传感器含答案

1、一、 选 择1. 当光电管的样机和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系成为光电管的 （B）。C光谱特性 还必须有光源和（C光敏晶体管3. 下列关于光敏二极管和光敏晶体管的对比不正确的是（ D）。A. 光敏而激光的光电流很小，光敏晶体管的光电流则较大B. 光敏二极管与光敏晶体管的暗电流相差不大C工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏晶体管 D.光敏二极管的线性特性较差，而光敏晶体管有很好的线性特性4. 现有一个采用 4 位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是 止位置对应的编码是 0101，则该码盘转动的角度可能会是（A.45°B.60&

2、#176;C.90°5. 传感器的主要功能是（ A）。A.检测和转换B.滤波和放大C. 调制和解调D.传输和显示6. 在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于（A.直接测量B.间接测量C组合测量7. 电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用A.伏安特性B.光照特性2.光纤传感器一般由三部分组成，除光纤外,A.反射镜B.透镜C）。D）D.频率特性 两个重要部件。D.光探测器0011，终D.120°C）。D.等精度测量C）。A.直流平衡电桥C交流平衡电桥8. 差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有A.直流电桥C相敏检测电路9. 实用热电偶的热电

3、极材料中，用得较多的是A.纯金属B.非金属10. 光电管和光电倍增管的特性主要取决于（A.阴极材料C纯金属阴极材料B.直流不平衡电桥D.交流不平衡电桥C）。B.变压器式交流电桥 D.运算放大电路D）。C半导体 A）。B.阳极材料 D.玻璃壳材料D.合金11. 在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同 一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为A.组合测量C.等精度测量12. 属于传感器动态特性指标的是（A.重复性B.固有频率C）。B.静态测量D.零位式测量B）。C.灵敏度13. 在金属箔式应变片差动单桥测力实验中不需要的实验设备是（A.直流稳压电源B.低通滤波

4、器C差动放大器D.电压表15. 下列光电器件中，基于光电导效应工作的是（B）。A.光电管B.光敏电阻C光电倍增管D.光电池16. 构成CCD的基本单兀是（D）。A.P 型硅B.PN 结C.光敏二极管D.漂移B）。D.MOS电容器D)17. 用光敏二极管或光敏晶体管测量某光源的光通量是根据什么特性实现的？（A.光谱特性B.伏安特性C.频率特性D.光电特性18. 对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中错误的是（D）A.参比气室内可装 N2B.设置滤波气室是为了消除干扰气体的影响C.测量气室内装被分析气体D.参比气室中的气体要吸收红外线19. 现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始

5、位置对应的编码是0011，终C)。止位置对应的编码是1111，则该码盘转动的角度可能会是（A.60°B.90°C.180°D.270°20. 用热电阻测温时，热电阻在点侨中采用三线制接法的目的是（B）。A.接线方便B.减小引线电阻变化产生的测量误差C减小桥路中其他电阻对热电阻的影响D.减小桥路中电源对热电阻的影响简答题1.什么是传感器动态特性和静态特性？简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足 通常的需要，而在什么条件下需要研究传感器的动态特性？实现不失真测量的条件是什么？ 答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即其输出对随

6、时间变化的输入量的响应特性。传感器的静态特性是指它在稳态（静态或准静态）信号作用下的输入一输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。当输入量随时间变化时一般要研究动态特性。实现不失真测量的条件是幅频特性A（w）=|H（jw）|=A（常数）相频特性 0 （w）=-wt 6（线性）2.分析图1中自感式传感器当动铁心左右移动时自感 为X1和X2,空气隙的面积为 S,磁导率为 卩，线圈匝数L的变化情况（已知空气隙的长度 W不变）。W解：RmRmRm又n li4iSin Iirn 4iSi+丄%S0空气隙的长度x1和

7、x2各自变，而其和不变,另其他变量都不变故L不变5. 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何意义?光纤答：光的全反射现象。数值孔径是光纤的一个重要参数，它能反映光纤的集光能力，集光能力就越强，光纤与光源的耦的NA越大，表明它可以在较大入射角范围内输入全反射光 合越容易，且保证实现全反射向前传播 .但 NA越大,光信号的畸变也越大,所以要适当选择 NA的大小6. 试述传感器的定义、共性及组成。答：传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量（如位移、速度、加速度、力等）转换为电量（电

8、压、电流、电容、电阻等）；传感器的组成：传感器主要由敏 感元件和转换元件组成。O和S为常数，初始极距为 d0时，其初始电容量 C0为7. 简述变极性距型电容传感器的工作原理（要求给出必要的公式推导过程）答：当传感器的若电容器极板距离由初始值 d0 缩小f A C，则有可知，传感器的输出时非线性的。若 d/d0<<1时，1- （ A d/d0 ） 2却 则（2 ）式可简化 C=C0+C0 d/d0，此时C与 d近似 呈线性关系。所以，在 A d/d0很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有近似的线性关系。9.简述光纤传感器的组成和工作原理。器、信号处理系答：光纤传感

9、器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测统等组成。其工作原理：由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态）受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。10.透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系式是什么?答：把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并便两者的a线ZW形成个很小的夹角这样就可以看到在出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。在 d-d

10、线上，积最大，形成条纹的亮带，它是由一系列四棱形图案构成的在f-f线上，两块光栅线错开，形成条纹的暗带。它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的组成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。（2）莫尔条纹间距 BH与两光栅线纹夹角0 Z间的关系为F 须 2 rr= _H £ 8sin 令系数柜阵A-由最小二乘法:120,0120矿%亍1 30.0so.o，直接测得值拒陆L-1 40S2.：i 11 50.0S5.0r 11 20.0111 r1和血j r 4140.0 40.0 50.0;140.0 ,"15-tCX)1 50 .Oj，狮a估计矩陆X20.030.040.0A

11、 'J I = 2000 H 0T6 一们SO .O 5：4 1 ；S2.? r'S5.011JSO JI&：化 L 1'5400*i4oqAiA.,.知】000-1404:、丫弋X. =1.20T 0 >£1 fMOG 五-140-140 下4 jj_lllSO ；3?4 "1 : j"L02Sj2.有一台变间隙非接触式电容测微仪， do=O.5mm。已知真空的介电常数等于 如果传感器与工件的间隙变化量增大初始间隙(1)器传感器的极板半径r=5mm，假设与被测工件的128.854 X 10- F/m，求： d=10 m，电容

12、变化量为多少？(2)多少？如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF，则在间隙增大 d=1卩m时的输出电压为a 。分析计算题1.铜电阻的电阻值 R与温度t之间的关系为Rt=R( 1+a t)，在不同温度下，测得铜电阻值(见 表1)。请用最小二乘法求 0C时的铜电阻的电阻值 F0和铜电阻的电阻温度系数表1铜电阻测量值t/c20.030.040.050.0Rti/ Q76.580.082.585.0解：误差方程r - J-：(l + a<) = V. ? =1, 2 J.4匸 L A解：电容式传感器的电容S： C =-=亠 dJJ£討 A S.K54 X ID K 10?<

13、4- X 25 x 1(10,5C e =一=g = 1 39pF问®变化后的电容虽：匸At? = zd Q + Ad则电容变化虽12-fiK «54 r 10 X 10 x x 25 > 10 =.36pF500 + 10AC=5 <?'= ! .39 - 1.36 = Q.OSpFmVmV= 100 .所以 U o = AC - 100 ACpFpF-七0為（一则：)100+ 也 d10 X /T X 2S X LO K () X 100 = 27KjnV5W 503.使用镍鉻-镍硅热电偶，若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为表2镍鉻-镍硅热电

14、偶分度表其基准接点为30C，问测温接点为400 C是的温差电动势为多少?10.275mV，则被测接点的温度为多少？（参考端温度为0 C）工作端010203014011 50 11 60 11 70 18090温度/c热电动势/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913

15、.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.476S：由分度表查得E (30匚0C)二1.203叭E (400C, 0C) =16, 395mV,由中间温度定律E (t, t.)吒仇tJ+E(t沁d有：E (400匕* 30C)=E(400C, 0匸)咗(30匕，0C)-16.395-L 203=15.192raV

16、由查得 E (250C, 0C) =10. i51mV,E (260r, OC) =10. 560mV,E三E由插值法+=5"得:L = 250 + 仝竺二2£旦,W =253匸10 .560 - 10 .1514.某电路的电压数值方程为U = liRi + I2R22 1"50-系数矩阵A -5 2,直接测得值矩阵£-SO4 3L20当电流11 = 2A, 12 = 1A 时，测得电压U 为 50V;当电流I r = 3A, 12 = 2 A 时,测得电压U 为 80V;当电流打=4A, I2 =3A时，测得电压U 为 120V;试 用 最 小2、解：

17、令衍=耐，兀；=丘二求 电 阻 R|R>的 值被测量估计矩阵龙=工1-xj-50'2341SO=123L120 毘辽=由最小二乘法：总它=一丄工，贝1'2 S4'T1'r292”A'A =1 21 1J '3=20I 4斗JS2tfl15-A：1 14-2 orir 6-：0291 14-Iff3 2 0"6=20253 7'f>左圧启-so5.当被测介质温度为t1，测温传感器示值温度为 t2时，有下列方程式成立:ti5d2当被测介质温度从 25C突然变化到300C时，测温传感器时间常数 t0=120s，试确定经过480s后的动态误差。解：把输入薜作从0到275的阶脈输入信卜人则.v(0 = 0,z < 0 : .v(/ = 275J >0输入信号的拉氏娈换为：X(3j = 迈S(h