一、单选题（每题2分，共20道小题，总分值40分） 1. 常用于对调幅波解调的装置是( ) （2分） A乘法器 B滤波器 C鉴频器 D相敏检波器 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 2. 无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统的位移响应与激振力之间的相位差必为( ) （2分） A 0° B 90° C 180° D不定值 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 3. 按照依据的基准线不同，下面那种线性度是最常用的（） （2分） A理论线性度 B端基线性度 C独立线性度 D最小二乘法线性度 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 4. 属于传感器动态特性指标的是（） （2分） A重复性____ B线性度 C灵敏度
纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 5. 下列哪一项不是半导体应变计的主要优点（） （2分） A耗电省 B灵敏度高 C准确度高 D体积小 纠错 正确答案C 解析 知识点 测试与传感技术作业题 6. 周期信号的自相关函数必为（） （2分） A周期偶函数 B非周期偶函数 C周期奇函数 D非周期奇函数 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 7. 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（） （2分） A光电管 B光电池 C光敏电阻 D光电二/三极管 纠错 正确答案A 解析 知识点 测试与传感技术作业题 8. 差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( )的变化装置，通过这一转换从而获得相应
（2分） A线圈自感 B线圈互感 CLC调谐振荡 DRC调谐振荡 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 9. 信号传输过程中，产生干扰的原因是( ) （2分） A信号是缓变的 B信号是快变的 C干扰的耦合通道 D信号是交流的 纠错 正确答案C 解析 知识点 测试与传感技术作业题 10. 数字信号的特征是( ) （2分） A时间上连续幅值上离散 B时间上离散幅值上连续 C时间上和幅值上都连续 D时间上和幅值上都离散 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 11. 按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）（2分） A光电式传感器 B电容式传感器 C压电式传感器 D磁电式传感器 纠错 正确答案A
4.1 应变效应和应变式传感器 何为电阻应变效应？电阻丝阻值公式，由哪些参数决定？ 电阻丝灵敏度系数由哪两部分构成？与电阻丝材质的关系？ 温度如何影响应力传感器的输出电阻？
应力传感器的温度补偿方法有哪些？ 常用的温度补偿方法有三种： 1) 桥路补偿法，它主要是通过贴片和接桥方法消除温度的影响，补偿原理和方法将在后文中详细介绍； 2) 应变片的自补偿，它是从电阻应变片的敏感栅材料及制造工艺上采取措施，使应变片在一定的温度范围内满足的0)(21=++ββα S 关系； 3) 热敏电阻法，利用热敏电阻的特性和选择合适的分流电阻达到温度补偿的目的。 电阻应变式传感器在设计过程中，应该考虑哪些问题？ 1） 结构简单。 2） 有很好的刚性。 3） 结构的整体性。 4） 对作用力位置的变化和干扰力的影响不敏感。 5） 弹性元件有效工作区应有良好的线性。 6） 弹性元件有效工作区应具有最大应变值。 7） 工作区的最佳额定应变值。 8） 弹性元件工作区的工艺性能好。 9） 弹性元件自身具有过载保护能力或便于设置过载保护装置。 10） 安装方便，互换性好。 常用应变式传感器的工作原理。 在测力传感器中有一个弹性元件，利用它可把被测力的变化转换成应变量的变化，由于弹性元件上粘贴有应变片，因此可把应变量的变化转换成应变片电阻的变化。 4.2 电容、电感式传感器 电容式传感器的工作原理。电容的公式，由哪些参数决定？ 电容式传感器是将被测量(如位移、压力等)的变化转换成电容量变化的一种传感器。 电容式传感器实质上就是一个可变参数的电容器。由物理学可知，两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为： A C εδ= 若A 、δ或ε任一参数发生变化，电容C 也随之变化。在交流电路中， 电容C 的变化改变了容抗X C ，从而使输出电流或电压发生变化。 常见电容式传感器的类型及其工作原理。 变极距式：动极板因测量值变化极板间距改变 变面积式：受到外力作用相对面积改变 差动结构的优点有哪些？
《检测与转换技术》结课论文 班级：电力系统8班 学号：13230801 姓名：白智扬
现代传感器应用技术 传感器技术是现代科技的前沿技术，是现代信息技术的三大支柱之一，其水平高低是衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。传感器产业也是国内外公认的具有发展前途的高技术产业，它以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。改革开放20多年来，我国的传感器技术及其产业取得了长足进步，主要表现在：一是建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地；二是MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点；三是在“九五”国家重点科技攻关项目中，传感器技术研究取得了51个品种86个规格的新产品；四是初步建立了敏感元件与传感器产业，2000年总产量超过13亿只，品种规格已有近6000种，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。因为传感器所涉及的内容很多，而我所学的知识有有限，所以本文仅就电感式传感器的原理及应用做一下简单的介绍。电感式传感器（inductance type transducer）是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式传感器具有以下优缺点： （1）结构简单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。 （3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 电感式传感器种类很多，常见的有自感式，互感式和涡流式三种。因为知识水平有限，本文主要对自感式和电感式传感器做一个详细的介绍。 1.1自感式传感器的工作原理：
测试与传感技术作业三答案 测试与传感技术作业三答案 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1、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 2、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、光电式和（ C ）三种。 A变电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器 3、利用测量仪表指针相对于刻度初始点的位移来决定被测量的方法称为（ C ） A 零位式测量 B 微差式测量 C 偏差式测量 D 直接测量 4、（ C ）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 5、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（ C ）测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 D、零点式 6、时域阶跃响应法和频率响应法是研究传感器的（ A ）的方法。 A 动态特性 B 静 态特性 C 灵敏性 D 迟滞性 7.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 A.上升 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 D.归零 D.电阻值 8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) B.迅速下降 C.保持不变 B.体积大小 C.结构参数 9结构型传感器是依靠传感器( C )的变化实现信号变换的。 A.材料物理特性 10.阻抗头是测量振动系统( D )的拾振器。
A.振动位移 B.振动加速度 C.激振力 D.激振力及其响应 二、填空题（每题3分，共30分） 1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用ON-OFF型微动开关作为传感器。 2．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、_光电式_和_电磁式__三种。 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、___阻值的选择___、__尺寸的选择 ___等。 4.有源滤波器由集成运放和___ RC网络____组成。 5.采用__交流_____电源供电的电桥称为交流电桥。 6.多路模拟开关由__地址译码器_____和多路双向模拟开关组成。 7.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行 ___细分____。 8.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数 Rxy(τ)=_____0__。 9．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的对地低阻抗端(或接地端) 10．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为 ?1、?2、?3、?4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 ?1+?3=?2+?4 。 三、问答题（每小题5分，共20分） 1.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。 答：1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩， 如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 2、简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。答：布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消 除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温 度补偿作用。 3.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感
测试与传感技术试题及答案 一、埴空题[每空2分．共26分） 1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移 动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种 现象称为——。 2．用于检测的超声波换能器有——、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性 表面波型等。 3．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，这种现象叫做——· 4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为———兰——，由此效应引起的频率变化称为——。 5．应变片由——、——及覆盖片三部分组成。 ——两头焊有引出线，作连接测量导线用。 6．传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为 ——，它一般由实验方法测得。 7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产 生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷 的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫 。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电 场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为——，也称作电致伸缩效应。 8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤
方法有共振法、——和脉冲反射法等。 9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做 二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。(每空2 分，共26分) 1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度—— A．不同B．相同 C成线性关系D．纵波的声速约是横波的一半 2．．是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们 所熟悉的各种信号。 A 敏感元件B．转换元件 C传感器D．被测量 3．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质时，若其方向不垂直于界面，将产生声波的反射、折剔·及——现象。 A．表面波B．兰姆波 C驻波D波型转换 4．利用——制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用——可 制成半导体光敏电阻；利用——制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 A压电效应B．外光电效应 C磁电效应D．声光效应 E．光生伏特效应F．光电导效应 5．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：——、——和
现代传感技术复习思考题 1.传感器的基本概念是什么？一般情况下由哪几部分组成？ 答：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。通常由敏感元件，转换元件和转换电路组成。 2.传感器有几种分类形式，各种分类之间有什么不同？ 答：根据传感器的工作机理（包括物理，化学，生物传感器等）；根据传感器的构成原理（结构型，物性型传感器）；根据传感器的能量转换情况（能量控制，能量转换传感器）。 3.举例说明结构型传感器与物性型传感器的区别。 答：结构型传感器是利用物理学中场的定律构成的，包括动力场的运动定律，电磁场的电磁定律等。物理学中的定律一般是以方程式给出的。特点是传感器的工作原理是以传感器中元件相对位置变化引起场的变化为基础，而不是以材料特性变化为基础。 物性型传感器是利用物质定律构成的,如虎克定律、欧姆定律等。定律、法则大多数是以物质本身的常数形式给出。这些常数的大小，决定了传感器的主要性能。 4.电阻传感器（应变式（电位器式）、热电式、光电式）工作原 理、测量电路及应用。 答：基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。 电位器式（应变式）：工作原理是将物体的位移转换为电阻的变化。测量电路即为桥式电路。主要用于测量压力、高度、加速度、航面角
等各种参数。 热电式：通过温度的变化转换为电压的变化，接入测量电路。主要用于测温装置。 光电式：通过被测量的变化转换为光信号的变化最后转换为电信号的变化。应用：能转换成光量变化的其他非电量。 5.电容传感器、电感传感器工作原理、测量电路及应用。（差动 机构）。 6.压电式传感器工作原理、测量电路及应用。 7.磁电式传感器（霍尔传感器、变磁阻式传感器）工作原理、测 量电路及应用。 8.热电偶工作原理、测量电路及应用。 9.光电传感器工作原理、测量电路及应用。 10.光栅的工作原理、测量电路及应用。 11.传感器与传感技术概念有什么不同？ 答：传感器是获取信息的工具。传感器技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术。
思考题 1.传感器一般包括哪些部分，各部分的作用是什么？ 答：1、敏感元件：直接感受被测量，以确定的关系输出某一物理量（包括电学量）。 2、转换元件：将敏感元件输出的非电量物理量转换为电学量（包括电路参数量）。 3、转换电路：将电路参数（如电阻、电容、电感）量转换成便于测量的电学量（如电压、电流、频率等）。 2.从传感器的结构形式来划分，可将传感器按其构成方法分为哪几类？各类型的特点是什么？并画出各类型的结构简图。 答:1.通用型、2.参比型、3.差动型、4.反馈型。 1.通用型根据组成可分为：能量变换基本型、能量控制基本型、能量变换特殊型（辅助能源型）、电路参数型和多级变换型。 （1）能量变换基本型 特点：（1）只由敏感元件构成。（2）不需外 加电源，敏感元件就是能量变换元件，能量从被测对象获得，输出能量较弱。（3）利用热平衡现象或传输现象中的一次效应制成是可逆的。（4）对被测对象有负荷效应（因输出逆效应而影响输入）。（5）输出能量不可能大于被测对象的能量。 （2）能量控制基本型特点： （1）也由敏感元件组成，但需外加电源才能将被测非电量转换成电量输出。（2）输出能量可大于被测对象具有的能量。（3）无需变换电路即可有较大的电量输出。 （3）能量变换特殊型（辅助能源型）特点：（1）只由敏感元件构成。（2）能量从被测对象获得，属能量变换型。（3）辅助能源是为了增加抗干扰能力或提高稳定性，或取出信号，或为原理所需要而使用固定磁场。 （4）电路参数型特点：(1) 敏感元件对输入非电信号进行阻抗变换。(2) 转换电路含有该敏感元件。(3) 电源向转换电路提供能量从而输出电量，属于能量控制型。(4) 输出能量远大于输入能量。(5) 利用传输现象中的二次效应都属于此类传感器。
现代传感技术 1.传感器的现场选型，以及例子说明 需求分析：用于二足机器人的脚底，主要研究行走或受外力干扰时，通过动态平衡控制使行走更趋于稳定，并增强站立时稳定性。二足机器人站立高为320mm，宽为230mm，重量约为1.5kg。 选型：FSR共有四种类型传感器分别为400、402、406、408。他们的区别在于接触面积，和厚度不同。 400有效面积为0.2，层最厚部分为0.012。 402有效面积为0.5，层最厚部分为0.018。 406有效面积为1.5×1.5，层最厚部分为0.018。 408有效面积为24×0.25，层最厚部分为0.135。 由于二足机器人重量较轻，需要在脚底安置多个进行精密测量，我选择的是压力传感器FRS400。 压力感应电阻是弯曲压力传感器的一种，简称FSR，FSR是一种随着有效表面上压力增大而输出阻值减小的高分子薄膜（PVDF薄膜），FSR并不是测压元件或形变测量仪，尽管他们有着相似的性能。而且这类压力感测电阻不适用于精密测量，但是FSR却是一款灵敏度较高的传感器。下图为FRS400的性能曲线 量程：0~10kg 灵敏度：〈100g to 〉10kg 精度：±5% to ±25% 力分辨率：充分利用力的±0.5% 延时时间：1~2ms 温度范围：-30℃ to +70℃ 价格：76/个 根据以上参数，FRS400适用于二足机器人的动态平衡控制，可进行实验。
FSR400的接法： 应用在二足机器人上的主要四个方面： 目的：当机器人运行时，经传感器取值并通过控制器补偿机器人重心稳定位置，分析比较不同控制器的性能差异，让机器人不论在静态、动态都具有抗干扰性，使机器人在姿态及运作效能上得以改善。 硬件架构：该二足机器人是由双足十个自由度、头部一个自由度、伺服机驱动模块、无线模块、超生波传感器、电子罗盘、加速度计以及8颗压力传感器构成。脚底是A/D转换电路及8颗压力传感器组成，大小为6cm×9cm。主要是借由脚底压力传感器的取值并运算出实际重心位置之后，并控制伺服机以达到行走平衡的目的。由于压力传感器输出的是模拟信号，为了使实验板取得压力值、节省空间，故在脚底板设计A/D 转换电路。 下图为传感器位置 软件构架:为了能够方便测试与监控机器人状态，适用VC6.0开发环境，并用MFC构建监视画面。 平衡架构：机器人步行时，平衡重心的便宜分为单脚与双脚两种情况，下图为脚底坐标系统。 ①平衡架构分为：压力传感器初始化、压力传感器取得压力值、压力值滤波、重心误差、平衡控制及伺服机补偿等6个构架。下图为控制流程图
测试与传感技术 2. C. 3.用共振法确定系统的固有频率时T s采样后，其频谱将具有（）特征。A. 周期、离散 4. D. 6.(2分)下面那一项不是半导体应变计的优点（）C. 横向效应小 7.(2分)下面哪项不是SAW传感器的优点：（）A. 分辨率低; 8.(2分)数字信号的特征是( )D. 时间上和幅值上都离散 9.差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( )的变化装置，通过这一转换从而获得相应 的电压输出。B. 线圈互感 11.(2分)下列哪一项是半导体式应变计的主要优点（）B. 灵敏度高 12.(2分)描述周期信号频谱的数学工具是( )B. 傅立叶变换 13.(2分)属于传感器动态特性指标的是（）D. 固有频率 14.无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统 的位移响应与激振力之间的相位差必为( )B. 90° 15.(2分)传感器与被测量的对应程度可用其（）表示。A. 精确度 17.(2分)下列哪一项不是金属式应变计的主要缺点（）D. 响应时间慢 18.(2分)非线性度是表示校准曲线( )的程度B. 偏离拟合直线 20.(2分)信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C. 干扰的耦合通道 2.周期信号的强度以( )来表达。A. 峰值B. 绝对均值C. 方差D. 有效值 3.一般交流电压表均按有效值刻度在测量非正弦信号时,其输出量( )A. 不一定和信号的有效 值成比例D. 可能和信号的峰值或者绝对均值成比例,视表内检波电路而定 2.(4分)光敏电阻具有灵敏度高，光谱响应范围宽，体积小，重量轻机械强度高，耐冲击，抗过 载能力强，耗散功率小等特点。答案错 5.表明声波传感器可以通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量，其选择性的吸附膜 的选择非常重要，常用三乙醇胺薄膜选择性测量( )、Pd膜选择性测量( )、WO3选择性测量( )、酞箐膜选择性测量( )等。A. H2S B. H2 C. NO2 D. SO2 1.(4分)CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS电容器组成的阵列。答案对 3.(4分)光纤纤芯折射率低于包层的折射率。答案错 4.想要提高电桥的电压灵敏度Ku，必须提高电源电压，但不受应变计允许功耗的限制。答案错 5.(4分)黑体是指对辐射到它上面的辐射能量全部吸收的物体。（）答案对 6.一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统串联而成的。答案对 7.动态特性好的传感器，其输出随时间的变化规律将再现输入随时间变化的规律，即它们具有 相同的时间函数。答案对 8.(4分)外光电效应分为光电导效应和光生伏特效应答案错 9.(4分)应变计的非线性度一般要求在0.05％或1％以内。答案对 10.热回路的热电动势的大小不仅与热端温度有关，而且与冷端温度有关。答案对 1.)以下属于应变计温度误差产生的原因是：（）D. 敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化3.(2分)对压电式加速度传感器，希望其固有频率( )C. 尽量高些
2010年春季学期研究生课程考试试题 Q1 填空题（共10分，每空1分） a)现代信息技术的三大支柱是传感技术、通讯技术和计算机技术，它们分别构成信息系统 的“( ①感觉器官)”、“神经”和“（大脑②）”。 b)往往一种量值在传感或检测技术上的突破，会带来对另外一种量值的突破。例如，约瑟 夫森效应器件的出现，不仅解决了对于10-13T超弱（磁场③）的检测，同时还解决了对微弱（电压④）量的检测。 c)汽车气囊安全系统的启动，应该依据汽车安装的（压力⑤）和（加速度⑥）等 传感器输出的信号值。 d)传感技术的发展主要体现在以下几个方面，如集成化智能化、无线化（网络⑦）化、 微机械微（电子⑧）化。 e)传感器结构设计采用反馈形式，可以使传感器的延迟时间常数（变小⑨）；采用双 敏感元件差动方式，不仅可以改善传感器的非线性问题，还可以抑制例如（温度⑩）等变量参数的干扰。 Q2 简答题（共10分，每小题2分） a)如果使用霍尔传感器测量小电流，请简述原理或给出测量示意图。 是霍尔元件在聚集磁路中检测到与原边电流成比例关系的磁通量后输出霍尔电压信号，经放大电路放大后输送到仪表显示或计算机采集来直观反映电流的大小。 b)比较说明热电阻和热敏电阻的测温特点。 热电阻是金属材料，热敏电阻是半导体材料。热电阻比热敏电阻测温范围大（如铂热电阻-200~960℃，热敏电阻只有-50~300℃左右）。热电阻线性好，热敏电阻非线性严重,且热敏电阻互换性较差。热电阻比热敏电阻灵敏度低。(因热电阻温度系数较小，＜1%/℃；热敏电阻－2%/℃至－6%/℃)。热电阻都是正温度系数（即阻值随温度的上升而上升），而热敏电阻
测试与传感技术试题及答案 一、埴空题［每空2 分．共26 分） 1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种 现象称为——。2．用于检测的超声波换能器有——、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性表面波型等。3．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量（取决于电流的方向），这种现象叫做------ 4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为———兰——，由此效应引起的频率变化称为——。 5．应变片由——、——及覆盖片三部分组成。——两头焊有引出线，作连接测量导线用。 6．传感器在正（输人量增大）反（输入量减小）行程中输出输入曲线不重合称为——，它一般由实验方法测得。 7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷 的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为——，也称作电致伸缩效应。 8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤方法有共振法、——和脉冲反射法等。 9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做 二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。（每空2 分，共26 分） 1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度——A ．不同B ．相同 C 成线性关系 D ．纵波的声速约是横波的一半
一、填空题（本大题共30分，每空一分） 1．测量误差分为_______误差,__________误差和__________误差,其中_______误差是可以消除的，__________误差是必须要剔除的。 2．测量结果的完整表述包括__________,_______________,_______________. 3 金属应变片主要是由于材料的__________和__________，引起的电阻的变化；而半导体应变片主要是由于材料的__________，引起电阻的变化。 4．系统的相频特性是指输出信号的相位与______________的__________。5．电涡流传感器包括_______透射式和_______反射式厚度传感器。 6．地震时，先到达的是波，后到达的是波，能量大的是波。 7 常用的可测量微位移的是__________型电容传感器，其测量范围达几十__________（填长度单位）。 8__________传感器是一种有源传感器。 9 压电片__________联时，放大电路采用电荷放大器，__________联时，采用电压放大器。 10．光电耦合器件最典型的应用是实现__________与__________的隔离。 11 _________传感器可以作为有源传感器. 12 光敏电阻,光电池分别是__________效应和__________效应的典型器件 1 ，系统，粗大，随机，系统，粗大 2，估计值，测量单位，测量的不确定度 3，横向应变，纵向应变，电阻率 4，输入信号的相位，差 5低频, 高频 6纵，横，横 7，变极距型微米8，磁电式 9，、并，串10，强电，弱电 11，光电导效应,光生伏特效应 12，内外 二、单项选择题（本大题共10 小题，每题 2 分，共20 分） 1.不能利用下列器件或材料测量温度的是（） A.热敏电阻 B.热电偶 C.光敏电阻 D. 气体膨胀 2．固有频率最高的传感器是（） A 压电传感器 B 磁电传感器 C 金属应变片式传感器 D 电涡流传感器 3 适合做霍尔片的材料是（） A 金属 B 绝缘体 C 半导体 D 陶瓷 4 下列传感器在进行温度测量时,能测量高温的是（） Ａ液体膨胀式Ｂ半导体传感器 Ｃ铂热电阻Ｄ铜热电阻 5 光电编码器输出信号为001100时，其距000000方位相差________个最小分辨率（） A 12 B 24 C 36 D 48
思考题 1.传感器与测量系统有什么关系？ 答：传感器属于测量系统的第一级，即测量信息传感级。其主要功能是检测和敏感被测量。 2.什么叫测量？什么叫计量？它们之间有什么异同？ 答：测量是将被测量同已知量相比较，以确定被测量与选定单位的比值。 计量是规范测量的测量。 异同：工作对象不同；测量的直接目的是得到测得值，计量的目的是保证测量的准确； “测量”就是为获取量值信息的活动；“计量”不仅要获取量值信息，而且要实现量值信息的传递或溯源；“测量”可是以孤立的，“计量”则存在于量值传递或溯源的系统中；“测量”作为一类操作，其对象很广泛，“计量”作为一类操作，其对象就是测量仪器。 3.什么叫量值传递和量值溯源？ 答：将国家计量基准所复现的计量单位量量值，通过检定（或其它传递方式）传递给下一等级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被计量的对象的量值准确一致，称为量值传递。通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准（通常是国家计量标准或国际计量标准）联系起来的特性，称为量值溯源性。 4.传感器的误差主要有哪些？产生的原因是什么？ 答：原理性误差，动态误差，环境噪声干扰误差，测量定标误差，接入系统时的负载误差，人员操作误差等。由环境，原理，噪声干扰，人员等造成。 系统误差，随机误差，(也称偶然误差)和粗大误差三类 在同一条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律变化的误差称为系统误差；在同一条件下,多次测量同一量值时,绝对值和符号以不可预定方式变化着的误差称为随机误差；超出在规定条件下预期的误差称为粗大误差,或称“寄生误差”。（绝对误差，相对误差和引用误差三类标准量具的误差；仪器误差；附件误差；环境误差；方法误差；人员误差） 5.简述传感器线性化的主要方法及其原理。 答： 6.说明差动技术的原理及技术环节。 答：采用两个（或两个以上）性能完全相同的敏感元件，同时感受相同的环境影响量和方向相反的被测量。 测量时输入信号同时加到原理相同，性能一致的两个敏感元件上的，但对于输入信号，两个敏感元件的参数变化是成相反方向的；而对于环境变化，两个敏感元件的变化是成相同方向的，通过变换电路，使有用输出量增加，干扰量相减便可以消除环境变动的影响。 7.举例说明误差平均效应的原理。 答：误差平均效应原理是利用n个相同的传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这n 个单元输出的总和。 8.相对于开环测量系统，说明闭环技术的原理和特点。 答：通过输出与输入的比较，其差值去控制系统的输出，来消除输入与输出的偏差进而提高系统的稳定性与精度。 由于各环节之间相互串联，所以系统总的灵敏度为各环节灵敏度之积，系统总的相对误差为各环节相对误差之和。 特点：精度高、稳定性好，动态特性好 9.说明传感器标定与校准的概念及标定的基本方法。 答：利用标准器具对传感器性能进行定度的过程，称为标定。
《现代传感技术》课程教学大纲 课程代码：030242002 课程英文名称：Principles and Applications of New Type sensor 课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0 适用专业：测控技术与仪器 大纲编写（修订）时间：2011.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 《现代传感技术》是测控技术与仪器专业的选修课，教授学生掌握有代表性的现代传感技术，了解传感器发展的新动态，明确传感技术发展的方向，将来在测试领域有所作为。同时还承担着素质教育和工程教育的基本职责。针对基本任务，该课程的知识系统结构应围绕有代表性的现代传感技术所涉及的技术要点和技术难点的理解与掌握来展开。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 本课程要求学生了解新型传感效应，新型敏感材料及新加工工艺。掌握新型固态光电传感器，电荷耦合器件，光纤传感器，化学传感起，机器人传感器等新型传感器，对新型传感器的原理要有较深的理解，对相应的外围电路有一些了解。 （三）实施说明 素质教育要求在本课程教学过程中，站在培养人才的整体高度上，去看待本课程所应承担的职责。在讲授具体内容时，也要求分清每一部分内容在课程整体中所处的地位，对不同内容采用相应的处理方法，只有这样才能在大纲的具体实施中事半功倍，取得好的教学效果。 （四）对先修课的要求 电路（A）、模拟电子技术（A）、数字电子技术（A）、自动控制原理、电子测量技术。 （五）对习题课、实验环节的要求 要提高学生的基本素质，必须合理选取教材，启发和引导学生从被动吸收知识的状态下，转化到主动索取知识的状态中来。要注重方法的传授和能力的培养，而不纠缠细节，这样就可以将学生的注意力引导到教学的主题上来，在明确学习的目的后，学生就有能力去索取和掌握自己需要的知识，便于充分的调动学生的内在潜力，培养出高质量的技术人才。 （六）课程考核方式 1.考核方式:考查 2.考核目标:在掌握新型传感器基本原理的基础上，注重对具体应用问题的分析，理解。 3.成绩构成:本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业情况、出勤情况等）占30%，期末考试成绩占70%。 （七）参考书目 《现代传感器技术基础》,相宝清编,中国铁道出版社,2001 《现代新型传感器原理与应用》,刘迎春,国防工业出版社,1998 《新型传感器原理及应用》,王元庆,机械工业出版社，2002 二、中文摘要 本课程是测控技术与仪器专业的选修课,主要介绍新型传感器的工作原理、结构、特性等基本知识，并进一步介绍了各类传感器的典型外围电路，传感器信号的引出、放大、补偿等应用知识。本课程理论与实践相结合，具有很强的实用性。
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ (单选题) 1: 按误差的性质或误差所呈现的规律，误差可分为随机误差、系统误差和（）。A: 绝对误差 B: 相对误差 C: 基本误差 D: 粗大误差 正确答案: (单选题) 2: 一个典型的测试系统由（）部分组成。 A: 1 B: 2 C: 3 D: 4 正确答案: (单选题) 3: 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做（）。A: 电阻丝的应变效应 B: 电阻丝的传感效应 C: 电阻丝的发热效应 D: 电阻丝的膨胀效应 正确答案: (单选题) 4: 产生零位误差的原因主要有（）个。 A: 1 B: 2 C: 3 D: 4 正确答案: (单选题) 5: 传感器可分为（）和无源传感器 A: 有源传感器 B: 流量传感器 C: 温度传感器 D: 光电式传感器 正确答案: (判断题) 1: 压力式传感器是一种利用压电效应工作的传感器。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 2: 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 3: 主动式测量是指测量系统向被测量对象施加能量而进行的测量。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 4: 迟滞是指传感器在正行程和反行程之间，输入/输出曲线的不重合程度。（）
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 5: 金属应变片对电阻丝金属材料有较高的要求，一般要求灵敏度系数小。（）A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 6: 按照其制造工艺，可以将传感器区分为：集成传感器薄膜传感器厚膜传感器陶瓷传感器。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 7: 测量方法可按测量的变化分为静态测量和动态测量。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 8: 有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 9: 由外电场作用导致物质 (物体)产生机械变形的现象，称之为逆压电效应。（）A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 10: 人类对客观世界的认识和改造活动总是以测试工作为基础的。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 11: 直接比较是指直接把被测物理量和标准量做比较的测量方法。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 12: 金属电阻应变片的工作原理，是基于金属导体的应变效应。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 13: 测量误差是指测量值与真实值之间的差值，反映测量质量的好坏。（） A: 错误 B: 正确 正确答案: (判断题) 14: 开关传感器是当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平信号。（） A: 错误
传感器的目前现状与发展趋势 吴伟 1106032008 材控2班 摘要：传感器是高度自动化系统乃至现代尖端技术必不可少的一个关键组成部分。传感器技术是世界各国竞相发展的高新技术，也是进入21 世纪以来优先发展的十大顶尖技术之一。传感器技术所涉及的知识领域非常广泛，其研究和发展也越来越多地和其他学科技术的发展紧密联系。本文首先介绍了传感器的基本知识和传感器技术的发展历史。之后，综述了近几年高端前沿的光电传感器技术和生物传感器技术的主要研究状况。最后，展望了现代传感器技术的发展和应用前景。 关键词：传感器技术；传感器；研究现状；趋势 引言 当今社会的发展，是信息化社会的发展。在信息时代，人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理。而传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段，是现代科学的中枢神经系统。它是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受(或响应)与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置的总称。传感器处于研究对象与测控系统的接口位置，一切科学研究和生产过程所要获取的信息都要通过它转换为容易传输和处理的电信号。如果把计算机比喻为处理和识别信息的“大脑”，把通信系统比喻为传递信息的“神经系统”，那么传感器就是感知和获取信息的“感觉器官”。 传感器技术是现代科技的前沿技术，发展迅猛，同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，许多国家已将传感器技术列为与通信技术和计算机技术同等重要的位置。现代传感器技术具有巨大的应用潜力，拥有广泛的开发空间，发展前景十分广阔。 1 传感器的基本知识
1.1 传感器的定义和组成 广义地说，传感器是指将被测量转化为可感知或定量认识的信号的传感器。从狭义方面讲，感受被测量，并按一定规律将其转化为同种或别种性质的输出信号的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电源四部分组成，其中敏感元件和转换元件可能合二为一，而有的传感器不需要辅助电源。 1.2 传感器技术的基本特性 在测试过程中，要求传感器能感受到被测量的变化并将其不失真地转换成容易测量的量。被测量有两种形式：一种是稳定的，称为静态信号；一种是随着时间变化的，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器的输入特性也不同，因此，传感器的基本特性一般用静态特性和动态特性来描述。衡量传感器的静态特性指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、分辨率和漂移等。影响传感器的动态特性主要是传感器的固有因素，如温度传感器的热惯性等，动态特性还与传感器输入量的变化形式有关。 2 传感器技术的发展历史与回顾 传感器技术是在20世纪的中期才刚刚问世的。在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。 我国从20世纪60年代开始传感技术的研究与开发，经过从“六五”到“九五”的国家攻关，在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步，初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系，并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲，它还不能适应我国经济与科技的迅速发展，我国不少传感器、信号
测试与传感技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
测试与传感技术 一、单选题 1.以下属于应变计温度误差产生的原因是：（D ） D. 敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化。 2.压电晶体式测力仪（C ） C. 刚度好，灵敏度高、稳定性好、频率响应宽 3.通常采用的弹性式压力敏感元件有（D ）三类。 D. 波登管、膜片和波纹管 4.C C. 5. 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（A ） A. 光电管 6.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（ D） D. 分辨力越高。 7.周期信号在时域内按时间间隔T s采样后，其频谱将具有（ A）特征。 A. 周期、离散 8.下面哪项不是SAW传感器的优点：（ A） A. 分辨率低 9.电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为（ B）的输出 B. 电压2 10.已知函x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（B ）
B. 11.螺管型差动变压器的衔铁和铁芯用同种材料制成，通常选（A ） A. 电阻率大，导磁率高，饱和磁感应大的材料 12.两个均值为零且具有相同频率的周期信号，其互相关函数中保留了（D ） D. 这两个信号的圆频率ω，对应的幅值x0和y0以及相位差? 13.将电阻应变片贴在( C)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 14.符合对粘合剂的要求是：（ A） A. 机械滞后小 15.回转轴的误差运动是指（B ）误差运动。 B. 轴线的径向、轴向和角度的总体 16.下列哪一项不是热释电材料的来源：（ B） B. 金属 17.C C. 18.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（ D） D. 分辨力越高 19.属于传感器动态特性指标的是（ D） D. 固有频率 20.信号传输过程中，产生干扰的原因是( C) C. 干扰的耦合通道 2.测量装置的频率特性为和，当它们满足（C ）条件时，输出波形与输入波形将相似而无失真。