传感器分析题及答案

一、填空题

1. 传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的有 、 、 、 等。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞误差、稳定性）

2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为 模拟式测量 和 数字式测量 。

3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以分为 在线测量 和 离线式测量 。

4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以分为 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。

5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。

6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。

7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大范围内与照度与呈线性关系。

8. 把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。

10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 的位移。

11. 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。

12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 得到改善 灵感度提高 一 倍、测量精度高。（温度，频率变化相互抵消）

13、热电偶冷端温度有如下补偿方法： 冷端恒温法（冰浴法）、计算修正法、电桥补偿法和仪表机械零点调整法。

14．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其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。

15.从原理来分，电容式传感器结构类型有： 变面积式、 变极距式 、 变介电常数式。

16.变极距式电容传感器的电容变化与极板间距之间的关系是成 非线性 关系，为了减小这种关系带来的测量误差，常采用 差动 结构来解决。

17. 电涡流式传感器分反射式和透射式两种，透射式是采用 低频 （选“高频”或“低频”）的激励方式。

18. 电涡流式传感器与激励源频率的关系是：频率越高，电涡流的渗透深度越浅，趋肤效应越严重。（由公式可得）

19.变气隙自感传感器为了消除非线性误差，可采用 差动 结构。

20.在测量次数足够多的情况下，如某个数据的剩余误差的绝对值明显大于真值，可认为该测量

值为粗大误差，该坏值应予剔除。

21.各类传感器的测量放大器的作用是放大微弱电信号。此外，还要求能对干扰信

号有很强的抑制能力。

22.电感式传感器结构类型有：电涡流式变压器、自感式变压器和互感式变压器。

23. 通常压电陶瓷材料的压电常数比石英的压电常数大（选“大”或“小”）。

24. 压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。它是典型的

自发电式传感器。

25.热电偶的热电势由温差电势和接触电势两部分电势组成，实际应用其冷端温度应

保持在零度，否则要进行等端温度补偿。

二、简答题

1.霍尔效应

2.压电效应

3.涡流效应

4.热电效应

两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，成为热电势，这种现象称为热电效应。

5.压阻效应

沿着一块半导体某一轴向施加一定的应力时，除了产生一定的应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。

6.应变效应

导体或半导体材料在外界里的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。

7. 什么是传感器？画出其组成框图并介绍各个环节的功能。

8. 如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。

9. 如图所示是型压力传感器的结构原理图。弹簧管1的自由端与差动式电感传感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。

10. 画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原

理。

（1）霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做的集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场。

（2）

11. 简述电容式传感器的工作原理。根据其原理，电容式传感器可分为哪几种类型？

12. 热电偶为什么要进行冷端温度补偿？冷端温度补偿方法有哪些？

热电偶传感器的输出电势大小与冷端和工作端的温差有关，一般要保持冷端温度不变。实际应用中，冷端温度会随着环境温度变化而变化，这将给测量带来误差，因此需要冷端温度补偿。

常用的方法有：冷端恒温法、计算修正法、仪表机械零点调整法和电桥补偿法

五、分析设计题

分析：

1. 下图是汽车进气管道中使用的热丝式气体流速（流量）仪的电桥结构示意图。在通有干净且干燥气体，截面积为A的管道中部，安装有一根加热到200℃左右的细铂丝R1。另一根相同长度的细铂丝R2安装在与管道相通、但不受气体流速影响的小室中，请分析其工作原理。若气体带有水汽，结果会如何？(10分)

参考答案：

1）当气体流速v=0时，R1的温度与R2的温度相等，电桥处于平衡状态。当气体介质自身的温度发生波动时，R1与R2同时感受到此波动，电桥仍处于平衡状态，所以设置R2是为了起到温度补偿作用。

2）当气体介质流动时，将带走R1的热量，使R1温度变低，电桥不平衡，毫伏表的示值与气体流速的大小成一定的函数关系。图中的RP1称为调零电位器，RP2称为限幅电位器。欲使毫伏表的