传感器期末复习题及答案

传感器复习问题1可变间隙式静电电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间为(b )。a比例关系b反比例关系c没有关系2、以下不符合静电电容式传感器的测量电路的是(d )a .调频测量电路b .运算放大器电路c .脉宽调制电路d .相敏感检波电路3 .霍尔元件产生不均匀电位的主要原因不包括(c )a .霍尔电极的安装位置是非对称的还是不在同一电位上b .半导体材料不均匀引起的电阻率不均匀和几何尺寸不均匀c .环境温度变化d .激励电极接触不良引起的激励电流的不均匀分配4、以下不符合不等位电位U0产生原因的是(c )。a .霍尔电极的安装位置是非对称的还是不在同一电位面上b .半导体材料的不均匀导致电阻率的不均匀或几何尺寸的不均匀c .元件由金属或绝缘体构成d、激励电极接触不良引起的激励电流的不均匀分布等。5、霍尔传感器的说法错误的是(a )a、霍尔板越厚，霍尔传感器的输出灵敏度越大b、霍尔板越薄，霍尔传感器的输出灵敏度越大c、霍尔传感器为测量元件d，霍尔传感器可以是开关元件6、两个压电元件串联连接的情况与单片的情况相比，正确的是(b )a .串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同b .串联连接时，输出电压加倍，电荷量与单片时相同c .串联连接后电荷量增加2倍，电容不变d .串联连接后电荷量变为2倍，电容量为单板时的一半7 .厚度测量用的压电陶瓷器件利用了(c )的原理。a .磁阻效应b .压电电阻效应c .正压电效应d .反压电效应8 .当运算放大器的放大因子大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与方程(a )成比例。a .输入电荷b .反馈电容c .电缆电容器d .放大率9 .水晶晶体在沿着电轴x方向的力的作用下(d )a .产生压电效应b .产生逆压电效应c .横向压电效应d .产生纵向压电效应10 .关于压电式传感器中压电元件的连接，以下的说法正确的是(a )a .与单片相比，并联时的电荷量为1倍，电容为1倍，输出电压不变b .与单板相比，串联时的电荷量为1倍，电容为1倍，输出电压为1倍c .与单片相比，并联时的电荷量不变，电容减半，输出电压增大1倍d .与单片相比，串联连接后电荷量不变化，电容减半，输出电压不变化11 .在以下光电元件中，基于光电效应进行操作的是(b )a .光电二极管b .光电电阻c .光电倍增管d .光电池12 .封装在光电分离耦合器内部的是(d )a .发光二极管和发光晶体管b .光电二极管和光电晶体管c.2个发光二极管或2个光电晶体管d .发光二极管和光电晶体管13 .需要光电二极管的操作(b )a、正向动作电压b、反向动作电压也可以不施加c、电压d、正、反电压14 .关于光电阻的描述正确的是(a )a、暗电阻大b、亮电阻大c，同样大小d，无法比较15 .基于外部光电效应的光电元件有(a )a、光电倍增管b、光电池c、受光电阻d、发光二极管16 .利用内部光电效应原理制造的光电元件是(d )。a .光电管b .光电倍增管c .光电池d .光敏电阻17、在以下装置中，基于外部光电效应制造的是c。a光电电阻b光电池c光电倍增管d光电晶体管18光电阻的特性为(d )a .光照射时亮电阻大b .光照射时暗电阻小c .无光时暗电流大d .接触某波长范围的光时明亮的电流大19 .根据光伏效应操作的光伏元件是(c )a .光电二极管b .光电电阻c .光电池d .光电倍增管1 .在一个导体(或者半导体)的两端流过控制电流I，在垂直方向上施加磁场b时，在另一侧产生与控制电流和磁场成比例的电动势的现象称为霍尔效应，将该电动势称为霍尔电位。 施加磁场后，半导体(导体)的电阻值随磁场变化的现象成为磁阻效应。2 .某介质向一定方向施加力而变形时，在内部产生极化现象的同时，其表面产生符号相反的电荷，消除外力后返回不带电状态的现象称为正压电效应。 在电介质极化方向上施加电场时，电介质会变形，这种效果也称为逆压电效应。3 .在光的作用下，电子从物体的表面释放出来，这种入射光强度(称为外部光电效应)改变物质的电导率的现象被称为光电效应。当半导体材料吸收光能时，在PN结中产生电动效应。4 .不同金属的两端分别连接构成闭合回路，两端温度不同时，电路产生电动势的现象称为热电效应。 若两金属类型相同的两端温度不同，则一端加热时电路中的电动势E=0。5、光电传感器的理论基础是光电效应。 通常，把光照射到物体表面后产生的光电效果分为3种。 第一类利用光线的作用下光电子从物体的表面逃逸的外光效应，这样的元件利用光电子管、光电倍增管的第二类利用通过光的作用使材料的内部电阻率变化的内部光电效应，这样的元件具有光电阻，第三类利用通过光的作用在物体内部产生一定方向的电动势的光发电伏效应6、热电偶产生的热电势由两个导体的接触电位和单一导体的温差电位构成，其公式为Eab(T，To)=。 用热电偶温度补偿补偿导线的方法(冷端延长线法)，在连接导线和热电偶之间，连接导线，使热电偶的基准端远离热源，移动到环境温度稳定的地方，起到减少冷端温度变化的影响的作用。7、压力磁性传感器的工作原理是，某强磁性物质在外部的机械力作用下，在其内部产生机械压力，引起极化现象的现象被称为正压电效应。 相反，某些铁磁体会因外部磁场而产生机械变形，这种现象称为负压电效应。8、气隙传感器，当街道的铁接近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加。9 .螺线管式差动变压器式传感器理论上在电枢位于中心位置时输出电压为零，但实际上差动变压器的输出电压并非零，在利用将该非零的电压称为零残馀电压的差动变压器测量位移的情况下，如果需要区别位移方向(或正负)，则采用相位敏感检波电路1 .什么是霍尔效应？ 霍尔电位与什么因素有关？如果电流流过放置在磁场上的导体和半导体，电流垂直于磁场的话，在垂直于磁场和电流的方向出现电位差的现象是霍尔效应，科学家埃德温霍尔在1879年发现的。 产生的电位差称为霍尔电压。2 .什么是热电动势、接触电动势？热电动势：将两种不同材料的导体(或半导体) a、b连接在一个闭合电路上，使两个节点温度不同，电路中存在热电势。 产生电流的热电势称为温差电位或塞贝克电位，通称为热电势。接触电动势：接触电位是由两种不同导体构成的自由电子，其密度不同，在接触部位形成的热电势。 其大小与导体的形状和尺寸无关，取决于两个导体的性质和接触点的温度。3什么是压电效应？ 什么是正压电效应和反压电效应？当某个电介质在一定方向受到外力的作用而变形时，由于内部电极化现象，在两个表面同时产生符号相反的电荷，当外力被消除时，返回不带电状态的力的方向发生变化，电荷的极性发生变化。 晶体受力的电荷量与外力的大小成正比。 这种现象被称为正压电效应。 当对晶体施加一定的变形电场时，晶体本身产生机械变形，外部电场脱落，变形也消失，称为逆压电效应4 .霍尔元件、磁敏电阻、磁敏晶体管相比较，有哪些共同点和不同点？ 简述各自的特点。霍尔元件具有体积小、外围电路简单、动态特性好、灵敏度高、频带宽度等多个优点，在确定霍尔元件后，通过测定电压、电流、磁场能够检测非电力量，例如力、压力、变形、振动、加速度等，因此霍尔元件通电电流不变化，霍尔电位为磁性励磁电流和磁场强度都是变量，传感器输出与两者的乘积成正比，可以测量乘法的物理量，例如功率。 磁场强度不变时，传感器输出与励磁电流成正比，可以检测与电流相关的物理量，直接测量电流。磁敏电阻与霍尔元件的种类相同，是磁电转换元件，两者的本质不同在于，磁敏电阻没有判断极性的能力，与辅助材料(磁性钢)并用后才有识别磁极的能力。磁敏二极管可用于检测交流直流磁场，特别是弱磁场。 可作为不断测量无触点开关、罐式电流计、高压线电流的大跨度高斯计、泄漏磁通计、磁性探测器等设备装置使用。 磁敏晶体管具有良好的磁敏感度，主要应用于磁场测量，特别适用于10-6T以下的弱磁场测量，不仅能测量磁场大小，还能测量磁场方向电流测量。 特别是大电流不断被检测保护制作计算机的无触点键、机床的接近开关等无触点开关和电位计泄漏探伤和位移、转速、流量、压力、速度等各种工业控制中的参数测量。5传感器的静态特性是什么？ 描述了哪些绩效指标？静态特性是在输入量恒定或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标是线性、滞后、重现性、分辨率、稳定性、温度稳定性、各种抗噪声稳定性。6 .什么是电阻应变效应？ 如何利用这个效果制造应变计？如果对导体作用拉伸力或压力的外力，则在产生机械变形的同时，机械变形引起导体的电阻值变化，这种导体材料通过变形而使电阻值变化的现象被称为电阻应变效应。外力作用时，导体的电阻率、长度、截面积发生变化，引起电阻值的变化，通过测量电阻值的变化来检测外力的大小。7 .传感器各部分表示什么意思？传感器：直接感知传感器中测量的部分。传感器：感受规定的测量，能够按照一定的规则转换为可输出信号的设备和装置，通常由传感器和转换元件构成。信号调整器：转换输入输出信号的装置。变送器：可输出标准信号的传感器8应变计的灵敏度系数是什么？ 和金属电阻线的灵敏度系数有什么不同？ 为什么？钢丝灵敏度系数主要由材料的几何尺寸决定。 受力材料的几何尺寸，电阻率的变化。 实际应变仪的灵敏度系数包括基板、粘合剂以及敏感网格的横向效应。 虽然长度相同，但应变的状态不同，制作完成线材的应变计(粘贴在试验片上)后，灵敏度降低。9金属应变仪和半导体应变仪在工作原理上有什么不同？ 半导体应变仪的灵敏度系数范围是多少，金属应变仪的灵敏度系数范围是多少，为什么有这样的不同，说明其优缺点。 以线电阻应变仪与半导体应变仪的相同点和不同点为例进行说明。金属导体应变计的电阻变化是机械应变引起的应变效应，对半导体来说，应变传感器主要利用半导体材料的压电电阻效应。 金属电阻线灵敏度系数半导体灵敏度系数约为50100 .如何改善10单极式变极距离型电容传感器的非线性？非线性随相对位移的增加而增加，为了保证线性而必须限制相对位移大小的起始极距与灵敏度、线性度相矛盾，因此可变极距式静电电容传感器提高了仅适用于小位移测量的传感器的灵敏度，改善了非线性关系什么是11感应式传感器？ 感应式传感器分为什么类型，有什么特点？感应式传感器是利用线圈的自感和互感的变化来实现非电量的电气测量的机电转换装置，传感器利用电磁感应定律，将被测量非电量转换为电感和互感的变化。 可用于测量位移、振动、压力、应变、流量、密度等参数。感应式传感器的种类：自感应式、涡流式、差动式、变压式、压磁式、感应同步器。工作原理：自感、互感、涡流、压磁。1某霍尔元件的尺寸为，在、方向流过电流，在与和垂直的方向施加均匀的磁场，灵敏度求出输出霍尔电位和载流子浓度。解答：2 .在以钢为材料的实心圆柱形的试验片上，将电阻120的金属应变计R1和R2(图像)在轴线和圆周方向上各贴一张，将这两个应变计连接到桥上。 测量了钢的泊松系数、应变计的灵敏度系数k=2、桥电源电压U=2V、试验片沿轴向拉伸时应变计R1的电阻变化值。 试验：轴向应变电桥的输出电压。3.6解1 :1 )轴向应变为2 )桥的输出电压为解2 :3 .设负载电阻为无限大(开路)，图中E=4V，R1=R2=R3=R4=100。(1)R1是金属应变计，其馀为外接电阻，R1的增量为R1=1.0时，求出桥的输出电压Uo。(2)R1、R2都是应变计，且批号相同，感应应变的极性和大小相同，其馀为外接电阻，求出桥的输出电压Uo。(3)R1、R2均为应变计，批号相同，应变的大小为R1=R2=1.0，但极性相反，其馀为外接电阻，求出桥的输出电压Uo。解答：(1)(2)(3)r1受到拉伸变形，R2受到压缩变形时