传感器题库本

简答：简述传感器的组成及各部分作用？

答：传感器一般由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成如图1-5所

图1-5传感器结构图

敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量。

而转换元件是能将感觉到的被测非电量参数转换为电量的器件

基本电路的作用是转换、放大、显示等。

传感器的定义？

答：传感器是一种能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出

信号的器件和装置。

填空：传感器是控制系统中的第•个环节，它感受物理量的变化，以完成对完测

信号的拾取和检测。

传感器是能够把非电心转化成电化的器件和装置。

传感器的作用就是测量，而精确的测量是实现精确控制的关键。

传感器按工作原理可分为电阻应变式、电感式、电容式传感器等。

传感器按检测的物理量可分为加速度、速度、位移传感器等。

传感器按能量传递方式可分为有源传感器和无源传感器。

有源传感器又称为发电型传感器。

无源传感滞乂称为参域型传感器。

传感器一般由敏感元件、转换元件、基本电路三部分组成

选择：下列参数中属于传感器静态特性指标的是：（ABC）

A线性度B灵敏度C迟滞D超调员

下列参数中属于传感器动态特性指标的是：（D）

A线性度B灵敏度C迟滞D超调量

传感器的输出量通常为（B）

A非电量信号B电量信号C位移信号D-光信号

1

判断：漂移是传感器的动态特性指标之一。（X）

对于线性传感器，灵敏度就是直线的斜率。（J）

传感器的作用是用来实现由非电量到电量的转换。（J）

填空：有源传感濯所配备的测量电路通常是信号放大器。

无源传感器所配备的测量电路通常是电桥电路或谐振电路。

电阻应变片有敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成，其中核心部分是

敏感栅。

电感式传感器供分为自感式和感感式电感传感器。

差动式电感传感器的灵敏度为非差动式电感传感器的两倍。

电感式传感器是利用线圈的门感、互感或阻抗的变化来实现非电量检测的

一种装置C

电容式传感器可分为二种：变极距式、变加积式和变介和常数式。

空气介质变隙式电容传感器中，提高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。

选择：卜.面属于测量力的弹性敏感元件是（BCD）

A薄壁圆筒弹性敏感元件B等截面柱式弹性敏感元件

C圆环式弹性敏感元件D悬臂梁式弹性敏感天件

下面属于测量压力的弹性敏感元件是（ACD）

A弹簧管弹性敏感元件B圆环式弹性敏感元件

C波纹管弹性敏感元件D薄壁圆筒弹性敏感元件

一动变压器传感器的配用测量电路主要日（AB）。

A差动相敏检波电路B差动整流电路

C直流电桥D差动电桥

差动变压器式位哆传感器中线圈之间的互感M（B）

A.始终保持不变B.随被测位移的变化而变化

C.不随被测位移的变化而变化D.随线圈电流的变化而变化

通常采用的压力敏感元件THD）

A.柱形弹性元件B.环形弹性元件

2

C.梁形弹性元件D.波登管

变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离do之间是（B）。

A正比关系B反比关系C无关系D、平方关系

简答：利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理。（用已学知识说明电子秤的

工作原理）

答：将应变片用粘接剂牢固的粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变

形,应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化,

而此电阻的变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定的测量线

路将这种电阻的变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表

将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。

判断：差动变差器式传感器屈于臼感式电感传越器c（X）

差动式电感传感器的线性度得到了改善。（J）

分析：请详细说明变气隙式电感传感器的工作原理。

答：变气隙式电感传感器结构原理如图2-14所示。根据电磁学知识，线

圈电感为

N?

L=—（2-12）

此

N线圈的匝数，此“为磁路的总磁阻。

至

图2T4气隙式传感器

由于变气隙式电感传感器的气隙通常较小，可以认为气隙间磁场是均

匀的，磁路是封闭的，因此可忽略磁路损失。总磁阻为

(2-13)

3

Rml.此吗、Rw分别为铁心、衔铁及气隙的磁阻。由于铁心、衔铁的

磁阻远远小于气隙的磁阻，因此

R—&（2J4）

（2-15）

式中3为气隙的长度；从）为空气的磁导率；气隙的截面积。

所以，电感线圈的电感量为

15（2-16）

由式2-16可知，电感线圈结构确定后，电感与气隙长度成反比。这样,

只要被测量能引起气隙的变化，都可压电感传感器进行测量.

计算：已知某变面积型电容传感器的两极板间距离为20mm,£=50uf7mm,两极板

几何尺寸一样为：35mmX25mmX5mmo在外力作用下，其中动极板在原位置

上向外移动了15mm。试求其△（＞?

答」噂（2分）

。喈咔（2分）

a-£AX

AC=——•—

d。（2分）

…eAx50x25x35

AC=——•—=---------—=1312.5//F

da2025（4分）

已知某角位移型电容传感器的两极板间的距离为5mm,c=60uf7mrn,两极

4

板的面积一样，半径R二15nmi。其中一个动极板的轴，由被测物体带动

而旋转一个角度为30度。试求其电容的变化量。

图2-39第10题图

答:

c=£^

d（2分）

EA

C广~d~（1--）

71（2分）

d7i（2分）

71

£A石60x^x15x151

d兀2x56（4分）

名词解释：压电效应

某些电介质在沿一定的方向受到外力作用变形时，由于内部电荷

的极化现象，会在其表面产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不

带电状态。这种现象称作压电效应。

霍尔效应

将金属或半导体薄片垂直放置于磁场中，并通以控制电流I,那

么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势U”，这种现象称为霍

尔效应。

填空：压电效应的逆效应是电致伸缩效应。

一般采用霍尔系数或灵敏度比较大的N型半导体材料做霍尔元件。

5

磁电式传感器的工作原理是电磁感应原理。

磁电式传感器适用于振动、转速、扭矩等的测量。

当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时.，质量块产生一可变力作用

在压电晶片上，由于压由效应，在压电晶片两表面上就有电荷产生。

选择：常用的压电材料有哪些（ABCD）

A石英晶体B压电陶瓷C有机压电薄膜D压电半导体

不能实现非接触式测量的传感器是（A）

A压电式传感器B电涡流式传感器C光电式传感器D超声

波传感器

磁电式传感器是把被测物理量转换为（D）的一种传感器。

A.磁阻变化量B.电荷量

C.电感变化量D.感应电动势

设计：根据你己学过的知识设计一个超声波探伤使用装置（画出原理框图），并

简要说明它探伤的工作过程？

答：超声波测试时探头放于被测的工件上，并在工件上来回移动。探头发

出的超声波以一定的速度向工件内部传播，如工件中没有缺陷，则超声波传到工

件的底部才发生反射，在显示屏上只出现始脉冲T和底脉冲B,如图所示，（3

分）

图a无缺陷时的脉冲波形（1分）图b有缺陷时的脉冲波形（1分）

如工件中有缺陷，一部分声波在缺陷处产生反射，另一部分继续传播直到工件的

底部才发生反射。在显示屏上除出现始脉冲T和底脉冲B外，还出现缺陷

脉冲F,如图b所示。（2分）显示屏上的水平线为时间基线，其长度与工

件的厚度成正比。通过缺陷脉冲在显示屏上的位置可确定缺陷在工件中的

位置。同时，缺陷脉冲的幅度越高，缺陷面积越大。（3分）

简答：压电式传感器的工作原理是什么？

6

答：压电效应，某些电介质在沿一定的方向受到外力作用变形时，由于内

部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复到

不带电状态。这种现象称作压电效应。

说明为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？

答：因为导体材料的〃虽然很大，但夕很小，故不宜做成元件，而绝缘材

料的夕虽然很大，但〃很小，故也不宜做成元件。

判断：金属导体属有霍尔效应，所以可以做成霍尔元件。（X）

改变压电材料的变形方向，可以改变其产生电荷的极性。（J）

压电式传感器佐以实现非接触测量。（X）

四

简答：压阻式压力传感器的工作原理是什么？

答：压阻效应C半导体受力时,其电阻率会随应力的变化而变化，这种现

象称作压阻效应。

五

判断：热电阻都是正温度系数的，热敏电阻都是负温度系数的。（X）

热电偶的冷端温度应固定在0℃。（J）

热电阻和热敏电阻都需要采用二线制接法。（义）

热电偶三大基本定律为：中间导体定律、中间温度定律和中间电极定律。

（X）

简答：电阻式温度传感器的工作原理是什么？有几种类型？

答：电阻式温度传感器是利用导体及半导体材料的电阻值随温度的变化而

变化的特性实现测温的。一般把金属导体的测温元件称为热电阻；把半导

体材料制成的测温元件称为热敏电阻。

热电偶温度传感器的工作原理是什么？热电势的组成有几种？

答：热电效应。两种不同材料的导体A和B组成一个闭合回路时，若两

接点温度不同，则在该电路中会产生电动势，这种现象称为热电效应。

热电偶的热电势由接触电势和温差电势两部分组成。

什么是金属导体的电阻一应变效应和热电阻效应？

答：金属电阻的应变电阻效应一当金属导体在外力作用下发生机械变形

7

时，其电阻值将相应地发生变化。

热电阻效应一金属导体的电阻随温度的变化而变化。

填空：电阻式温度传感器分为热电阻和热敏电阻，其中热电阻的测温电路经常采

用三线制接法。

热敏电阻用于温度补偿时常采用负温度系数的热敏电阻。

热电偶三大基本定律为：中间导体定律、中间温度定律和参考电极定律。

热电偶的热电势由接触电势和温弟电势两部分组成。

采用热电阻作为测量温度的元件是将温度的测量转换为电阻的测量。

按热电偶本身结陶划分，有普通热电偶、铠装热电偶、薄膜热电偶。

名词解释：热电效应

答：两种不同材料的导体A和B组成一个闭合回路时，若两接点温度

不同，则在该电路中会产生电动势，这种现象称为热电效应.

选择：热敏电阻可用于（ABCD）

A测温B温度补偿C温度控制D过热保护

热电偶的冷端温度应该是（A）

A0℃B室温C100rD任意温度

热电偶可以测量（C）o

A压力B电压C温度D热电势

计算：如图2所示，用K型（锲铭-锲硅）热电偶测量炼钢炉熔融金属某一点温

度，A'、B'为补偿导线，Cu为铜导线。已知340ct2=0C,t3=20℃。

（1）当仪表指示为39.314mV时,计算被测点温度t。（3分）

（2）如果将A'、B'换成铜导线，此时仪表指示为37.702mV,再求被测点温度

to（6分）

（3）将热电偶直接插到熔融金属同一高度来测量此点的温度，是利用了热电偶

的什么定律？如果被测液体不是金属，还能用此方法测量吗？为什么？（6分）

附录：银格-银硅热电偶（K型）分度表

8

工作螭°102030405060708090

混成P热电动势<mV>

000392-O.T78-1156-1527-1889-2243•2淅-2920-3243

000000.39707981203161220232436285132673682

1OO409645094.9205.3285.735613865406<M17.3407.739

2008.138S.5398.9409.3439.74710.15310.56110.97111.3S211.TPS

30012.20912.62413.04013.45713.87414.29314.71315.13315.55415.975

!«»<>1639716820172431766718091185611894119.36619.79220218

500206442107121497219242235022.76623203236292405524480

6002490525.33025.75526.1792660227.0252~447278692828928710

70029.12929.54829.96530.38230.79831.21331.62S32.04132.45332.865

80033.2753368s34.09334.501349083531335.71836.12136.33G.92s

9003732637.7253812438522389183931-139-08•101014094910885

1000412764166542035424404282643.21143.595439%4435944-40

11OO45.1194549^4587346249466234699547.367-47.7374810548473

1ZW4V.>O>4V.VZO>U.Z«O>U.O44M.UUU>1.>2.UOU

130052.41052.75953.10653.45153.79554.1385447954.819

图2

答：⑴E（t3,0℃）=39.314mv（2分）

查表得：匕=950℃（1分）

（2）E（t3,t1）=E（t3,40℃）=37.702mv（l分）

E（t.,0℃）=E（40℃,0℃）=l.612mv（l分）

E（UO℃）=E（t3,t1）+E（t1,0℃）（2分）

=37.702+1.612

=39.314mv（1分）

查表得：t3=95O℃（1分）

（3）利用的是中间导体定律（3分）

如果被测液体不是金属，则形不成闭合同路，利用中间导体定律，（3

分）

六：

判断：电涡流效应只能在给屈材料中产生。（J）

9

填空：位移测量是线位移和角位移的总称。

名词解释：电涡流效应

答：根据法拉第电磁感应定律，将一块金属置于交变磁场中，或使金

属块在磁场中作切割磁力线的运动，那么在金属体内将产生旋涡状的

感应电流，这种电流叫做电涡流。该效应称为电涡流效应。

七：

判断：电容式液位传感器只能测只非金属液体。（义）

名词解释：磁致伸缩效应

答：铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁

场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。

设计：试画出一用于油箱油位测量的电容式油位测量示意图，说明其原理。

答：由于油为非导电性液体，故采用下图

（2分）

假设邮箱中油的介电常数为£油，则两圆柱间的电容量就会发生变化。假

如液体的高度为1，此时两电极间的电容量为

「_2在油/2必。（£_/）

.R

In—In—

rr

邮箱中没有油时的电容量为

二2一0乙

"一।R（4分）

In

r

电容量的变化量为AC=2小：。）/

In幺

7,

10

从上图的算式可知，当£油、%、R、r不变时电容增量AC与电极浸没的长

度1成正比关系，因此测出电容量的变化数值，便可知液位的高度。

（2分）

1.分析：试分析图12所示压力传感器是如何测量液位的高度的？

图12压力传感器测量液位原理图

答：其基准面上的压力由下式确定，即

P=pgh=pg（h[+hi）（7-1）

式中，P是测量基准面的压力；P是液体的质量密度；g是重力加速度；h

是液面距测量基准面的高度；h是所控最高液面与最小液面之间的高度；

h2是最小液面距谀U量基准面的高度。

由于需要测定的是高度h.,因此调整压力传感器的零点，把压力传感器

的各点提高Pgh2,就可以得到压力与液面高度成比例的输出。

八：

判断：光在光纤中是以直线传播的。（义）

光敏二极管是光电导效应器件。（X）

简答：光电效应有哪几种？分别对应什么光电元件？

‘外光电效应：光电管、光电倍增管

答：光电效应分为光电导效应：光敏电阻

光生伏特效应：光敏二极管、光敏三极管、光电池

何谓外光电效应、光电导效应和光生伏特效应？

答：在光线照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，