《传感器与检测技术》题库分析

《传感器与检测技术》题库一、填空：1性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。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电势组成的，其表达式为Eab（T，To）=k(TT)lnNAT(

。在热电偶e 0 NB

A B T温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源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，其内部（2分）增加②减小③不变）仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差来表示的7（①）外是线性的。8心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变。9（①面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。10、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例，与副方线圈的匝数成（①不成比例，与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例。件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。12组成。13电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_材料和② 半体 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_料传感器的灵敏度较大。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（霍尔效应势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征性、电磁兼容性、可靠性等。量。热敏电阻中能够反映灵敏度程度的参数为：B热电偶的常见结构形式有：装配式、铠装式、薄膜式。常用变送器的输出信号是两线制。镍铬镍硅热电偶的分度号为K13-铂热电偶的分度号是B 。K型热电偶配套的补偿导线的正、负极的颜色是红-蓝。90kPa100kPa10kPa，属于微负压。硅微电容压力传感器的核心是硅微加工感压膜片。一般情况下，管道中心处的流速最大。温度越高，超声波在气体中传播的声速就越快，造成测量误差。超声波流量计中，时间差式的温漂较大。与差压式液位计比较，伺服式液位计的测量速度较慢。振动速度v=vmcos(ωt+φ+π/2)=-ωxmsin(ωt+φ)|vm|=314m/s。传感器及其检测系统的可靠性通常指:间、失效率。测量误差的表现形式：粗大误差、系统误差、随机误差、动态误差。13-铂热电偶的分度号是R，铂铑30-铂铑6热电偶的分度号是B 。发现压力变送器的输出信号跳动较大，但有规律，可能是压力波动。本安型仪表是依靠电路本身来实现本质安全防爆性能的。安装在危险区的“一次仪表”上。500℃时，主要的辐射是红外光。3倍左右时，保护膜片产生位移，不使硅测量膜片损坏。反比。被测容器中的液体密度增加，压力式液位计的测量结果就增大。状态。I-U转换器。对于速度不均匀、时走时停的机床，磁栅传感器中应采用 静态磁头二、选择1重要场合使用的元器件或仪表购入后需进行高低温循环老化试验目的是为了 D 。A．提高准确度 B．加速其衰老C．测试其各项性能指标 D．提早发现故障，提高可靠若将表压传感器的取压口向大气敞开，读数等于 B 。A．0(绝对压力) B．0(表压) C．1个大气压 D．-100kPa考核检测仪表的电磁兼容是否达标，是指 D A．仪表能在规定的电磁干扰环境中正常工作的能力B．仪表不产生超出规定数值的电磁干扰C．仪表不产生较大的EMID．A、B必须同时具备4..螺线管式自感式传感器采用差动结构是为了 B 。A．加长线圈的长度从而减小线性范围B．提高灵敏度，减小温漂C．降低成本 D．增加线圈对衔铁的吸引可以在高温、高压等恶劣环境中工作，测量结果不受温度影响，但需进行射线防护的是 D 。A．投入式液位计 电接点式液位计C．雷达式液位计 核辐射式液位计与差压式液位计比较，伺服式液位计的测量速度 B 。A．较快 B．较慢 C．一样 D．无法比较晒太阳取暖、人造卫星的光电池板分别利用了光的 c 效应A．光电效应 光热效应 B．光化学效应光电效应C．光热效应 光电效应 D．感光效应 光电效应涡流式接近开关可以检测出 C 的靠近程度。A．人体 B．水 C．金属零件 D．塑料零件光敏二极管、光电池分别属于 C 效应。A．外光电效应内光电效应 B．内光电效应 光生伏特效应C．光生伏特效应内光电效应D．光生电流效应内光电效应蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电晶片发声原理是利用压电材的 D 。应变效应 B．电涡流效应 C．压电效应 D．逆压电效应接近开关的动作距离 A 复位距离；额定工作距离 动作距离。大于 小于B．小于小于 C．等于 小于D．都可以绝对式数字式位置传感器输出的信号是 D 增量式位置传感器出的信号是 。A.二进制格雷码连续的模拟电流信号B.连续的模拟电压信号脉冲信号C.脉冲信号 连续的模拟电流信号 D.二进制格雷码 脉冲信号某数字式压力表的量程为0~999.9Pa，当被测量小于 D Pa时，表的输出不变。A．9 B．1.0 C．0.9 D．0.1B，使得灵敏度变大，所以必须进行灵敏度的温度补偿。A．下降B．上升C．不变D．抖动在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是 C A．补偿热电偶冷端热电动势的损失 B．起冷端温度补偿作用C．将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D．提高灵敏度1千帕等于 A 。A．1.019716×10-2工程大气压B．9.87标准大气压C．100巴 D．760mm汞柱施加最大称量Max到电子秤的秤台上，静置30min后，最终读数与次读数之差超过了允许误差，这种误差称为 C 。零点漂移 B．蠕变 C．迟滞 D．灵敏度漂移铂铑30-铂铑6热电偶的分度号是 B 。A．R B．B C．S D．K体积流量 A ，得到质量流量。乘以流体的密度 B．除以流体的密度C．乘以流体的流速 D．除以流体的流速振动角频率ω=1rad/s，f约为 D Hz。B．π C．2π D．1/2π三、判断迟滞现象反应了传感器机械结构和制造工艺上的缺陷（ ）（×）电容传感器的标定和测量必须在同样条件下进行即线路中导线实际长等条件在测试时和标定时应该一致（ ）电感传感器的铁心一般工作在饱和状态下，其磁导率远大于空气的磁率。（ × ）5）欲测量细长管道深处的温度，应选择铠装型热电阻（ ）6光敏二极管在电路中通常工作在反向偏压状态（ ）在自动检测系统中，各组成部分常以信息流的过程划分，一般可分为：信息提取、信息转换、信息处理和信息输出四部分（ ）灵敏度是指传感器在稳态下的输出变化量y和引起此变化的输入变化量x之比，即k

y，因此传感器的灵敏度是一常数（× ）x用时间常数表征一阶传感器的动态特性，越小，频带越宽（ ）（×四、名词解释（312分）Δ除以一个引用值或特定值，用百分m m比来表示即为引用误差γm：

Amax

Δ 100%AminΔA的百分比来表示示值相对误差xγ，也称为标称相对误差。x

Δ100%Ax热电效应：两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密AB kT n成为热电动势，这种扩散现象成为热电效应，e T ln A。AB e nB中间导体定律：若在热电偶回路中插入“中间导体”(A、B状态，这种现象称为压电效应。Q=dFx电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。hf电效应。五、问答题1.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，此时电位差计所处的环境温度为15℃，试求该时刻温箱的温度是多少度？（20分）温度℃热电动势温度℃热电动势(mv)测量端0123456789-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+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分）电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。（6分）晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。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（6分）它的电阻值相应发生变化。5、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究静态（10分）6、简述霍尔电动势产生的原理。（5分）B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面UH。7、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。（10分）

及栅丝与试件膨胀t系数（与）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级g s的误差。8、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信分）9、在生产过程中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。（15）10、什么是传感器静态特性。（4分）特性。11分）答：①热电动势：两种不同材料的导体（或半导体、B流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。②接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同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。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。⑤热电偶三定律a中间导体定律热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及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的代数和。

时的热电势与同一热电偶热端为Tn

，冷端为T0

时热电势应用：对热电偶冷端不为00C时，可用中间温度定律加以修正。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A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（TT0

）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实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要获得有关热便可由上式求得，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措施00C恒温法b计算修正法（冷端温度修正法仪表机械零点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法12、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？请详细推导分流法。（10分）答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，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：a分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b电桥补偿法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。分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的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？应变片式电种电桥作为测量电路？些方面都有改进。直流电桥平衡条件：R1/R2=R3/R4，R1R4=R2R3。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 02(l

W2S 0 2l

W2S 0 2l

l l 0 l 10 l) 0 0 0 02L l l2 S

l01

l l

...0 0

0 L l

l2 与单极式传感器灵敏度Sl0

l l

...比较00

0 灵敏度提高一倍，非线性大大减少。传感器的定义和组成框图？指出传感器在控制系统中的位置和作用。件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。重要。接触式测量，测量何种物理量？（各≥3种）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：测量扭矩传感器（或测试仪表）请问标定的意义？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。有何特点？答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。的麻烦。Ce路较复杂，调整也比较困难。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上，试比金属丝灵敏系数低。21.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。度、湿度等许多非电量转换为电量。误差补偿方法。

及栅丝与试件膨t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应变同数量g s级的误差。②方法：自补偿法线路补偿法Pt100Cu50线连接法的主要作用。分别代表铂电阻热电式传感器100Ω(5Ω仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。用镍铬-t0665℃，对不对？为什么？应如何计算？答：对。查表知镍铬-镍硅热电偶K=1，T=Tz+KTn=600+1×65=665H H 2：1有U=kIBco,霍尔元件越薄（d越小，k般霍尔元件都很薄。又因为实际测量中UH=(kHIB/d)×f(l/b)当l/b=2时，f(l/b)=0.93UHl/b2：H H 试述理由。答：不正确。传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽。应变电桥的三种工作方式及其工作条件。电桥平衡的条件：R/R=R/RR•R=R

按照工作方式可以分为单臂半1 2 4 3 1 3 4 2，桥、双臂半桥、四臂全桥三种工作方式。R1R、R、R为固定电阻，桥路的输出电压为：UU

2 3R U1 iK

4（2分）o 4 R 4 11双臂半桥、R为应变片，R、R为固定电阻。应变1 2 3 4RR、1、2 1

相反，产生的电阻增量正负号相反，可以使输出电压U

U R i(

R U 2)

K

) （2o o 4 R R1 2

4 1 2分）四臂全桥：全桥的四个桥臂都为应变片，如果设法使试件受力后，应变片R~R产生的电阻增量（或感受到的应变~）正负号相间，就可以使输出电压1 4U成倍地增大。

U R R i( 1

13R3

4R4) （2分。o o 4 R R R R1 2 3 4国际规定的温标有哪些，介绍他们之间的相互关系。温标是温度数值化的标尺，规定了温度的读数的起点（即零点）以及温度的单位，各类温度计的刻度均由温标确定。国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏温标、热力学温标等。摄氏温标规定，标准大气压下冰融点为0度，水沸点为100度，两者中间分1001（2分。华氏温标规定：标准大气压下冰融点为32度，水沸点为212度，两者中间1801tF分。

329t（25C热力学温标是建立在热力学第二定律基础上的最科学的温标，是由开尔文（Kelvin）根据热力学定律提来的，因此又称开氏温标。与摄氏温标的关系为：t/℃=T/K－273.15（2分。0℃～100而开氏温标的起点只是理论上存在，无法达到。热电偶冷端温度补偿方法。答：热电偶冷端温度补偿的方法主要有：一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0℃恒温器和其他恒温器两种；（1.5分）（1.5）EAB(t,t0)EAB(t,t1)EAB(t1,t0)（1.5）的热电动势的变化，自动补偿的条件应为：eI1RCMt（1.5分）绝对压力传感器与大气压力传感器的区别。绝对压力传感器（考点，所测得的压力数值是相对于基准真空腔而言的，是以真空零压力为起点ppabs大气压传感器pap大气压就越小。大气压传感器的本质也是绝压传感器，只是正取压口向大气敞开。光电效应及其分类。hf成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应的物理现象称为光电效应。光电效应的光电