传感器与检测技术复习试题

1、、填空题2010-2011年传感器与检测技术复习提纲的信号。1、传感器一般由组成。传感器又称为10、请列出你所知道的传感器的各种效应等。2、在采用正弦输入研究二阶传感器频域动态特性时，常用特性和特性来描述传感器的动态特性,等。重要指标是11、现代科学技术的三大支柱是对于丝式应变片主要由组成。应变片的主要参数有;信息技术基础的三个方面是电感式传感器是建立在上,利用线圈12、的改变来实现非电量电测的。电感式传感器可以分为等几大类型。衡量传感器静态特性的重要指标是。衡量传感器动态特性的重要指标是涡流式传感器的信号调理电路主要有等。几种形式。弹性敏感元件的基本特性包括。对弹性敏感元件材料的基本7湿度的

2、表示方法有14、敏元件的典型产品有6机器人外界检测传感器可以分为、丨、机器人触觉传感器包含的内容有热电偶的热电效应是由 和效应引起的。热电偶的三个基本定律是定律、定律以及定律。感应同步器鉴幅型信号处理方式是在滑尺的正余弦绕组中 分别加上相同、相同，但是的信号，鉴相型信号处理方式在滑尺的正余弦绕组中分别加上 I相同、I相同，但13、要求有;氯化锂湿15、通过对热电偶回路的大量研究，获得了热电偶的几个基本定律，它们是定律、定律、定律。171819202122232425电感式传感器是建立在上,禾U用线圈或的改变来实现非电量电测的。电感式传感器可以分为、等几大类型。电感式传感器经信号调理电路输出的信

3、号存在有残余电压，残余电压产生的原因是 、等。感应同步器鉴幅型信号处理方式的工作原理是在滑尺的正、余弦绕组上供给、的正弦电压进行励磁。电荷放大器的作用是 、等。其突出优点是。26、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。27、石英晶体的X轴称为，垂直于X轴的平面上L -最强；Y轴称为，沿Y轴的无压电效应。最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上28、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为 ;利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用电路。29、电阻应变片式传感器按制造材料

4、可分为材料体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,的,的。其中金属材料的电阻变化主要是由而半导体材料的电阻变化主要是由造成形成材料传感器的灵敏度较大。湿度的表示方法有30、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为、和三类，其中可以通过对多次测量结果求 的方请列出几种用于高精度、小位移测量的传感器法来减小它对测量结果的影响。31、在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是把连接导线与热电偶配接。它的作用是 。32、光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm其夹角9 =则莫尔条纹的宽度 B=;莫尔条纹的放大倍数K=两个数值表示的测量区间，

5、则称为33 根据工作原理，电容式传感器可分为型,型，I型三种。为了减小非线性误差，传感器通常做成 结构。34 压电式传感器的工作原理是基于某些介质材料的，是一种典型的有源传感器。35 压电材料开始丧失压电特性的温度叫。36 要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的I相等。37 在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温 度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶 的_定律。38 压电式传感器的等效电路有 、。允许用长电缆连接的放大器称为 。39 为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用_技术。二、选择题D.电荷6.压电式加速度传感器是A.适于测量任意C.适于测量缓变）信

6、号的传感器。.适于测量直流D.适于测量动态7.对于电涡流传感器的谐振测位移电路,时，其输出电压（A.最大D.中间点当无金属导体靠近.最小.随机变化8.电涡流式传感器激磁线圈的电源是A .直流D.低频交流）。.工频交流咼频交流9.变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离之间是（A.正比关系B.反比关系C.无关系do10.单色光的波长越短，它的（A .频率越高，其光子能量越大光子能量越大C.频率越高，其光子能量越小光子能量越小11.热电偶可以测量（.频率越低，其.频率越低，其1. 选择二阶装置的阻尼比Z=0. 707，其目的是（D ）。A.阻抗匹配B增大输出量C 减小输出量D.接近不失真条件

7、2. 用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可（ ）。A增加敲击力B.增加锤头硬度C. 增大锤重D.减小冲击力3. 测量不能直接接触的高温物体温度，可采用（）温度传感器。A.热电偶B .亮度式C.半导体三极管D. 半导体二极管4. 电容式湿度传感器只能测量（）湿度。A.相对B.绝对C.任意D.水分5. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（C）的输出。12.A.电阻B.电容压力 B 电压 C温度热电势目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（A -200850 CC -200150 CB -50850CD -200650 C13. 下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（C ）A .

8、压力B.力矩C.温度D.厚度14. 属于传感器动态特性指标的是（D ）A .重复性B.线性度 C.灵敏度D.固有频率15. 按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A ）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C.电压 传感器26.下列测力传感器中,属于发电型测力传感器的是A .自感式传感器B.磁电感应式传感器C .电容式传感器D.应变式传感器A. r =0B . r = ro16.测量范围大的电容式位移传感器的类型为（)A.变极板面积型B.变极距型C.变介质型D.容栅型17.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C）A.两个桥臂都应当用大电阻值

9、工作应变片B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D 两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片18. 影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（D ）A .电缆的安装与固定方式B.电缆的长度C .前置放大器的输出阻抗D.前置放大器的输入阻抗19. 固体半导体摄像元件 CCD是一种（C ）A . PN结光电二极管电路B. PNP型晶体管集成电路C. MOS型晶体管开关集成电路D . NPN型晶体管集成电路20. 将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是（D ）A .抑制共模噪声B.抑制差模噪声C .克服串扰D

10、 .消除电火花干扰21. 已知函数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 ）f2f2A . 2X ( 3 )B .3X ( 3 )C.3 X(f )D. 2X ( f)22.周期信号的自相关函数必为()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23. 属于传感器动态特性指标的是（B ）A .迟滞B .过冲量C .稳定性D.线性度24. 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的（D ）A .线性度越好B.迟滞越小C .重复性越好D.分辨力越高25. 感应同步器的作用是测量（ C ）A .电压B .电流C .位移D.相位

11、差27. 热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（ C ）A .温度B.温度差C.相对湿度 D.绝对湿度28.若周期信号X t的周期为T,则其基波角频率为（A ）2A . TB.TC . 2T1D. T29.已知信号xt与信号yt完全不相关，则该二信-号的互相关系数满足（D)A . xy1Bxy1C . 0xy1D . xy030. 金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为（）A.霍尔效应B .光电效应C.应变效应D .压电效应31. 在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称（ ）A .光电效应B.光生伏特效应C .内光电效应D.外光电效应32. 在扩

12、散硅压力传感器，其敏感元件周边固定圆膜片，当（E）具有最大负应力。33. 在霍尔兀件的主要指标中，Kh是指（）灵敏度。A.磁E.乘积C.电流D.电势34. 在压电材料的主要特性参数中， （ ）是衡量材料压电 效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。A.压电常数 B.介电常数C.居里点 D.弹性常数35. 光纤按（ ）分，有玻璃光纤和塑料光纤。A.传输模式 B.纤芯和包层C.折射率 D.敏感兀件对光强制36. 某些电介质，当在电介质极化方向施加电场，它会产生变 形，这种现象称为（ ）A.逆压电效应B .正压电效应 C .负压电效应D.无压电效应37. 半导体热电阻式传感器简称（）。A.热敏

13、晶体管B .热电偶传感器C .热电阻D.热敏电阻38. 当光敏兀件加一定电压时， 光电流 I 与光敏兀件上光照度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39. 在检测技术中，主要采用的是压电型换能器，发射超声波 利用压电材料的（ C ），而接收信号则用（ D ）。A.多普勒效应 B .多普勒频移 C .逆压电效应 D .正 压电效应40. 变面积式自感传感器， 当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面 积增大时，铁心上线圈的电感量（ A ）。A.增大 B .减小 C .不变41. 红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在（）到lOOO

14、m的频谱范围之内。A.B . C . m D . m42. 在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。这里所说的”远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。A.微波区 B .微红外区 C . X射线区D.极远红外区43. 红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是m、 35m和（ ），统称它们为”大气窗口”。A. 8 14 m B . 7 15 m C . 8 18 m D . 7 44. 红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。A.电流 B.电

15、压 C .功率 D .电阻45. 光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下， 产生（ ）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。光子效应所制成的红外探 测器。A.光子效应B .霍尔效应C .热电效应D .压电效应46. 当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时， 半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电 的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。A 光电效应B 光电导现象 C 热电效应D 光生伏特现象47. 研究发现 太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在（）的频率范围内。A.紫外线区域

16、 B . X射线区域C.红外辐射区域D 可见光区域48. 实验表明，波长在（）ym之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。A 8 14ym B 7 15ym C 2 6 14 D 100049. 利用温差电势现象制成的红外传感器称为（）红外传感器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差， 调制频率应限制在 10Hz 以下。A 热电偶型 B 热释电型 C 热敏电阻型 D 热 电动型50. （ ）传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高， 体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。A 热电动型 B 热释电型C 高莱气动型D 气热型51. 传感器在正、 反行程中输出输入曲线不重合称为 （）

17、。A 非线性B.迟滞C .重复性灵敏度4早圭误差52.应变式传感器是一种（）的测量装置。A.只能测量应变只能测量电阻的相对变化C .可以测量能转化为应变的被测量可以测量所有的被测量53.差动电容传感器采用差动脉冲调宽电路时,其输出电压正比于（）。C2B.G C2C1 C2CiC2 C1C2D.C1 / C1C2 / C254.直流电桥的平衡条件可以概括为（）。55.56.57.A 对臂阻抗之积相等C 相邻臂阻抗之积相等对臂阻抗之比相等相邻臂阻抗之和相电容式传感器在结构上加等位环的目的是为了（A 补偿温度变化的影响C .减小边缘效应微机电系统的英文缩写为（A . PSD B . PVDF）。.减

18、小寄生电容）。可以测量静态信号PZTD. MEMS应变式传感器采用半桥差动等臂电桥转换电路时,若电源电压为U时，其输出电压U0为（）。D.A . U0 = UB. Uo=2R U C . U 0 = 4 R U58.59.Uo= R U热电阻传感器的测量引线采用A 消除引线电阻的影响C 减少绝缘电阻的影响气敏传感器中的加热器是为了A .去除吸附在表面的气体C 去除传感器中的水分和尘埃3线制是为了（.消除接触电动势的影响.减少寄生电动势的影响B.起温度补偿作用D 去除吸附在表面的油污60.栅线密度为50线/mm的光栅，其栅线间距为（）。A. 50mm B. 0.05 mmC. 0.02mm D

19、. 2mm三、判断题1. 传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；V2. 对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好；X3. 一般情况下，设计弹性敏感元件时，若提高灵敏度，则会使其线性变差、固有频率提高；X4. 应变片的基长越长，则应变片的动态特性越好；X5. 变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器；X6. 压电式传感器不能测量恒定不变的信号；V7. 惯性式振幅计，在设计时尽量使其固有频率低。V8. 传感器的重复性误差是属于系统误差；X9. 传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量；X10. 传感器实现波形测试不失真的条件是：传感器的幅频特性和相频特性均是常数；X11. 传感器弹性

20、敏感元件的固有频率越高，则传感器的灵敏度越低，线性度越差；X12. 应变式传感器采用半桥连接时，若供桥电源波动的误差为2%贝U由此引起的电桥信号输出波动的误差为1%。 X13. 压电片采用并联连接后，更适合于测量快速变化的信号；X14. 圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；V15. 驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；V16. 差动变压器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点残余电压都不必考虑；V17. 希望压电传感器的电阻率高，介电常数小；X18. 半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感器；V19. 传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；X20. 按照能量

21、关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型传感器；X21.激波管产生激波压力的恒定时间越长，则可标定的下限频率越低；V22. 压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；V23. 光 导 摄 像 管 是 一 种 固 态 图 像 传 感 器 ；x24. 热 释 电 型 红 外 传 感 器 必 须 进 行 调 制 。V25. 传感器的幅频特性为常数， 则传感器进行信号的波形测量 时就不会失真。 x26. 等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的。V27. 一般来说， 螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长 度的二分之一。 x28. 压电常数 d32 所表示的含义是：沿着 z 轴方向受力，在垂 直

22、于 y 轴的表面产生电荷； x29. 涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；x30. 金属丝的电阻应变效应中， 引起电阻改变的主要原因是电 阻率的改变； x31. 压电常数 dij 中的下标 i 表示晶体的极化方向， j 表示晶体 受力的性质； V32. 压电常数do中的下标i的取值范围是16。x33. 时 间 常 数 t 越 小 越 好。x34. 红 外 传 感 器 在 使 用 时 必 须 进 行 调 制 。x35. 电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线性。V36. 涡流渗透的深度与所加的信号频率成正比。x37. IEEE1451 定义了智能化网络传感器的相关内容。V38. 为

23、了改善一阶传感器的动态特性，可以增大其时间常数。x39. 等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的 。40. 感应同步器中，感应正弦信号的绕组称为余弦绕组。V41. 对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好。x42. 压 电 式 传 感 器 不 能 测 量 静 态 信 号 。V43. 金属丝的灵敏度 Ks 恒小于同一材料金属应变片的灵敏系数 K。x44. 透射式涡流传感器所加激励电源的频率越高越好。x45. 热电偶的热接点尺寸越大，则其动态响应特性越好。x46. 传 感 器 的 非 线 性 误 差 属 于 随 机 误 差 。x47. 热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关， 与热

24、 电偶的尺寸形状无关。 V48. 红外探测器是红外传感器的核心，常见两大类：热探测器 和光子探测器 V49. 把两种相同导体或半导体两端相接组成闭合回路， 则回路产生热电势，这种现象 称热电效应。x50. 功能型光纤传感器，光纤不是敏感元件。x51. 将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器。x52. 红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一起构成了完整的无限连续的电磁波谱。 （V ）53. 红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸 气等物质的吸收和散射作用， 使辐射在传播过程中逐渐衰 减。（ x ）54. 热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化 物混合

25、烧结而制成的，热敏电阻一般制成圆柱状，当红外 辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，内部粒子的无规 则运动加剧，自由电子的数目随温度升高而增加，所以其 电阻增大。（ x ）55. 当光辐射照在某些材料的表面上时， 若入射光的光子能量 足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外发射出电子，5、请详细说明电感式传感器产生零点残余电压的原因以56. 辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率。（V）57. 当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时，传感器才有电信号输出。（X ）58. 使用光电导传感器时，需要制冷和加上一定的偏压，否则 会使响应率降低，噪声大.响应波段窄，以致使红外传感 器损坏。（V）59

26、. 当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内电场的作用下，自由电子移向P区.空穴移向n区。如果pn结开路，则在pn结两端便产生一个附加电势，称为光 生电动势。（X ）60. 光磁电传感器不需要致冷，响应波段可达7m左右，时间常数小，响应速度快。（V）61.四、简答题1、电容式传感器有哪几种常用的结构形式影响电容式传 感器精度的因素较多，请详细分析如何消除电容式传感器的边 缘效应与寄生参量的影响答：电容式传感器的的常用结构形式有变间隙式、变面积式和变介电常数式。电容式传感器的边缘效应相当于传感器并联了一个附加 电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了尽量 减少边缘效应，首先应

27、增大电容器的初始电容量，即增大极板 面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一个有效的方法。电容式传感器的寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致 传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。消除和减 小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：缩短传感器到测量线路前置级的距离；驱动电缆法； 整体屏蔽法。2、为什么金属电阻测温时，其测量电路常采用三线制接法请 画图并说明其测量原理。答：如图是三线连接法的原理图。G为检流计，R , Ra , R3为固定电阻,R为零位调节电阻。热电阻 R通过电阻为ri , ra , Rg的三根导线和电桥 连接，ri , r

28、a分别接在相邻的两臂内， 当温度变化时，只要它们的长度和电阻的温度系数相等，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态。3、请解释金属丝灵敏系数 Ks的物理意义分析横向效应对 灵敏系数的影响答：金属丝灵敏系数KS的物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。横向效应要点：1）由于弯曲部分，总的电阻变化小了； 2）应变片的灵敏系数小于金属丝灵敏系数。4、请画出电容式传感器的等效电路；分析如何消除电容 式传感器的边缘效应与寄生参量的影响答：1）等效电路Rp为并联损耗电阻；Rs代表损耗电阻，即代表引线电阻、 电容器支架和极板电阻的损耗。 电感L由电容器本身的电感和 外部引线电感组成。2 ）边缘效应边缘效应相当于

29、传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容 量，即增大极板面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一 个有效的方法。3）寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量 很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性 的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种： 缩短传感器到测量线路前置级的距离。 驱动电缆法 整体屏蔽法如图为电磁流量计原理结构图。由电磁流量计由磁场系及减小零点残余电压的措施。答：产生零位误差的原因是：（1）差动式传感器中，两个电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可

30、能完全对称；（2）传感器具有铁损，即磁芯化曲线的非线性；（3）电源电压中含有高次谐波；（4）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电 容。零位信号的危害很大，会降低测量精度，易使放大器饱和。 减小零位误差的措施是减少电源中的谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段；另外在测量电 桥中可接入可调电位器，当电桥有起始不平衡电压时，可以调 节电位器，使电桥达到平衡条件。6、请画图并说明电磁流量计的构成与工作原理。答：1、若温度传感器的灵敏度为 33mV/ C,时间常数为，当输入 的阶跃温度为 20 C至41 C时，求阶跃作用后，温度传感 器的输出以及温度误差为多少答:由题可

31、知:bi = (33mV/bf = (33mV/b(t) = bi +( bf - bi)1-对应的温度为:T = 33 =660+(1353C) (20C) (41-660)1因为实际温度为41 C ,可得温度误差为C) = 660mVC) = 1353mVt/e 0.75/1.5e = mV统、不导磁测量导管、及管道截面上的导电电极组成，磁场方 向、管道轴线、电极连线三者在空间互相垂直。导电液体在管 道中流动时，作切割磁力线的运动，在两电极上产生感应电势， 其大小为：E BDV式中：E感应电动势，V；B 磁感应强度，T ；v 平均流速，m s ；D 管道内径，m如果流体质点在整个管道截面上

32、流速是均匀， 就可以把液 体看成许多直径为 D且连续运动着的薄圆盘。 薄圆盘等效于长 度为D的导电体。根据感应电势的大小即可计算出流量。2、有一台用于测量车辆重量的地秤，结构如下图所示，一块 大型的钢板放置在由钢制成的圆柱体上，钢板与路面齐平。当 车辆驶过钢板时，圆柱体产生纵向压缩。环境温度变化的范围 是-20 C至+40C。钢圆柱体的热膨胀系数是10 X10-6 / Co解:C _Ar 0Ad d 因为：A = 2 n rh,可得rhr 0 d匹20丄dhd带入各参数:五、计算题dCdh2 (2.5)(8.85pF/m)22.5 10 m10 3由于电容与h成线性关系，可得电容的变化范围：-2Cmin = (3475pF/m)(10 m)=-2Cmax = (3475pF/m)(2