传感器原理与应用试卷及答案2套

1、传感器原理与应用试题（一）得分一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的（ ） 与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片（ ）和面积无关。2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（ ）的基本原理制成的，其次级绕组都用（ ）形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。3闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙（ ）发生相对变化，从而导致圈（ ）的变化。4电阻应变片是将被测试件上的（ ）转换成（ ）的传感元件。5影响金属导电材料应变灵敏系数k。的主要因素是（ ）二选择题（在选择中挑选合适

2、的答案，使其题意完善每题5分）1电阻应变片的线路温度补偿方法有（ ）。a差动电桥补偿法b补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法c补偿线圈补偿法d恒流源温度补偿电路法2电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（ ）。a 60 b120 c200 d3503通常用应变式传感器测量（ ）。a温度 b速度 c加速度 d压力4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非统性误差增加 d非线性误差减小5在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（ ）。a外光电效应 b内光电效应c光电发射 d光导效应得分三、回答下列问题（每题5分）1） 为什么1/2桥

3、与1/4桥相比能提高灵敏度，减小非线性，并能补偿温度误差2） 何谓压阻效应3） 中间导体定律4） 平膜片的假设条件5）电压放大器与电荷放大器的主要区别得分四作图并说明以下问题（每题6分）1） 横向压电效应2） 差动变压器的工作原理3） 霍耳传感器的工作原理4） 涡流传感器的等效电路图5）反射光纤位移传感器的工作原理传感器原理与应用试题答案（一）一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1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。2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

4、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。3闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。4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。5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。评分标准：每填一个空，2.5分，意思相近2分。二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分）1电阻应变片的线路温度补偿方法有（ a.b.d ）。a差动电桥补偿法b补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法c补偿线圈补偿法d恒流源温度补偿电路法2电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（b）。

5、a 60 b120 c200 d3503通常用应变式传感器测量（bcd）。a温度 b速度 c加速度 d压力4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（b,d）。a灵敏度增加 b灵敏度减小c非统性误差增加 d非线性误差减小5在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（bd）。a外光电效应 b内光电效应c光电发射 d光导效应评分标准： 345题回答对一个2分，1题（a.b.d）回答对一个2分，两个3分，2题（b）不对没有得分。三、回答下列问题（每题5分，答出原理3分，说明2分）1什么1/2桥能提高灵敏度，减小非线性；利用桥路中相邻臂电阻变化相反，对邻臂电阻变化相同的特点，将两

6、个工作应变片接入电桥的相邻臂，并使它们一个受拉，另一个受压，如图所示，称为半桥差动电桥，半桥差动电桥电路的输出电压为评分标准：说明出划线部分的重点意思得1.5分，回答完整2分写出平衡条件：1分设平衡时r1=r2=r3=r4=r，又r1=r2 =r则得证结论：2分（a）半桥差动；（b）全桥差动可知半桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度也比单一应变片工作时提高了一倍。2谓压阻效应：.固体受到力的作用后，其电阻率（或电阻）就要发生变化，这种现象称为压阻效应。评分标准：说明2分表达式3分3间导体定律由导体a、b组成的热电偶，当插入第三种导体时，只要该导体两端的温度相同，插入导体c后对回路总的热

7、电势无影响。评分标准：说明3分表达式2分4.周边固支；压力均布；小挠度。评分标准：回答三条满分，一条2分，两条4分，三条5分5电压放大器：适合高频量测量，更换导线灵敏度要重新标定。 电荷放大器：适合高低频量测量，灵敏度与导线长度无关，只与反馈电容有关。评分标准：（说明：意思相近4分。若答电压放大器放大电压，电荷放大器放大电荷不得分。）四、作图并说明以下问题（每题6分 作图3分，说明3分）1通常沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”，评分标准：说明3分作图3分 注意图与说明一致2当衔铁处于中间位置时，d1=d2 ，初级线圈中产生交变磁通f1和f2，在次级线圈中便产生交流感应

8、电势。由于两边气隙相等，磁阻相等，所以f1=f2，次级线圈中感应出的电势 e21= e22 ，由于次级是按电势反相连接的，结果输出电压usc=0。当衔铁偏离中间位置时，两边气隙不等（即d1d2），次级线圈中感应的电势不再相等（即e21e22），便有电压usc输出。usc的大小及相位取决于衔铁的位移大小和方向评分标准：说明3分作图3分3霍尔电势:评分标准：表达式3分，作图3分，看磁场的在磁通量b的表示符号与否，在，个别符号没有表示的适当减1分，磁通量b的表示符号不在的，不得分。4.当线圈通入交变电流i时，在线圈的周围产生一交变磁场h1，处于该磁场中的金属体上产生感应电动势，并形成涡流。金属体上流

9、动的电涡流也将产生相应的磁场h2，h2与h1方向相反，对线圈磁场h1起抵消作用，从而引起线圈等效阻抗 z或等效电感l或品质因数相应变化。金属体上的电涡流越大，这些参数的变化亦越大。根据其等效电路，列出电路方程评分标准：回路方程写出3分作图3分5光纤位移传感器的工作原理1、 光纤位移传感器的结构及工作原理评分标准：满分6分：1结构原理图（2分）；2反射光接收原理示意图2分）3位移与输出电压曲线（2分）光源光敏元件分叉端顶端发射光纤束接收光纤束0.127mm典型投射距离被测目标(a)光源光敏元件传光光纤接收光纤cb2b1a被测表面探头到被测件距离(b)图1.2反射式光纤位移传感器结构示意与原理示意

10、图3、位移与输出电压曲线图16-13 位移-输出特性曲线输出位移前坡坡后光峰传感器原理与应用试题（二）得分一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己 方向。经过 过的压电陶瓷才具有压电效应。2压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量 的被测量。特别是不能测量 的被测量。3传感器的基本特性通常用其 特性和 特性来描述。当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输出一输入关系称为 特性。4传感器变换的被测量的数值处在稳定状态下，传感器输出与输入的关系称为传感器的 特性，其主要技术指标有： 等。5用弹性元件和 及

11、一些附件可以组成 传感器。得分二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分）1产生应变片温度误差的主要原因有（ ）。 a电阻丝有温度系数 b试件与电阻丝的线膨胀系数相同 c电阻丝承受应力方向不同 d电阻丝与试件材料不同2电阻应变片的线路温度补偿方法有（ ）。 a差动电桥补偿法 b补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法 c补偿线圈补偿法 d恒流源温度补偿电路法3通常用电感式传感器测量（ ）。a电压 b磁场强度 c位移 d压力4通常用差动变压器传感器测量（ ）。a位移 b振动 c加速度 d厚度5热电偶中产生热电势的条件分别为（ ）。a两热电极材料相同b两热电板材料不同c两热电极的两端点温度不同d

12、两热电极的两端点温度相同三、回答下列问题：（每题5分）1） 何谓传递函数2） 热电偶传感器工作原理3） 电压放大器与电荷放大器的主要区别4） 全桥输出表达式5）内光电效应的典型元件得分二、做图并说明以下问题(每题6分)1） 纵向压电效应2） 自感式传感器等效电路3） 电阻应变式传感器的温度误差如何产生4） 霍尔传感器的工作原理5） 电涡流传感器的工作原理传感器原理与应用答案（二）一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己杂乱方向。经过电场极化过的压电陶瓷才具有压电效应。2压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但

13、不能测量低频 的被测量。特别是不能测量静态（准静态）的被测量。3传感器的基本特性通常用其静态特性和动态特性来描述。当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输出一输入关系称为 动态 特性。4传感器变换的被测量的数值处在稳定状态下，传感器输出与输入的关系称为传感器的 静态 特性，其主要技术指标有：灵敏度、非线性迟滞和重复性等。5用弹性元件和应变片 及一些附件可以组成应变式传感器。评分标准：每填一个空，2.5分，意思相近2分。二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分）1产生应变片温度误差的主要原因有（abd）。a电阻丝有温度系数b试件与电阻丝的线膨胀系数相同c电阻丝承受应力方向不同d电阻

14、丝与试件材料不同2电阻应变片的线路温度补偿方法有（abd）。a差动电桥补偿法b补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法c补偿线圈补偿法d恒流源温度补偿电路法3通常用电感式传感器测量（cd）。a电压 b磁场强度 c位移 d压力4通常用差动变压器传感器测量（abc）。a位移 b振动 c加速度 d厚度5热电偶中产生热电势的条件分别为（bc）。a两热电极材料相同b两热电板材料不同c两热电极的两端点温度不同d两热电极的两端点温度相同评分标准： 35题回答对一个2分，124题，回答对一个2分，两个3分，全对4分。 三、回答下列问题（每题5分）1输出y(t)的拉氏变换y(s)和输入x(t)的拉氏变换x(s)之比称为传

15、递函数，并计为h(s) 评分标准： （说明3分，意思相近2分）公式写出：2分 2所谓热电效应是指两种不同导体a、b的两端连接成如图9.1所示的闭合回路。若使连接点分别处于不同温度场t0和t（设tt0），则在回路中产生由于接点温度差（tt0）引起的电势差。评分标准：写出表达式3分说明3分3电压放大器：适合高频量测量，更换导线灵敏度要重新标定。电荷放大器：适合高低频量测量，灵敏度与导线长度无关，只与反馈电容有关。评分标准：（说明：意思相近4分。若答电压放大器放大电压，电荷放大器放大电荷不得分。）4据全桥输出表达式： 评分标准：回答出表达式其一得6分5 光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管。评分标准：回答出一个2分，回答出二个3分，三个4分，四个满分四、做图并说明以下问题(每题6分 作图3分，说明3分)1通常把沿电轴方向作用力产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应” 评分标准：说明3分作