传感器与自动检测技术习题库

《传感器与自动检测技术》习题库一、选择题１．下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（）。A．应变式传感器B．化学型传感器C．压电式传感器D．热电式传感器２．随着人们对各项产品技术含量要求的不断提高，传感器也朝着智能化方面发展。其中典型的传感器智能化结构模式是（）。A．传感器+通信技术B．传感器+微处理器C．传感器+多媒体技术D．传感器+计算机3．传感器主要完成两方面的功能：检测和（）。A．测量B．感知C．信号调节D．转换4．传感技术的作用主要体现在：（）。A．传感技术是产品检验和质量控制的重要手段B．传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用C．传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分D．传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步5．传感技术的研究内容主要包括：()。A．信息获取B．信息转换C．信息处理D．信息传输6．传感器的下列指标全部属于静态特性的是（）。A．线性度、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性、稳态误差C．迟滞、重复性、漂移D．精度、时间常数、重复性7．传感器的下列指标全部属于动态特性的是（）。A．迟滞、灵敏度、阻尼系数B．幅频特性、相频特性C．重复性、漂移(静态)D．精度、时间常数、重复性8．被测量本身所具有的真正值称之为（）。A．实际值B．真值C．约定真值9．（）可以通过实验方法或引入修正值方法予以修正。A．随机误差B．系统误差C．粗大误差10．（）在同一条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号随机变化，没有一定规律，时大时小，时正时负，不能预定。A．随机误差B．系统误差C．粗大误差11．测量者在处理误差时，下列哪一种做法是无法实现的？()A．消除随机误差B．减小或消除系统误差C．修正系统误差D．剔除粗大误差12．测量结果偏离真值的程度由（）反映。A．准确度B．精密度C．精确度D．精度13．检定一台满量程Am=5A的电流表，测得在2.0A处其绝对误差△=0.1A，则该表的精度等级为（）时是合格的。A．2.5B．2.0C．1.5D．1.014．正常人的体温为37℃，则此时的华氏温度约为（），热力学温度约为（）。()A．32F，100KB．99F，236KC．99F，3l0KD．37F，310K15．半导体热敏电阻包括：（）。A正温度系数热敏电阻B．负温度系数热敏电阻C．临界温度系数热敏电阻D．非温度系数热敏电阻16．热电偶的基本组成部分是（）。A．热电极B．保护管C．绝缘管D．接线盒17．（）的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。A．热端直径B．热端和冷端的温度C．热端和冷端的温差D．热电极的电导率为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（）。A．补偿导线法B．电桥补偿法C．冷端恒温法D．电压补偿19．热电偶测量温度时（）。A．需加正向电压B．需加反向电压C．加正向、反向电压都可以D．不需加电压20．热电偶近年来被广泛采用，以下属于热电偶具有的优点有（）。A．结构简单B．精度高C．热惯性小D．可测局部温度、便于远距离传送与集中检测21．测量钢水的温度，最好选择（）热电偶；测量电热炉的温度，最好选择（）热电偶；测量汽轮机高压蒸汽（200℃左右）的温度，且希望灵敏度高一些，选择（）热电偶为宜。A．RB．BC．SD．KE．E22．测量CPU散热片的温度应选用（）型的热电偶；测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用（）型的热电偶；测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用（）型的热电偶。A．装配B．铠装C．薄膜D．热电堆23．镍铬-镍硅热电偶的分度号为（），铂锗-铂热电偶的分度号是（），铂锗-铂锗热电偶的分度号是（）。A．RB．BC．SD．KE．E24．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（）。A．补偿热电偶冷端热电势的损失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25．在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用（），可减小测量误差；而在车间，用带微机的数字式测温仪表测量炉膛的温度时，应采用（）较为妥当。A．计算修正法B．仪表机械零点调整法C．冰浴法D．冷端补偿器法（电桥补偿法）26．影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（）。A．导电材料电阻率的变化B．导电材料几何尺寸的变化C．导电材料物理性质的变化D．导电材料化学性质的变化27．电阻应变片的线路温度补偿方法有（）。A．差动电桥补偿法B．补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C．补偿线圈补偿法D．恒流源温度补偿电路法28．由（）、应变片以及一些附件（补偿元件、保护罩等）组成的装置称为应变式传感器。A．弹性元件B．调理电路C．信号采集电路D．敏感元件29．电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参量的电阻应变式传感器，这些参数包括（）。A．位移B．加速度C．力D．力矩30．如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（）。A．保持不变B．增大一倍C．减小一倍D．增大两倍31．当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（）。A．灵敏度增加B．灵敏度减小C．非线性误差增加D．非线性误差不变32．用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（）。A．变间隙式B．变面积式C．变介电常数式D．空气介质变间隙式33．电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（）。A．变面积型电容传感器B．变介质型电容传感器C．变电荷型电容传感器D．变极距型电容传感器34．关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。A．适用子变极板距离和变介质型差动电容传感器B．适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性C．适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性D．适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性35．电感式传感器的常用测量电路不包括（）。A．交流电桥B．变压器式交流电桥C．脉冲宽度调制电路D．谐振式测量电路36．下列说法正确的是（）。A．差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置B．差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向C．相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向D．相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向37．电感式传感器可以对（）等物理量进行测量。A．位移B．振动C．压力D．流量38．零点残余电压产生的原因是（）。A．传感器的两个次级绕组的电气参数不同B．传感器的两个次级绕组的几何尺寸不对称C．磁性材料磁化曲线的非线性D．环境温度的升高39．对石英晶体，下列说法正确的是（）。A．沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生B．沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生C．沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生D．沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生40．巧石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是（）。A．压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好B．压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好C．石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好D．石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好41．用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（）原理。A．磁阻效应B．压阻效应C．正压电效应D．逆压电效应42．石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（）。A．不产生压电效应B．产生逆向压电效应C．产生横向压电效应D．产生纵向压电效应43．以下因素在选择合适的压电材料时必须考虑的有（）。A．转换性能B．电性能C．时间稳定性D．温度稳定性44．制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化锢、砷化锢，其原因是这些（）。A．半导体材料的霍尔常数比金属大B．半导体中电子迁移率比空穴高C．半导体材料的电子迁移率比较大D．N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件45．磁电式传感器测量电路中引入微分电路是为了测量（）。A．位移B．速度C．加速度D．光强46．霍尔电动势与（）成反比。A．激励电流B．磁感应强度C．霍尔元件宽度D．霍尔元件长度47．晒太阳取暖利用了（）；人造卫星的光电池板利用了（）；植物的生长利用了（）。A．光电效应B．光化学效应C．光热效应D．感光效应48．光敏二极管属于（），光电池属于（）。A．外光电效应B．内光电效应C．光生伏特效应49.光敏二极管在测光电路中应处于（）偏置状态，而光电池通常处于（）偏置状态。A．正向B．反向C．零50.光纤通信中，与光纤耦合的光电元件应选用（）。A．光敏电阻B.PN光敏二极管C.APD光敏二极管D．光敏二极管51.温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流（）。A．上升B．下降C．不变52.普通型硅光电池的峰值波长为（），落在（）区域。A.0.8mB.8mmC.0.8D.0.8nmE．可见光F．近红外光G．紫外光H．远红外光53.欲精密测量光的照度，光电池应配接()。A．电压放大器B.A/D转换器C．电荷放大器D.I/U用转换器54.欲利用光电池为手机充电，需将数片光电池()起来，以提高输出电压，再将几组光电池()起来，以提高输出电流。A．并联B．串联C．短路D．开路55.当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的（）。A．伏安特性B．光照特性C．光谱特性D．频率特性56.下列关于光敏二极管和光敏三极管的对比不正确的是（）。A．光敏二极管的光电流很小，光敏三极管的光电流则较大B．光敏二极管与光敏三极管的暗电流相差不大C．工作频率较高时，应选用光敏二极管：工作频率较低时，应选用光敏三极管D．光敏二极管的线性特性较差，而光敏三极管有很好的线性特性57.在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。这里所说的“远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。A．微波区B．微红外区C.X射线区D．极远红外区58.红外技术广泛应用于工业、军事等领域中，以下应用采用了红外技术的有（）。A．焊接缺陷的无损检测B．疲劳裂纹探测C．军事侦察D．夜晚视觉功能59.光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和（）两个重要部件。A．反射镜B．透镜C．光栅D．光探测器60.光纤传感器用的光纤主要有两种：（）。A．单模光纤B．多模光纤C．单晶光纤D．多晶光纤61．巧光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种？（）。A．光敏二极管B．光电倍增管C．光敏三极管D．固体激光器62.光导纤维是利用光的（）原理来远距离传输信号的。A．光的偏振B．光的干涉C．光的散射D．光的全反射63.超市收银台用激光扫描器检测商品的条形码是利用了图二.63中（）的原理；用光电传感器检测复印机走纸故障（两张重叠，变厚）是利用了图二.63中（）的原理：放电影时，利用光电元件读取影片胶片边缘“声带”的黑白宽度变化来还原声音，是利用了图二.63中（）的原理；而洗手间红外反射式干手机又是利用了图二.63中（）的原理。A．图（a)B．图（b)C．图（c)D．图（d)图二.63光电传感器的几种形式64.数字式位置传感器不能用于（）的测量。A．机床刀具的位移B．机械手的旋转角度C．人的步行速度D．机床的位置控制65.不能直接用于直线位移测量的传感器是（）。A．长光栅B．长磁栅C．角编码器66.绝对式位置传感器输出的信号是（），增量式位置传感器输出的信号是（）。A.电流信号B．电压信号C．脉冲信号D．二进制格雷码67.有一只十码道绝对式角编码器，其分辨率为()，能分辨的最小角位移为()。A.1/10B.l/C.l/D.E.F.68.有一只2048p/r（脉冲／转）增量式角编码器，在零位脉冲之后，光敏元件连续输出了204800个脉冲，则该编码器转速为()p/r。A.204800r/minB.60204800r/minC.(100/30)r/minD.200r/min69.某直线光栅每毫米刻线数为50线，采用四细分技术，则该光栅的分辨力为()。A.5B.50C.4D.2070.能将直线位移转变成角位移的机械装置是（）。A．丝杠-螺母B．齿轮-齿条C．蜗轮-蜗杆D．传输带-带轮71.光栅中采用正弦和余弦两套光电元件是为了（）。A．提高信号幅度B．辨向C．抗干扰D．做三角函数运算72.光栅传感器利用莫尔条纹来达到（）。A．提高光栅的分辨力B．辨向的目的C．使光敏元件能分辨主光栅移动时引起的光强变化D．细分的目的73.当主光栅与指示光栅的夹角为（rad）、主光栅与指示光栅相对移动一个栅距时，莫尔条纹移动（）。A．一个莫尔条纹间距B．个LC.l/个LD．一个的间距74.磁带录音机中应采用()；磁栅传感器中应采用（）。A．动态磁头B．静态磁头C．电涡流探头75.容栅传感器是根据电容的()工作原理来工作的。A．变极距式B．变面积式C．变介质式76.粉尘较多的场合不宜采用()；直线位移测量超过lm时，为减小接长误差，不宜采用()。A．光栅式传感器B．磁栅式传感器C．容栅式传感器77.测量超过30m的位移量应选用()，属于接触式测量的是()。A．光栅式传感器B．磁栅式传感器C．容栅式传感器D．光电式角编码器78.当吸附到上时，下列说法正确的是（）。A．载流子数下降，电阻增加B．载流子数增加，电阻增加C．载流子数增加，电阻减小D．载流子数下降，电阻减小79.气敏传感器中的加热器是为了（）。A．去除吸附在表面的气体B．去除吸附在表面的油污和尘埃C．去除传感器中的水分D．起温度补偿作用80.湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一定比例关系的（）输出的器件式装置。A．电流B．电压C．电量D．电阻81.半导体气体传感器是利用半导体气敏元件同气体接触，造成（）发生变化，借此检测特定气体的成分及其浓度的。A．半导体电阻B．半导体上的电流C．半导体上的电压D．半导体性质82.大气湿度有两种表示方法：（）。A．绝对湿度B．实际湿度C．理论湿度D．相对湿度83.MQN气敏电阻可测量（）的浓度，气敏电阻可测量（）的浓度。A.B.C．气体打火机车间的有害气体D．锅炉烟道中剩余的氧气84.湿敏电阻用交流电作为激励电源是为了（）。A．提高灵敏度B．防止产生极化、电解作用C．减小交流电桥平衡难度85.当天气变化时，有时会发现在地下设施（例如地下室）中工作的仪器内部印刷板漏电增大，机箱上有小水珠出现，磁粉式记录磁带结露等，影响了仪器的正常工作。该水珠的来源是（）。A．从天花板上滴下来的B．由于空气的绝对湿度达到饱和点雨凝结成水滴C．空气的绝对湿度基本不变，但气温下降，室内的空气相对湿度接近饱和，当接触到温度比大气更低的仪器外壳时，空气的相对湿度达到饱和状态，而凝结成水滴86.在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（）传感器来检测。A．应变片B．热敏电阻C．气敏电阻D．湿敏电阻87.人讲话时，声音从口腔沿水平方向向前方传播，则沿传播方向的空气分子（）。A．从口腔附近通过振动，移动到听者的耳朵B．在原来的平衡位置前后振动而产生横波C．在原来的平衡位置上下振动而产生横波D．在原来的平衡位置前后振动而产生纵波88.一束频率为1MHz的超声波（纵波）在钢板中传播时，它的波长约为（），声速约为（）。A.5.9mB.340mC.5.9mmD.1.2mmE.5.9km/sF.340m/s89.超声波频率越高，()。A．波长越短，指向角越小，方向性越好B．波长越长，指向角越大，方向性越好C．波长越短，指向角越大，方向性越好D．波长越短，指向角越小，方向性越差90.超声波在有机玻璃中的声速比在水中的声速（），比在钢中的声速（）。A．大B．小C．相等91.超声波从水（密度小的介质），以倾斜角入射到钢（密度大的介质）中时，折射角入射角。A．大于B．小于C．等于92．单晶直探头发射超声波时是利用压电晶片的（），而接收超声波时是利用压电晶片的()，发射在()，接收在()。A．压电效应B．逆压电效应C.电涡流效应D．先E．后F．同时93.负温度系数热敏电阻也称为（）热敏电阻，在常温下其阻值随温度上升而（）。A.PTCB.NTCC．增大D．减少94.硅光电池的结构类似一只大面积半导体（），属于（）器件。A．二极管B．三极管C．有源D．无源95.热释电元件属于＿红外线传感器，它可检测红外线的（）波长。A．热电型B．光量子型C．全波段D．有限段96.通常我们用绝对湿度、相对湿度和露点温度表示环境中的水蒸气含量，其中相对湿度表示为()，量纲为（）。A.RH%B.C．无D．g/m二、填空题1．传感器是能感受被测量并按照转换成可用输出信号的器件或装置，通常由直接响应于被测量的、产生可用信号输出的以及相应的组成。2．传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的，将转换成。3．是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。4．某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mV，其灵敏度为。5．随机误差有三个特征：、和。6．（1）相对误差，（2）绝对误差，（3）引用误差仪表的精度等级是用仪表的来表示的。7．在同一测量条件下，多次测量被测量，其绝对值和符号保持不变或按照一定规律出现的误差称为。8．某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度分别为：S1=0.2Mv/℃、S2＝2.0V/mV、S3＝5.0mm/V，则系统总的灵敏度为。9．测量不确定度是指对测量结果的评价，是表征被测量的真值在某个量值范围的一个估计，测量结果中所包含的测量不确定度用以表示被测量值的。10．热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的构成，另一部分是单一导体的。11．补偿导线法常用做热电偶的冷端温度补偿，它的理论依据是定律。12．常用的热电式传感元件有、和热敏电阻。13．在各种热电式传感器中，以将温度转换为或的方法最为普遍，例如热电偶是将温度变化转换为的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为变化的测温元件。14．热电阻最常用的材料是和，工业上被广泛用来测量的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，电阻得到了广泛应用。15．热电阻引线方式有三种，其中适用于工业测量，一般精度要求场合；适用于引线不长，精度要求较低的场合；适用于实验室测量，精度要求高的场合。16．单位应变引起的称为电阻丝的灵敏系数。17．金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称为效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称为效应。18．应变式传感器是利用电阻应变片将转换为变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴元件构成，弹性元件用来,元件用来。19．要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用或。20．减小或消除非线性误差的方法有和采用差动电桥，差动电桥可分为和两种方式。21．电容式传感器利用了将非电量的变化转换为的变化来实现对物理量的测量。22．变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成关系。23．移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量△C与动极板水平位移成关系、与动极板角位移成关系。24．变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高了倍，而非线性误差转化为关系而得以大大降低。25．电容式传感器信号转换电路中，和用于单个电容量变化的测量，和用于差动电容量变化的测量。26．电感式传感器是建立在基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为或的变化，并通过测量电路转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。27．与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种：电路和电路。28．变磁阻式传感器由、和部分组成，其测量电路包括交流电桥、和。29．差动变压器结构形式有、和等，但它们的工作原理基本一样，都是基于的变化来进行测量的，实际应用最多的是差动变压器。30．电涡流传感器的测量电路主要有式和式。电涡流传感器可用于位移测量和。31．压电式传感器可等效为一个和一个并联，也可等效为一个与相串联的电压源。32．压电式传感器是一种典型的传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的为基础，来实现非电量检测的目的。33．压电式传感器使用放大器时，输出电压几乎不受连接电缆长度的影晌。34．压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有和两种形式。35．某些电介质当沿一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，这种效应称为效应。36．当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为。37．霍尔元件的零位误差主要包括和。38．霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与成反比。39.光纤工作的基础是。40.按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为、红外热释电传感器、固体图像传感器和。41.按照测量光路组成，光电式传感器可以分为、、辐射式和开关式光电传感器。42.光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的效应，这类元件有；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的效应，这类元件有；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。43.红外辐射俗称红外线，它是一种人眼看不见的光线，但实际上它与其他光线一样，也是一种客观存在的物质。任何物质，只要它的温度高于就会向周围空间辐射红外线。44.某光电开关电路如图二.44(a）所示，为光敏二极管，施密特型反相器CD40106的输出特性如图二.44(b）所示，请分析填空。图二.44光电开关(1）当无光照时，VDI（导通/截止）,为,为，所以为电平，约为V，设VT的＝0.7V，则约为mA，设VT的＝100,继电器K的线圈直流电阻为100,则为mA。若K的额定工作电流为45mA，则K必定处于（吸合/释放）状态。(2）若光照增强，从图二.44(b）可以看出，当（大/小）于V时，施密特反相器翻转，跳变为电平，K。(3）设，此时应（大/小）于mA。(4）若此时光照度变化lx，（跳变/不变）。(5）当光照度E（大/小）于lx时，才再次翻转，跳变为电平，K。因此，使用具有施密特特性的反相器后，允许光照度E的回差为lx，施密特反相器在电路中起（提高灵敏度/抗干扰）的作用。(6）若希望在光照度很小的情况下K动作，应（变大/变小），此时应将RP往（上/下）调。RP称为调电位器。(7）图中的起作用，VT起（电压/功率）放大作用,起作用，保护在K突然失电时不致被继电器线圈的反向感应电动势所击穿，因此又称为二极管。45.在检修某机械设备时，发现某金属齿轮的两侧各有A、B检测元件，如图二.45(a）所示。请在以下填入正确内容。(l）根据己学过的知识，可以确认A、B两个检测元件是（行程开关／接近开关），其检测原理是属于传感器。(2）齿轮每转过一个齿，则A、B各输出一个脉冲。在设定的时间内，对脉冲进行计数，就可以测量齿轮的和。(3）若齿轮的齿数Z=36，在2s内测得A（或B）输出的脉冲数为1026个，则说明齿轮转过了圈，齿轮的转速约为r/min。(4）若齿轮正转时A、B的输出脉冲如图二.45(b）所示，由图（b）可以看出，设置A、B两个检测元件是为了判别。图二.45机械设备中的传感器原理分析(5）若齿轮反转，请以A的波形为基准，画出B的输出波形（应考虑相位差）。(6）若发现A或B无信号输出，请列出产生故障的可能原因是、、、等。(7）可用（塑料／铁片）来判断A或B是否损坏。46.半导体气敏传感器可分为和两类。47.感湿特性是湿敏传感器特征量（如：、等）随湿度变化的特性。48.电阻式湿敏传感器可分为、和三类。49.图二.49为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。图二.49自动吸排油烟机电路原理框图(l）图中的气敏电阻是类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越。(2）气敏电阻必须使用加热电源的原因是，通常须将气敏电阻加热到℃左右，因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较（大/小）。(3）当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将（升高/降低），所以必须设置温度补偿电路，使串路的输出不随气温变化而变化。(4）比较器的参考电压越小，检测装置的灵繁度就越。若希望灵敏度不要太高，可将RP往（左/右）调节。(5）该自动吸排油烟机使用无触点的晶闸管而不用继电器来控制排气扇的原因是防止。(6）由于即使在开启排气扇后气敏电阻的阻值也不能立即恢复正常，所以在声光报警电路中，还应串接一只控制开关，以消除（蜂鸣器/LED）继续烦人的报警。50．选择以下传感器填入空内（每空填两项，可重复填写）电阻应变片；磁敏电阻；霍尔传感器；气敏传感器；压电传感器；电容传感器；热释电器件；热敏电阻；光纤传感器；磁敏晶体管；电动式磁电传感器；光电二极管；差动变压器；光电开关；核辐射探测器；红外传感器；色敏传感器；电涡流传感器；超声波传感器；压阻式传感器；光电池；热电偶；CCD电荷耦合器件；集成温度传感器。(l）适合小位移测量的传感器：。(2）便于检测机械振动或加速度的传感器：。(3）可用于磁场检测的传感器：。(4）适用于家用电器的温度检测传感器：。(5）可应用于图二.50所示的自动生产线瓶盖（金属）检测和标签检测的传感器分别为：。图二.50瓶装自动检测示意图三、简答题1．自动检测系统在日常生活中有许多实例，请举例说明生活中你遇到过的自动检测系统。2．自动检测系统的基本构成有哪几个部分？自动检测系统和自动测控制系统的区别在哪里？3．某制造厂正在大批量生产各种工件，图三．1(a)所示为其工件的形状，同时也表示了在这一道工序中需要检测的工件的尺寸。通常，每个工件的检测是由检验员用各种计量器具（如游标卡尺）检查，为了使这一过程更快、效率更高，需要建立一个显示工件尺寸是否在其要求的公差范围内的自动检测系统，如图三—1(b）所示。请指出工件尺寸自动检测系统的组成部分，并画出工件尺寸自动检测系统组成框图。图三．1工件尺寸自动检测过程4．图三．2所示的自动磨削控制系统是工业检测与控制系统的典型例子，图中的传感器快速检测出工件的直径参数D，计算机一方面对该参数做一系列的运算、比较、判断等工作，然后将有关参数送到显示器显示出来，另一方面发出控制信号，控制研磨盘的径向位移x，直到工件加工到规定要求为止。请指出该自动检测与控制系统的组成部分，并画出系统框图。图三．2工业检测与控制系统5．什么叫传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？6．请谈谈你对传感器技术发展趋势的看法。7．什么是传感器的基本特性？传感器的基本特性主要包括哪两大类？解释其定义并分别列出描述这两大特性的主要指标。（要求每种特性至少列出2种常用指标）8．试分析误差的来源。9．试比较测量不确定度与误差。10．什么是温标？国际上规定的温标有哪几种？11．温度的测量方法有哪些？12．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？13．什么是热电效应？14．当热电偶冷端需要延长时，应采取什么方法？在实施时应注意什么？15．试比较热电偶、热电阻、热敏电阻三种热电式传感器的特点。16．在热电阻器测量电路中，为什么要采用三线制或四线制？17．在空调的出风日有一温度传感器，用以检测出风口的温度，你认为该传感器选用哪一种测温敏感元件比较好？18．什么是集成温度传感器？P-N结为什么可以用来做温敏元件？19．DS18B20智能型温度传感器与集成温度传感器AD590的工作原理和输出信号有什么不同？如何用DSl8B20实现多点测温？20．什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。21．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。22．在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同？如何考虑应用场合？用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善？23．设计一个称重系统，要求该系统具有压力超标报警及自动断电保护装置，画出原理图，并说明其工作原理。24．图三．24为一电子秤的电路原理图，试分析其工作原理。为了提高该电路的可靠性，该电路应该如何改进？请画出改进后的电路原理图。图三．24压力显示仪原理图25．图三．25所示为一数字式压力测试仪，根据所给电路图，分析该电路的原理。图三．25数字式压力测试仪电路26．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？27．试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。28．试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。29．简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。30．何谓电涡流效应？怎样利用电涡流效应进行位移测量？31．压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同连接下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？32．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。33．为什么压电式传感器通常用来测量动态或瞬态参量？34．一个霍尔元件在一定的电流控制下，其霍尔电势与哪些一踱素有关？35．如图三．35所示是霍尔式钳型电流表结构图，试分析它它工作原理。图三．35霍尔式钳型电流表示意图36．什么是光电式传感器？光电式传感器的基本工作原理是们么？37．光在光纤中是怎样传输的？对光纤及入射光的入射角有什么要求？38．简述光子探测器型红外传感器的原理、主要特点和分类。39．请你谈谈如何利用热释电传感器及其他元器件实现宾馆玻璃大门的自动开闭。40．试简述光电编码器的工作原理及用途。41．简述光栅式位移传感器的工作原理。42．作图分析光栅位移传感器的莫尔条纹放大作用原理，并讨论数量关系。43．磁栅传感器的输出信号有哪几种？各有什么特点？44．磁栅测量的信号处理有哪几种类型？工作原理如何？45．试简述感应同步器的工作原理，它有哪些特点？46．气敏传感器的性能必须满足哪些基本条件？47．简要说明一个理想的湿敏传感器件所应具备的性能。48．气敏传感器在使用的时候需要加热，其原因是什么？49．烟雾传感器有什么特点？它有哪些类型？50．如何对气敏传感器进行温度补偿？51．图三．51所示为气敏电阻基本测量电路，简述该电路工作原理，并根据所给参数求解的表达式。52．图三．52是汽车倒车防碰撞装置的示意图。请根据学过的知识，分析该装置的工作原理，并说明该装置还可以有其他哪些用途？图三．51气敏电阻基本测量电路图三．52汽车倒车防碰撞超声装置的示意图53．根据所学知识，设计一个可燃性气体泄漏报警装置，要求画出其原理图，并简述其工作原理。54．图三．54所示为高灵敏度声触发报警器，是利用物体的撞击声、行人的脚步声、车辆行驶的振动声等声信号作为触发信号的报警器，具有制作简单和成本低的优点。试分析其工作原理。图三．54所示为高灵敏度声触发报警器，是利用物体的撞击声、行人的脚步声、车辆行驶的振动声等声信号作为触发信号的报警器，具有制作简单和成本低的优点。试分析其工作原理。图三．54高灵敏度声触发报警器电路图55．试绘出测量一天中最高、最低和平均气温的自动测温系统的方框图。四、计算题1．已知某金属棒的长度和温度之间的关系为。在不同温度下测得该金属棒的长度见表四—1。请用最小二乘法估计0℃时金属棒的长度和金属的线膨胀系数。表四—1金属棒长度2．用电压表测量电压，测得值为5.42V，改用标准电压表测量，其示值为5.60V，求前一只电压表测量的绝对误差△U、示值相对误差和实际相对误差？3．标称值为1.2k，容许误差为5％的电阻，其实际值范围是多少？4．用准确度于0.1级，满度值100的电流表测量电流，求示值分别为80、40时的绝对误差和相对误差。5．已知某差压变送器，其理想特性为U=8(mv),U为输出电压，为位移，实际测量的数据如表四—2所示，求：(l）最大绝对误差、相对误差，并指出其测量点。(2)若指示仪表量程为50mV，指出仪表精度等级。表四—2差压变压器实测数据6．对某一热电偶做等精度电势测量12次，得到如下数据（单位为mV):24.774,24.778,24.771,24.780,24.772,24.777,27.773,24.775,24.774,24.772,24.77,24.776。试计算该热电偶电势大小。假定该测量数据不存在固定的系统误差，请确定此热电偶的线性度。7．两只电阻=500和=500并联，设，，求并联后电阻尺的总误差。8．一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200k和10k，试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。9．某热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处的温度场，若指示表（冷端）处温度为50℃，试求热电势的大小？10．某热电偶的热电势在600℃时，输出E=5.257mV，若冷端温度为0℃时，测某炉温输出热电势E=5.267mV。试求该加热炉实际温度是多少？11．己知铂热电阻温度计0℃时电阻为100,100℃时电阻为139，当它与某热介质接触时，电阻值增至281，试确定该介质温度。12．用分度号为K型镍铬一镍硅热电偶测温度，在未采用冷端温度补偿的情况下，仪表显示500℃，此时冷端为60℃。试问实际测量湿度为多少度？若热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表指示多少度？13．现用一支镍铬一铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30℃，而显示仪表机械零位0℃，这时指示值为400℃，若认为换热器内的温度为430℃，对不对？为什么？已知E(400,0）=28.943mV,E(30,0)=10801mV，则换热器内的温度正确值如何得到？14．已知铜电阻Cu50在0℃～150℃范围内的电阻可近似表示为，温度系数为4.28x/℃。求：(1）当温度为120℃时的电阻值。(2）查附录ACu50分度表，记录Cu50在120℃时的电阻值。(3）计算两种方法的误差。15．用镍铬一镍硅热电偶测量温度（K)，己知冷端温度为40℃，用高精度数字电压表测得此时的热电势为29.168mV，求被测点温度值。（提示：可查附录A中K型热电偶分度表）16．某测量者想用两只K型热电偶测量两点温度，其连接线路如图四.16所示，己知℃,℃，测得两点的温度电动势15.132mV。但后来经检查发现温度下的那只热电偶错用为E型热电偶，其他都正确，试求两点的实际温差？（可能用到的热电偶分度表数据见表四—16（1）和表四—16（2），最后结果可以只保留到整赞位）图四.16热电偶测温线路表四—16（1）K型热电偶分度表（部分）表四—16（2）E型热电偶分度表（部分）17．在炼钢厂中，有时直接将廉价热电极（易耗品，例如镍铬、镍硅热偶丝，时间稍长即熔化）插入钢水中测量钢水温度，如图四．17所示。试说明：(l）为什么不必将工件端焊在一起？(2）要满足哪些条件才不影响测量精度？采用上述方法是利用了热电偶的什么定律？(3）如果被测物不是钢水，而是熔化的塑料行吗？为什么？l—钢水包；2—钢熔融体；3—热电极A、B；4、7—补偿导线接线柱；5—补偿导线；6—保护管；8—毫伏表图四.17用浸入式热电偶测量熔融金属示意图18．图四.18所示为镍铬一镍硅热电偶测温电路，热电极A、B直接焊接在钢板上（V形焊接）,、为补偿导线，Cu为铜导线，己知接线盒1的温度，冰水温度，接线盒2的温度。试求：(l）当时，计算被测点温度。(2）如果、换成铜导线，此时,再求。(3）直接将热电极A、B焊接在钢板上，是利用了热电偶的什么定律？与哪一个略大一些？如何减少这一误差？图四.18采用补偿导线的镍铬一镍硅热电偶测温示意图19．如果将100的应变片粘贴在弹性试件上，若试件截面积全，弹性模量子，由N的拉力引起的应变片电阻变化为1。，试求该应变片的灵敏系数？20．一个量程为1OkN的应变式测力传感器，其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm，内径18mm，在其表面粘贴8个应变片，4个沿轴向粘贴，4个沿周向粘贴，应变片的电阻值均为12O，灵敏度为2.0，泊松比为0.3，材料弹性模量为,试求：(l）绘出弹性元件贴片位置及全桥电路。(2）计算传感器在满量程时，各应变片电阻的变化。(3）求桥路的供电电压为10V时，传感器的输出电压。21.如图四.21所示，设负载电阻为无穷大（开路），E=4V，。(l)为金属应变片，其余为外接电阻，当的增量时，试求电桥的输出电压。(2)，都是应变片，且批号相同，感应应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压。(3)，凡都是应变片，且批号相同，感应应变的大小为和：且极性相反，其余为外接电阻，试求电桥的输出电压。22.图四.22所示为等强度梁测力系统，为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未产生应变时,=120。。当试件受力F时，应变片承受平均应变于um/m，求：(l）应变片电阻变化量从和电阻相对变化量从。(2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥的输出电压及电桥非线性误差。(3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析电桥输出电压及非线性误差大小。四.21应变片电桥四.22等强度梁测力系统23.弹性兀件在力学量传感器中起什么作用？弹性敏感元件的基本特性有哪些？变换力的弹性敏感元件主要有哪几种？各有何特点？试说明金属丝电阻应变片与半导体电阻应变片的相同点和不同点。24.有一测量吊车起吊物重量的拉力传感器如图四.24所示。贴在等截面轴上。已知等轴面轴的截面积为0.000l96，弹性模量E为,泊松比为0.30,的标称阻位均为120，灵敏系数为2.0。它们组成全桥电路如图四.24所示，桥路电压为2V，测得输出电压为2.6mV。试求：(l）等截面轴的纵向应变及横向应变。(2）重物m为多少吨？(a）应变片安装图（b）电路图图四.24吊车起吊物重量的拉力传感器示意图25.等截面弯曲梁如图四.25所示，梁的宽度为巧15mm，梁的厚度为lmm，上表面与下表面分别贴上应变片和，应变片距受力点10mm，且。，应变片的K=2.0，材料弹性模量E=,，接在半桥双臂的桥路上测量，时，输出电压，试求：(l）画出测量电路。(2）计算受力后的、值。(3）所受作用力F为多少牛顿？26.一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm，工作初始间隙为0.3mm，空气介质，所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF，读数仪表灵敏度为5格/mV。如果工作时传感器的间隙产生的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？27.如图四.27所示为电容式传感器的双T型电桥测量电路，己知，,E=10V，=1MHz,，=1pF。求的表达式及对应上述已知参数的值。图四.25等截面弯曲粱示意图图四.27双T型测量电路28.已知两极板电容传感器，其极板面积为A，两极板间介质为空气，极板间距lmm，当极距减少0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？若参数不变，将其改为差动结构，当极距变化0.1mm时，求其电容变化量和传感器的灵敏度？并说明差动传感器为什么能提高灵敏度并减少非线性误差。29.图四.29(a）所示是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容、，两边压力分别为、。图四.29(b）所示为二极管双T型电路，电路中电容是图四.29(a）所示中差动电容，电源E是占空比为50％的方波。试分析：(l）当两边压力相等即时，负载电阻上的输出电压的表达式。(2）当时负载电阻上电压的方向（正负）。(a）结构示意图(b）电路图图四.29电容式差压传感器的结构与测量电路30.己知变气隙电感传感器的铁芯截面积S=1.5，磁路长度L=20cm，相对磁导率＝5000，气隙mm，真空磁导率H/m，线圈匝数W=3000，求单端式传感器的灵敏度，若做成差动结构形式，其灵敏度将如何变化？31.图四.31所示为气隙式电感传感器，铁芯截面积个S=4x4时，气隙总长度0.8mm?，衔铁最大位移mm，激励线圈匝数环W=2500匝，导线直径d=0.06mm，电阻率，当激励电源频率=4000Hz时，忽略漏磁及铁损，要求计算：(l）线圈电感值。(2）电感的最大变化量。(3）线圈直流电阻值。(4）线圈的品质因数。（H/m)图四.31气隙式电感传感器结构示意图32.试计算=1.46,=1.45的阶跃折射率光纤的数值孔径值。如光纤外部介质的＝1，求最大入射角的值。33.某光电开关电路如图四.33所示，请分析其工作原理，并说明各元件的作用。该电路在无光照的情况下继电器K是处于吸合还是释放状态？图四.33光电开关电路34.在一片0.5mm厚的不锈钢圆片边缘，用线切割机加工出等间隔的透光缝，缝的总数=60，如图四.34所示。将该薄圆片置于光电断续器的槽内，并随旋转物转动。用计数器对光电断续器的输出脉冲进行计数，在10s内测得计数脉冲数N如图所示（计数时间从清零以后开始计算，10s后自动停止）。问：图四.34利用光电断续器测量转速和圈数(l)流过光电断续器左侧的发光二极管电流为多少毫安？（注：红外发光二极管的正向压降＝1.2V）。(2)光电断续器的输出脉冲频率约为多少赫兹？(3)旋转物平均每秒约转多少圈？平均每分钟约转多少圈？(4)数码显示器的示值与转速之间是什么关系？(5）旋转物在10s内共转过了多少圈又多少度？(6）如果为加工方便，将不锈钢圆片缝的总数减少，使=6，则转速与数码显示器的示值之间是几倍的关系？35.有一增量式光电编码器，其参数为1020脉冲/转，采用四细分技术，编码器与丝杠同轴连接，杠螺距t=2mm，如图四.35所示，丝杠从图中所示的基准位置开始旋转，在0.5s时间里，光电编码器后续的细分电路共产生了451456个脉冲。请列式计算：(l）丝杠共转过圈，又度。(2）丝杠的平均转速n(r/min）为。(3）螺母从图中所示的基准位置移动了mm。(4）螺母移动的平均速度而m/s。(5）细分之前的分辨力为度，而细分之后的分辨力为度。图四.35光电编码器与丝杠的连接36.有一直线光栅，每毫米刻线数为100线，主光栅与指示光栅的夹角，采用4细分技术，列式计算：(l）栅距=mm。(2）分辨力△＝。(3）＝rad。(4）莫尔条纹的宽度L=mm。37.图四.37(a）所示为一人体身高和体重测量装置外观，图四.37(b）所示为测量身高的传动机构简图，请填空并列式计算。图四.37测量身高的传动机构简图(l）测量体重的荷重传感器应该选择，该传感器应安装在部位。(2）设传动轮的减速比为1:5（即=1:5)，则电动机每转一圈，皮带轮转了圈。(3）在身高测量中，若光电编码器的参数为1024脉冲/转，则电动机每转动一圈，光电编码器产生个脉冲。(4）设皮带轮的直径D=0.1592m，则皮带轮每转一圈，标杆上升或下降m；电动机每转一圈，标杆上升或下降m；每测得一个光电编码器产生的脉冲，就说明标杆上升或下降m。(5）设标杆原位（基准位置）距踏脚平面的高度＝2.2m，当标杆从图中的原位下移碰到人的头部时，共测得5120个脉冲，则标杆位移了m，该人的身高=m。(6）当标杆接触到头顶后，标杆不再动作，电动机停止运转，再过一秒后标杆自动回到原位。请设计一个方案，以控制这一动作。(7）每次测量完毕，标秆回原位是为了。38.某电路的电压数值方程为，当电流A，A时，测得电压U为50V；当电流A，A时，测得电压U为80V；当电流A，A时，测得电压U为120V；试用最小二乘法求电阻、的值。39.铜电阻的电阻值R与温度之间的关系为，在不同温度下，测得铜电阻的电阻值见表四.39。请用最小二乘法求O℃时的铜电阻的电阻值和铜电阻的电阻温度系数。表四.39铜电阻测量值40.己知分度号为S的热电偶冷端温度为℃，现测得热电动势为11.710mv，求被测温度为多少度？(E(20,0)=O.ll3mV，该型热电偶的分度表见表四.40)表四.40部分S型热电偶分度表41.使用镍铬一镍硅热电偶，其基准接点30℃，问测温接点为400℃时的温差电动势为多少？若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为10.275mV，则被测接点的温度为多少？表四.41镍铬一镍硅热电偶分度表（参考端温度为0℃）42.电阻应变片阻值为，灵敏系数K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量，。试求：(l）钢柱受缅拉力作用时，应变片电阻的变化量△R和相对变化量△R/R。(2）若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少？43.有一吊车的拉力传感器如图四.43所示，其中电阻应变片贴在等截面轴上，已知标称阻值均为120，桥路电压为2V，重物质量为m，其引起、变化增量为。试求：(l）画出应变片组成的电桥电路。(2）计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。(3）说明、起到什么作用？图四.43吊车拉力传感器结构44.图四.44所示为一简单电感式传感器。磁路取为中心磁路，不计漏磁，设铁芯及衔铁的相对磁导率为，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为，试计算气隙长度为0mm及为2mm时的电感量（图中所注尺寸单位均为mm）。45.一个以空气为介质的平板电容式传感器结构如图四.45所示，其中a=10mm,b=16mm，两极板间距d=1mm。测量时，若上极板在原始位置（）上向左平移了2mm（)，求该传感器的电容变化量、电容相对变化量和位移相对灵敏度（已知空气的相对介电常数，真空时的介电常数）。图四.44电感式传感器结构图四.45平板电容式传感器结构46.有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=smm，假设与被测工件初始间隙mm。已知真空的介电常数等于，求：(l）如果传感器与工件的间隙变化量增大，电容变化量为多少？(2）如果测量电路的灵敏度，则在间隙增大时的输出电压为多少？47.利用某循环码盘测得结果为“1010”，设循环码盘的电刷初始位置为“0000”，该码盘的最小分辨率是多少？其实际转过的角度是多少？如果要求每个最小分辨率对应的码盘圆弧长度最大为lmm，则码盘半径应有多大？48.己知某光纤传感器从空气中祸合光线进入光纤中，光纤的，，则该光纤传感器的集光范围有多大？并说明为了减小光纤传输损耗，应从哪些方面进行考虑？五、综合分析设计题1.采用四个性能完全相同的电阻应变片（灵敏系数为K)