汇总整理《传感器与检测技术》期末考试复习要点.doc

第一章 传感器基础L.智能物联网工程师群，免费共享100G学习资料Qq-群-号码：538435543欢迎大家加入交流经验，互相分享1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，Rr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Rw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RL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U，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+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。 用微差式测量方法测量稳压电源输出电压随负载的变化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mV/mm5.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： 0.45/ 电桥： 0.02V/ 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V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 cm/（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为6.有三台测温仪表，量程均为0800，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500的温度，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20，测量500时的相对误差为4；2.0级时的最大绝对误差值为16，测量500时的相对误差为3.2；1.5级时的最大绝对误差值为12，测量500时的相对误差为2.4。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 随机误差可正可负，但绝对值相等的正、负误差出现的机会相等。也就是说f()- 曲线对称于纵轴。有界性 在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的范围，即绝对值很大的随机误差几乎不出现。抵偿性 在相同条件下，当测量次数n时，全体随机误差的代数和等于零，即。单峰性 绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出现的机会多，即前者比后者的概率密度大，在=0处随机误差概率密度有最大值。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R1、 R2、R3、R4。U为电桥的直流电源电压。当四臂电阻R1=R2=R3=R4=R时，称为等臂电桥；当R1=R2=R,R3=R4=R(RR)时，称为输出对称电桥；当R1=R4=R，R2=R3 =R(RR)时，称为电源对称电桥。直流电桥电路 当电桥输出端接有放大器时，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 (1)设电桥为单臂工作状态，即R1为应变片，其余桥臂均为固定电阻。当R1感受被测量产生电阻增量R1时，由初始平衡条件R1R3=R2R4得，代入式（1），则电桥由于R1产生不平衡引起的输出电压为 (2)对于输出对称电桥，此时R1=R2=R,R3=R4=R，当R1臂的电阻产生变化R1=R，根据（2）可得到输出电压为 (3)对于电源对称电桥，R1=R4=R,R2=R3=R。当R1臂产生电阻增量R1=R时，由式（2）得 (4)对于等臂电桥R1=R2=R3=R4=R，当R1的电阻增量R1=R时，由式（2）可得输出电压为 (5)由上面三种结果可以看出，当桥臂应变片的电阻发生变化时，电桥的输出电压也随着变化。当RR时，电桥的输出电压与应变成线性关系。还可以看出在桥臂电阻产生相同变化的情况下，等臂电桥以及输出对称电桥的输出电压要比电源对称电桥的输出电压大，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，R1=R+R,R2=R-R,R3=R+R,R4=R-R，将上述条件代入式(1)得 (6)由式(6)看出，由于充分利用了双差动作用，它的输出电压为单臂工作时的4倍，所以大大提高了测量的灵敏度。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，则由于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。热电阻的测量电路4.采用阻值为120灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1和1 000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。解：单臂时，所以应变为1时/V，应变为1000时应为/V；双臂时，所以应变为1时/V，应变为1000时应为/V；全桥时，所以应变为1时/V，应变为1000时应为/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。5.采用阻值R=120灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120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：mV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，R3=R4=100，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50，灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5 000，试求此时电桥输出端电压U0。题6图解：此电桥为输出对称电桥，故/mV7.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=C0-bx/d （1）电容因位移而产生的变化量为其灵敏度为 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。设极板面积为A，其静态电容量为，当活动极板移动x后，其电容量为 (1)当xd时 则 (2)由式（1）可以看出电容量C与x不是线性关系，只有当 x t0)。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。3简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。4试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法。；四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。图中，e为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R1R5及RCM均为桥臂电阻。RCM是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。R1R5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R1=R2，并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样，即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变，从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I1=I2=I/2=0.5mA。回路输出电压U为热电偶的热电动势e、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和：当热电偶的热端温度一定，冷端温度升高时，热电动势将会减小。与此同时，铜电阻RCM的阻值将增大，从而使URCM增大，由此达到了补偿的目的。自动补偿的条件应为 8现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度为30，动圈显示仪表(机械零位在0)指示值为400，则认为热端实际温度为430，对不对?为什么?正确值是多少?解：不对，因为仪表的机械零位在0，正确值为400。9如图5.14所示之测温回路，热电偶的分度号为K，毫伏表的示值应为多少度?答：毫伏表的示值应为(t1-t2-60)。10用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图5.15所示，已知：冷端温度固定在0，t030，仪表指示温度为210，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线，相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度?解：实际温度应为270，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30，故应该加上60。第六章 电压传感器1为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量?答：因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。2压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?答：压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。3一压电式传感器的灵敏度K110pCMPa，连接灵敏度K2=0.008VpC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K3=25mmV，当压力变化p=8MPa时，记录笔在记录纸上的偏移为多少?解：记录笔在记录纸上的偏移为 S=100.008258=16/mm4某加速度计的校准振动台，它能作50Hz和1g的振动，今有压电式加速度计出厂时标出灵敏度K100mVg，由于测试要求需加长导线，因此要重新标定加速度计灵敏度，假定所用的阻抗变换器放大倍数为1，电压放大器放大倍数为100，标定时晶体管毫伏表上指示为9.13V，试画出标定系统的框图，并计算加速度计的电压灵敏度。解：此加速度计的灵敏度为 mV/g标定系统框图如下：第七章 光电传感器1光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。2常用的半导体光电元件有哪些?它们的电路符号如何?答：常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。它们的电路符号如下图所示：3对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。答：光敏二极管、三极管及光电池的测量电路如下图所示。4什么是光电元件的光谱特性?答：光电元件的光谱特性是指入射光照度一定时，光电元件的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光电元件只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光电元件的光谱特性。5光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?答：光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。图中1是光源发出的光信号，2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I。光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。 检测技术复习题一、填空1、传感器由敏感元件、传感元件 、测量转换电路 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、有一温度计，它的量程范围为0200，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为 1，当测量100 时的示值相对误差为1%。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型 NTC突变热敏电阻。5、霍尔元件采用恒流源激励是为了减小温漂 。6、已知某铜热电阻在0时的阻值为50，则其分度号是CU50，对于镍铬-镍硅热电偶其正极是 镍铬 。7、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。8、自动检测系统中常用的抗电磁干扰技术有光屏蔽、浮置、接地、滤波、光电隔离等。9、金属电阻的应变效应是金属电阻应变片工作的物理基础。10、电磁干扰的形成必须同时具备的三项因素是干扰源、敏感接收器、干扰途径 。11、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿网络，其目的是为了温度补偿。12、计算机可以在采集到数据以后进行数据的处理、分析、存储和打印，以得到我们需要的结果。12、 计算机可以在采集到数据以后进行数据的处理、分析、存储和打印，以得到我们需要的结果。13、 在拉伸试验中，拉力传感器将拉力信号变成电信号；位移传感器将变形信号换为电信号，两个电信号经A/D转换后变为数字量，再经接口电路进入计算机，计算机再将接收到的数字量通过D/A换算成等效的物理量，绘制出应力-应变曲。14、 补偿导线是一对与热电偶配用的导线，在工作范围内与被补偿的热电偶具有相同的电势-温度关系列化。 15、 差动传感器是位移测量中应用最广的一种传感器，它是利用线圈的互感作用将位移转换成感应电动势的变化。传感器本身就是一个变压器，传感器有一个初级线圈和两个次级线圈，由于两只次级线圈按电势反相串接，以差动方式输出，因此称为差动变压器式传感器。16、 霍尔传感器由于结构简单、尺寸小、无触点、动态特性好、寿命长等特点，而得到了广泛应用。如磁感应强度、电流、电功率等参数的检测，都可选用霍尔器件。17、 霍尔传感器特别适合于大电流、微小气隙中的磁感应强度、高梯度磁场参数的测量；利用霍尔器件的开关特性可以对转速进行测量。18、 数据采集卡名目繁多、类型丰富，功能强大，很多数据采集卡不仅具有模拟量的输入/输出功能，同时也具有开关量的输入/输出功能和其它很多特殊功能。19、 RS-232C是一般PC机上默认的串行通信接口，但由于RS-232C的传输距离只有15米，所规定的是点对点通信接口，故并不适合于工业现场使用。但RS-232C接口很容易转换成RS-48总线接口，同时RS-485总线采用的是差分电压传输，可以传输1200米的距离，RS-485总线利用设备地址方式实现一台PC机对多台RS-485设备的通信而方便的构成网络，因而在工业数据检测与控制中得到了广泛的应用。20、 为了克服随机干扰引入的随机误差，可以采用一些数字滤波的方法来提高检测数据的精度和可靠性。数字滤波的方法有：限幅滤波、中位值滤波、算术平均值滤波和移动平均值滤波。21、 在工业控制系统中常常采用PID控制，比例控制能迅速反应误差，但比例控制不能消除稳态误差。比例系数的加大，会引起系统的不稳定；积分控制的作用是，只要系统存在误差，积分控制作用就不断地积累，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高。22、误差产生的原因和类型很多，根据造成误差的不同原因，有不同的分类方法，按照性质可分为 系统误差 、随机误差 、粗大误差 三种。（粗大误差：在一定的测量条件下，超出规定条件下预期的误差称为粗大误差，一般地，给定一个显著性的水平，按一定条件分布确定一个临界值，凡是超出临界值范围的值，就是粗大误差，它又叫做粗误差或寄生误差。）23、微差法是零位法和偏差法的组合。先将被测量与一个已知标准量、进行比较，不足部分再用偏差法 测出。24、应变片丝式敏感栅的材料是金属电阻丝。为确保应变片的性能，对此类材料的主要要求是：应变灵敏系数K0大，且为常数；电阻率大；电阻温度系数小 。 25、 变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因此该类型电感式传感器适用于测量微小位移的场合。26、 目前我国生产两种初始电阻值分别为R0=100.00欧姆与R0=50.00欧姆的铜热电阻，它们对应的分度号分别为Cu100与Cu50 。27、 电容式传感器做成差动式结构后，非线性误差大大降低了，而灵敏度比单极距电容传感器提高了一倍。与此同时，差动式电容传感器还能减小静电引力给测量带来的影响，并有效的改善由于环境影响所造成的误差。 28、 被测体的电阻率越大，相对导磁率越小，传感器线圈的激磁频率越小，则电涡流的轴向贯穿深度越大。29、 当把两中材料的金属组成回路，并且在两端温度不同时，回路中将产生一定的电动势并产生电流的现象，这种现象称为热电效应。热电动势是由 接触电动势 和温差电动势组成。30、 由A、B导体组成的热电偶，当引入第三导体C时，只要中间导体的两端温度相同，则C导体的接入对回路总热电动势无影响，这就是中间导体定律。31、 差动放大电路对共模信号的抑制能力很强，温度变化对差动放大电路来说相当于一对共模信号。所以差动放大电路对其零点漂移的抑制就是对共模信号抑制的一种特例。二、简答题1、传感器传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。2、静特性指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。3、简述电容式传感器的工作原理。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 式中: 极板间介质的，极板的遮盖面积；极板间的距离。当被测量的变化使式中的介电常数或任一参数发生变化时，电容量C也就随之变化。4、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。答案要点：传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器将被测量转换成电信号；信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、补偿、校正、模数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录；显示与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。5、如图所示为一典型的电阻温度计测量电桥,其测温范围为0100,R5为Rt在0时的电阻值,R6为Rt在100时的电阻值,试分析它的测量过程。解、K拨至1位，反复调节R0，使仪表指示为0，K拨至3位，反复调节RF，使仪表指示为满偏，K拨至2位，进行测量。三、判断题1、传感器的迟滞会引起分辨率变差，或造成测量盲区，故一般希望迟滞越小越好。()2、热敏电阻不能用于空气绝对湿度的测量。() 3、集肤效应与激励源频率f、工件的电导率、磁导率等有关，频率f越高，电涡流的渗透深度就越深。() 真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且是可以测量的。（ ）4、线性度是传感器的静态特性之一。 （ ）5、电涡流式传感器可以进行无接触测量和探伤。 （ ）6、热敏电阻除了用于温度传感器外，还可用于湿度传感器。 （ ）7、变压器式传感器可以进行无接触测量。 （ 8、在传感器的基本特性中，瞬态响应特性是其动态特性之一。 （ ）9、热电偶不属于温度传感器。 （ ）10、电阻传感器和电容传感器都可以用于湿度的测量。 （ ）11、霍尔传感器是根据霍尔效应制成的传感器。 （ ）四、计算题1、4位二进制权电阻网络DAC如图9-5所示，设基准电压UREF=-8V，RF= R/2，试求输入二进制数D3D2D1D0=1001时的输出电压值。3、计算 图为一直流应变电桥，E = 4V， R1=R2=R3=R4=350， 求：R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为R1=3.5 时输出U0=?。 R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?。 R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。 R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。 4、压力传感器测量砝码数据如下，试解释这是一种什么误差，产生这种误差的原因是什么。 N(g) 0 1 2 3 4 5 正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5 反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5 解：迟滞误差；静态误差；传感器本身材料的缺陷造4、用一支分度号为(镍铬-镍硅)热电偶测量温度源的温度，工作时的参考端温度(室温)t0=20，而测得热电偶输出的热电势(经过放大器放大的信号，假设放大器的增益K=10)32.7mv，则E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV，那么热电偶测得温度源的温度是多少呢? 解：由附录热电偶分度表查得： E(t0,t0)=E(20,0)=0.798mV已测得 E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV 故 E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0, t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV热电偶测量温度源的温度可以从分度表中查出，与4.068mV所对应的温度是100。传感器与自动检测技术一、填空题（每题3分）1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、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。2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。14、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用电桥电路。 15、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。16、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2倍。 17、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单、适应性强。18、 电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。19、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器。20、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。 21、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。22、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。 23、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。24、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。25、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。26、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。27、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式三大类。28、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 29、压电式传感器是一种典型的自发电型传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的目的。 30、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为极化效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称电致伸缩效应。31、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗，并保持输出电压与输入电压成正比。32、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源，以实现阻抗匹配，并使其输出电压与输入电压成正比，且其灵敏度不受电缆变化的影响。33、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的接触电势构成，另一部分是单一导体的温差电势。34、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是中间温度定律。 35、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻。 36、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。 37、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。38、热电阻最常用的材料是铂和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。 39、热电阻引线方式有三种，其中三线制适用于工业测量，一般精度要求场合； 二线制适用于引线不长，精度要求较低的场合；四线制适用于实验室测量，精度要求高的场合。 40、霍尔效应是指在垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受洛仑兹力的作用，则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积，从而使这两个端面出现电势差的现象。41、制作霍尔元件应采用的材料是半导体材料，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。42、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔元件的尺寸。43、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为光电效应 传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。 44、按照测量光路组成，光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。45、光电传感器的理论基础是光电效应。46、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。47、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，其次级绕组都用同名端反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。48电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。49影响金属导电材料应变灵敏系数K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。50、传感器的基本特性通常指的是传感器的输入和 输出 之间的关系特性。51、在传感器领域，应用比较广泛的基本电量传感器有电阻式传感器、 电容式传感器、电感式传感器和电涡流式传感器。52、物质的光电效应通常分为外光电效应、 内光电 效应和光生伏打效应三类。53、压电式传感器的工作原理是以晶体的 压电 效应为理论依据。54、电阻应变片的工作原理是基于金属的 应变 效应。55、.传感器的动态特性包括瞬态响应特性和 频率 响应特性。56、霍尔电势与半导体薄片的厚度成 正 比。57、温度传感器主要用来检测物体的 温度 。58、传感器是由敏感元件 与转换元件组成的。59、红外测温仪是利用热辐射体在 红外 波段的辐射通量来测量温度的。60、霍尔传感器是利用霍尔效应 原理将被测物理量转化为电势的传感器。61、压电传感器的工作原理是以 晶体 的压电效应为理论依据。62、热电偶属于 温度 传感器，常用来测量物体的温度。63、电磁波谱中紫光携带的能量比红光携带的能量要大或多。64、光纤按其传输模式多少分为单模光纤和多模 光纤。65、湿敏元件除对环境湿度敏感外，对 温度 亦十分敏感。66、热敏电阻按温度系数可分为PTC（或正温度系数型） 、NTC或负温度系数型以及在某一温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器CTR的传感器。67、霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测量转换为 电势 的传感器。68、弹性 滞后 和弹性后效及蠕变是弹性敏感元件的两个基本特性。69、金属应变片的弯曲半径越大，其 横向 效应也越大。70、固体受到作用力后 电阻率 发生变化的现象称为固体的压阻效应。71、热电阻传感器分为金属热电阻和 半导体 热电阻两大类。72、光纤模式指的是 光波 沿光纤传播的途径和方式。73、光敏二极管是一种利用PN结 单向导电性的结型光电器件。75、电感式传感器以电和磁为媒介，利用磁场变换引起线圈的 自感量或者互感量的变化，把非电量转换为电量的装置。76、热电偶回路产生的电势由 接触 电势传和温差电势两部分组成。77、光电管是利用外光电 效应制