《传感器与检测技术》复习题及答案

《传感器与检测技术》复习题及答案第一章测量技术概述复习思考题

1、直接测量有哪几种方法？各有什么特点？

2、测量误差主要有哪几种表示方法？它们分别是怎样定义的？

3、真值、约定真值、测量值、修正值的定义是什么？

4、测量误差按照其性质可分哪几类？它们产生的原因分别是什么？

5、传感器一般由哪几部分组成？它们分别起什么作用？第二章电阻式传感器复习思考题

1、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理。

2、为什么应变片传感器大多采用不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又都采用半桥和全桥方式？

3、简述电阻应变式传感器的温度补偿。

4、何谓半导体的压阻效应？扩散硅传感器结构有什么特点？第三章电容式传感器复习思考题

1、电容式传感器有哪几种类型？差动结构的电容传感器有什么优点？

2、电容式传感器有哪几种类型的测量电路？各有什么特点？第四章变磁阻式传感器复习思考题

1、简述单线图和差动变隙式电感传感器的工作原理和基本特性。

2、为什么螺线管式电感传感器比变隙式电感传感器有更大的测量范围。

3、根据螺线管式差动变压器的基本特性，说明其灵敏度和线性度的主要特点。

4、什么叫电涡流效应？概述电涡流式传感器的工作原理。复习思考题第五章压电式传感器

1、什么叫正压电效应和逆压电效应？

2、什么叫纵向压电效应和横向压电效应？

3、比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点？第七章

光纤传感器

1、说明光纤传感器的分类并分析其传光原理。

2、光纤的数值孔经NA的物理意见是什么？NA数值大小有什么作用。

3、功能型光纤传感器的分类和特点是什么？

4、非功能型光纤传感器的分类和特点是什么？第六章热电式传感器复习思考题

1、简述热电偶能够工作的两个条件是什么？

2、简述热电偶测温原理？

3、热电偶冷端须处理的原因是什么？热电偶冷端温度补偿常用有那几种方法？

4、试比较热电阻和半导体热敏电阻的异同。

5、工业上用热电阻测温，为什么常用三线制连接？第八章光电式传感器复习思考题

1、什么叫内光电效应、外光电效应、光生伏特效应？

2、试述用光敏电阻检测光的原理。

3、试述光敏二极管和三极管、光电池的结构特点和工作原理。

4、红外传感器有哪些类型？并说明它们的工作原理。第九章霍尔式传感器复习思考题

1、

2、霍尔元件存在不等位电势的主要原因有哪些？如何对其进行补偿。

3、为什么霍尔元件要进行温度补偿？主要有哪些补偿方法。第十章常用传感器的应用复习思考题

1、半导体气敏传感器是根据什么原理工作的？试举例说明其用途。

2、简述弹簧管压力表的变换原理。

3、恒浮力式液位计与变浮力式液位计测量原理的异同点。

4、说明差压式流量计的组成环节及作用。

5、转子流量计、旋涡流量计是如何工作的，适用什么场合。

6、双金属温度计是怎样工作的，它有什么特点。

7、温度变送器的作用是什么，一体化温度变送器有什么特点。总复习简答题1、图示为四种电容式传感器结构示意图，a，b动片上下移动，c，d动片旋转移动，试分别写出其名称：abcda变间隙式、b差动变间隙式、c变面积式、d差动变面积式2.简述电涡流传感器工作原理及其主要用途解:利用金属置于变化的磁场或在磁场中运动,金属表面会产生电涡流,从而检测被测参数变化.主要用途——可测位移、振幅、厚度、转速、金属探伤等。3、图示为霍尔式压力传感器原理，试分析其工作原理，霍尔电势（）与压力P的关系。弹簧管将输入压力P转变为位移X=KP·P而霍尔元件在均匀梯度磁场中移动B=KBX这样霍尔电势即测出即可知P4.热电偶测温时，为什么冷端温度要补偿，常用有哪几种冷端温度补偿方法。答：消除冷端温度变化和不为零度给测量带来的误差。常用补偿办法有补偿导线（延长导线）、恒温法、计算修正法、补偿电桥法5、图示为热电偶冷端补偿电桥，试分析其工作原理（冷端温度变化时，桥路怎么实现补偿）当冷端温度变化，若增加时，则EAB（txt0）会减小而补偿电桥中Rcu会增加，使Uba增加。这样总的EAB基本不变。6.热电阻传感器在工业生产应用时，常用几线制接线方式，这是什么原因？答：用三线制两根引线电阻分别接入测量电桥相邻两臂可避免引线电阻r受环境影响而引起输出变化（引入测量误差）7.光电传感器可以测量哪些物理量？（写出五种以上）答：转速、工件尺寸、位移、压力、工件表面质量、检测溶液浓度等8.简述霍尔传感器的工作原理及其四种主要用途。答：在霍尔元件的平面法线方向施加磁感应强度B，经有控制电流引线通入控制电流I，则由于洛仑兹力的作用，两个霍尔电极上出现相反极性载流子的积累，从而在霍尔电势输出引线之间产生霍尔电势UH，UH=KHIB。试问光纤传感器具有哪些优点？（写出四个以上），可广泛应用检测哪些物理参数（写出四个以上）。答：光纤传感器具有灵敏度高、电绝缘性能好、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、体积小、质量轻等优点。它可用于位移、速度、加速度、压力、温度、液位、流量、水声、电流、磁场、放射性射线等物理量的测量。10.图示为传感器流量计示意图，试分析其工作原理流体由下而上通过锥形管时，若作用于浮子上升力大于浸没在浮子的质量，浮子便会上升，浮子与锥形器的间隙会增大，介质流速会下降，作用于浮子的上升力会逐渐减少，直到上升力与浸在介质中浮子的质量相同时，浮子稳定在某一高度，读出相应刻度，便可知流量值11.图示为三种测压元件，试分别写出其名称，并根据一般情况，可测压力的排序为：abc最大其次最小弹簧管、膜片、波纹管、a、b、c12、图示为双金属电接点传感器，图（a）为正常工作，图（b）为过电流时融点断开，试分析该传感器工作原理及如何应用。可用作冰箱过电流保护。电热丝与被保护的冰箱压缩机相连，当压缩机电流过大，电热丝对双金属片加热，若大电流维持，热量使双金属片由中央凸起变为中央凹陷状，触点断开，保护压缩机。13、图示为气敏传感器的原理图，试分析其工作原理。（在清洁空气和有害气体中气敏传感器阻值怎么变化，输出又怎么变化）清洁空气中，气敏传感器阻值较高则RAB+R1与R2分压输出低电平。当有害气体进入气敏传感器，使其阻值迅速下降，则输出变为高电平。输出电低电平变为高电平就可控气排风扇打开，并发出声光报警。。填充题练习1、检测仪表中常用测试方法有直接比较测量法、微差法和零位法。2、霍尔传感器的霍尔电势UH为KHIB若改变I或B就能得到变化的霍尔电势。3、光电式传感器主要用于测量转速、工件尺寸、位移、压力、工件表面质量。4、电容式传感器中，变间隙式一般用来测量微小的位移。5、传感器静态特性主要技术指标有：灵敏度、精确度、测量范围与量程和线性度。6、正态分布随机误差具有如下性质单峰性、对称性、有界性和抵偿性。7、电容式传感器的三种工作方式是变间隙式、变面积式、和变介电常数式。8、常见的旋转式变阻器和滑线式变阻器，可作为线位移和角位移测量的电阻式感器。9、绝对误差是测量值减约定真值，某次残差是某次测量值减算术平均值。10、引用误差的定义为最大绝对误差除以测量范围的百分数11、传感器变换的被测量的数值处在恒定或缓慢变化时，传感器输出与输入的关系称传感器的静特性，其主要技术指标有：灵敏度、精确度、测量范围与量程和线性度等。12、硅光电池的光电特性中，光照度与其短路电流呈线性关系。13、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用差动形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。14、金属丝电阻应变片与半导体应变片其工作原理主要区别在于前者利用导体形变引起电阻变化、后者利用半导体电阻率变化引起电阻变化。15、霍尔效应的定义是霍尔元件置于磁场中，元件二端通以电流，其垂直方向二端有霍尔电势输出。16、传感器的基本特性通常用其静态特性和动态特性来描述。。17、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量频率太低的被测量，特别是不能测量静态值。18、电容式传感器可广泛应用于测量位移、角度、振动、压力、力、液位等参数。19、光纤传感器具有那些优点灵敏度高、电绝缘性能好、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、体积小、质量轻等优点。20、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性好灵感度提高一倍、测量精度高。21、光纤传感器可广泛应用于测量位移、速度、加速度、压力、温度、液位、流量、水声、电流、磁场、放射性射线等物理量。22、热电偶冷端温度有那些补偿方法补偿导线法、计算修正法、冷端恒温法（冰浴法）和补偿电桥法。23．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用差动式电容传感器。24．硒光电池的光谱响应区段与人类眼睛相近，它的最大灵敏度波长与人类正常视觉也相近，因而应用较广。25．霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。一对叫激励电极用于引入激励电流；另一对叫霍尔电极，用于引出霍尔电势。26.光敏二极管的结构与普通二级管类似。它是在反向电压下工作的。27.气敏电阻的材料不是通常的硅或锗材料，而是金属氧化物材料。28．压电式传感器的工作原理是基于某些电介质材料的压电效应。它是典型的有源传感器。29．自感式电感传感器是将被测量的变化转换为自感量L的变化。差动变压器是将被测量的变化转换为互感量M的变化。差动变压器主要优点是输出幅度大、线性好。30．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出变化量与输入变化量的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是常数。31．用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。工业测量中通常采用三线制接法。32．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的灵敏度度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的厚度。33．电容式传感器中，变介电常数式多用于液位或片状材料厚度的测量总复习计算题1.现对一个量程为60MPa，压力表进行校准，测得数据如下。仪表刻度值/MPa0102030405060标准仪表示值/MPa0.09.820.130.340.450.260.1绝对误差/MPa00.2-0.1-0.3-0.4-0.2-0.1修正值/MPa0-0.20.10.30.40.20.1试将各校准点的绝对误差和修正值填入上表中，并确定该压力表的精度等级。解:最大绝对误差为0.4Mpa该压力表精度等级为1级2．被测对象温度为200℃A表量程0~300℃精度等级1.5B表量程0~400℃精度等级1.5C表量程0~500℃精度等级1.解：A表△A=300×±1.5%=±4.5℃△B=400×±1.5%=±6℃△C=500×±1.0%=±5℃3．电容测微仪的电容器极板面积A=28cm2，间隙d=1.1mm，相对介电常数εrεr=8.84×10-12F/m求：（1）电容器电容量（2）若间隙减少0.12mm，电容量又为多少？解：（1）=（2）==25.26×10-124.电容传感器初始极板间隙d0=1.2mm，电容量为117.1PF,外力作用使极板间隙减少0.0求：（1）这测微仪测得电容量为多少？（2）若原初始电容传感器在外力作用后，引起间隙变化，测得电容量为96PF，则极板间隙变化了多少？变化方向又是如何？（1）Cx=（2）从117.1→96∴间隙增加了即间隙增加了0.2165.电容传感器初始极板间隙d0=1.5mm，外力作用使极板间隙减少0.03mm，并测得电容量为180PF求：（1）初始电容量为多少？（2）若原初始电容传感器在外力作用后，引起间隙变化，测得电容量为170PF，则极板间隙变化了多少？变化方向又是如何？（1）Cx=（2）176.47→170∴间隙增加了∴间隙增加了0.0556.电容测微仪的电容器极板面积A=32cm2，间隙d=1.2mm，相对介电常数求：（1）电容器电容量（2）若间隙减少0.15mm，电容量又为多少？解：（1）电容器电容量（2）间隙减少后电容量为Cx或另解：7.电容传感器的初始间隙，在被测量的作用下间隙减少了500μm，此时电容量为120P，则电容初始值为多少？解：因：8.在荷重传感器纵横方向上贴有金属电阻丝应变片R1和R2、而R3、Ｒ４为一般电阻，当传感器不承载时电桥平衡，，，试计算在额定荷重时，，此时电桥输出电压．=0.0127V=12.7mv9.下图为等截面梁和电阻应变片构成的测力传感器，若选用特性相同的四片电阻应变片，R1～R4，它们不受力时阻值为120Ω，灵敏度K=2，在Q点作用力F（1）在测量电路图2中，标出应变片及其符号（应变片受拉用+，受压用-）（2）当作用力F=2Kg时，应变片ε=5.2×10-5，若作用力F=8Kg时，ε为多少？电阻应变片△R1、△R2、△R3、△R4为何值。（3）若每个电阻应变片阻值变化为0.4Ω，则输出电压U。为多少（RL=∞）解：⑴