传感器原理及应用复习题

一、判断题（在正确的后边划√，错误的后边划×）传感器是获守信息的重要门路和手段，它相当于人的五官。传感器技术是构成现代信息技术的三大支柱之一，在必定程度上它决定着机器人水平的高低。（）传感器正从传统的分立式朝着集成化、微型化、多功能化、智能化、网络化、光机电一体化的方向发展。（）物联网是将各样信息传感器设施按商定的协议与互联网联合起来，形成一个巨大的网络，进行信息互换和通讯，以实现智能化的辨别、定位、追踪、监控和管理的一种网络。（）传感器实质输入输出曲线偏离理想拟合直线的程度称为线性度，往常用最大偏差与满量程输出之比的百分数来表示。（）在稳固工作条件下，传感器的敏捷度是一个无单位的常数，它与外加电源电压没关。（）在同样条件下，传感器在正行程（输入量由小到大）和反行程（输入量由大到小）时期，所得输入、输出曲线不重合的现象称重复性。（）一阶传感器系统的动向响应主要取决于时间常数，越小越好，减少时间常数能够改良传感器频次特征，加快响应过程。（）二阶传感器对阶跃信号响应和频次响应特征的利害很大程度上取决于阻尼系数和固有频次。（）直线电阻丝绕成敏感栅后，固然长度同样，但应变不一样，圆弧部分使敏捷度下降，这类现象称为横向效应。敏感栅越窄，基片越长的应变片，横向效应越小。（）压阻式传感器是利用半导体资料压阻效应制作的电阻式应变传感器，其性能优于金属应变效应制作的电阻式应变传感器，主要用于压力丈量。（）11．电容传感器自己电容量较大，连结电缆的电容量很小（每米几百皮法），这样在低频时电缆的容抗较大，对传感器敏捷度影响就较大，所以低频工作时的电容传感器连结电缆的长度不可以随意变化。（）12．脉冲宽度调制电路合用于任何形式的电容传感器，并有理论线性度。该电路不需解调、检波，对电源也没有什么严格要求，是电容传感器的常用电路。（）13．依据电涡流效应制作的传感器称电涡流传感器。电涡流传感器的最大特色是能够对被丈量进行非接触丈量，而且敏捷度与被测对象的材质没关。（）14．用石英晶体系作的压电传感器，晶面上产生的电压与作用在晶面上外力成正比，而与晶片的厚度和面积没关。（）15．压电传感器是一种有源传感器，但因为其输出信号很弱，内阻很高，要求前置放大器有相当高的输入阻抗，将传感器高阻抗输出变换为低阻抗输出，在放大轻微信号的同时达成阻抗变换。（）16．压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴构成。电畴拥有自觉的极化方向，经过外加电场极化的压电陶瓷才拥有压电效应。（）17．集成温度传感器是利用晶体管电传感器，主要用于低温丈量。（

PN的电流电压特征随温度变化的关系制作的热）热电偶的冷端也称参比端，在用热电偶测温时参比端温度要保持恒定，当参比端温度不是0℃时，测得的温度应加上参比端的温度才是真实的待测温度。（）19．磁电感觉式传感器是一种有源型传感器，工作时一定外加工作电源。该类传感器只好丈量运动速度。（）20．减少霍尔元件温度偏差的赔偿方法是采纳恒流源激励，同时并联一个负温度系数的热敏电阻分流，以达到霍尔电势保持不变。（）21．磁敏电阻是一种鉴于磁阻效应制作的磁敏传感器，其电阻值跟着磁场的增添而增大。但磁敏电阻没有判断极性的能力，只好与协助磁钢并用，才拥有辨别磁极的能力。（）22．磁敏二极管都是长“基区”（本征区）的P+-I-N+型二极管构造。在弱磁场状况下可获取较大的输出电压，但输出电压不对称，这是磁敏二极管与霍尔元件和磁敏电阻所不一样之处。（）23．超声波传感器主假如利用压电资料(晶体、陶瓷)的压电效应，此中超声波的发射器利用逆压电效应制成，将高频电振动变换为机械振动产生超声波；超声波接收器利用正压电效应制成，将超声波机械振动变换为电信号。（）24．人体辐射红外线波长在8~12m范围，人活动频次范围一般在~10Hz之间，热释电传感器能够监控人的活动状况。（）光电传感器的工作原理是利用各样光电效应。光敏电阻、光电管和光电二极管都是鉴于光电导效应制作的光电传感器。（）26．光电池是鉴于光生伏殊效应制成的一种有源光电传感器，作为丈量元件使用时，应按电流源的形式应用。（）27．半导体色敏传感器相当于两只构造不一样的光电二极管，浅结的光电二极管对短波长的紫外光敏捷度高，深结的光电二极管对长波长的红外光敏捷度高。（）二、选择题一位移传感器的静态数学模型为y=+。x为输入位移量，单位mm；y为输出电压量，单位V。则此位移传感器的敏捷度为[]。A．mmB．mmC．mmD．mm金属应变片的敏捷系数为k，被测应变成，采纳单臂电桥作丈量电路时，假如电源电压为U，则其输出电压和非线性偏差分别为[]。A．kU

，0

B

．14

kU，

1k4C．1kU4

，1k2

D

．1kU，2

1k23.一差动变极距型电容传感器，初始极距

0为

1mm，被丈量惹起的最大极距变化为，则此电容传感器的相对非线性偏差为[]。A．%

B

．%C．%

D

．%已知某一阶传感器的传达函数为10，则该传感器的静态敏捷度和时间常数分s5别为[]。k，=5B．k，=A．=10=1k，=D．k，=C．=5=25.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的[]。A．阈值越低

B

．分辨率越高C．迟滞越小

D

．线性度越好6.为了获取较好的动向特征，在二阶传感器设计时，一般阻尼系数选择[]。A．>1B．≈0C．=1D．≈利用电涡流式传感器丈量位移时，为了获取较好的线性和敏捷度，其激励线圈半径r与被测物体的距离x应当知足[]A．r≈xB．r>xC．rxD．r<x>>8.为了增大霍尔元件的敏捷度，霍尔元件多项选择用[]制作。A．金属资料B．绝缘资料C．N型半导体D．P型半导体设单个压电晶片的电荷量为Q、电压为U、电容为C，则如图连结的压电晶片的电荷量、电压和电容分别为[]。A．Q、U、CB．Q、2U、C/2C．Q、2U、2CD．2Q、U、2C磁电感觉式传感器的输出电动势正比于[]。A．位移C．速度

BD

．应力．温度合适丈量紫外线的光电传感器是[]A．光电管B．光敏电阻C．光电池D．光敏三极管现代传感器正从传统的分立式朝着集成化方向发展，以下能够集成的传感器是[]。A．电涡流式传感器B．压阻式传感器C．磁电感觉式传感器D．超声波传感器13.依据传感器的一般分类方法，热电偶属于[]。A．无源构造型传感器B．有源构造型传感器C．无源物性型传感器D．有源物性型传感器14.在传感器的构成部分中，直接感觉被丈量的是[]。A．敏感元件B．变换元件C．放大元件D．变换电路一电机轴的四周等距离嵌有极性相反的6对永远磁铁，当电机以60/s的角速度转动时，开关型集成霍尔传感器的输出信号频次为[]。A．300HzB．180HzC．450HzD．150Hz。16.磁电感觉式传感器丈量加快度时，后来应接入下边如下图的电路[]。A．B．C．D．三、填空题1.传感器一般由、和三部分构成。分辨率和稳固性属于传感器的特征，幅频特征和相频特征属于传感器的特征。在采纳直线拟合线性化时，传感器输出输入的实质曲线与其拟合直线之间的最大偏差，往常用相对偏差L来表示，称为，即L=±(LmaxyFS×，此中Lmax为最大非线性偏差，yFS为。/)100%3.理论上讲，差动变压器式传感器的死心位于地点时，输出电压应为零，而实质上输出电压不为零，这个电压称为电压，这主要原由是两个次级线圈绕组的不完整同样。电路对该偏差有很好的抑制作用，又能正确反应位移的大小和方向。4.金属应变片工作原理是利用效应；半导体应变片工作原理是利用效应。两者敏捷系数主要差别是：金属应变片的电阻变化主要由惹起的，半导体应变片的电阻变化主要由惹起的。5.电容传感器可分为、和三种基本构造形式。为了减小非线性偏差，传感器往常做成构造。6.电容传感器，变极距型多用于检测，变面积型主要用于检测，变介质型可用于检测。在工作频次时，电容传感器连结电缆的长度不可以随意变化；常采纳技术，战胜散布电容的影响，提升传感器的稳固性。7.为减小直流电桥的非线性偏差，往常可采纳的方法有：；和。

；8.集成温度传感器利用晶体管

伏安特征与温度的关系进行温度丈量，一般测温范围为

至

。AD590是典型的

输出型集成温度传感器。9.光电倍增管是鉴于

效应制作的光电传感器，它主要由光电阴极、阳极和构成；其电流增益很高，且与相关，要求工作电源有极好的。10.光电池是鉴于光生伏殊效应制作的有源光电传感器，其与光照度成线性关系，与光照度成非线性关系。硅光电池的开路电压一般可达

。11.内光电效应又分为效应和效应，光敏二极管是鉴于效应制作的光电传感器。鉴于外光电效应制作的光电传感器有和。12.频次高于Hz的机械波称为超声波，超声波在液体中的流传速度于其在空气中的流传速度；超声波传感器的检测方式有和式两种，其丈量流量主假如依据超声波13.超声波传感器的检测方式有式和传感器的发射利用效应，超声波的接收利用传感器测距精度取决于，测距范围取决于

式的变化来实现丈量的。式两种；超声波效应；超声波。和

14.压电传感器的丈量电路（即前置放大器）有两种形式：放大器，后接放大器时，可不受连结电缆长度的限制。

放大器15.磁电感觉式传感器按电磁感觉原理能够分为式和式两类，它只合用于丈量，直接丈量的是物体的或。若要丈量位移时则应接入电路，丈量加快度时应接入电路。由两种不一样性质的导体A、B串接成闭合回路，若两接合点处的温度不一样，则在两导体间产生热电势，并在回路中有必定大小的电流，这类现象称。此闭合回路中两种导体称为；两个结点中，一个称，另一个称。17．热电效应是指两种种类的金属导体两头分别接在一同构成闭合回路，当两个结点温度时，导体回路里有电流流动，产生热电势的现象。热电势由和两部分构成。以0℃为基准端温度的条件下，给出丈量端的温度与该热电势的电压数值比较表，称为热电偶

。18.NTC型热敏电阻为

温度系数的热敏电阻，跟着温度的高升，电阻

，同时敏捷度也有所

。四、简答题1．什么是传感器？一般由哪几部分构成？它们之间的作用及互相关系如何？什么是敏捷系数？半导体应变片敏捷系数范围是多少，金属应变片敏捷系数范围是多少？说明金属丝电阻应变片与半导体应变片的同样点和不一样点。3．为何高频工作时电容传感器连结电缆的长度不可以随意变化？什么是驱动电缆技术？什么是零点剩余电压？说明差动变压器式传感器产生零点剩余电压的原由及减少此电压的有效举措。5．何为霍尔元件的不等位电势？说明其产生的原由，以及减小不等位电势的有效方法。6．半导体磁敏元件有哪些？各有什么特色？它们能够检测什么物理量？7．压电传感器为何要采纳前置放大电路？前置放大电路都有哪些种类？各有何特色？8．什么是超声波？简述超声波传感器测距的原理。9．比较说明光电倍增管、光敏电阻和光电二极管的工作原理、特征和合用范围。10．什么是温标？我国当前推行的是什么温标？常用接触式温度丈量的传感器都有哪些？各有什么特色？11．厚度丈量能够采纳哪些传感器（列举许多于3种）？各有什么要乞降特色？12．转速丈量能够采纳哪些传感器（列举许多于3种）？各有什么要乞降特色？哪些传感器能进行非接触丈量？分别有什么特色？说明你身旁都用到了哪些传感器？它们分别作什么用的？五、综合题1．说明热电偶的中间导体定律，并证明之。2．画出霍尔元件的温度赔偿电路，并说明详细的赔偿方法。3．画出磁电感觉式传感器丈量加快度的电路，并推导出电压敏捷度公式。说明磁电感觉式传感器的特色。4．画出电阻应变片的半桥差动丈量电路。并推导出电压敏捷度公式，说明半桥差动电路的特色。5．关于初始电容C00rS的电容传感器，试求变间距式电容传感器的敏捷度0k0C/C0和线性度L？为了增添敏捷度和减小非线性偏差，一般采纳什么构造？6．某压电加快度传感器的动向特征可用以下微分方程描绘d2q9.0103dq4.0108q15.01012a4.02dtdt式中q为输出电荷量（pC）,a为加快度（m/s2）。确立该传感器的固有频次、阻尼系数和静态敏捷度。7．某压电加快度传感器的电容为Cs=100pF，电荷敏捷度Kq=g。求压电加快度传感器的电压敏捷度；外接电缆和示波器构成一个丈量系统，电缆电容Cc=100pF，示波器的输入阻抗为Ri=100MΩ和并联电容为Ci=50pF，如丈量系统同意的幅值偏差为5%，最低可测频次是多少？8．如图a所示的悬臂梁，距梁端部为L地点上下各粘贴完整同样的电阻应变片R1、R2、R3、R4。已知电源电压U=4V，R为固定电阻，而且R=R1=R2=R3=R4=250，当有一个力F作用时，应变片电阻变化量为△R=，试分别求图b、c、d、e四种桥臂接法的桥路输出电压。9．电容式差压传感器构造及变换电路如下图。(1).说明电容式差压传感器的工作原理；(2).当压力P2>P1时，给出一个周期内负载RL上的均匀电压的大小，并指出电压的方向。10．图示为一种测温电路，此中RtR0为热电阻，RB为可调电阻，Us为工作=2(1+k电压；G为检流计。(1).鉴于该测温电路的工作机理，请给出调理电阻RB随温度t变化的关系。(2).若测温范围为20℃~50℃，R0=10k，试计算RB的变化范围。图题1011．电机通断控制电路如图，

VT三极管功率驱动

图题111A负载，PT-525为开关型集成霍尔元件。表达电路工作原理；磁钢N靠近时霍尔元件导通，电机M处于什么状态？磁钢远离时霍尔元件截止，电机M处于什么的状态？二极管D和电容C分别起什么作用？12．光电传感器控制电路如下图，试剖析电路工作原理：(1).试述FS-1WF光电开关工作原理；(2).VCC=5V，说明电阻R1作用，计算发光二极管上经过的电流值；(3).可变电阻器R2能够调理什么参数；(4).传感器以以下图方