传感器与检测技术考题及答案

..传感器与检测技术考试试题填空（20分）1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等（2）2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差k(T

)ln AT

。Ne 0 NNB

A B T（即冷端延长线法是在连接导线和较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，（2）量②减小③不变（2分）（①相对误差②绝对误差误差）来表示的）（①变面积型③变介电常数型）（2）1增大时，铁心上线圈的电感量，②减小，③不变。2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关，②变极距型，③变介电常数型）3M（①（①正比，②反比，③不成比例，与回路中磁阻成（①正比，②反比，。4、传感器是能感受规定的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，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_材料和② 半导体材料它们在受到外力作用时电阻发生变化其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应形成的，而②的电阻变主要是由温度效应造成的。半导体材料传感器的灵敏度较大。5.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）（6）8表征（5）简答题二、用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻，从电位差计测得热电势为-1.19mv分）镍铬-镍硅热电偶分度表测量端0123456789温度℃热电动势(mv)-20-0.7-0.8-0.8-0.8-0.9-0.9-0.9-1.0-1.0-110-0.3-0.4-0.4-0.5-0.5-0.5-0.6-0.6-0.7-0.79371592604-0-0.0-0.0-0.0-0.1-0.1-0.2-0.2-0.2-0.3-0.30482603715+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16（6）答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不以石英晶体为例简述压电效应产生的原理（6）答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。简述电阻应变片式传感器的工作原理）机械变形时，它的电阻值相应发生变化。1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研）性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入-输出特性。动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入-输出特性。可以从时域和频域来研究动态特性2、简述霍尔电动势产生的原理（5）BIUH。3（10）答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数t

与栅丝与试件膨胀系数（与）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实g s应变同数量级的误差。（15）（15）5（4）答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。）答：①热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一通称热电势。温度，而与导体的形状和尺寸无关。③温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势。⑤热电偶三定律a中间导体定律时，连接导线与显示一起等均可看成中间导体。b中间温度定律任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为T0

时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为Tn

时的热电势与同一热电偶热端为T，冷端为T时热电势的代数和。n 0应用：对热电偶冷端不为00C热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。c参考电极定律如果AB（热电极）分别与第三种导体参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T0

）时分别为EAC

,T0

EBC

,T0那么爱相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电势为E ,TAB

EAC

,T0

EBC

,T0对组成热电偶的热电势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。⑥误差因素：参考端温度受周围环境的影响00C恒温法b（冷端温度修正法点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法是什么？温度补偿的方法有哪几种？请详细推导分流法（10）答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。温度补偿方法：ab电桥补偿法一、简答题（306/题）1、从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。2、直流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥的平衡条件是什么？应变片式电阻传感器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路？答：根据电源不同分为直流和交流电桥。直流电桥优点：高稳定度直流电源容易获得，电桥平衡电路简单，传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小。但是后续要采用直流放大器，容易产生零点漂移，线路也较复杂。交流电桥在这些方面都有改进。直/R=R/R，RR=RR1 2 3 4 14 233、以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理。L0

W2S0 02l0LL

W2S0 0 )

W2S0 2l

W2S 0 2l

l l 0 l 10 l 0 0 0 0差动式灵敏度:

2L

l l2 S

l01

l l

...0 0

0 与单极式传感器灵敏度

L l l2 比较Sl0

l l

...00

0 灵敏度提高一倍，非线性大大减少。4、传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和作用。答：传感器是能感受规定的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，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。被测量敏感元件被测量敏感元件传感元件信号调节转换电路辅助电源传感器的作用：感受被测量并转换成可用输出信号传送给控制对象。给定+

扰动传感器 对象﹣反馈装置5测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？（）答：非接触式测量：热电式传感器：测量温度光纤传感器：测量光信号接触式测量：电位器式压力传感器：测量压力应变片式电阻传感器：测量电阻值应变式扭矩传感器：测量扭矩6、传感器（或测试仪表行标定工作，请问标定的意义？答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。7、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏系数的区别。答：应变片一般做成丝栅状，测量应变时，将应变片贴在试件表面第二，丝沿长度方向承受应变时，应变片弯角部分也承受应变，其截面积变大，则应变片直线部分电阻增加时，弯角部分的电阻值减少，/证明题8/题）1灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、测量范围广等优点，因2、为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方法。答：①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数t

与栅丝与试件膨胀系数