传感器与检测转换超全练习题(带答案)

单项选择题

1.对压电式加速度传感器，希望其固有频率（）

A.接近零B.尽量低些

C.尽量高些D任意

2.（）传感器可用于医疗上-50C〜150C之间的温度测量。

A.金属辐射式B.热电偶

C.半导体三极管D.比色计

3.信号传输过程中，产生干扰的原因是（）

A.信号是缓变的B.信号是快变的

C.干扰的耦合通道D.信号是交流的

4.差动电桥由环境温度变化引起的误差为（）

1AR|

7B.

4R.

D.0

5.概率密度函数提供了随机信号（）的信息。

A.沿频率轴分布B.沿幅值域分布

C.沿时域分布D.沿尺度分布

6.非线性度是表示校准曲线（）的程度。

A.接近真值B.偏离拟合直线

C.正反行程不重合D.重复性

7.非周期信号的频谱是（)

A.连续的B.离散的

C.基频的整数倍D.脉冲函数

8.莫尔条纹光栅传感器的输出是（）

A.数字脉冲式B.调幅式

C.调频式D.正弦波

9.半导体应变片具有（）等优点。

A.灵敏度高B.温度稳定性好

C.可靠性高D.接口电路复杂

10.一阶系统的动态表征参数是（）

A.线性度B.固有频率

C.阻尼比D.时间常数

11.常用于测量大位移的传感器有（）

A.感应同步器B.应变电阻式

C.霍尔式D.涡流式

12.将电阻应变片贴在（）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的

传感器。

A.质量块B.导体

C.弹性元件D.机器组件

13.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率（）

A.上升B.迅速下降

C.保持不变D.归零

14.结构型传感器是依靠传感器（）的变化实现信号变换的。

A.材料物理特性B.体积大小

C.结构参数D.电阻值

15.阻抗头是测量振动系统（）的拾振器。

A.振动位移B.振动加速度

C.激振力D.激振力及其响应

16.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）

A.压力B.力矩C.温度D.厚度

17.属于传感器动态特性指标的是（）

A.重复性B.线性度C.灵敏度D.固有

频率

18.按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）

A.光电式传感器B.电容式传感器

C.压电式传感器D.磁电式传感器

19.测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）

A.变极板面积型B.变极距型

C.变介质型D.容栅型

20.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）

A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

21.影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（）

A.电缆的安装与固定方式B.电缆的长度

C.前置放大器的输出阻抗D.前置放大器的输入阻抗

22.固体半导体摄像元件CCD是一种（）

A.PN结光电二极管电路B.PNP型晶体管集成电路

C.MOS型晶体管开关集成电路D.NPN型晶体管集成电路

23..将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收

电路，其作用是（）

A.抑制共模噪声B.抑制差模噪声

C.克服串扰D.消除电火花干扰

24.在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差ZiYWO.Ol,本次采样

值为0.315,上次采样值为0.301,则本次采样值Yn应选为（）

A.0.301B.0.303C.0.308D.0.315

25.若模/数转换器输出二进制数的位数为10,最大输入信号为2.5V,则该转换

器能分辨出的最小输入电压信号为（）

A.1.22mVB.2.44mVC.3.66mV

D.4.88mV

26.周期信号的自相关函数必为（）

A.周期偶函数B.非周期偶函数

C.周期奇函数D.非周期奇函数

27.已知函数xm的傅里叶变换为X（/J,则娥y⑴=2x（3"的傅里叶变换为（）

A.2X（Z）B.2X（£）C.2X⑴D.2X（f）

3333

28.对压电式加速度传感器，希望其固有频率（）

A.接近零B.尽量低些

C.尽量高些D.任意

29.（）传感器可用于医疗上-50C〜150C之间的温度测量。

A.金属辐射式B.热电偶

C.半导体三极管D.比色计

30.信号传输过程中，产生干扰的原因是（）

A.信号是缓变的B.信号是快变的

C.干扰的耦合通道D.信号是交流的

31.差动电桥由环境温度变化引起的误差为（）

A「四B一型

2R14R,

AR,

—LED.O

R

32.概率密度函数提供了随机信号（）的信息。

A.沿频率轴分布B.沿幅值域分布

C.沿时域分布D.沿尺度分布

33.非线性度是表示校准曲线（）的程度。

A.接近真值B.偏离拟合直线

C.正反行程不重合D.重复性

34.非周期信号的频谱是（）

A.连续的B.离散的

C.基频的整数倍D.脉冲函数

35.莫尔条纹光栅传感器的输出是（）

A.数字脉冲式B.调幅式

C.调频式D.正弦波

36.半导体应变片具有（）等优点。

A.灵敏度高B.温度稳定性好

C.可靠性高D.接口电路复杂

37.一阶系统的动态表征参数是（）

A.线性度B.固有频率

C.阻尼比D.时间常数

38.常用于测量大位移的传感器有（）

A.感应同步器B.应变电阻式

C.霍尔式D.涡流式

39.将电阻应变片贴在（）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的

传感器。

A.质量块B.导体

C.弹性元件D.机器组件

40.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率（）

A.上升B.迅速下降

C.保持不变D.归零

41结.构型传感器是依靠传感器（）的变化实现信号变换的。

A.材料物理特性B.体积大小

C.结构参数D.电阻值

42阻.抗头是测量振动系统（）的拾振器。

A.振动位移B.振动加速度

C.激振力D.激振力及其响应

l.C2.C3.C4.D5.B

6.B7.A8,A9,A10.D

ll.A12.C13.B14.C15.D

16.C17.D18.A19.D20.C

21.D22.C23.D24.A25.B

26.A27.B28.C29.C30.C

31.D32.B33.B34.A35.A

36.A37.D38.A39.C40.B

41.C42.D

填空题

1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用作为传感器。

2.红外图像传感器由红外敏感元件和_____电路组成。

3.在电阻应变片公式，dR/R=（l+2u）e+AE£中，入代表_____。

4.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料宓须是_____0

5.当磁头相对于磁尺不动时-，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输函电势的

幅值由_______所决定。

6.动态标定的目的，是检验测试传感器的指标。

7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量（或电量）的标准信号发生器和

8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_____条件。

9.热电偶电动势由_____电动势和接触电动势两部分组成。

10.Sn02型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_____的微量气体。

11.有源滤波器由集成运放和组成。

12.采用_____电源供电的电桥称为交流电桥。

13.对传感器进行动态——的主要目的是检测传感器的动态性能指标。

14.传感器的过我能力是指传厨器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，

允许超过___________的能力。

15.传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。

16.已知某传感器的灵敏度为K0,且灵敏度变化量为△（«）,则该传感器的灵敏

度误差计算公式为rs=o

17.为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。

18.在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，

透光面积减小，则表明扭矩o

19.电容式压力传感器是变___________型的。

20.一个半导体应变片的灵敏系数为180,半导体材料的弹性模量为1.8X105Mpa,

其中压阻系数nL为Pa-lo

21.图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为o

22.热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。

23.若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。

24.交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Zl,Z2,Z3,Z4,各阻抗的相位角分别

为。2。3。4,若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3,那么相位平衡条件应为

25.多路模拟开关由_____和多路双向模拟开关组成。

26.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信

号进行_______o

27.若加坑信号x(t)、y(t)的均值都为零，当T一8时，它们的互相关函数

Rxy(T)=o

28.通常传感器由部分组成，

是能把外界_______________转换成______________器件和装置。

29.金属丝在外力作用下发壬机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象

称效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象

称效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆

弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为效应。

30.差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而

实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为

电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区

别位移

方向(或正负)可采用_____________________________电路。

31.把一导体(或半导标5的端通以控制电流I,在垂直方向施加磁场B,在

另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称

效应，这个电动势称为电势。外加磁场

使半导体(导体)的电阻值随磁场变化的现象成效应。

32.某些电介质当沿--定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在

它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种

现象称为效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生

形变，这种效应又称——效应。

33.在光线作用下电手逸出物体表面向外发射称效应；

入射光强改变物质导电率的现象称_______________效应；半导体材料

吸收光能后在PN结上产生电动式的薮应称效应。

34.块状金属导体置于变化的磁场中或在磁荡中作切割磁力线运动时，导体内

部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称一

传感器；这种传感器只能测量—―物体。

35.不同的金属两端分别连在一就构成闭合回跖如果两端温度不同，电路中

会产生电动势，这种现象称效应；若两金属类型相同两端

温度不同，加热一端时电路中电动势E=.

36.传感器是指那些被测对象的某一确定信息具有--功能，并使之按

照一定规律转换成与之对应的——的元器件或装置。

37.一般说来传感器应由、和其他辅助部件组成。

38为了减小电阻式传感盛半导体应灸片的桥式测量电路的非线性误差，可以通

过、、三种方法来改

进。

39.根据被测参数的变化量，可以把电容式传感器分为______________型电容

传感器，一型电容传感器和——型传感器。

40.电感式传感器能够把被测量（如位移、压力、流量等）转换成线圈的

或的变化，再由测量电路转化成电流或

电压变化而实现非电量到电量的转换。

41.热电式传感器是一种将变化转换成

变化的装置。

42.光敏电阻在未受到光照射时的阻值称为__________，此时流过的电流称为

在受到光照射时的阻值称药—―，此时流过的电

流称为o

43.霍尔传感器在实际应用中，由于半导体的固有特性和制造工艺的缺陷，造成

测量中会引起误差和误差，需要对其进行补

偿。

44.差动式电容传感器的非线性误差比单一电容传感器的线性误差大大的

，当陪与适当电路，其输出特性在正负33%范围内，偏离直线的误

差不超过o

45.一般说来传感器应由、.…和其他辅助部件组

成。

46.热电偶能将________变化转换成__________变化，而热电阻则是将

―变化转成——的变在。

47.传感器是指那些被测对象的某一确定信息具一_功能，并使之按照

一定规律转换成与之对应的—的元器件或装置。

48.半导体温度传感器可以和传感器两类。

49.在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为

，而向外发射的电子叫做o基于这种

的光电器件有o

50.可用、、传感器检

测温度。

51.具有的介质物质称为压电材料，如o

52.根据仪表误差产生的原因，将仪表误差分为_—和__两类。

53.在正弦交流电路中，电动系功率表的偏转角0与被测负载的有所功率成

54.对称三相四线制电路用一个单相功率表，就可以测量出它的有功功率，即用

所谓的测量。

55.三表跨相法测量三相无功功率的适用范围是：。

56.由于三相电路的接线形式不同，三相有功电能表有和一

电能表两种。

57.光敏二极管在电路中处于工作状态。

58.相敏电路的作用是o

59.磁电系列兆欧表主要用于测量—，所测电阻的范围为

欧姆表的测量范围_____________O

60.传感器的发展）向是、、、

61.可用、和传感器检测温度。

62.电容传感器可测量__、、和振动学等。

63.相对湿度是指—.，一般用百分数来表示，记作“％RH”。

64.任何电测量指示仪表的测量机构都必须包括——、.、

、四个部分。

65.传感器通常包含和两大部分。

66.电阻应变式传感器可将转换成为与之有确定关系的,

再经过测量电路转换成信号的一种装置.

67.电感式传感器利用把被测量转换为线圈的—或一

的变化。

68.电涡流式传感器最大特点是可对被测物体进行测量。

69.压电陶瓷要作为压电传感器的测力元件在测量前必须进行处理。

70.热电偶冷端补偿方式有、等。

71.光电管是利用效应而制成的，而光敏电阻则是利用

效应而制成的。

72.传感器的静态特性指标有一.、一.、一_、

73.在同一条件下所进行的一系列重复测量称为,被测量本身所具

有的真正值称为，测量器具读数装置所指示出来的被测量数值称为

74.绝对误差是与之间的差值，绝对误差与被测量的

约定值之比，称为——。

75.假设有一组等精度加量植XI,X2,…,Xn,其全体测量值的数学期望就是测

量值的____________O

76.达依亚准则的数学表达式为o

77.电测量的指示仪表包括和两大类，测量机构中，

对活动部分产生反作用力矩的装置称为-O

78.磁电系测量机构中的驱动装置主要由_—和构成，其

测量的基本量是O

79.兆欧表的结构主要是由两部分组成，即和。

80.目前我国广泛使用的工业热电偶是具有和

的热电偶。

81.热电阻由—、__和等主要部件组成。

82.传感器根据工作原施可否为、、和电势式。

83.当二压电片串联使用具q'=,u=，宜以

作为输出量。

84.电子细分的目的是o

85.对于SnO2气敏元件吸附还原性气体时，器件的阻值_______;对于烧结型

半导体湿敏元件，随着湿度的增加，其阻值_________;%RH表示o

86.运算近=WL：ax|x100%是计算传感器的公式。

87.传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比

值。对线性传感器来说，其灵敏度是。

88.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为o

89.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的

右为宜

90.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的相等。

91.动圈式话筒是一种传感器，其原理是声波使金属线圈在磁铁产生的

磁场中振动产生感应电流。

92.光敏电阻是用半导体制成的光电器件，它是基于半导体效应工

作的，光电三极管是用半导体制成的基于效应工作的光电器件。

93.光电池是在光线照射下，直接将光量转变成为的光电器件，实质

上它就是电压源。

94.光电耦合器件是利用和封装为一体而构成的电一光一电

转换的器件。

95.霍尔元件采用恒流源激励是为了o

96.如图请填充下列各空：

(1)图是元件的基本测量电路。

(2)图中各编号名称：

①和②是;

③和④是O

(3)图2电路中的被测量是。

97.测量误差按特点和性质可分为和o

98.准确度表征了的大小，精密度表征了的大小。

答案

1.ON-OFF型微动开关

2.电子扫描

3.材料压阻系数

4.金属

5.磁头所处的位置

6.动态性能

7.标准测试系统

8.不失真测量

9.温度差

10.低

11.RC网络

12.交流

13.标定(校准或测试)

14测量范围

15.智能化

16.(AK0/K0)X100%

17.细分

18.增大

19.极矩

20.1X10-9

21.微分法

22.负

23.对地低阻抗端

24.O1+03=(J)2+(j)4

25.地址译码器

26.细分

27.0

28.敏感元件、转换元件、基本转换电路非电量电量

29.应变效应压阻效应横向效应

30.零点残余电压相敏检波电路

31.霍尔效应霍尔电势磁阻效应

32.正压电效应逆压电效应

33.外光电效应光电导效应光生伏特效应

34.电涡流传感器金属

35.热电效应0

36.感受或响应有用输出信号

37.敏感元件转换元件

38.提高桥臂米用差动电桥采用高内阻的恒流电桥。

39变.极距变极板面积变介质

40.自感系数L互感系数M

41.温度电量

42.暗电阻暗电流亮电阻亮电流

43.零位误差温度引起的误差

44.降低1%

45.敏感元件，转换元件

46温.度电势温度电阻

47.感受或响应有用输出信号

48.热敏电阻PN结温度

49.外光电效应光电子外光电效应光电管光电倍增管

50.热电阻、热敏电阻、热电偶

51.压电效应石英晶体等

52.基本误差附加误差

53.正比

54."一表法"

55.电源电压对称，而负载也对称得各种三相电路以及电源电压对称，但负载不

对称的三相三线制和三相四线制电路

56.三相四线有功、三相三线有功

57.反偏

58.辨向、整流、消除零点残余电压....

59.绝缘电阻0.1MQ以上1Q-0.1MQ

60.集成化、微型化、智能化、网络化、量子化

61.热电阻热敏电阻热电偶

62.压力、力、位移

63.气体的水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压的比值

64.驱动装置、控制装置、阻尼装置、指示装置

65.敏感元件转换元件

66.非电物理量电阻值电

67.电磁感应自感互感

68.非接触型

69.极化

70.补偿导线法冷端温度校正法冰浴法补偿电桥法（任写两种均可）

71.外光电内光电

72.线性度、迟滞、重复性、灵敏度等

73.精度测量真值示值

74.示值被测量真值相对误差

75.真值

76.

77.模拟式数字式控制装置

78.永久磁铁载流线圈直流线圈或周期变动电流平均值

79.比率型磁电系测量机构手摇发电机

80.标准化分度号，分度表

81.电阻体，绝缘套管，接线盒；

82.电阻式，电感式，电容式；

83.q=qU=u电压

84.提高分辨率

85.下降（变小）下降（变小）相对湿度

86.精度

87.增量增量常数

88.分辨力

89.1.5倍

90.比值

91.电感式

92.生伏特效应生伏特效应

93.电量

94.发光器件光电器件

95.减小温漂

96.霍尔激励电极霍尔电极输出电压

97.系统误差随机误差粗大误差

98.真值的大小测量结果的分散度

名词解释

1.外光电效应，光电导效应。

答：外光电效应：在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象。

内光电导效应：在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过度到自由状态，

而引起材料电导率的变化

2.霍尔效应

答：霍尔效应：半导体薄片，置于磁感应强度为B的磁场中，两相对的两边通过

电流I且与磁场方向正交。则半导体薄片另外两边将产生由电势UH且UH正比于

B与I的乘积。这一现象称为霍尔效应。

3.引用误差（写出计算式）

答：引用误信指绝对误差与仪表测量上限（量程）比值的百分数，计算式为引用误

差=（绝对误差/测量上限）X100%

4、绝对误差，是相对误差

答：绝对误差等于测量结果与被测量真值之差。相对误差等于绝对误差与被测量

真值的比值，以百分数表示绝对误差等于测量结果与被测量真值之差。相对误差

等于绝对误差与被测量真值的比值，以百分数表示

5.应变效应

答：应变效应：半导体或导体材料在受到外界力作用下，产生机械形变，机械形

变导致其电阻的变化，这种应形变而使其电阻值发生变化的现象称应变效应。

6.压电效应

答：压电效应：当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时一，会产生形变，此时

这种材料的两表面将产生符号相反的电荷。当去掉外力时又重新回到不带电的现

象，这种现象称为压电效应

7.热电效应

答:‘热电效应：将两种不同的金属连接成一条闭合回路，将其中一个接点进行加

热到T度，而另一点放于室温中，则在回路中就有电流流过，这一现象称为热电

效应。

8.补偿电桥法

答：补偿电桥法是利用不平衡电桥产生的电动势来补偿热电偶因冷端温度变引起

的热电动势变化值。

9.差动变压器

答：差动变压器是互感传感器，是把被测位移转换为传感器线圈的互感变化量，

由于这种传感器通常是差动的，故称之为差动传感器。

10.光敏电阻

答：有些半导体在黑暗的环境下电阻很好，但受到光线照射时，由于激发电子空

穴对而使电阻降低。基于这样原理制造的有光导管称为光敏电阻。

11.传感器

答：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，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。

6、偏差式测量

答：指在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的方法；零位测

量是指在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量系统的平衡状态；在测

量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的方法；微差式测量是综合

了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的方法

简答题

1.为什么在热电偶测温电路中要使用补偿导线？

答：实际测量时，由于热电偶长度有限，自由端温度将直接受到被测温度和周围

环境温度的影响，使用补偿导线将热电偶冷端延长到远离高温区的地方，减小误

差。

2.传感器由哪三个部分组成？每个部分作用是什么？

答（1）敏感元件：直接感受被测量（2）传感元件：将被测量转换为非电量形

成电参量（3）测量转换电路：将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、

电流或频率量。

3.以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。

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，恢复到不带电的状态；而当

作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大

小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，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。

石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但

它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。

4.什么是传感器？传感器特性在检测技术系统中起什么作用？

答（1）能感受（或响应）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。（2）传感器是检测系统的第一

个环节，其主要作用是将感知的被测非电量按一定的规律转化为某一种量值输

出，通常是电信号。

5.什么是传感器的线性度？常用的拟合方法有哪几种？

答：（1）通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线，在实际工

作中，为使仪器（仪表）具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实

际的特性曲线，线性度就是这个近似程度的一个性能指标。（2）方法有：将零输

入和满量程输出点相连的理论直线作为一条拟合直线；将与特性曲线上个点偏差

的平方和为最小理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。

什么是智能传感器？传感器的智能化主要包括什么内容？

7.产生系统误差的常见原因有哪些？常见减少系统误差的方法有哪些？

答:原因有：a、被检测物理模型的前提条件属于理想条件，与实际检测条件有出

入；b、检测线路接头之间存在接触电动势或接触电阻；c、检测环境的影响；d、

不同采样所得测量值的差异造成的误差；e、人为造成的误读等等。

8.画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。

答（1）被测信息一敏感元件一转换元件f信号调理电路一输出信息

其中转换元件、信号调理电路都需要再接辅助电源电路；

（2）敏感元件：感受被测量并输出与被测量成确定关系的其他量的元件；转换

元件：可以直接感受被测量而输出与被测量成确定关系的电量；信号调理电路与

转换电路：能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录和控制的有用电路。

9.为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？（提示：的"）

答：因为导体材料的口虽然很大，但P很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的P

虽然很大，但口很小，故也不宜做成元件。

10.请列举出自动检测系统中常用的抗干扰技术。

答：干扰噪声的控制就是如何阻断干扰的传输途径和耦合通道。检测装置的干扰

噪声控制方法常采用的有屏蔽技术、接地技术、隔离技术、滤波器等硬件抗干扰

措施，以及冗余技术、陷阱技术等微机软件抗干扰措施。对其它种类干扰可采用

隔热、密封、隔振及蔽光等措施，或在转换为电量后对干扰进行分离或抑制。

11.什么是剩余误差？它与随机误差有何不同？

答（1）剩余误差是各次测量值与其算术平均值之差，也称残差，是指实际观察

值与回归估计值之差；（2）区别：剩余误差只是计算近似值过程中某一步与真实

值的差值；而随机误差是多次重复测量时所得误差。

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：传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比，

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

元件的输出电荷成正比，电缆电容的影响小。

13.回答与直线式感应同步器有关的下列问题：

它由哪两个绕组组成？

鉴相式测量电路的作用是什么？

答（1）由固定绕组和滑动绕组组成。

（2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。

14.说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。

答：主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。

15.简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。

答：一是匀质导体定律：如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点

的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否

相同，也可以检查热电极材料的均匀性。

二是中间导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点

温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入

各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金

属中或直接焊在金属表面进行温度测量。

三是标准电极定律：如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电

动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得

各种金属与纯销组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电

偶的热电动势可直接计算出来。

四是中间温度定律：热电偶在两接点温度t、t0时的热电动势等于该热电偶在接

点温度为t、tn和tn、t0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导

线的使用提供了理论依据。

16.什么是金属导体的热电效应?试说明热电偶的测温原理。

答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连

接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向

和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进

行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。

17.试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。

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；二是补偿导线法。将热电

偶的冷端延伸到温度恒定的场所(如仪表室)，其实质是相当于将热电极延长。根

据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电

E

动势输出的；三是计算修正法。修正公式为：AB(t40)=EAB(t,t1)+EAB(t1,t0)；

四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶因冷端波动引起的热

电动势的变化，工作原理如下图所示。

18.请问什么叫做零位式测量？请给出解释，并举出一个例子。

答：在测量过程中，被测量与仪表内部的标准量相比较，当测量系统达到平衡时一，

用已知标准量的值决定被测量的值。Eg:用天平测量物体的质量，平衡式电桥测

量电阻值。

19.请问什么叫做误差合成？常用的两种误差合成方法的名称是什么？

答：误差合成：一个测量系统一般由若干个单元组成，这些单元在系统中称为环

节，为了确定整个系统的静态误差，需将每一个环节的误差综合起来。

方法：绝对值合成法和用方均根合成法。

20.热电阻传感器是基于什么原理？用于哪些参量的测量？分为哪两类？

答：利用电阻随温度升高而增大这一特性来测量温度；主要用于：测量温度

以及与温度有关的参量；分为：金属热电阻，半导体热电阻。

21.什么叫做光电效应？它可以分为哪三种类型？

答：光电效应：用光照某一物体，可以看作物体受到一连串能量为hf的光子的

轰击，组成这物体的材料吸收光子能量而发生相应电效应得物理现象。

分为：外光电效应，内光电效应，光生伏特效应。

22.计量光栅分为哪两大类？计量光栅的由哪三个部分组成?

答：透射式光栅和反射式光

栅；组成：光源、光栅

副、光敏元件。

23.请画出两种霍尔元件的

驱动电路，简述其优缺点。

答：对霍尔元件可采用恒流

驱动或恒压驱动，恒压驱动

电路简单，但性能较差，随

着磁感应强度增加，线性变

坏，仅用于精度要求不太高

的场合；恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点,

应根据工作要求确定驱动方式。

24.什么是智能传感器？传感器的智能化主要包括什么内容？答：（1）智能传感

器是基于人工智能、信息处理技术实现的具有分析、判断、量程自动转换、漂移、

非线性和频率响应等自动补偿，对环境影响量自适应，自学习以及超限报警、故

障诊断等功能的传感器。（2）有‘：自补偿、自诊断、自学习、数据自处理、存储

记忆双向通信、数字输出等功能。

25.检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。

答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置

等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括

电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。

检测系统的组成框图

传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对

象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往

往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并

且不易消除传感器所引入的误差。

测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。

通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装

置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信

号处理工作。

显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了

解被测量的大小或变化的过程。

26.热电偶温度传感器的工作原理，热电势一接触电势、温差电势

答：热电偶的测温原理:热电偶测温是基于热电效应，在两种不同的导体（或半

导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们两个接点的温度不同，则回路中产生

一个电动势，通常我们称这种现象为热电势，这种现象就是热电效应。

E.（T）=竺皿务得

接触电势,%。）

温差电势EB（T,T0）=UBT-UB「阻&吟词=UAT-UAT。=为小虫鬻dt

eiyBaie/v从cii

计算题

I.等精度测量某电阻10次，得到的测量列如下：

Rl=167.95QR2=167.45QR3=167.60QR4=167.60。

R5=167.87QR6=167.88QR7=168.00QR8=167.850Q

R9=167.82QR10=167.61Q

(1)求10次测量的算术平均值R,测量的标准误差。和算术平均值的标准误差s。

(2)若置信概率取99.7%,写出被测电阻的真值和极限值。

解：(1)求10次测量的算术平均值*,测量的标准误差。和算术平均值的标准误

差So

10

7+…凡

i=]io

167.95+167.45+167.60+167.60+167.87+167.88+168.00+167.85+167.82+167.61

二10

=167.763Q

=^1(0.1872+O.3132+2x0.1632+0.1072+0.1082+0.2372+0.0872+0.0572+0.1532)

=0.1824。

=-a^=—0.1^8024.,0、c5u7r7r。c

VW

⑵若置信概率取99.7%被测电阻的真值为：

RQ=167.763±3x5=(167.763+0.173)Q

极限值为：=167.763±3xb=(167.763±0.547)Q

2.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性

特征？

答：下图为变间隙式电容传感器的原理图。图中1为固定极板，2为与被测对象

相连的活动极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距离

d发生变化，从而改变了两极板之间的电容量C。

1-固定极板2—活动极板

其静态电容量为。吟,

设极板面积为A,当活动极板移动x后，其电容量为

1+-

d

。=以

d-x=。尸

1一户

⑴

当x«d时

1-事1X

』。（匕）

d2则⑵

由式（1）可以看出电容量C与x不是线性关系，只有当x〈〈d时，才可认为是

最近似线形关系。同时还可以看出，要提高灵敏度，应减小起始间隙d过小时飞

但当d过小时，又容易引起击穿，同时加工精度要求也高了。为此，一般是在极

板间放置云母、塑料膜等介电常数高的物质来改善这种情况。在实际应用中，为

了提高灵敏度，减小非线性，可采用差动式结构。

3.有一平面直线位移差动传感器特性其测量电路采用变压器交流电桥，结构组成

如图所示。电容传感器起始时bl=b2=b=200mm,al=a2=20nmi极距d=2mnb极间介

质为空气，测量电路ul=3sin3tV,且u=uO。试求当动极板上输入一位移量4

x=5mm时，，电桥输出电压uOo

题3图

解：根据测量电路可得

u==--u.=——u.=­x3sinG7f=75Osin切

C。〃20/mV

4.采用阻值为120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Q的固定

电阻组成电桥，供桥电压为4V,并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分

别为1和1000时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况

下的灵敏度。

解:单臂时T,,KsU4x2x10-6=2x10-6

u。=----=----------

所以应变为1时44/V,应

,,KsU4x2x10-3

=2x10-3u0KEU

Uo==F,所以

变为1000时应为44/V；双臂时

u蟠=4x2x2…叱

应变为i时22/V,应变为1000时应为

U_K如一4x2x10-3_也］0_3

22/V；全桥时UO=K£",所以应变为1时

4=8x10-6/%应变为io。。时应为U。=8xlO-3/v。从上面的计算可知：单臂

时灵敏度最低，双臂时为其两倍，全桥时最高，为单臂的四倍。

5.采用阻值R=120Q灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Q的固定

电阻组成电桥，供桥电压为WVo当应变片应变为1000时，若要使输出电压大

于10mV,则可采用何种工作方式（设输出阻抗为无穷大）？

解：由于不知是何种工作方式，可设为n,故可得：

KsU2x10x10-3

Uo=----=---------->10

nnmV

得n要小于2,故应采用全桥工作方式。

6.如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V,R3=R4=100Q,R1和R2为同

型号的电阻应变片，其电阻均为50Q,灵敏度系数K=2.0。两只应变片分别粘贴

于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000,试

求此时电桥输出端电压UOo

题6图

U_KsU_2x3x5x10_3_

解：此电桥为输出对称电桥，故