右为宜。

【范围一般三分之二以上，精度最高】4.用万用表交流电压档（频率上限仅为5kz）测量频率高达500kHz/10V的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于（粗大误差），用该表直流电压档案测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于（系统误差）【超过万用表适用范围，属于选用设备不当】【满足一定规律，但受到仪表设备本身精度等的限制】5.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高低温循环老化实验，其目的是为了（测试其各项性能指标）【通过测试，了解设备特点，避免在重要场合使用时出现大的过失】二、填空题1.传感器种类繁多，分类方法也各异，目前一般采用两种分类方法，即（工作原理分类和被测参数分类）。

2.按表示方法分类，误差分为（绝对误差、相对误差、引用误差）。

3。

传感器的静态特性包括（线性度、灵敏度、迟滞现象和重复性）。

三、计算题1.有一温度计，它的测量范围为0-200℃，精度为0.5级，试求：（1）该表可能出现的最大绝对误差。

Δm/200*100%=0.5% Δm=1℃（2）当示值分别为20℃，100℃时的示值相对误差。

1/20*100%=5%，1/100*100%=1%2.已知待测拉力约为70N左右，现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0-500N，另一只为1.0级，测量范围为0-100N。

问选用哪只测力仪表较好？为什么？第一只最大绝对误差：500*0.5%=2.5N，第二只：100*1%=1N，相对误差：2.5/70》1/70，选择第二只。

3.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5V，求该仪器的灵敏度？K=(2.5-3.5)/(5.0-4.5)*100%=-2V/mm四、简答题1.什么是传感器？传感器定义包含了几方面的意思？传感器是一种以一定的精确度把被测量（非电量）转换为与之有确定对应关系的、一定精度的某种物理量（电量）的测量器件或装置。

2.传感器有几部分组成，画出组成框图，简要说明各组成的作用。

通常由敏感元件、转换元件和转换电路组成。

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化成适于传输和测量的电信号部分；转换电路是接受转换元件所转换成的电路参数量，并把它转换成后续电路所能应用的电信号。

【图略】五、看图题1.系统误差（专业选手）2.随机误差（业余选手）3.粗大误差（设备问题）第二章热电式一、选择题1、两端密闭的弹簧管中的气体温度升高后，气体对容器内比的压强随之增大，弹簧管的截面趋向于圆形，截面形状的改变导致弹簧管趋向伸直，一直到与压力作用相平衡为止使弹簧管撑直，从而可用于测量温度。

从微观分析，弹簧管内部压强随温度增大的原因是（气体分子的无规则运动加剧，撞击容器内壁的能量增大）2.正常人的体温是37℃,则此时的华氏温度和热力学温度约为（99F、310K）【32F-0℃，212F-100℃】3.（热端和冷端的温差）的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。

4.在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的主要目的的是（将热电偶冷端延长到远离高温区的地方）5.以下哪种不是其结构来说热电阻的分度（压膜型）二、填空题1.热电偶的四大基本定律是中间导体、中间温度、参考电极和均质导体。

2.热电偶测温原理是基于（热电效率），热电偶测温原理是基于（热阻效应）。

3.热电阻按感温元件的材质分为（金属）和（半导体）两大类，工业中大量使用的是（铂）三、计算题1.镍络-镍硅热电偶测温度，已知冷端温度t0为40℃,用高精度毫伏表测得这时的热电势为29.176mV,求被测点温度。

（40℃E=1.612mV;700℃,E=29.129mV;710℃,E=29.548mV;720℃,E=29.965mV;730℃,E=30.382 m V,740℃,E=30.798mV）根据中间温度定律，查K型分度表，E(T,40℃)=E(T,0℃)-E(40℃，0℃)E=(T,0)=(29.176+1.612)mV=33.788mV;查资料可知被测温度为740℃。

2.已知铜电阻的R0为50欧姆，温度系数为a=4.28*10(-3)/℃,求当温度为150℃时铜电阻的阻值。

Rt=R0（1+αt）=50*【1+4.28*10（-3）*150】=82.1欧姆四、简答题1.热电偶的工作原理，举2-3个不同分度号的例子说出工业上使用过的热电偶？为什么热电偶冷端要用补偿？热电效应。

B（铂铑-铂铑）R（铂铑-铂）S（铂铑-铂）K（镍铬-镍硅）N（镍铬硅-镍硅, 比K好）E（镍铬-铜镍，热电势比K大，不能用还原性气氛）J（铁-铜镍，可用还原性气体）T（铜-铜镍，低温）。

热电势是冷热端温度差的函数，分度表按冷端0℃为标准。

2.热电阻的工作原理，按结构分成哪三类？热阻效应。

普通型、铠装型、薄膜型3.热敏电阻分为哪几类，各有什么特点？PTC（正温度系数热敏电阻，电阻随温度增加而变大）NTC（负温度系数热敏电阻，电阻随温度增加变小）CTR（临界温度热敏电阻，某温度值电阻突然变化）第三章压电式一、选择题1.将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（压电效应）；蜂鸣器发出“滴。

滴。

”声的雅典片发生原理是利用压电材料的（逆压电效应）。

2.在实验室做检验标准用的压电仪表应采用(SiO2)能制成薄膜，粘贴在一个微笑探头上，用于测量人的脉搏的压电材料应采用PVDF;用在压电加速度传感器中测量振动的压电材料应采用（PZT）3.动态力传感器中，两片压电片多采用（并联）接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气在台点火装置中，多片压电片采用（串联）接法，可使输出电压达到上万伏，从而产生火花。

4.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量（车刀在切削时感受到的切削力的变化量）二、填空题1.热电偶的测温原理是（热电效应），热电阻的测温原理是（热阻效应），石英晶体受压在表面产生电荷的现象称为（压电效应），对PTZ施加电压产生形变的现象称为（逆压电效应）。

2.压电元件通常有两种连接方式并联和串联，对于第一种方式，（电压）不变，（电容）变为以前的（2倍），电荷量变为以前的（2倍），对第二种方式，（电荷量）不变，（电压）变为以前的（2倍），电容变为以前的（1/2）。

三、计算题1.用压电式加速器计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70pC/g(g为重力加速度)，电荷放大器灵敏度为10mV/pC,试确定3g(平均值)加速度时，电荷放大器的输出电压U（平均值，不考虑正负值），并计算此时该电荷放大器的反馈电容Cf。

根据灵敏度定义，1g对应70pC，1pC对应10mV，所以，1g对应700mV，V=3*70*10=2100mv 3g对应输出2.1VCf=Q/U=1pC/10mV=10pF2.压电传感器的灵敏度K1=10pC/mPa,连接灵敏度K2=0.008V/pC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K3=25mm/V,当压力变化△p=8mPa时，纪录笔在记录纸上的偏移是多少？x=△p*K1*K2*K3=8*10*0.008V/Pc*25mm/v=16mm3.两根高分子压电电缆相距2m,平行埋设与柏油公路的路面下约50mm,它可以用来测量测速是否超过要求。

现有一辆车，在显示器上显示出同一排车轮经过时产生的脉冲信号间隔60ms。

求此时的车速。

v=s/t=2m/60ms=120km/h四、简答题1.什么是压电效应，什么是逆电压效应？当电介质受到压力时，会产生变形，表面产生电荷Q，且电荷与所施加的力F成正比，这种现象称为压电效应。

若在电介质的极化方向上施加交变电压，它就会产生机械变形。

当去掉外加电场时，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

2.有几类压电材料，并举例。

一类是压电晶体（如上述的石英晶体SiO2）；另一类是经过极化处理的压电陶瓷（锆钛酸铅系列压电陶瓷PZT）；第三类是高分子压电材料（聚偏二氟乙烯PVF2或PVDF）3.假设某石英晶片的输出电压幅值为200mV,若要产生一个大于500mV的信号，需要采用什么方法实现？并简述产生的效果。

采用三块串联。

串联压电片的特性：Q=Q,C=1/2C，U=2U,Q=CU4.用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么?(1)由于不可避免地存在电荷泄漏，利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定措施，使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；(2)而在作动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适宜作动态测量。

第四章光电式1.晒太阳取暖是利用了（光热效应）；人造卫星的光电池板利用了（光电效应）；植物生长是利用了（光化学效应）。

2.光电管属于（外光电效应），光敏电阻属于（光电导效应），光敏二极管属于（光生伏特效应），光电池属于(光生伏特效应)。

3.温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（上升）【暗电流也就是反向电流，半导体当温度升高，内阻减小，对于同样的电压，电流变大】4.欲利用光电池为手机充电，需将数片光电池（串联），以提高输出电压，再将几组光电池（并联）起来，以提高输出电流。

二、填空题1.常用的热释电材料有(单晶、压电陶瓷和高分子薄膜)。

2.激光具有(高方向性、高亮度、单色性好和高相干性)等显著特点。

3.按工作物质，激光可分为(气体、固体、半导体和液体)激光器。

三、计算题1.叙述外光电效应的光电倍增管的工作原理。

若单位时间内入射光为10的三次方个（1个光子等效于1个电子电量），光电倍增管共有16个倍增级，输出阳极电流为20A，且16个倍增管二次发射电子数按自然数的平方递增，试求光倍增管的三次电子发射系数和倍增系数?由光阴极、倍增电极和阳极组成，各倍增电极均加有电场。

在一定电子轰击下，会逐级产生更多电子，从而在微弱光照下也能产生很大光电流。

1000*1.6*10（-19）*&（16）= 20 安*1秒，&（16）=12.5*10（16）&=11.7 所以&=12故：倍增系数为12.5*10（16），发射系数为12。