传感器习题解答

思虑与作业绪论.列出几项你身旁传感测试技术的应用例子。解：光电鼠标，电子台称，超声波测距，超声波探伤等。第1章传感器的基本观点什么叫做传感器的定义？最广义地来说，传感器是一种能把物理量、化学量以及生物量转变为便于利用的电信号的器件。画出传感器系统的构成框图，说明各环节的作用。答：被丈量电量敏感元件变换元件基本变换电路传感器系统的构成框图传感器一般由敏感元件、变换元件、变换电路三部分构成，1）.敏感元件：直接感觉被丈量，并输出与被丈量成确立关系的某一物理量的元件。2）.变换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入变换成电路参数。3）.变换电路：上述电路参数接入变换电路，即可变换成电量输出。3.传感器有哪几种分类

？按被丈量分类

——物理量传感器

——化学量传感器

——生物量传感器按丈量原理分类按输出型式分类按电源型式分类

阻容力敏数字传感器无源传感器

光电声波模拟传感器有源传感器传感器的静态特征是什么？静态特征表示传感器在被丈量各个值处于稳固状态时的输入输出关系。也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特征。传感器的动向特征是什么？动向特征是指传感器对随时间变化的输入量的响应特征，反应输出值真切再现变化着的输入量的能力。6.为何要把传感器的特征分为静态特征和动向特征?传感器所丈量的非电量一般有两种形式：一种是稳固的，即不随时间变化或变化极其迟缓，称为静态信号；另一种是随时间变化而变化，称为动向信号。由于输入量的状态不一样，传感器所体现出来的输入—输出特征也不一样，所以存在所谓的静态特征和动向特征。第2章电阻式传感器1.怎样用电阻应变计构成应变式传感器?电阻应变计把机械应变信号变换成R/R后，因为应变量及其应变电阻变化一般都很细小，既难以直接精准丈量，又不便直接办理。所以，一定采纳变换电路或仪器，把应变计的R/R变化变换成电压或电流变化（往常采纳电桥电路实现这类变换。依据电源的不一样，电桥分直流电桥和沟通电桥）。金属电阻应变片丈量外力的原理是什么？金属电阻应变片的工作原理是鉴于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值跟着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。3.电子秤中所使用的应变片应选择B应变片；为提升集成度，丈量气体压力应选择。A.金属丝式

B.金属箔式

C.电阻应变仪

D.固态压阻式传感器4.应变丈量中，希望敏捷度高、线性好、有温度自赔偿功能，应选择

C丈量变换电路。A单臂半桥

B双臂半桥

C四臂全桥假定电阻应变片的敏捷系数K=2，R0=120Ω。问：在试件承受600με时，电阻变化值R=？第3章电容式传感器电容式传感器有哪三大类？极距变化型b)面积变化型c)介质变化型2..在两片空隙为1mm的两块平行极板的空隙中插入___C____，可测得最大的电容量。A.塑料薄膜B．干的纸C．湿的纸D．玻璃薄片电子卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm它的内部所采纳的电容传感器型式是

B。A.变极距式B．变面积式

c．变介电常数式4.在电容传感器中，若采纳调频法丈量变换电路，则电路中A．电容和电感均为变量B.电容是变量，电感保持不变c．电容保持常数，电感为变量D．电容和电感均保持不变

B

，5.利用湿敏电容能够丈量A.空气的绝对湿度B

B。．空气的相对湿度

c.空气的温度

D．纸张的含水量6.电容式凑近开关对D的敏捷度最高。玻璃B.塑料C．纸D.鸡饲料电容式凑近开关的检侧距离与被测物体的资料性质有很大关系，对介质消耗较大的介质（如各样含水有机物），它在高频交变极化过程中是需要耗费必定能量的(转为热量)，该能量由LC振荡电路供给，必定使LC振荡电路的Q值进一步降低，振荡减弱甚至停振。第4章电感式传感器1.欲丈量极细小的位移，应选择A1mm左右、辩解率为1um左右，应选择CA.变隙式B.变面积式c.螺线管式

电感传感器。希望线性好、敏捷度高、量程为自感传感器。2.螺线管式自感传感器采纳差动构造是为了A。A．加长线圈的长度进而增添线性范围B．提升敏捷度，减小温凛C.降低成本D．增添线圈对衔铁的吸引力4.电涡流探头的激励频次从100kHz提升到900kHz时，电涡流的浸透深度将___D_。A.增添1倍B.增添2倍C.减少到本来的1/2D.减少到本来的1/3由δ=1（μ电导率,σ磁导率）可知f5.欲丈量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频次约为C。而用于丈量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频次往常约为D。A.50~100HzB.1~10kHz~50kHzD.100kHz~2MHz6.当电涡流线圈凑近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感LB，调频转换电路的输出频次fC。A.不变B.增大C.减小8.电涡流凑近开关能够利用电涡流原理检测出_____C______的凑近程度。A.人体B.液体C黑色金属部件D.塑料部件9.希望远距离传递信号，应采纳拥有D输出的标准变送器。A．0～2VB．1～5VC．0～10mAD．4～20mA10．生产布料的车间用图429所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度。请剖析填空。当卷取辊转动太快时，布料的张力将增大(增大/减小)。致使张力辊向上(上/下)位移。使差动变压器的衔铁不再处于中间地点，N2l与Nl之间的互感量M1增添(增添/减小)，N22与Nl的互感量M2减小，所以U21增大(增大/减小)，U22减小，经差动检波以后的u。为负(负／正)值，去控制伺服电动机，使它的转速变慢(快／慢)，进而使张力恒定。第5章压电式传感器1.当石英晶体受压时，电荷产生在B。A．与光轴垂直的z面上B.与电轴垂直的x面上C．与机械轴垂直的y面上C.全部的面；（x、y、z）2.动向力传感器中，两片压电片多采纳火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采纳

A

B

接法，可增大输出电荷量；在电子打接法．可使输出电压达上万伏，进而产生电火花，A．串连

B．并联

c.既串连又并联3.依据以下图所示石英晶体切片上的受力方向，

标出

b、c、d晶体切片上产生电荷的符号。4.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可丈量A.人的体重B.车刀的压紧力C.车刀在切削时感觉到的切削力的变化量

C。D.自来水管中的水的压力5.两根高分子压电电缆相距

2m．平行埋设于柏油公路的路面下约

5cm，以下图；它可以用来丈量车速及汽车的载重量，并依据储存在计算机内部的档案数据．判断汽车的车型：现有一辆闯事车辆以较快的车速经过测速传感器，两根PVDF压电电缆的输出信号如图所示，求：估量车速为多少km／h。估量汽车前后轮间距(可据此判断车型)说明载重量m以及车速νo与A、B压电电缆的输出信号波形之间的关系PVDF压电电缆测速原理图a)PVDF压电电缆测埋设表示图b)A、B压电电缆的输出信号波形1—公路2—PVDF压电电缆测（A、B）共两根解：①.

由ν=d/td=0.002kmt=25(ms)

×2=50ms=50/1000==3600===144km/h.L=ν·T,T=25(ms)×6(div)=150ms=150/1000==3600=L=ν·T=144×=0.006km=6m③.车载重量m与车速没关,而与压电电缆输出的信号幅度成正比关系习题与解答2第6章热电式传感器1.什么是热电效应？（简述热电偶的测温原理及热电偶传感器的特色。）答：将两种不一样性质的导体A、B串接成一个闭合回路，以下图，假如两接合点处的温度不一样(T0T),则在两导体间产生热电动势，并在回路中有必定大小的电流，这类现象称为热电效应。T

0

T2．正常人的体温为37oC．则此时的华氏温度为cA32F，100K，B.99F，236KC．99F，310KD.37F0由θ=（C+32）F和T=(t/0C+K

，热力学温度为．310K

c

。3．C的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大A.热端直径

B.热端和冷瑞的温度

c.热端和冷端的温差

D.热电极的电导率4.热电偶的热电势由

接触电动势

和

温差电动

构成。5.丈量度，应采纳

CPUA

散热片的温度应采纳型的热电偶；丈量

C100m

型的热电偶；丈量锅炉烟道中的烟气温深的岩石钻孔中的温度，应采纳B

型的热电偶。A.一般

B.

铠装

C.

薄膜

D.

热电堆第7章光电传感器晒太阳取暖利用了C；人造卫星的光电池扳利用了A；植物的生长利用了B。A．光电效应B．光化学效应c．光热效应D．感光效应2.光敏二极管属于B，光电池属于C·A外光电效应B.内光电效应c．光生伏殊效应3.光敏二极管在测光电路中应处于B偏置状态，而光电池往常处于A偏置状态。A．正向B．反向C．零4.温度上涨，光敏电阻、光敏二极管，光敏三极管的暗电流A。A.上涨B．降落C．不变5.欲利用光电池驱动电动车，需将数片光电池，A以提升输出电压，再将几组光电池A起来，以提升输出电流。A串连，并联B．串连，串连c并联，串连D．并联，并联6.光纤通信中，与出射光纤耦合的光电元件应采纳C。A．光敏电阻B．PIN光敏二极管C．APD光敏二极管D．光敏三极管7.欲精细丈量光的照度，光电池应配接D。A电压放大器B．A/D变换器C．电荷放大器D．I/U变换器8.欲利用光电池为手机充电，需将数片光电池B起来，以提升输出电压，再将几组光电池A起来，以提升输出电流。A．并联B.串连C.短路D.开路什么是光电效应？依据光电效应现象的不一样将光电效应分为哪几类？所谓光电效应是指光照耀在某些物质上时，物质的电子汲取光子的能量而发生相应的电效应现象，如导电率变化、开释电子和产生电动势等。外光电效应：(在光芒照耀下能使电子逸出物体表面的现象。鉴于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等。)内光电效应：(在光芒照耀下能使物体的电阻率改变的现象。鉴于内光电效应的光电元件有光敏电阻等。)光生伏殊效应：(在光芒作用下能使物体产生必定方向电动势的现象。鉴于光生伏殊效应的光电元件有光敏晶体管、光电池等。)10.光电二极管与一般二极管有什么差别？其构造与二级管不一样之处在于它的PN结装在透明管壳的顶部,能够直接遇到光的照耀,在电路中处于反向偏置状态。11．某光电开关电路如图11—46a所示．史密特型反相器CD40106的输出特征：如图11-46b所示，请剖析填空。当无光照时，VD1__截止__(导通/截止)，Iφ为__0__，ui为__0__，所以Uo为__高__电平，约为__5__V，设v1的Ube=，则Ib约为__/1K=，设V1的β=100，继电器K的线圈直流电阻为100Ω，则集电极饱和电流Ics合(吸合／开释

为__（5V一）/=47____mA。若K的暂定工作电流为)状态。

45mA，则

K处于

吸2）.从图b能够看出,当Ui__大__(大/小)于__3__V时,史密特反相器翻转,Uo跳变为__低____电平,k__开释_____。3).若希望在光照度很小的状况下K动作,RL应__变小___(变大/变小)。调理RP能改变___RL___,此时应将RP往__上__(上/下)调。4).图中的R2起__限流____作用,V1起___电流___(电流/电压/功率)放大作用,VD2起___稀放____作用,保护___V1__在K忽然失电时不致被继电器线圈的反向感觉电动势所击穿,所以VD2又称为__续流__二极管。在一片0.5mm厚的不锈钢圆片边沿，用线切割机加工出等间隔的透光缝，缝的总数N1=60，如图10-43所示。将该薄圆片置于光电断续器（详细介绍见10-38a）的槽内，并随旋转物转动。用计数器对光电断续器的输出脉冲入行计数，在10s内测得计数脉冲数N以下图（计数时间从清零此后开始计算，10s后自动停止）。问：图10-43利用光电断续器丈量转速和圈数1）流过光电断续器左边的发光二极管电流ID为多少毫安？（注：红外发光二极管的正向压降ULED=）2）光电断续器的输出脉冲频次

f

约为多少赫兹？3）旋转物每秒均匀约转多少圈？每分钟均匀约转多少圈？4）数码显示器的示值与转速n之间是什么关系？5）旋转物在

10s

内共转过了多少圈？6）假如为加工方便，将不锈钢圆片缝的总数减少，使

N

1=6

，则转速与数码显示器的示值之间是几倍的关系？答：==IR=U/R=10==30000/10=3000Hz

=3000/60=50(r/s)n=50

×60=3000(r/min)=50×10=500

5.

数值为递加关系

6.n=50

×60=3000(r/min)数值为递加关系13．保留名贵物件的场所都需要安装多种不一样种类的防盗报警器，比如PVDF压电薄膜玻璃破裂感觉片、超声波、红外光电开关、热释电元件等。现希望在窗户、门口、保险箱前面、上下、左右安装多种传感器、多道防线，构成“网罗密布”，以达到多重防备、报譬的目的，请你画出相应的图纸，包含立体图和多张平面图，并写出工程说明书。答：依据各传感器的工作原理及特征可利用PVDF压电薄膜玻璃破裂感觉片粘贴在玻璃窗户上监测玻璃能否被打坏；用红外光电开关传感器安装在门口或窗户两头监测外来入侵者；用热释电元件（红外广角探测器）安装在房间顶端大面积监控室内挪动对象；利用超声波反射监测定位名贵物件。经过科学的全方向防备举措后可达到报警的目的。防备举措平面图以下所示。第9章霍尔传感器要形成涡流一定具备两个条件金属导体置于变化的磁场中时，导体表面就会有感觉电流产生。1、何谓霍尔效应？答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向大将产生电动势，这类物理现象称为霍尔效应。霍尔电势UH=kHIB2、利用霍尔效应可进行哪些参数丈量?霍尔电势是对于Ι、Β、θ三个变量的函数，即EH=KHΙΒcosθ概括起来，霍尔传感器主要有以下三个方面的用途：1)保持Ι、θ不变，则EH=f(Β)，这方面的应用有：丈量磁场强度的高斯计、丈量转速的霍尔转速表、磁性产品计数器、霍尔式角编码器以及鉴于细小位移丈量原理的霍尔式加快度计、微压力计等。2)保持Ι、Β不变，则EH=f(θ)，这方面的应用有角位移丈量仪等。3)保持θ不变，则EH=f(ΙΒ)，即传感器的输出EH与Ι、Β的乘积成正比，这方面的应用有模拟乘法器、霍尔式功率计等。第10章辐射式传感器何谓红外辐射?红外辐射又称红外光，其物理实质是热辐射，从紫光到红光热效应渐渐增大，而热效应最大的为红外光。在自然界中只需物体自己拥有必定温度(高于绝对零度)，都能辐射红外光。物体的温度越高，辐射出来的红外线越多，辐射的能量就越强。（红外光的实质与可见光或电磁波性质同样，拥有反射、折射、散射、干预、汲取等特征，它在真空中也以光速流传，并拥有显然的波粒二相性。）2.红外检测的探测器主要有热探测器，光子探测器两大类。3.红外探测器与光电传感器、热敏电阻器有什么异同?这三种器件都是在光能（或热能）的激发下产生某些电持性变化的传感器，不一样之处是变换的物理特征实质不一样，如热释电效应；光电效应；热阻效应。此中，热释电型探测器在热探测器中探测率最高，频次响应最宽，试举出利用红外辐射技术进行检测的典型应用实例。.防盗报警电路②.自动照明装置③.电子礼仪（您好---、请勿抽烟）、警示（高压危险）发声电路④.自动喷水⑤.安全防备开关电路超声波是一种___高于20KHz的机械振动____波，拥有___穿透______、___反射______、____折射______等特色。7.超声波传感器可用来

测距（防撞、液位、物位）

，

探伤，

侧厚，__防盗___。8.将超声波（机械振动波）变换成电信号是利用压电资料的

C；蜂鸣器中发出“嘀嘀”声的压电片发声原理是利用压电资料的A.应变效应B.电涡流效应C.压电效应

D.

D。逆压电效应9.人发言时，声音从口腔沿水平方向向前面流传，则沿流传方向的空气分子

D。从口腔邻近经过振动，挪动到听者的耳朵在本来的均衡地点前后振动而产生横波在本来的均衡地点上下振动而产生横波在本来的均衡地点前后振动而产生纵波10.一束频次为1MHz的超声波（纵波）在钢板中流传时，它的波长约为为E。

C，声速约f=C声速C=5.9km/s11.超声波频次越高，A。A.波长越短，