传感器各章练习题.doc

传感器基础1、传感器主要完成两方面的功能：检测和（ ）。A、测量 B、感知 C、信号调节 D、转换2、属于传感器静态特性指标的是（ ）。A、重复性B、固有频率 C、灵敏度 D、漂移3、传感器的主要功能是（ ）。A、检测和转换 B、滤波与放大C、调制与解调 D、传输与显示4、传感器的下列指标中全部属于静态特性的是（ ）。A、线性度、灵敏度、阻尼系数 B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移 D、精度、时间常数、重复性5、一个实用的传感器由那几部分构成？各部分的功用是什么？用框图标示出你所理解的传感器系统。电阻式传感器一、填空选择题1、与金属箔式应变片相比，半导体应变片的最大优点是 。2、应变直流电桥测量电路中，全桥灵敏度是单臂电桥灵敏度的 倍。3、应变直流全桥电路中，相邻桥臂的应变片的应变极性应 （选一致或相反）。4、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称为 效应。固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称为 效应。要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需要采用特别设计的测量电路，通常采用 或 。5、电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器，这些参数包括（ ）。A、位移 B、加速度 C、力 D、力矩二、简答题1、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。三、计算题1、如果将100的应变片贴在弹性试件上，若试件截面积S0.5104m2，弹性模量E=21011N/m2，若由5104N拉力引起的应变片电阻变化为1，试求该应变片的灵敏系数。2、如题图1-1所示为等强度梁测力系统，为电阻应变片，应变片灵敏度系数，未受应变时，当试件受力时，应变片承受平均应变，求 ： （1）应变片电阻变化量和电阻相对变化量。（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3，求电桥 输出电压是多少。 电感式传感器1、电感式传感器是建立在 基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的 或 的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现非电量的测量。2、电感式传感器可以对（ ）等物理量进行测量。A、位移B、振动 C、压力D、流量3、差动变压器结构形式有 、 和 等，它们的工作原理基本一样，都是基于线圈互感量的变化来测量的。4、为什么电感式传感器一般都采用差动形式? 解：差动式结构，除了可以改善非线性，提高灵敏度外，对电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用；作用在衔铁上的电磁力，是两个线圈磁力之差，所以对电磁力有一定的补偿作用，从而提高了测量的准确性。5、涡流式传感器的主要优点是什么? 解：电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点，应用极其广泛。6、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？解：还可以对厚度、表面温度、速度、 应力、材料损伤等进行非接触式连续测量。电容式传感器一、选择填空题1、变极距型电容传感器的灵敏度K= 。2、电容式传感器采用 作为传感元件，将不同的 的变化转换为_ 的变化。3、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为 、_ 和 。4、电容式传感器常用的转换电路有： 、 、运算放大电路、_和 等，转换为电量的变化，进而实现非电量的测量。5、移动电容式传感器的动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量的变化，传感器电容改变量C与动极板水平位移成 关系，C与动极板角位移成 关系。6、电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。A、变极距式B、变介电常数式C、变面积式D、空气介质变极距式7、电容式传感器采用差动连接的目的是（）。A、改善回程误差B、提高固有频率C、提高精度D、提高灵敏度8、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（）。A、保持不变B、增大一倍C、减小一倍D、增大两倍9、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）。A、灵敏度增加B、灵敏度减小C、非线性误差增加D、非线性误差不变二、计算题1、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm，假设与被测工件的初始间隙为d0=0.3mm，极板间介质为空气。试求：如果传感器与工件的间隙减少d=10m，电容的变化量。2、一个以空气为介质的平板电容式传感器，其中 a=10mm，b=16mm，两极板间距d=1mm。测量时，若上极板在原始位置上向左平移了2mm，求该传感器的电容变化量。光电式传感器1、光纤传感器用的光纤主要有两种：（ ）。A、单模光纤 B、多模光纤 C、单晶光纤 D、多晶光纤2、按探测机理的不同，红外传感器分为 和 两大类。3、光纤工作的基础是 。4、任何物质，只要它的温度高于 ，就会向周围空间辐射红外线。5、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（ ）。A、数值孔径反映了光纤的集光能力B、光纤的数值孔径与其几何尺寸有关 C、数值孔径越大，光纤与光源的耦合越容易 D、数值孔径越大，光信号的畸变也越大6、光导纤维是利用哪种光学现象进行导光的？光导纤维的数值孔径有和意义？入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。数值孔径是多模光纤的一个重要的光学参数，它表征多模光纤集光能力的大小以及与光源耦合难易的程度，同时对连接损耗、微弯损耗及衰减温度特性、传输带宽等都有影响。NA越大，则光纤接收光的能力也越强。从增加进入光纤的光功率的观点来看，NA越大越好，因为光纤的数值孔径大些对于光纤的对接是有利的。但是NA太大时，光纤的模畸变加大，会影响光纤的带宽。此外，数值孔径表达式NA=根号下（n12-n22），其中n1表示纤芯折射率，n2表示包层折射率，是在阶跃光纤的条件下推导出来的，即认为纤芯区域的折射率是均匀的。但多模光纤目前大多为渐变光纤，其纤芯区域中的折射率是渐变的。所以对应于的数值孔径叫做最大理论数值孔径NAt，而在实际中却最常使用强度有效数值孔径NAe ，它们两者的关系为NAt=1.05NAe7、简述什么是红外传感器，简述红外传感器的组成。由光学系统、探测器、信号调理电路及显示单元组成。8、什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。解：光电效应首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电转换元件变换成电信号,光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类：a)在光线作用下，能使电子逸出物体表面的现象称为外光电效应;b)受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。9、分别列举属于内光电效应和外光电效应的光电器件。解：外光电效应，如光电管、光电倍增管等。内光电效应，如光敏电阻、光电池和光敏晶体管等。10、什么是光电导效应和光生伏特效应？这些光电效应的定性光电器件各自有哪些？11、什么是外光电效应和内光电效应？与之对应的光电器件有哪些？压电式传感器一、选择填空题：1、压电式加速度传感器是（ ）传感器。A、结构型B、适于测量直流信号C、适于测量缓变信号D、适于测量动态信号2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（ ）。A、晶体不产生压电效应B、在晶体的电轴x方向产生电荷C、在晶体的机械轴y方向产生电荷D、在晶体的光轴z方向产生电荷3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（ ）。A、正压电效应B、逆压电效应C、横向压电效应D、纵向压电效应4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（ ），压电陶瓷的稳定性（ ）。A、高，差B、高，好C、低，差D、低，好5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（）。A、正压电效应B、逆压电效应C、横向压电效应D、纵向压电效应6、压电式传感器可等效为一个 和一个电容并联，也可等效为一个与 相串联的电压源。7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有 放大器和 放大器两种形式。二、简答题1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？2、压电式传感器为何不能测量静态信号？3、压电式传感器连接前置放大器的作用是什么？热电式传感器1、热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的_电动势，另一部分是单一导体的_电动势。2、热电偶产生热电势必须具备的基本条件是1 、 2 。3、热电偶中热电势的大小仅与 的性质、 有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。4、常用的热电式传感元件有 、 和热敏电阻。5、在各种热电式传感器中，以将温度转换为电势或电阻的方法最为普遍，例如热电偶是将温度变化转换为 的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为 的测温元件。6、半导体热敏电阻包括：（ ）。 A、正温度系数热敏电阻 B、负温度系数热敏电阻 C、临界温度系数热敏电阻 D、非温度系数热敏电阻7、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律（ ）。 A、中间导体定律 B、中间温度定律 C、标准电极定律 D、均质导体定律8、热电偶中热电势由（ ）组成。 A、感应电动势 B、温差电动势 C、接触电动势 D、切割电动势9、工程（工业）中，热电偶冷端处理方法有（ ） A、热电动势修正法 B、温度修正法 C、0恒温法 D、冷端延长法10、实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（ ） A、纯金属 B、非金属 C、半导体 D、合金 11、热电偶测量温度时，（ ）。A、需加正向电压 B、需加反向