传感器期末题

2011-2012学年 第 一 学期末考试试题（A 卷）

课程名称：传感器原理及应用（开卷）

使用班级： 09060441/2，09060241/2

一． 填空题（共18分，每空1分）

1、传感器一般由 和 两个基本部分组成。

2、热电阻包括 和_ 。Pt100是指在0℃的标准电阻值为_ 。

3、对于二阶传感器系统的阶跃响应，在 的情形下，阶跃信号输入时的输出信号为 ，其振荡角频率（阻尼振荡角频率）为 ；幅值按 ， 越大，即阻尼越 ，衰减越 。

4、为了使测试结果能精确地再现被测信号的波形，在传感器设计时，必须使其阻尼比 ，固有频率w 0至少应大于被测信号频率w 的 倍。

5、直流电桥平衡条件 。

6、利用激振台对加速度传感器进行灵敏度标定的方法是 。

7、涡流传感器的测量属于 测量，特别是用于测量 的物体。

8、单晶硅在 晶面上有最大的压阻系数，影响压阻系数大小的主要因素是扩散杂质的 ，压阻系数随扩散杂质浓度的增加而 。

10<<ξd ωξ

二、（共6分）

设平面与X轴、Y轴、Z轴的截矩分别为-3，-3，6，求晶其体的密勒指数，晶向，晶面，晶面族。

三、(共6分)

光电效应可分为哪几个类型？简单说明各类型对应的传感器基本原理。并分别列出以之为基础的各类光电传感器。

四、(共6分)

请简述热电效应，并说明热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？由同一种导体组成的闭合回路能产生热电势吗？

五、（共10分）

1）、什么是传感器的静态特性和动态特性，各包含哪些方面指标？

2）、简述在什么频域条件下只研究静态特性就能满足通常的需要。而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性。

3）、从传感器的静动态特性两个方面来考虑，请详述如何选用传感器？

得分

六、（共10分）

根据工作原理可将电容式传感器分为哪几种类型？图1 为何种电容式传感器？图1中a＝8mm，b＝12mm，两级板间距离为1mm。一块极板在原始位置上平移了5mm后，求该传感器的位移灵敏度K（已知空气相对介电常数ε＝1F/m，真空时的介电常数ε0＝8.854Χ10-12 F/m）。

图1 电容传感器

得分

七、（共8分）

分析如图所示自感传感器当动铁心左右移动（x1,x2）发生变化时，自感L变化情况。已知空气所隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。

八、(共10分)

电阻应变片传感器与压阻式传感器的基本工作原理是什么？两者之间有什么区别和联系？

九、（共8分）

请以差动电感式传感器为例，从数学关系及基本原理上分析说明差动式传感器如何提高灵敏度以及改善传感器的非线性误差。

十、（共8分）

在对量程为10MPa的压力传感器进行标定时，传感器输出电压值与压力值之间的关系如下表所示，简述最小二乘法准则的几何意义，并讨论下列电压-压力直线中哪一条最符合最小二乘法准则？

（1）y=5.00x-1.05 （2）y=7.00x+0.09 （3）y=50.00x-10.50

（4）y=-5.00x-1.05 （5）y=5.00x+0.07

十一、（共10分）

下图是石英晶体压电效应示意图，请阐述压电传感器的基本原理，并结合相关理论、物理意义与其结构进行具体分析。

(a )

(b)(c)

x

B

图3 石英晶体压电效应示意图

2011-2012 学年 第 一 学期期末考试试题答案及评分标准

（A 卷）

课程名称： 传感器原理及应用试卷（开卷）

使用班级： 09060441/2，09060241/2

二． 填空题（每空1分，共18分）

1、传感器一般由敏感元件和转换元件两个基本部分组成。

2、热电阻包括铂电阻_和_铜电阻 。Pt100是指在0℃的标准电阻值为_100Ω。

3、对于二阶传感器系统的阶跃响应，在 的情形下，阶跃信号输入时的输出信号为 衰减振荡 ，其振荡角频率（阻尼振荡角频率）为

；幅值按 指数衰减 ， 越大，即阻尼越 大 ，衰减越 快 。

4、为了使测试结果能精确地再现被测信号的波形，在传感器设计时，必须使其阻尼比

<1 ，固有频率w 0至少应大于被测信号频率w 的 3～5 倍。

5、直流电桥平衡条件相对两臂电阻的乘积相等。

6、利用激振台对加速度传感器进行灵敏度标定的方法是 比较标定法 。

7、涡流传感器的测量属于 非接触 测量，特别是用于测量 运动 的物体。

8、单晶硅在 （100） 晶面上有最大的压阻系数，影响压阻系数大小的主要因素是扩散杂质的表面浓度、环境温度，压阻系数随扩散杂质浓度的增加而 减小 。 二、（共6分）

设平面与X 轴、Y 轴、Z 轴的截矩分别为-3，-3，6，求晶其体的密勒指数，晶向，晶面，晶面族。 解：

计算得到截矩的倒数为：-1/3，-1/3，1/6，

化为三个没有公约数的整数-2，-2，1， ---------2分 密勒指数为 122， ---------1分

10<<

ξd ωξξ

2，---------1分

晶向为12

晶面为()122，---------1分

晶面族为{}122。---------1分

三、(共6分)

光电效应可分为哪几个类型？简单说明各类型对应的传感器基本原理。并分别列出以之为基础的各类光电传感器。

答：光电效应可分为三类：

（1）、外光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电倍增管均属这类。--------2分

（2）、内光电效应：指在光的照射下，材料电阻率发生改变的现象，光敏电阻属此类。2分（3）、光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应是指在光的照射下，物体内部产生一定方向的电势，光电池就是基于这种效应的。-------2分

四、(共6分)

请简述热电效应，并说明热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成？由同一种导体组成的闭合回路能产生热电势吗？

答：

1）两种不同类型的金属导体两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点有温差时，导体回路里有电流流动会产生热电势，这种现象称为热电效应。--2分

2）热电偶测温回路中热电势主要是由接触电势和温差电势两部分组成。--2分

3）热电偶两个电极材料相同时，无论两端点温度如何变化无热电势产生。2分

五、（共10分）

1）、什么是传感器的静态特性和动态特性，各包含哪些方面指标？

2）、简述在什么频域条件下只研究静态特性就能满足通常的需要。而在什么频域条件下一