传感器试卷及答案4套

PAGE3模拟试卷一试题题号题号一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（本大题20分，每空1分）1、由于压电传感器的基片主要有和两种类型，它们一般具有较大的介电常数，电极间的距离也不大，所以压电传感器可以等效为一只。2、传感器的动态特性是指传感器测量时，其对的响应特性。3、热电偶回路的热电势有和组成。4、电阻应变片的测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除，同时还能起到的作用。5、电容式传感器按结构原理分有三种类型、和。6、常用的湿度传感器有三大类、和7、电阻应变片由、基片、覆盖层和等部分组成8、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于时，输出电压应该为零.实际不为零，称它为.二、单项选择题(本大题20分，每题2分)1光敏元件中是直接输出电压的.A光敏电阻B光电池

C光敏晶体管

D光导纤维2下列电容式传感器中,输出特性属于非线性的是A变间隙型电容式传感器B变面积式电容传感器C变介电常数式电容传感器D上述都不是3利用热电偶测温时，只有在条件下才能进行.A分别保持热电偶两端温度恒定B保持热电偶两端温差恒定C保持热电偶冷端温度恒定D保持热电偶热端温度恒定4在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应5单色光的波长越短，它的A频率越高，其光子能量越大B频率越低，其光子能量越大C频率越高，其光子能量越小D频率越低，其光子能量越小得分：得分：得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:得分：得分：专业:班级:得分：姓名:得分：学号:6.6.光敏二极管工作时，其上.A加正向电压B加反向电压C不需加电压D加正向、反向电压都可以7.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变8.下列金属应变片中具有较明显的横向效应的是.A箔式应变片B半导体应变片C丝绕式应变片D短接式应变片9.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应10.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变三、简答题（本大题40分，每题5分）1、如何表示传感器的静态数学模型和动态数学模型?各自表示的含义是什么.2、说明差动变压器式传感器工作原理（需画出差动变压器的电气连接图）。得分：

模拟试卷一试题得分：3、变间隙平行板电容式传感器的基本特性什么情况下可看成是线性的?其非线性误差是多少?4、试述电阻应变片的温度误差概念、产生原因及常用补偿办法?5、如何表示大气的绝对湿度和相对湿度。6、写出光纤数值孔径的表达式并说明其物理意义。7、什么是传感器的静态特性？非线性误差如何表示？8、说明光点式传感器的两种效应，并举例说明基于两种效应的光电器件。得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:班级:得分：姓名:得分：学号:得分：四、计算题（本大题20分，每题10分）得分：四、计算题（本大题20分，每题10分）1、一应变片的电阻，，用作应变为的传感元件。2、画图说明热点式传感器回路总电势分析过程，并分析温差电势及接触电势产生原因。

模拟试卷二答案及评分标准一、填空题（本大题20分，每空1分）一、填空题（本大题20分，每空1分）1、由于压电传感器的基片主要有压电晶体和压电陶瓷两种类型，它们一般具有较大的介电常数，电极间的距离也不大，所以压电传感器可以等效为一只电容器。2、传感器的动态特性是指传感器测量动态信号时，其传感器对激励的响应特性。3、热电偶回路的热电势有温差电势和接触电势组成。4、电阻应变片的测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到温度补偿的作用。5、电容式传感器按结构原理分有三种类型变面积型、变间隙型和变介电常数型。6、常用的湿度传感器有三大类电解质系、半导体及陶瓷系和有机物及高分子聚合物系7、电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。8、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间平衡位置时，输出电压应该为零.实际不为零，称它为零点残余电压.二、单项选择题(本大题20分，每题2分)1光敏元件中B是直接输出电压的.A光敏电阻B光电池

C光敏晶体管

D光导纤维2下列电容式传感器中,输出特性属于非线性的是AA变间隙型电容式传感器B变面积式电容传感器C变介电常数式电容传感器D上述都不是3利用热电偶测温时，只有在C条件下才能进行.A分别保持热电偶两端温度恒定B保持热电偶两端温差恒定C保持热电偶冷端温度恒定D保持热电偶热端温度恒定4在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于D.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应5单色光的波长越短，它的AA频率越高，其光子能量越大B频率越低，其光子能量越大C频率越高，其光子能量越小D频率越低，其光子能量越小6.光敏二极管工作时，其上B.A加正向电压B加反向电压C不需加电压D加正向、反向电压都可以得分：得分：授课专业班级：7.7.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势D.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变8.下列金属应变片中具有较明显的横向效应的是C.A箔式应变片B半导体应变片C丝绕式应变片D短接式应变片9.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于D.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应10.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势D.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变三、简答题（本大题40分，每题5分）1、如何表示传感器的静态数学模型和动态数学模型?各自表示的含义是什么.可用幂指数多项式来表示传感器的静态模型，它反映了在静态信号的作用下，传感器的输出量与输入量间的关系。（2分）可用微分方程或传递函数来表示传感器的动态模型，它反映了在动态信号的作用下，传感器的输出量与输入量间的关系。（3分）2、说明差动变压器式传感器工作原理（需画出差动变压器的电气连接图）。差动变压器的电气连接如图所示，次级线圈S1和S2反极性串连，当初级线圈P加上一定的交流电压Ep时，在次级线圈产生感应电压，其大小与铁芯的轴向位移成比例，把感应电压Es1和Es2反极性连接便得到输出电压Es，当铁芯处在中心位置时Es1＝Es2，输出电压Es＝0，当铁芯向上运动时，Es1>Es2,（3分）（2分）

模拟试卷二答案及评分标准3、3、变间隙平行板电容式传感器的基本特性什么情况下可看成是线性的?其非线性误差是多少?变间隙平行板电容式传感器的基本特性在<<1时，可以看成是线性的；（3分）非线性误差为（2分）4、试述电阻应变片的温度误差概念、产生原因及常用补偿办法?应变片由于温度变化将引起的电阻变化，与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量精度无法保证，由此引入的误差为温度误差．（2分）温度误差有两个原因：⑴温度变化引起敏感栅电阻变化而产生附加应变（1分）⑵试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变（1分）温度补偿方法基本上分为桥式补偿，应变片自补偿、热敏电阻补偿法等（1分）5、如何表示大气的绝对湿度和相对湿度。⑴绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的质量，其表达式为(2分)式中:－被测空气的绝对湿度；－被测空气中水汽的质量；－被测空气的体积⑵相对湿度是气体的绝对湿度与在同一温度下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度之比，常表示为%，其表达式为：相对湿度＝.100%RH（3分）6、写出光纤数值孔径的表达式并说明其物理意义。NA=sin=（1分）其中纤芯射率、包层折射率、光纤周围煤质折射率,数值孔径是衡量光纤集光能力的主要参数，它决定了被传播的光束的板孔径角的最大值，反映了光纤的集光能力，它表示无论光源发射功率多大，只有张角的光，才能被光纤接收、传播，NA越大，光纤的集光能力越强．（4分）7、什么是传感器的静态特性？非线性误差如何表示？传感器在静态信号作用下，其输出－输入关系称为静态特性为传感器的静态特性。（2分），非线性误差表示为：100%得分：得分：授课专业班级：式中式中－非线性误差（线性度），－最大非线性绝对误差，－输出满量程（3分）8、说明光点式传感器的两种效应，并举例说明基于两种效应的光电器件。①外光电效应（或称光电子发射效应）有光电管、光电倍增管②内光电效应（或称光电导效应），分为结光电效应及光生伏特效应。结光电效应有光敏电阻；光生伏特效应有光电池、光敏二极管、光敏晶体管。四、计算题（本大题20分，每题10分）1、一应变片的电阻，，用作应变为的传感元件。试求：（1）与（2）若电源电压，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压？解：由应变电阻片的灵敏系数这里，，则得到（3分）（2分）V＝2.05mV（5分）2、画图说明热点式传感器回路总电势分析过程，并分析温差电势及接触电势产生原因。解：如图所示：由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：根据电磁场理论得，由于NA、NB是温度的单值函数EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)由公式可得：EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T)-EAB(0)-[EAB(T)-EAB(T0)]=EAB(T)-EAB(T0)（6分）温差电势：任何一个金属，当其两端温度不同时，两端的自由电子浓度也不同，在两端间会产生电势，即单一导体的温差电势。（2分）接触电势：两种导体在温度T中接触时，在接触点产生电势，称接触电势。产生原因：不同金属材料其自由电子密度不同，当两种不同的金属导体接触时，在接触面上因自由电子密度不同而发生电子扩散。形成电势。（2分）

模拟试卷二试题题号一二题号一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（本大题20分，每空1分）1、传感器一般由和两个基本部分组成。2、从制造工艺上可将电阻型半导体气敏器件分为、、三种类型。3、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己的方向，经过极化的压电陶瓷的极化强度不再为零，称为。4、把一导体（或半导体）两端通以控制电流，在垂直方向施加磁场，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；外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象称效应。5、传感器实际与理论直线之间的偏差称为传感器的非线性误差，其中的与输出满度值之比称为传感器的线性度。6、传感器变换的被测量的数值处在稳定状态下，传感器输出与输入的关系称为传感器的静态特性，其主要技术指标有、、和重复性等。7、表示金属热电阻的纯度通常用表示，其定义是电阻值与电阻值之比。8、光敏三极管可以看成是普通三极管的集电结用替代的结果，通常不引出，只有两个电极。9、硅光电池的光电特性中，光照度与其呈线性关系。10、电阻应变式传感器的测量电路是将应变片转换成的变化，以便显示或记录被测量。二、单项选择题(本大题20分，每题2分)1、光敏二极管工作时，其上。A加正向电压B加反向电压C不需加电压D加正向、反向电压都可以2、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是。A接线方便B减小引线电阻变化产生的测量误差C减小桥路中其它电阻对热电阻的影响D减小桥路中电源对热电阻的影响得分：题号一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（本大题20分，每空1分）1、传感器一般由和两个基本部分组成。2、从制造工艺上可将电阻型半导体气敏器件分为、、三种类型。3、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。电畴具有自己的方向，经过极化的压电陶瓷的极化强度不再为零，称为。4、把一导体（或半导体）两端通以控制电流，在垂直方向施加磁场，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；外加磁场使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象称效应。5、传感器实际与理论直线之间的偏差称为传感器的非线性误差，其中的与输出满度值之比称为传感器的线性度。6、传感器变换的被测量的数值处在稳定状态下，传感器输出与输入的关系称为传感器的静态特性，其主要技术指标有、、和重复性等。7、表示金属热电阻的纯度通常用表示，其定义是电阻值与电阻值之比。8、光敏三极管可以看成是普通三极管的集电结用替代的结果，通常不引出，只有两个电极。9、硅光电池的光电特性中，光照度与其呈线性关系。10、电阻应变式传感器的测量电路是将应变片转换成的变化，以便显示或记录被测量。二、单项选择题(本大题20分，每题2分)得分：得分：得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:班级:得分：姓名:得分：得分：得分：学号:33、光敏电阻受到光照射时,其阻值随光通量的增大而。A变大

B不变

C变为零

D变小4、利用热电偶测温时，只有在条件下才能进行。A分别保持热电偶两端温度恒定B保持热电偶两端温差恒定C保持热电偶冷端温度恒定D保持热电偶热端温度恒定5、差动变压器的结构形式很多，其中应用最多的是。A变间隙型B变面积型C气隙型D螺管型6、下列电容式传感器中,输出特性属于非线性的是。A变间隙型电容式传感器B变面积式电容传感器C变介电常数式电容传感器D上述都不是7、基于的传感器是从被测对象以外的辅助能源向传感器提供能量使其工作,称为能量控制型传感器。A压电效应B热电效应

C光生电动势效应

D磁阻效应8、光电管的光电特性是指光电管上阳极电压与人射光频谱不变条件下，。A人射光的频谱与光电流关系B人射光的光通量与光电流的关系C人射光的频谱与光通量的关系D人射光的光通量与光强的关系9、检测不同颜色的光，需要选用光电管的。A同一型号灵敏度不同B额定电压不同C光谱特性不同D伏安特性不同10、压电式加速度传感器是信号的传感器。A适于测量任意信号B适于测量直流信号C适于测量缓变信号D适于测量动态信号三、简答题（本大题40分，每题5分）1、什么是压电效应？画出压电元件的等效电路。2、有源传感器与无源传感器有什么差别，请举出三个不同类型的例子。得分：

模拟试卷二试题得分：3、3、光电效应有哪几种?试举出几种与之对应的光电元件？4、什么是电涡流效应？涡流式传感器有哪两种主要类型?5、什么是热电效应？热电势包括哪两个主要部分？6、热电偶有哪些基本定律？7、说明霍尔效应的定义并说明为什么霍尔元件用半导体薄片？8、试述电阻应变片的温度误差概念、产生原因及常用补偿办法?得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:班级:得分：姓名:得分：学号:得分：四、计算题（本大题20分，每题10分）得分：四、计算题（本大题20分，每题10分）1、已知铜热电阻的百度电阻比，当用此热电阻测量温度时，其电阻值为多少？若测温时的电阻值为，则被测温度是多少？2、下图为一直流应变电桥，，求：⑴为应变片其余为外接电阻，增量为时输出电压?⑵、是应变片，感受应变极性相反，其余为电阻，输出电压?。⑶、、、都是应变片,对臂同性，邻臂异性，输出电压?图1

模拟试卷一答案及评分标准一、填空题（本大题20分，每空1分）一、填空题（本大题20分，每空1分）1、由于压电传感器的基片主要有压电晶体和压电陶瓷两种类型，它们一般具有较大的介电常数，电极间的距离也不大，所以压电传感器可以等效为一只电容器。2、传感器的动态特性是指传感器测量动态信号时，其传感器对激励的响应特性。3、热电偶回路的热电势有温差电势和接触电势组成。4、电阻应变片的测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到温度补偿的作用。5、电容式传感器按结构原理分有三种类型变面积型、变间隙型和变介电常数型。6、常用的湿度传感器有三大类电解质系、半导体及陶瓷系和有机物及高分子聚合物系7、电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。8、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间平衡位置时，输出电压应该为零.实际不为零，称它为零点残余电压.二、单项选择题(本大题20分，每题2分)1光敏元件中B是直接输出电压的.A光敏电阻B光电池

C光敏晶体管

D光导纤维2下列电容式传感器中,输出特性属于非线性的是AA变间隙型电容式传感器B变面积式电容传感器C变介电常数式电容传感器D上述都不是3利用热电偶测温时，只有在C条件下才能进行.A分别保持热电偶两端温度恒定B保持热电偶两端温差恒定C保持热电偶冷端温度恒定D保持热电偶热端温度恒定4在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于D.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应5单色光的波长越短，它的AA频率越高，其光子能量越大B频率越低，其光子能量越大C频率越高，其光子能量越小D频率越低，其光子能量越小6.光敏二极管工作时，其上B.A加正向电压B加反向电压C不需加电压D加正向、反向电压都可以得分：得分：授课专业班级：7.7.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势D.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变8.下列金属应变片中具有较明显的横向效应的是C.A箔式应变片B半导体应变片C丝绕式应变片D短接式应变片9.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于D.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应10.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势D.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变三、简答题（本大题40分，每题5分）1、如何表示传感器的静态数学模型和动态数学模型?各自表示的含义是什么.可用幂指数多项式来表示传感器的静态模型，它反映了在静态信号的作用下，传感器的输出量与输入量间的关系。（2分）可用微分方程或传递函数来表示传感器的动态模型，它反映了在动态信号的作用下，传感器的输出量与输入量间的关系。（3分）2、说明差动变压器式传感器工作原理（需画出差动变压器的电气连接图）。差动变压器的电气连接如图所示，次级线圈S1和S2反极性串连，当初级线圈P加上一定的交流电压Ep时，在次级线圈产生感应电压，其大小与铁芯的轴向位移成比例，把感应电压Es1和Es2反极性连接便得到输出电压Es，当铁芯处在中心位置时Es1＝Es2，输出电压Es＝0，当铁芯向上运动时，Es1>Es2,（3分）（2分）

模拟试卷一答案及评分标准3、3、变间隙平行板电容式传感器的基本特性什么情况下可看成是线性的?其非线性误差是多少?变间隙平行板电容式传感器的基本特性在<<1时，可以看成是线性的；（3分）非线性误差为（2分）4、试述电阻应变片的温度误差概念、产生原因及常用补偿办法?应变片由于温度变化将引起的电阻变化，与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量精度无法保证，由此引入的误差为温度误差．（2分）温度误差有两个原因：⑴温度变化引起敏感栅电阻变化而产生附加应变（1分）⑵试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变（1分）温度补偿方法基本上分为桥式补偿，应变片自补偿、热敏电阻补偿法等（1分）5、如何表示大气的绝对湿度和相对湿度。⑴绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的质量，其表达式为(2分)式中:－被测空气的绝对湿度；－被测空气中水汽的质量；－被测空气的体积⑵相对湿度是气体的绝对湿度与在同一温度下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度之比，常表示为%，其表达式为：相对湿度＝.100%RH（3分）6、写出光纤数值孔径的表达式并说明其物理意义。NA=sin=（1分）其中纤芯射率、包层折射率、光纤周围煤质折射率,数值孔径是衡量光纤集光能力的主要参数，它决定了被传播的光束的板孔径角的最大值，反映了光纤的集光能力，它表示无论光源发射功率多大，只有张角的光，才能被光纤接收、传播，NA越大，光纤的集光能力越强．（4分）7、什么是传感器的静态特性？非线性误差如何表示？传感器在静态信号作用下，其输出－输入关系称为静态特性为传感器的静态特性。（2分），非线性误差表示为：100%得分：得分：授课专业班级：式中式中－非线性误差（线性度），－最大非线性绝对误差，－输出满量程（3分）8、说明光点式传感器的两种效应，并举例说明基于两种效应的光电器件。①外光电效应（或称光电子发射效应）有光电管、光电倍增管②内光电效应（或称光电导效应），分为结光电效应及光生伏特效应。结光电效应有光敏电阻；光生伏特效应有光电池、光敏二极管、光敏晶体管。四、计算题（本大题20分，每题10分）1、一应变片的电阻，，用作应变为的传感元件。试求：（1）与（2）若电源电压，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压？解：由应变电阻片的灵敏系数这里，，则得到（3分）（2分）V＝2.05mV（5分）2、画图说明热点式传感器回路总电势分析过程，并分析温差电势及接触电势产生原因。解：如图所示：由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：根据电磁场理论得，由于NA、NB是温度的单值函数EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)由公式可得：EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T)-EAB(0)-[EAB(T)-EAB(T0)]=EAB(T)-EAB(T0)（6分）温差电势：任何一个金属，当其两端温度不同时，两端的自由电子浓度也不同，在两端间会产生电势，即单一导体的温差电势。（2分）接触电势：两种导体在温度T中接触时，在接触点产生电势，称接触电势。产生原因：不同金属材料其自由电子密度不同，当两种不同的金属导体接触时，在接触面上因自由电子密度不同而发生电子扩散。形成电势。（2分）

题号题号一二三四五六七八九十总分得分共4道大题，试卷共4页。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、传感器静态特性指标包括、_、___及迟滞现象。2、传感器动态特性可将传感器分为、、。3、金属应变片在金属丝拉伸极限内电阻的相对变化与__成正比。4、一应变片，所受应变ε为1000μ，若取Ks=3，n=1，非线性误差为。5、电阻应变传感器桥式测量电路半桥时测量灵敏度为。5、光电管和光电倍增管属于效应器件包括6、内光电效应器件包括、和光敏二极管、光敏三极管。7、变面积型电容传感器分为型、_、型三种结构。8、一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势。9、利用热电偶测温时，只有保持端温度不变的条件下才能进行。10、压电效应分为效应和效应。11、是表征光纤集光本领的一个重要参数，即反映光纤接收光量的多少。二、名词解释（本大题20分，每题4分）1、传感器静态特性：2、横向压电效应：3、暗电流：4、传光型光纤传感器：5、接触电势：得分：得分：得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:班级:得分：得分：得分：姓名:得分：学号:得分：三、简答（本大题20分，每题5分）得分：三、简答（本大题20分，每题5分）1、推导变面积型直线位移式电容传感器电容量C与初始电容及a、b、x间关系式。2、说明石英晶体产生压电效应的原因。3、说明光电管工作原理。4、通过回路分析推导热电偶工作基本定律中的中间导体定律。

四、计算分析题（本大题40分，每题20分）四、计算分析题（本大题40分，每题20分）1、分析电阻应变式传感器桥式测量电路输出电压与电压变化量间的关系。得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:班级:得分：姓名:得分：学号:2、分析电容传感器测量电路的脉冲宽度调制电路工作原理。2、分析电容传感器测量电路的脉冲宽度调制电路工作原理。

本试卷共4道大题，满分100分。本试卷共4道大题，满分100分。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、传感器静态特性指标包括灵敏度、线性度_、_重复性__及迟滞现象。2、传感器动态特性可将传感器分为零阶系统、一阶系统、二阶系统。3、金属应变片在金属丝拉伸极限内电阻的相对变化与_应变_成正比。4、一应变片，所受应变ε为1000μ，若取Ks=3，n=1，非线性误差为5、电阻应变传感器桥式测量电路半桥时测量灵敏度为6、光电管和光电倍增管属于外光电效应器件包括7、内光电效应器件包括光电池、光敏电阻和光敏二极管、光敏三极管。8、变面积型电容传感器分为直线位移型、_扇型、柱面板型三种结构。9、一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势保持不变。10、利用热电偶测温时，只有保持冷端温度不变的条件下才能进行。11、压电效应分为内压电效应和外压电效应。12、数值孔径是表征光纤集光本领的一个重要参数，即反映光纤接收光量的多少。二、名词解释（本大题20分，每题4分）1、传感器静态特性：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。2、横向压电效应：沿压电晶体机械轴方向施加力，使压电晶体产生电信号的压电效应称横向压电效应。3、暗电流：光传感器接入电路后，即使没有光照射没有余热电子发射、场致发射和晶格振荡激发载流子，使电路有电流输出，此电流称为暗电流。4、传光型光纤传感器：光纤仅仅起传输光的作用，它在光线端面或中间加装其他敏感元件感受被测量的变化，这种光纤传感器称传光型光纤传感器5、接触电势：两种导体在温度T中接触，在接触点产生的电动势称接触电势。得分：得分：授课专业班级：三、简答（本大题20分，每题5分）三、简答（本大题20分，每题5分）1、推导变面积型直线位移式电容传感器电容量C与初始电容及a、b、x间关系式。解：2、说明石英晶体产生压电效应的原因。因为P=ql,q为电荷量，l为正负电荷之间距离。此时正负电荷重心重合，电偶极矩的矢量和等于零，即P1+P2+P3=0，所以晶体表面不产生电荷，即呈中性。当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用时，晶体沿x方向将产生压缩变形，正负离子的相对位置也随之变动。此时正负电荷重心不再重合，电偶极矩在x方向上的分量由于P1的减小和P2、P3的增加而不等于零。在x轴的正方向出现负电荷，电偶极矩在y方向上的分量仍为零，不出现电荷。（2分）当晶体受到沿y轴方向的压力作用时，P1增大，P2、P3减小。在x轴上出现电荷，它的极性为x轴正向为正电荷。在y轴方向上仍不出现电荷。（2分）如果沿z轴方向施加作用力，因为晶体在x方向和y方向所产生的形变完全相同，所以正负电荷重心保持重合，电偶极矩矢量和等于零。这表明沿z轴方向施加作用力，晶体不会产生压电效应。3、说明光电管工作原理。答：阴极撞在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料，阳极通常用金属丝变成矩形或圆形，置于玻璃管的中央。当光照射在阴极上时，中央阳极可以收集从阴极上逸出的电子，在外电场作用下形成电流。4、通过回路分析推导热电偶工作基本定律中的中间导体定律。解：列回路热电势方程：（根据分析过程给分）

四、计算分析题（本大题40分，每题20分）四、计算分析题（本大题40分，每题20分）分析电阻应变式传感器桥式测量电路输出电压与电压变化量间的关系。解：当电桥平衡时，即若不平衡，假设每个电阻的变化量分别为，，，，则：忽略分母中项、分子中的二次交叉项，整理得：因为，所以：所以若取得分：得分：授课专业班级：2、分析电容传感器测量电路的脉冲宽度调制电路工作原理。2、分析电容传感器测量电路的脉冲宽度调制电路工作原理。解：C1、C2为差动式电容传感器,电阻R1=R2,A1、A2为比较器。当双稳态触发器处于某一状态,Q=1,=0,A点高电位通过R1对C1充电,时间常数为τ1=R1C1,直至F点电位高于参比电位U,比较器A1输出正跳变信号。与此同时,因=0,电容器C2上已充电流通过VD2迅速放电至零电平。A1正跳变信号激励触发器翻转,使Q=0,=1,于是A点为低电位,C1通过VD1迅速放电,而B点高电位通过R2对C2充电,时间常数为τ2=R2C2,直至G点电位高于参比电位U。（6分）C1=C2C1C2

模拟试卷四试题题号题号一二三四五六七八九十总分得分共4道大题，试卷共4页。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、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。某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，其灵敏度为：。2、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由，，组成。3、与单臂工作情况相比较，半桥工作输出为单臂工作输出的倍；全桥工作输出为半桥工作的倍。4、直流电桥平衡的条件是：。5、当被测参数A、d或ε发生变化时，电容量C也随之变化，因此，电容式传感器可分为、和_____三种。6、纵向压电效应与横向压电效应受拉力时产生电荷与拉力间关系分别为和。7、光敏二极管利用的是效应原理，在电路中一般是处于工作状态。8、光纤是利用光的高效率传输光能的玻璃或朔料纤维。9、热电偶的热电势由两部分组成，即和。二、名词解释（本大题20分，每题4分）1、迟滞：2、压阻效应：3、内光电效应：4、热电效应：5、功能型光纤传感器得分：得分：得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:得分：班级:得分：得分：姓名:得分：学号:得分：三、简答（本大题20分，每题5分）得分：三、简答（本大题20分，每题5分）1、直流电桥的非线性误差补偿通常用什么方式？2、说明压电陶瓷产生压电效应的原因。3、均质导体定律。4、光纤传感器的组成及其传光原理。四、计算分析题（本大题40分）1、如题图所示为等强度梁测力系统，为电阻应变片，应变片灵敏度系数，未受应变时，当试件受力时，应变片承受平均应变，求（1）应变片电阻变化量和电阻相对变化量。（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3，求电桥输出电压是多少。（本小题13分）

模拟试卷四试题2、差动式变极距型电容传感器如图所式，差动式结构置于两个定极板2、差动式变极距型电容传感器如图所式，差动式结构置于两个定极板1，2之间，组成两个电容，初始位置时d1=d2=d，两边初始电容相等。当动极板向上移动Δd时，两边极距发生变化，试求出：（1）相应的电容变化。（2）求出变极距型电容传感器的灵敏度。（本小题13分）得分：得分：注意：装订线左侧请不要答题，请不要在试卷上书写与考试无关的内容，否则将按相应管理规定处理。院系:专业:班级:得分：姓名:得分：学号:3、下图为压电式传感器的电压放大电路图，若压电元件受正弦力3、下图为压电式传感器的电压放大电路图，若压电元件受正弦力f=Fmsinωt的作用，推导理想情况下放大器的输入电压Ui的幅值Uim与的关系。（本小题14分）

本试卷共4道大题，满分100分。本试卷共4道大题，满分100分。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、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。某位移传感器，在输入量变化5mm时，输出电压变化为300mV，其灵敏度为：60。2、传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。3、与单臂工作情况相比较，半桥工作输出为单臂工作输出的2倍；全桥工作输出为半桥工作的2倍。4、直流电桥平衡的条件是：桥路相邻两臂阻值之比相等。5、当被测参数A、d或ε发生变化时，电容量C也随之变化，因此，电容式传感器可分为变面积式、变极距式和__变介质___三种。6、纵向压电效应与横向压电效应受拉力时产生电荷与拉力间关系分别为和。7、光敏二极管利用的是内光电效应原理，在电路中一般是处于反向工作状态。8、光纤是利用光的全反射原理高效率传输光能的玻璃或朔料纤维。9、热电偶的热