传感器考试题简答题

三、简答题（每题10分）301、试述传感器的定义、共性及组成。答：①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；②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，()转换为电量()；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。302、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。(输入)的响应(输出)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－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。303、简述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?实现不失真测量的条件是幅频特性:A(ω)=|H(jω)|=A(常数)相频特性:Φ(ω)=-ωto(线性)304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并说明有哪几种补偿方法。答：温度误差产生原因包括两方面：线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合?3距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。位移和角位移。的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合。313、试说明什么电容电场的边缘效应？如何消除？313答：理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂得多，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了克服边缘效应，首先应增大初始电容量Co。即增大极板面积，减小极板间距。此外，加装等位环是消除边缘效应的有效方法。315、电涡流式传感器有何特点？315答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；316、何谓电涡流效应?怎样利用电涡流效应进行位移测量?316利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。317、答：(1)不同点：1)自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。(2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。318、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。318()LM的变化，LM的变化转换为电压或电流的变化，从而将非电量转换成电信号输出，实现对非电量的测量。根据工作原理的不同，电感式传感器可分为变磁阻式(自感式)、变压器式和涡流式(互感式)等种类。323、什么是正压电效应?什么是逆压电效应?什么是纵向压电效应?什么是横向压电效应?将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。应，也称为逆压电效应。x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为纵向压电效应y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为横向压电效应。324n输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合?答：并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了nn倍，输出电压与单片时相同。适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片时的1/n，输出电压增大了n倍。适宜以电压作输出信号且测量电路输入阻抗很高的场合。325、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。答:比，但容易受电缆电容的影响。传感器与电荷放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出的电荷成正比，电缆电容的影响小。328、试从材料特性、灵敏度、稳定性等角度比较石英晶体和压电陶瓷的压电效应。力作用而变形时，产生压电效应。压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。压电陶瓷的压电系数比石英晶体大得多(即压电效应更明显)，因此用它做成的压电式感器的灵敏度较高。但其稳定性、机械强度等不如石英晶体。329O发生漏水，则在管道上AB点放两只压电传感器，应能检测到漏水处的位置。试说明其工作原理。O点向管道两端传播，在管道上AB两点放两只压电传感器，由从两个传感器Ot0LA两者时间差为Δt=tA－tB=（LA－LB）/vL=LA+LBLALB

Ltv2Ltv2330、试说明压电传感器电荷放大器中所说的“密勒效应”是什么意思？答：“密勒效应”CF、RF等效到A0的输入端时，电容CF将增大（1＋A0）倍。电导1/RF也增大了（1＋A0）倍。331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。律332、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？答（2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。335、热电阻传感器主要分为哪两种类型?它们分别应用在什么场合?答:(l)铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。(2)铜电阻传感器：价钱较铅金属便宜。在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铅电阻稍低、电阻率小。336、要用热电偶来测量两点的平均温度，若分别用并联和串联的方式，请简述其原理，指出这两种方式各自的优缺点是什么?答：在并联方式中，伏特表得到的电动势为2个热电偶的热电动势的平均电22:有一个热电偶损坏后，可以立即发现；可获得较大的热电动势并提高灵敏度。缺点：过程较复杂，时效性低，在计算中，易引入误差，精度不高。337、请简单阐述一下热电偶与热电阻的异同。接触电动势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。另338、采用热电阻测量温度时，常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。答：热电阻常用的引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。场合。验室等高精度测量场合。339、什么是光电效应和光电器件?常用的光电器件有哪几大类?根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件。常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。、试解释外光电效应器件和内光电效应器件各自的工作基础并举例。应和光生伏特效应。内光电效应器件主要有光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管。341、什么是光电式传感器?光电式传感器的基本工作原理是什么?(或称光敏传感器)(电压、电流、电阻等)的装置。而改变的现象。342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度?答：霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度bduI有关。H霍尔传感器的灵敏度K =K HH

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。为了提高霍尔传感器的灵敏度，采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。349流输出形式?349答：光电池的开路电压是指外电路开路时，光电池两端的电压；光电池的短路电流，指外接负载相对于光电池内阻而言是很小的。路电流的形式。352、试说明相位调制传感器的工作原理、应用及特点。352答：其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或Sagnac效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺)等。这类传感器的灵敏度很高，但由于需用特殊光纤及高精度检测系统，因此成本高。.画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。传感器处于研究对象它转换成容易传输与处理的电信号。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。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？应变片式电阻桥作为测量电路？1面都有改进。直流电桥平衡条件：R1

RRR/=/2 3 4/=/

RRRR，=。1 4 2 3，=。传感器。（。这种现象称为光电效应。光电传感器的工作原理是基于物质的光电效光敏二极管及光敏三极管传感器均属于这一类。应类型光纤传感器的典型光源。复逐次反射，直至传递到另一端面。按其传输模式分为单模和多模.压电式传感器更适用于静态测量，此观点是否正确，分析原因。答：不正确。其工作原理是基于压电材料的压电效应，具有使用频率宽，灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、测量范围广等优点，因此在压力冲击和震湿度等许多非电量转换为电量。答：①热电动势：两种不同材料的导体（或半导体B固态图像传感器的分辨率由什么因素决定？某海关欲采用固态图像传感