第一章传感器基础
I. 检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。
答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给岀了检测系统的组成框图。
检测系统的组成框图
传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。
测量电路的作用是将传感器的输岀信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输岀信号是微
弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。
显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的
过程。
2. 传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义？
依次为主称（传感器）被测量一转换原理一序号
主称传感器，代号C;
被测量一一用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2;
转换原理一一用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3;
序号一一用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。
例：应变式位移传感器： C WY-YB-20;光纤压力传感器：C Y-GQ-2。
3. 测量稳压电源输岀电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法？如何进行？
答:测定稳压电源输岀电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输岀电压认可表示为U o,
U o=U+A U，其中△ U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法
测量，仪表必须有较大量程以满足U o的要求，因此对厶U,这个小量造成的U o的变化就很难测准。测量
原理如下图所示：
图中使用了高灵敏度电压表毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E l、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I l为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R i为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量岀额定输岀电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电
源输出电压U o的微小波动值A U，即可由毫伏表指示出来。根据U o=U+ A U，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量岀来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
2.5
3.5 5.0
4.5
2 mV/mm
5.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂
电阻温度传感器： 电桥： 放大器： 笔式记录仪：
0.45 Q 厂C 0.02V/ Q 100（放大倍
数）
求：（1）测温系统的总灵敏度；
（2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值。
解：（1）测温系统的总灵敏度为
S 0.45 （2 ）记录仪笔尖位移 0.02 100 0.2 0.18 cm/ C
4cm 时，所对应的温度变化值为
t 上
0.18 6. 有三台测温仪表，量程均为
0?800C ，精度等级分别为 2.5级、
要求相对误差不超过 2.5 %，选那台仪表合理?
解: 2.5级时的最大绝对误差值为 20C ，测量500C 时的相对误差为 测量500C 时的相对误差为 3.2%; 1.5级时的最大绝对误差值为 因此，应该选用1.5级的测温仪器。
7. 什么是系统误差和随机误差 ？正确度和精密度的含义是什么 ？它们各反映何种误差？
答：系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的 规律变化的误差。随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的 方式变化的误差。正确度是指测量结果与理论真值的一致程度，它反映了系统误差的大小，精密度是指测 量结果的分散程度，它反映了随机误差的大小。
8. 服从正态分布规律的随机误差有哪些特性
？
答：服从正态分布规律的随机误差的特性有：对称性 现的机会相等。也就是说 f （ “ S 曲线对称于纵轴。有界性 22.22 C
2.0级和1.5级，现要测量500 C 的温度,
4%; 2.0级时的最大绝对误差值为 16C, 12C,测量500C 时的相对误差为 2.4%。
过一定的范围，即绝对值很大的随机误差几乎不岀现。抵偿性
随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差岀 在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超 在相同条件下，当测量次数
n T?时，全
n
体随机误差的代数和等于零，即
lim
n
j
0。单峰性
绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差岀
用微差式测量方法测量稳压电源输岀电压随负载的变化
4.
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。 解：该仪器的灵敏度为
现的机会多，即前者比后者的概率密度大，在 处随机误差概率密度有最大值。
9.等精度测量某电阻10次，得到的测量列如下：
R 7= 168.00 Q R 8= 167.850 Q R 9= 167.82 Q R 10= 167.61 Q
（1）求10次测量的算术平均值 R ，测量的标准误差 b 和算术平均值的标准误差
S 。
⑵ 若置信概率取99.7%，写出被测电阻的真值和极限值。
解：（1）求10次测量的算术平均值 R ，测量的标准误差 b 和算术平均值的标准误差
S o
R 10 R 1
R 2 R n
i 1
10
167.95 167.45 167.60 167.60 167.87 167.88
168.00 167.85 167.82
167.61
10
167.763
0.1824
0.1824 小 c
S
，n
--------- 0.0577 .10
⑵若置信概率取99.7 %，被测电阻的真值为:
极限值为：R m 167.763 3
（167.763 0.547）
10.试分析电压输出型直流电桥的输入与输出关系。
答：如图所示，电桥各臂的电阻分别为
R 1、R 2、R 3、R 40 U 为电桥的直流电源电压。当四臂电阻
R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，称为等臂电桥；当R 1=R 2=R,R 3=R 4=R ' R 工R ）时，称为输出对称电桥；当R 1 =R 4=R ,R 2=R 3 =R （R
眾'）时，称为电源对称电桥。
当电桥输岀端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大, 这时电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为
R i = 167.95 Q R 2= 167.45 Q R 3 = 167.60 Q R 4= 167.60 Q
R 5= 167.87 Q R 6= 167.88 Q
-2
n 1』x) 1 10 2 9 i 1 Vi
A 1872 0.3132 2 0.1632 0.1072
0.1082
0.2372
0.0872 0.0572
0.1532)
R 0 167.763 3 s (167.763
0.173)
2 V
i
A
直流电桥电路
第二章电阻式传感器
1.
金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不
同
？
答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材 料的电阻率随应变所引起的变化产生的。
2. 直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别
？
答：它们的区别主要是直流电桥用直流电源，只适用于直流元件，交流电桥用交流电源，适用于所有电路 元件。
3. 热电阻测量时采用何种测量电路
？为什么要采用这种测量电路 ？说明这种电路的工作原理。
答：通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电 路。由于采用这种电路，热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中，如果
环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。
R I R 3 R 2 R 4 3
U o
(R i R 2)(R 3 R I )U
设电桥为单臂工作状态， 即R i 为应变片，其余桥臂均为固定电阻。 当R i 感受被测量产生电阻增量 A R i
时，由初始平衡条件 R I R3= R 2R 4得
R 2
R —，代入式(I ),则电桥由于 A R i 产生不平衡引起的输出电压
R 3
U o
R 2
R 1U
R i R
2
( R i
(R i R 2)2(^
2 ( )U 对于输出对称电桥，此时 出电压为
(R i R 2)2
R I =R2=R,R3=R4=R ；当R i 臂的电阻产生变化 A R I =A R ,根据(2)可得到输
U o U
RR
^ (R R)2
对于电源对称电桥， R I =R4=R,R2=R3=R 'O 当
RR
(f) UT ( R R 4 R R i 臂产生电阻增量
(R R) R
R i 的电阻增量^R i =A R 时，
■RR ^( R ) U
( (R R)2
R 4 R 由上面三种结果可以看岀， 当桥臂应变片的电阻发生变化时，
电桥的输岀电压也随着变化。 当A R?R
时，电桥的输岀电压与应变成线性关系。还可以看岀在桥臂电阻产生相同变化的情况下，等臂电桥以及输 岀对称电桥的输岀电压要比电源对称电桥的输岀电压大，即它们的灵敏度要高。因此在使用中多采用等臂 电桥或输出对称电桥。
在实际使用中为了进一步提高灵敏度，常采用等臂电桥，四个被测信号接成两个差动对称的全桥工作 形式，
R i =R+A R,R 2= R-A R,R 3= R+A R,R 4= R-AR,将上述条件代入式 (1)得
U o 4U 上u 上 4 R R
由式(6)看出，由于充分利用了双差动作用， 的灵敏度。
A R I =A R 时，由式(2)得
U o
对于等臂电桥 R I = R2=R3 = R4=R ,
由式(2)可得输出电压为
U o U
R )
(5)
(6)
它的输岀电压为单臂工作时的 4倍，所以大大提高了测量
R-1 R 2，则由于
4.
采用阻值为120 Q 灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为
120Q 的固定电阻组成电桥，供桥电压为
5. 采用阻值R=120Q 灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值 R=120Q 的固定电阻组成电桥，供桥电压 为10V 。当应
变片应变为1000时，若要使输出电压大于 10mV ，则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无 穷大）？ 解：由于不知是何种工作方式，可设为
n ，故可得：
得n 要小于2，故应采用全桥工作方式。
6.
如图所示为一直流电桥，供电电源电动势 E=3V ，R a =R 4=100Q ，R 1和
R 2为同型号的电阻应变片，其电阻
均为50 Q ，灵敏度系数 K=2.0o 两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力
4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为 出
电压，并比较三种情况下的灵敏度。 1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输
解：单臂时U 0
，所以应变为
6
4 2 10
2 10 6/V ，应变为
1000
时应为U 0
3
4 2 10 3
10 3 /V ；双臂时u 0
，所以应变为
2
U 0
10 6
10
/V 为 1000 时 应
U c 4 2 10 3
10
3
/V ；全桥时U 0 K U ，所以应变为1时U 0 8 10
6
/V
应变为 1000时应为u 3
0 8 10/V 。从上面的计算可知：单臂时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥
时最高, 为单臂的四倍。
2 10
10 3
10 mV
解：此电桥为输出对称电桥，故 u 0 10 3
15 /mV
0 O
后产生的应变为
7. 光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用中是如何发挥这些特性的？
答：光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它的重要特性是在无光照时阻值非常大，相当于断路，有光照时阻值变得很小，相当于通路。在工业应用中主要就是通过光的变化来各种电路的控制。
第三章电容式传感器
1. 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度？为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注
意什么问题？
答：如图所示是一直线位移型电容式传感器的示意图。
当动极板移动△ x后，覆盖面积就发生变化，电容量也随之改变，其值为
C= b (a-△ x) /d=C o- b?△ x/d
电容因位移而产生的变化量为
C C C o
其灵敏度为
d
可见增加b或减小d均可提高传感器的灵敏度。
直线位移型电容式传感器
2. 为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的？采取什么措施可改善其非线性特征？
答：下图为变间隙式电容传感器的原理图。图中1为固定极板，2为与被测对象相连的活动极板。当活动
极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距离d发生变化，从而改变了两极板之间的电容量C o
1 -固定极板2--活动极板
1 z
d
2
|亠
d2
当x< x C o(1「 (1) x Co — a 设极板面积为A,其静态电容量为C A ，当活动极板移动 d x后，其电容量为 C o (1) 由式（ 1 ）可以看出电容量C与x不是线性关系，只有当xvvd时，才可认为是最近似线形关系。同时还可 以看岀，要提高灵敏度，应减小起始间隙d过小时。但当d过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求 也高了。为此，一般是在极板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来改善这种情况。在实际应用中，为了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。 3. 有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成如图所示。电容传感器起 始时b i=b2=b=200mm，a’=a2=20mm极距d=2mm，极间介质为空气，测量电路u1=3sin M V，且u=u0。试求当动极板上输入一位移量△ x=5mm时，电桥输出电压u o。 C x 5 u u o U i 一U i 3sin t 750sin t/mv C o a 20 4. 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。C°=200pF，传感器的起始电容量C x0=20pF, 定动极板距离d0=1.5mm,运算放大器为理想放大器（即K, Z i）, R f极大，输入电压u1=5sin M V。求当电容传感动极板上输入一位移量△ x=0.15mm使d°减小时，电路输出电压u°为多少？ 解：由测量电路可得 u°C0 C x u i C。 C x°d° d°x 200 20 1.5 1.5 0.15 5sin t 45s in /v 5.如图3-22所示正方形平板电容器,极板长度a=4cm,极板间距离*0.2mm.若用此变面积型传感器测量位 移x,试计算该传感器的灵敏度并画岀传感器的特性曲线.极板间介质为空气8.85 10-12F/m 1． 属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D 粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A 、接近真值 B 、偏离拟合直线 C 、正反行程不重合 D 、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A 、转换元件 B 、敏感元件 C 、转换电路 D 、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C ） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B ） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D 热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ） A 测量 B 感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C ）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C ）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D 粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。 （×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度 高的准确度不一定高 （×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n 次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n 。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定 传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足 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？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指 当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够 满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输 出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。 输入 输出 相对真值 测量误差 测量值 传感器技术期末考试简 答题 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N] 四、简答题（4题，共18分） 301、试述传感器的定义、共性及组成。 答：①传感器的定义：能感受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传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。 302、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。 答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。 传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。 当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。 304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。 306、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均无非线性误差。 311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型每种类型各有什么特点各适用于什么场合 答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合。 316、何谓电涡流效应怎样利用电涡流效应进行位移测量 答：:电涡流效应指的是这样一种现象：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电动势，该电动势在导体内产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。 利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。 317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 答： (1)不同点： 1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化； 2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。 (2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。 323、什么是正压电效应什么是逆压电效应什么是纵向压电效应什么是横向压电效应 答：正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。 当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。 沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应"。沿石英晶体的y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为"横向压电效应"。 331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。 答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、连接导体定律与中间温度定律 实用价值：略。 辽宁地质工程职业学院2008～2009学年度 第一学期期末《检测技术》试卷A 使用班级：07电气1、2、3班 出题人：杜慧 审题人：王春 考试时间：90分钟 一、填空题（每空1分，共20分） 1、1、 误差产生的原因和类型很多，其表现形式一般分为三种，分别是(粗大误差 )、（系统误差） 、（随机误差 ）。 2、2、传感器灵敏度是指（ K=x y ??）。 3、MQN 气敏电阻可测量的(还原性气体)浓度。 3、4、电涡流传感器的最大特点是（非接触式）测量。 5、用万用表交流电压档（频率上限为5KHZ ），10V 左右的高频电压，发现示值还不到2V ，误差属于( 系统 )误差 6、自感式传感器常见的类型有(变隙式)（变面积式）（螺线管式）这三种形式 7、热电阻测量转换电桥电路通常采用（三线制）制连接法。 8、实际差动变压器的线性范围仅约为线性骨架长度的（ 1/10 ）左右。 9、气敏电阻工作时必须加热的目的有两方面，分别是（加速被测气体的化学吸附过程）、（烧去气敏电阻表面的污物）。 10、电流变送器电流输出为（4-20 ）mA 。 11、调频法电路的并联谐振频率f=（C O L π21 ）。 12、接近开关采用三线制接线方式，棕色为电源正极，黑色是（输出端）。可直接 带继电器。 13、电容传感器的测量转换电路有三种，分别是（调频电路）、（电桥电路）、（运算放大电路）。 二、选择题（每题2分，共30分） 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为（B ） A. 0 .2 B. 0 .5 C. 1 .0 D. 1.5 2、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。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的左右为宜。（C ） A.3 倍 B.10 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 3、湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了（ B ）。 A. 提高灵敏度 B. 防止产生极化、电解作用 C. 减小交流电桥平衡难度 4、已知待测拉力约为 70N 左右。现有两只测力仪表，1为 0.5 级，测量范围为 0 ～ 500N ；2为 1.0 级，测量范围为 0 ～ 100N 。问选用哪一只测力仪表较好（B ） A.1 B.2 C.3 D.4 5、希望远距离传送信号，应选用具有（ D ）输出的标准变送器。 A. 0~2V B.1~5V C.0~10mA D.4~20mA 6、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了（ B ）。 A. 加长线圈的长度从而增加线性范围 B. 提高灵敏度，减小温漂 C. 降低成本 D. 增加线圈对衔铁的吸引力 7、电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出（ C ）的靠近程度。 A. 人体 B. 水 C. 黑色金属零件 D. 塑料零件 8、欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为（ D ）。 A. 50~100Hz B. 1~10kHz C.10~50kHz D. 100kHz~2MHz 9、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中 （ B ） A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量，电感保持不变 C. 电容保持常数，电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 10、在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（D ）传感器来检测。 A. 应变片 B. 气敏电阻 C. 热敏电阻 D. 湿敏电阻 11、使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量（ C ） A. 人的体重 B. 车刀的压紧力 C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力 12、超声波在有机玻璃中的声速比 在水中的生速（A ），比在钢中的声速（ B ） 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 得 分 批卷人： 审 核： 得分 得分 装 订 线 注意：考生在填写个人 信息时，必须字迹工整、数据准确、不得漏填。答题时 ，装订 线内禁 考场号：____ 级：____________ 姓名：____ 学号： 《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.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。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到 2 V，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 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 D 。 A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0. 5级，试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 10.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 250 V电压表，其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 300 V，其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和 《自动检测技术》复习题 ．．．．．．．．．．． 一、填空题： 1.自动检测系统分为开环系统和闭环系统，气象观测系统属于开环系统，炉温自动系统属于闭环系统。 2.有人把计算机比喻为一个人的大脑，传感器则是人的感官。 3.对仪表读数不需经过任何运算就能直接得到测量的结果，就叫直接测量。对被测物理量必须经过方程组才能得到最后结果，就叫间接测量。 4.传感器命名：由主题词加四级修饰语构成，第一级修饰语是指被测量；第三级修饰语是指特征描述；第四级修饰语是指主要技术指标。 5.1994年12月1日国家批准实施的GB/T14479-93《传感器图用图形符号》已与国际接轨。按照它的规定，传感器图用图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，其中要素正方形表示转换元件。等边三角形表示敏感元件。 6.我国电工仪表的准确度等级S就是按满度相对误差γm分级的；按大小依次分成,,,,,。例如某电表S=即表明它的准确度等级为3级，也就是它的满度误差不超过±%，即|γm|≤，或习惯上写成γm=±。为了减小测量中的示值，在进行量程选择时应尽可能使示值接近满度值，一般以示值不小于满度值的2/3为宜。 7.某级电流表，满度值A=100μA，求测量值分别为x1=100μA时的示值相对误差为±1%。x2=80μA时的示值相对误差为±%；x3=20μA时的示值相对误差为±0,5%。 9.家用电器的温度检测中，空调器属于湿度传感器，电冰箱属于温度传感器。 10.热敏电阻按其性能分为正温度系数（PTC），负温度系数（NTC），临界温度系数（CTC）三种，电机的过热保护属PTC保护，晶体管保护属NTC保护。 11.电容式传感器有三种基本类型，即变极距型、变面积型和变介电常数型。 12按误差产生的特性可将误差分为绝对误差和相对误差。 13.0.5级电工仪表的引用误差的最大值不超过±%.。 14.标称值为102μf，容许误差为±5%的电容，其实际值范围是测量100℃的温度用级温度计可能产生的绝对误差+，示值相对误差 16.由温包、毛细管和压力敏感元件组成的是压力式温度计。 17.热敏电阻按性能分为临界温度热敏电阻、PTC热敏电阻和nTC热敏电阻。 18.辐射测温方法分辐射法、和。 19.电容式传感器的基本类型有3种。 20.在流量检测中，先测出流体和流速，再乘以管道截面，即可得出流量的方法称为速度法。 一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A） A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是（B） A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是（D） A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（B） A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（D） A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（B） A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（A） A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测（D） A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（B） A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的（B） A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括（A） A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势 C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（C） A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（B） A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是（A） A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是（C） A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（A） A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中，将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是（A）A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强的压力传感器是（A） A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（D） A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是（B） A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为（B） A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰 测试与传感器技术试题(1) 一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小 题2分，共10分) 1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B ) 2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A ) 3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A ) 5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号 内。每小题2分，共10分) 1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A ) A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器 B.A/D转换器 C.相敏检波器 D.滤波器 4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。 A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减 C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加 5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( B ) A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化 三、填空题(每空1分，共30分) 1.若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为___AW_____，加速度信号的振幅为 ______AW2__。 2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3.信号的频谱函数可表示为__幅值______频谱和___相位_____频谱。 4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率， ________共振频率，________共振频率。 5.高频情况下，多采用___压电式____测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统 进行____标定____。 6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上， 由于___压电_____效应，在压电晶片两表面上就有___电荷_____产生。 7.阻抗头由两部分组成，一部分是___力_____传感器，一部分是_加速度_______传感器。它 是用来测量驱动点__阻抗______的。 8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容C_______两端取出，RC称为__积分______时间常数， RC值越大，积分结果越__准确______，但输出信号___越小_____。 9.光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换 成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10.热电偶的热电势由________和________两部分组成。 @@@11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_______。 12.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。 第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。 《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从 而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算， 其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈 的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁 阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能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， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信 号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的 《传感器与检测技术》试题 一、填空:(２0分) 1,测量系统得静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。(２分) 2、霍尔元件灵敏度得物理意义就是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时得霍尔电势大小。 3、光电传感器得理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下光电子逸出物体表面得外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类就是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变得内光电效应，这类元件有光敏电阻;第三类就是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势得光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。 4、热电偶所产生得热电势就是两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为Eab（T,To）=。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间,接入延长线，它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定得地方,以减小冷端温度变化得影响。 5、压磁式传感器得工作原理就是：某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场得作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。(2分) 6、变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上得线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、仪表得精度等级就是用仪表得(①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示得(２分) 8、电容传感器得输入被测量与输出被测量间得关系,除(①变面积型②变极距型③变介电常数型)外就是线性得。(2分） 9、电位器传器得(线性)，假定电位器全长为Xｍaｘ, 其总电阻为Rｍａx,它得滑臂间得阻值可以用Rx = （① Xmax/ｘ Rｍａx,②ｘ／Xmａx Ｒｍａx,③ Xmaｘ/XＲmaｘ④Ｘ/Xma ｘＲｍaｘ)来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2ｐAt／b+ｈ，③2A(b+b)/pt，④ 2Ａtp(ｂ＋ｈ）) 1、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙得面积增大时,铁心上线圈得电感量(①增大，②减小，③不变)。 ２、在平行极板电容传感器得输入被测量与输出电容值之间得关系中,(①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）就是线性得关系。 ３、在变压器式传感器中,原方与副方互感Ｍ得大小与原方线圈得匝数成（①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈得匝数成(①正比,②反比,③不成比例)，与回路中磁阻成(①正比,②反比，③不成比例)。 4、传感器就是能感受规定得被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量得敏感元件与产生可用信号输出得转换元件以及相应得信号调节转换电路组成。 ５、热电偶所产生得热电热就是由两种导体得接触电热与单一导体得温差电热组成。 ２、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属＿材料与②__＿_半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①得电阻变化主要就是由 _电阻应变效应形成得,而②得电阻变化主要就是由温度效应造成得。半导体材料传感器得灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方与副方互感M得大小与绕组匝数成正比,与穿过线圈得磁通＿成正比,与磁回路中磁阻成反比，而单个空气隙磁阻得大小可用公式 _＿表示。 1、热电偶所产生得热电势就是由两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为E ab(T,T o)=。在热电偶温度补偿中，补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间，接入延长线它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳 传感器技术期末考试试题库 一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指传感器在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系称为传感器的静态特性. 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指? 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是传感器的精度等级 是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数，即A =△ A/Y FS ? 100%. 5、最小检测量和分辨力的表达式是。 6、我们把叫传感器的迟滞. 7、传感器是重复性的物理含意是。 8、传感器是零点漂移是指? 9、传感器是温度漂移是指. 10、传感器对随时间变化的输入量的响应特性叫传感器动态 性. 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有时间常数. 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比. 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、阻尼比. 14、传感器确定拟合直线有切线法、端基法和最小二乘法3种 方法。max *100% L F S Y Y a*A=± 15、传感器确定拟合直线切线法是将过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法. 16、传感器确定拟合直线端基法是将把传感器校准数据的零点输出 的平均值a 。和满量程输出的平均值b 连成直线.a b 作为传感器特性的拟合 直线。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是用最小二乘法确定拟合直线的載距和斜率从而确定拟全直践方程的方法. 25、传感器的传递函数的定义是H (S) =Y (S) /X (S)。 29、幅频特性是指传递函数的幅值随被测频率的变化规 律. 30、相频特性是指传递函数的相角随被测频率的变化规 律. 31、传感器中超调量是指超过稳态值的最大值A (过冲)与稳态值之 传感器与检测技术试题及 答案 The document was prepared on January 2, 2021 《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达 式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 第一章传感器基础 l. 检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2. 传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3；序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C 等，（其 中I 、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3. 测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0 的要求，因此对△ U，这个小量造成的U0 的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r 和E 分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表 示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1 为标准值。 然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L 的值，负载变动所引起的稳压电源 输出电压U0 的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。 《传感器及应用技术》期末考试试题（C套）答案 1、填空题（每空1分，共30分）： 1、现代信息技术的三大支柱是指：传感器技术、通信技术、计算机技术 2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义：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。 3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。 4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代，来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。 5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。 6、对测量结果评价的三个概念（１）精密度、（２）准确度、（３）精确度 7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述－－称为传感器的特性。 8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。 9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。 10、电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。 11、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面产生电荷，从而实现非电量的电测转换。 12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。 13光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。 14、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器，主要用来测量磁场的大小。 15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。 16、当输入端加电流I，并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势，这种现象就是霍尔效应。传感器与检测技术试卷及答案
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