传感器复习题.doc

传感器技术及应用复习题* 试题的类型为：填空、选择、问答及计算题四种类型。一、填空题（每个空格1分，约占25-30分）1. GB/T7665-2005对传感器的定义是。2. 按照工作机理可以把传感器分为、和三大类。物理型传感器可以分为和传感器。3. 按照信息的传递方式可以把传感器分为和传感器。4. 传感器的基本特性是指传感器的和之间关系的特性，一般分为和两大类。5. 传感器的静态特性是指对于静态的输入信号，传感器的与之间所具有的相互关系。6. 传感器所能测量的最大被测量(即输入量的数值)称为，最小的被测量则称为，而用这两个数值表示的测量区间，则称为。7. 在相同工作条件下，传感器进行全测量范围测量时，正行程和反行程输出的不重合程度称为或。8. 用以描述传感器可以感受到的被测量最小变化的能力。9. 将传感器的输入量设定在某个值，测量出相应的输出值，使环境温度上升或下降一定间隔，若输出值发生变化，说明传感器具有。10. 当传感器的随时间变化时，其的响应特性就是传感器的。11. 温度传感器也叫做，是一种的装置。12. 利用感温材料，把测量温度变化转化为测量电阻的测温系统，主要有和两大类。13. 热电阻温度计的测量电路一般采用精度较高的电桥电路，为消除连接导线电阻随环境温度变化而造成的测量误差，常采用和连接法。14. 热敏电阻一般分为三种类型：热敏电阻、热敏电阻和热敏电阻。15. 利用两种不同的金属连接在一起，当结点处温度变化时，另两端产生电势变化的原理制成的传感器称为。16. 热电效应产生的电势是由效应和效应引起的。17. 珀尔贴效应产生电势，汤姆逊效应产生电势。18. 光敏传感器又称为，是的装置。19. 按照工作原理将光敏传感器分为四类：、和，其中，是惟一的有光源光敏传感器。 20. 光敏电阻是利用光敏材料的效应制成的光电元件。21. 光电池属于效应器件。22. CCD是指器件。23. 电阻应变计也称。按照敏感栅所用材料可以分为和两种。24. 为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：、和三种方法。25. -石英晶体的X轴称为，垂直于X轴的平面上最强；Y轴称为，沿Y轴的最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。26. 压电陶瓷受外力作用而产生的机械效应转变为相应的电效应的现象就是压电陶瓷的效应。27. 磁敏传感器是一种将转换为相应的的器件或装置。28. 霍尔元件是利用原理将被测量转换成的一种传感器。29. 在霍尔式传感器中，霍尔元件的效应使霍尔输出降低，尤其在强磁场时，霍尔输出降低较多，需采取措施予以补偿。30. 科宾诺元件是一种典型的元件。31. 目前，对不同气体进行检测的方法主要有、。32. 湿度传感器按照结构可分为、和其它类型三大类。33. 声敏传感器是一种将在气体、液体或固体中传播的转换成的器件或装置，它用或者的方法检出信号。34. 酶传感器属于。35. 从结构上讲，智能传感器是由和两个中心部分构成的。二、选择题（每项选择2分，约占30分）1. 下列哪个指标可以用来衡量传感器的静态特性。a. 线性度 b. 上升时间 c. 振荡次数 d. 响应时间2. PTC热敏电阻是热敏电阻。a. 负温度系数 b.正温度系数 c. 临界温度系数 d.都不是3. CTR热敏电阻是热敏电阻。a. 负温度系数 b.正温度系数 c. 临界温度系数 d.都不是4. 两种金属组成热电偶的热电势可以用它们分别与第三种金属组成热电偶的热电势之差来表示，这一定律就是。a. 均质导体定律 b.标准电极定律 c. 中间导体定律 d.中间温度定律5. 当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为。a. 温度特性 b.光照特性 c.光谱特性 d.伏安特性 6. 电荷耦合器件属于。a.光电效应传感器 b.红外热释电探测器 c.固态图像传感器 d.光纤传感器7. 在一定温度下，粘好的应变片在一定的机械应变长时间作用下，指示应变随时间的变化称为。a.蠕变 b.零漂 c.滞后 d.温度不稳定性8. 压电式传感器的物理基础是。a.珀尔贴效应 b.汤姆逊效应 c.磁阻效应 d.压电效应9. 以下哪种材料最适合制作霍尔元件。a. N型半导体 b. P型半导体 c.金属 d.工程塑料10. 霍尔元件的长宽比l/b一般取为最好。a. 1 b. 0.5 c.2 d.1.511. 磁敏二极管属于。a. 霍尔元件 b.半导体磁阻器件 c.结型磁敏器件 d.都不是12. 下列哪种元件完全消除了霍尔效应。a. 磁敏二极管 b.PTC c.科宾诺元件 d. 电荷耦合器件13. 在多种气体共存的条件下，气敏元件区分气体种类的能力称为。a. 灵敏度 b.选择性 c.稳定性 d. 电源电压特性14. 在检测技术中，如果采用的是压电型换能器，发射超声波利用压电材料的，而接收信号则用。a.多普勒效应 b.多普勒频移 c.逆压电效应 d.正压电效应三、问答题（由46个小题组成，共占约20-25分）1. 简述传感器静态特性指标。2. 一般选作感温电阻的材料必须满足哪些要求？3. 什么是金属导体的热电效应？热电偶中补偿导线有什么作用？4. 简要分析金属导体中产生接触电动势的原因和条件。5. 电阻式温度传感器有哪几种？各有什么特点？6. 简述什么是外光电效应、内光电效应。7. 光电效应有哪几种？与之对应的光电元件各有哪些？8. 简述光敏电阻的暗电阻、亮电阻。9. 什么是光生伏特效应？列举一种光生伏特效应器件。10.简述光纤传感器的结构和传光原理。光纤传感器有哪些类型？各有何区别？11.试分析电阻应变计的工作原理。12.金属应变片和半导体应变片在工作原理上有什么不同？13.为什么压电式传感器不利于测量静态或者变化很慢的信号?14.简述什么是霍尔效应并绘制霍尔效应原理图。15.简述影响霍尔效应的因素。16.简述霍尔元件的主要技术参数。17.简述导致霍尔元件零位误差的因素。18.什么是磁阻效应？从原理上磁阻效应可以分为哪几类？19.分析磁阻效应产生的根本原因。20.简述什么是科宾诺元件。21.目前检测不同气体主要采用哪些方法？22.简述气体传感器的主要参数与特性。23.湿度传感器按照结构可以分为哪几类？24.什么是声敏传感器？按照原理可以分为哪几类？25.目前生物传感器中生物信号的转换方式有哪几种？26.简述智能传感器的主要功能。27.与传统传感器相比，智能传感器具有哪些特点？28.测定频响函数的方法有哪几种?（答：确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。）29.简述霍尔电流表的工作原理。（答：霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，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，用霍尔元件来测量这一磁场，其输出的霍尔电势正比于该磁场，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。）30请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。+_+_+5V+5VUHUH恒流驱动 恒压驱动（答：对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合；恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。）31.绘制热电阻测温电桥的三线接法和四线接法原理图，并分析二者异同。32.绘制压电式传感器的实际等效电路，并说明图中各电路元件的意义。33.简述霍尔效应在无损探伤中的应用。四、计算题（由46个小题组成，共占约20-25分）1. 某温度传感器精度等级为0.5级，量程范围6001200，求其最大允许绝对误差A。标定时某点的最大绝对误差为4，问此表是否合格？解：根据精度定义，由题意可知：A=0.5%，YFS=1200600=600故最大允许绝对误差A=AYFS=0.5%600=3标定时某点最大绝对误差为4，大于3，故此温度传感器不合格。2. 将一支灵敏度0.08mV/的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为50，电压表读数为60mV，求热电偶热端温度。解：由题意，电压表上的读数60mV是由热端温度t，冷端温度50产生的，即E（t，50）=60mV。又由中间温度定律E（t，0）= E（t，50）+ E（50，0）=60+500.08=64mV所以热端温度为t=64/0.08=8003. 将100电阻应变片贴在弹性试件上，试件受力的横截面积为S=0.5104m2，弹性模量E=21011N/m2。若F=5104N的拉力可以引起应变电阻变化为1，试求该应变片的灵敏度系数K。解：由题意知该应变片的电阻相对变化量为依据材料力学理论可知试件所受应力=F/S，应变=/E所以应变片灵敏度系数4. 用石英晶体加速度计测量机器振动。已知加速度计的灵敏度为2.5 pC /g（g为重力加速度，g=9.8m/s2），电荷放大器灵敏度为80mV/pC，当机器达到最大加速度时，相应输出幅值电压为4V。试计算机器的振动加速度a。解：整个测试系统的灵敏度系数K应该等于加速度计灵敏度与电荷放大器灵敏度的乘积，故 K=2.580=200mV/g又 ，故5. 已知某霍尔元件尺寸为长L=10mm，宽b=3.5mm，厚d=1mm。沿L方向通以电流I=1.0mA，在垂直于bd方向上加均匀磁场B=0.3T，输出霍尔电势UH=6.55mV。求该霍尔元件的灵敏度系数KH和载流子浓度n各是多少？（电荷电量e=1.6021019C）解：由霍尔电势表达式UH=KHIB得KH=UH/（IB）=6.55/（10.3）=21.8mV/mAT又由灵敏度系数故载流子浓度6. 某霍尔压力计弹簧管最大位移1.5mm，控制电流I=10mA，要求输出电动势20mV，选用HZ-3霍尔片，其灵敏度系数为KH=1.2mV/mAT。问所求线性磁场梯度KB至少是多少？解：依据UH=KHIB可得由题意可知在位移量变化为X=1.5mm时要求磁场变化为B=1.67T所以磁场梯度KB=B/X=1.67/1.5=1.11T/mm*1变间距型平板电容传感器，若d0=1mm时，要求测量线性度为0.1%。求允许间距测量的最大变化量d。解：当变间距型平板电