傳感器試卷及答案4

1、傳感器試卷及答案408信息傳感器綜合復(fù)習(xí)題一、填空題（將正確答案填入下列空白處）1、現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱是_傳感器_技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù).3、熱電偶傳感器的工作基礎(chǔ)是熱電效應(yīng) ，其產(chǎn)生的熱電勢包括 _接觸_電勢和_溫差 電勢兩部分。10104、基本誤差是指傳感器或儀表在規(guī)定的 標(biāo)準(zhǔn)條件下 所具有的_誤差_.5、電容式加速度傳感器的主要特點(diǎn)是 頻率響應(yīng)快 和量程范圍大，大多采用_空氣 或其它氣體作阻尼物質(zhì). 6、傳感器的靜態(tài)特性可以用一組性能指標(biāo)來描述，如：靈敏度、 遲滯、線性度 、重復(fù)性和漂移等。7、 物體受光照后，其內(nèi)部原子釋放出的電子不逸出_導(dǎo)體物體表面，而仍留在內(nèi)部使物體的電阻率

2、發(fā)生變化或產(chǎn)生光電動(dòng)勢的現(xiàn)像被稱為 內(nèi)光電效應(yīng) 8、交流電橋平衡必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件:_復(fù)阻抗模 平衡條件和 復(fù)阻抗角 平衡條件。 9、霍爾元件靈敏度的物理意義是 表示一個(gè)霍爾元件在單位激勵(lì)電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生霍爾電勢的大小 .10、用于制作壓電傳感器的常用壓電材料是石英晶體 和_壓電陶瓷_.11、被測量作用到實(shí)際物體上，使其某些參數(shù)發(fā)生變化，參數(shù)承載了 信息 而成為信號。12、超聲波探頭按其工作原理可分為壓電式、磁致伸縮式、電磁式等，其中以壓電式最為常用。13、變氣隙式自感法感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈電感量增加 14、半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工作原理是基于半導(dǎo)

3、體材料 的 壓阻效應(yīng).15、光纖傳感器由 光 源 、 敏感元件 和 光接收器_ 三部分組成.16、在光線作用下，物體的 導(dǎo)電性能 發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢的效應(yīng)稱為 內(nèi)光電效應(yīng) .17氣敏傳感器是用來檢測氣體 類 別、濃度和成分的傳感器.18、紅外探測器是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的_物理效應(yīng)來探測紅外輻射的.19、因?yàn)殚_環(huán)測量系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)而成的，因此系統(tǒng)的相對誤差等于 各環(huán)節(jié) 相對誤差之和.20、壓電式傳感器采取串聯(lián)接法輸出電壓大，本身電容小，適宜用于以 電壓 作輸出信號，并且測量電路輸入阻抗很高的場合.21、根據(jù)測量數(shù)據(jù)中的誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律及產(chǎn)生的 誤差 可將其分為系統(tǒng)誤差、

4、隨機(jī)誤差和粗大誤差。22、被測量值和比值等都是測量過程的信息，這些信息依托于 物質(zhì) 才能在空間和時(shí)間上進(jìn)行傳遞。23、傳感器的線性度是指傳感器的 輸出與輸入之間 數(shù)量關(guān)系的線性程度 .24、超聲波的傳播速度與介質(zhì)_密度_和彈性特性有關(guān).25、一階傳感器的時(shí)間常數(shù) t越小_，響應(yīng)越快，響應(yīng)曲線越接近于輸入階躍曲線，即動(dòng)態(tài)誤差小.26產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有下述兩個(gè)方面.電阻 溫度系數(shù) 的影響、試件材料和電阻絲材料的 線膨脹系數(shù) 的影響.27、通常把沿 電軸x 方向 的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”. 28、一個(gè)動(dòng)態(tài)特性好 的傳感器，其輸出將再現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律 ，即具有相同

5、的時(shí)間函數(shù)29、硒光電池的光譜響應(yīng)區(qū)段與人類眼睛相近，它的光譜響應(yīng)峰值波長與人類 眼睛 也相近，因而應(yīng)用較廣.30、微波測厚儀是利用微波在傳播過程中遇到被測物體金屬表面被 反射 ，且反射波的波長與速度 都不變 的特性進(jìn)行測厚的.31、噪聲一般可分為 內(nèi)部噪聲 和 外部噪聲 兩大類。32、在變值系差的判別中，馬利科夫判別常用于判定 累進(jìn)性 性系差，阿卑一赫梅特判別常用于判定 周期性 性系差。33、對于大量獨(dú)立的無系統(tǒng)誤差的等精度測量，測量數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，其測量隨機(jī)誤差也服從正態(tài)分布，它們有 相同 （不同、相同）的標(biāo)準(zhǔn)偏差。34、不確定度是說明測量結(jié)果可能的 分散 程度的參數(shù)。這個(gè)參數(shù)用 標(biāo)準(zhǔn)偏

6、差 表示，也可以用 標(biāo)準(zhǔn)偏差 的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬度表示。35、引起應(yīng)變片的溫度誤差的主要因素有  溫度系數(shù)_    和線脹系數(shù)的影響。36、通常傳感器由_敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路部分組成，是能把外界各種非電量 轉(zhuǎn)換成電量 ）器件和裝置。二、判斷題（下面各題正確的在括號內(nèi)劃，錯(cuò)誤的在括號內(nèi)劃×）1. 在數(shù)據(jù)處理時(shí)，要采用的測量值應(yīng)該包含有粗大誤差.( × ) 2當(dāng)利用電渦流式傳感器測量位移時(shí)，只有在x/ras1的條件下才能得到較好的線性和較高的靈敏度.( × ) 3. 電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有線路補(bǔ)償(電橋補(bǔ)

7、償)和它補(bǔ)償兩大類（應(yīng)變片自補(bǔ)償）.( ×)4光電池的工作原理是基于“光生伏特效應(yīng)”. ()5紅外線氣體分析儀是根據(jù)氣體對紅外線不具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進(jìn)行分析的.( × )6微波測定移動(dòng)物體的速度和距離是利用雷達(dá)能動(dòng)地將電磁波發(fā)射到對象物，并接受返回的反射波的能動(dòng)型傳感器.( )7電磁流量計(jì)原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律 .( ) 8.變隙式電感式傳感器適用于測量位移變化較大的場合.( x)9. 壓電傳感器本身的內(nèi)阻抗很高，而輸出能量較小，因此它的測量電路通常需要接入一個(gè)低（高）輸入阻抗前置放大器.( × )10混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)是由所含組分氣體的導(dǎo)熱

8、系數(shù)共同決定的.( )11光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件. （）12. 紅外線氣體分析儀是根據(jù)氣體對紅外線不具有選擇性的吸收的特性來對氣體成分進(jìn)行分析的.( ×)13原始的壓電陶瓷呈電性，具有壓電性質(zhì).（×）14.儀表的精度等級就是由基本誤差決定的. （）15.聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，能量的衰減于聲波的擴(kuò)散、散射和吸收關(guān)系不大. （×）16變極距型電容式傳感器只有在d/d0較大時(shí)，才有近似的線性關(guān)系。（×）17. 電渦流的軸向貫穿深度是指把電渦流強(qiáng)度減小到表面強(qiáng)度的1/e處的厚度. （）18. 差動(dòng)變壓器的輸出是交流電壓，若用交流電壓表測量，既能

9、反映銜鐵位移的大小，又能反映移動(dòng)的方向. （×）19. 當(dāng)物體的溫度低于1000時(shí)，它向外輻射的不再是可見光而是紅外光了. （）20.測量誤差是測得值減去被測量的真值. （）21. 測量的目的是確定被測量的值或獲取測量結(jié)果，測量結(jié)果的完整表述應(yīng)包括估計(jì)值、測量不確定度（和測量單位）。（ × ）22為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋. （ ）23磁電感應(yīng)式傳感器是一種無源傳感器。（ ）24混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)是由所含組分氣體的導(dǎo)熱系數(shù)共同決定的.（ ）25根據(jù)微波傳感器的原理，微波傳感器可以分為反射式和遮斷式兩類。（ ） 26應(yīng)變片加速度傳感器適用于頻率較高的振動(dòng)和沖擊場

10、合， 一般適用頻率為60 hz范圍。（ × ）27霍爾常數(shù)等于霍爾片材料的電阻率與電子遷移率的乘積。（ ）28.變間隙式電感傳感器的測量范圍與靈敏度及線性度相矛盾。（ ）29一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在20100pf之間， 極板間距離在25200m 的范圍內(nèi)。最大位移應(yīng)不小于（小于）間距的1/10。（ × ）30. 壓電傳感器本身的內(nèi)阻抗很高，而輸出能量較小，因此它的測量電路通常需要接入一個(gè)低（高）輸入阻抗前置放大器。（ × ）31、智能化傳感器具有邏輯判斷、統(tǒng)計(jì)處理功能.( )32、對于所有的傳感器都必需包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件（光電器件，熱敏電阻熱電

11、偶）（× ）33、在數(shù)據(jù)處理時(shí)，要采用的測量值應(yīng)該包含有粗大誤差.( ×) 34、儀表的精度等級就是由基本誤差決定的. （）35、測量誤差是測得值減去被測量的真值. （）36、測量的目的是確定被測量的值或獲取測量結(jié)果，測量結(jié)果的完整表述應(yīng)包括估計(jì)值、測量不確定度。（和測量單位）（× ）37、為了減小和克服非線性誤差，常采用差動(dòng)電橋. （ ）三、選擇題（下列每題只有一個(gè)正確答案，將正確答案的代號填入括號內(nèi)）1. 下列物理量中可以用氣敏傳感器來測量的是（c ）.a 位移量 b 濕度 c 一氧化碳濃度 d 速度2、下列不是電感式傳感器的是（ d ）a 變磁阻式自感傳感器

12、 b電渦流式傳感器 c 差動(dòng)變壓器式互感傳感器 d 霍爾元件式傳感器3、 儀表的精度等級是用儀表的（ c）來表示的。 a 相對誤差 b絕對誤差 c引用誤差4、 電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關(guān)系，除（b ）外是線性的。 a變面積型 b.變極距型 c.變介電常數(shù)型5、常用于制作超聲波探頭的材料是（ c）a 應(yīng)變片 b 熱電偶 c 壓電晶體 d 霍爾元件6、傳感器的靜態(tài)特性中（a ）是描述傳感器在正反行程期間其輸入輸出圖形曲線不重合的現(xiàn)象.a、遲滯 b、重復(fù)性 c、線性度7、下列不可以直接測量溫度的傳感器是（a ）.a、金屬應(yīng)變片式傳感器 b、紅外線傳感器 c、光纖傳感器8、變氣隙式自感傳

13、感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈電感量( a ). a.增加 b.減小 c.不變9、體積流量的測量的容積法是在單位時(shí)間內(nèi)以標(biāo)準(zhǔn)固定體積對流動(dòng)介質(zhì)連續(xù)不斷地進(jìn)行度量，以排出流體（ b ）來計(jì)算流量。a固定密度 b固定容積數(shù) c流速 d粘度10壓電式傳感器目前多用于測量（d）.a靜態(tài)的力或壓力b動(dòng)態(tài)的力或壓力c速度d加速度11、通過對熱電偶理論的學(xué)習(xí)，我們可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論，其中正確的是：（ a ）a 若熱電偶兩電極材料相同，則無論兩接點(diǎn)的溫度如何，總熱電勢為0b 即使熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，不同的a，b材料，會(huì)使回路中的總電勢等于0c 熱電偶產(chǎn)生的熱電勢不僅于材料和接點(diǎn)溫度有關(guān)，還與熱電

14、極的尺寸和材料有關(guān)d 在熱電偶電路中接入第三種導(dǎo)體，即使該導(dǎo)體連端的溫度相等，熱電偶產(chǎn)生的總熱電勢都會(huì)有所變化。12通常用熱電阻測量（c）.a電阻b扭矩c溫度d壓力13產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要原因有（a）.a電阻絲有溫度系數(shù)b試件與電阻絲的線膨脹系數(shù)相同c電阻絲承受應(yīng)力方向不同14壓電式傳感器目前多用于測量（d）.a靜態(tài)的力或壓力 b動(dòng)態(tài)的力或壓力 c速度 d加速度15微波傳感器是一種新型的（b ）傳感器.a接觸型b非接觸型c接觸型或非接觸型16下列幾種誤差中，屬于系統(tǒng)誤差的有（1）（3），屬于隨機(jī)誤差的有 （2），屬于粗大誤差的有（4） （ 1 ）儀表未校零所引起的誤差； （ 2 ）測頻時(shí)的

15、量化誤差； （ 3 ）測頻時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差； （ 4 ）讀數(shù)錯(cuò)誤17、通常用熱電阻測量（c）.a電阻b扭矩c溫度d壓力18、在熱電偶測溫電路中，接入第三種導(dǎo)體，若其兩端的溫度不同，則對回路的總電動(dòng)勢（ 有 ）影響；若其兩端溫度相同，則對回路的總電動(dòng)勢（ 沒有 ）影響。a、沒有 b、有 c、不知道有沒有19、常見的熱電阻是由（ a ）種導(dǎo)體組成的。a、一種 b、二種 c、三種20簡用熱電阻測溫時(shí)，熱電阻在電橋中采用三線制接法的目的時(shí)（ b ）。a接線方便 b減小引線電阻變化產(chǎn)生的測量誤差 c減小橋路中其它電阻對熱電阻的影響 d減小橋路中電源對熱電阻的影響21、利用熱電偶測溫的條件是（ c ）。a

16、分別保持熱電偶兩端溫度恒定 b保持熱電偶兩端溫差恒定c保持熱電偶冷端溫度恒定 （0攝氏度） d保持熱電偶熱端溫度恒定 22、工程（工業(yè)）中，熱電偶冷端處理方法有（d） a、熱電動(dòng)勢修正法 b、溫度修正法c、0恒溫法 d、冷端延長法正確答案a、d23、d  的數(shù)值越大,熱電偶的輸出熱電勢就越大。a、熱端直徑            b、熱電極的電導(dǎo)率c、熱端和冷端的溫度    d、熱端和冷端的溫差24、在以下幾種傳感器當(dāng)中  c&

17、#160; 屬于自發(fā)電型傳感器。 a、電容式   b、電阻式    c、熱電偶    d、電感式25、熱電阻測量轉(zhuǎn)換電路采用三線制是為了 b a、提高測量靈敏度         b、減小引線電阻的影響 c、減小非線性誤差         d、提高電磁兼容性26、汽車衡所用的測力彈性敏感元件是a    

18、;  a、實(shí)心軸    b、彈簧管    c、懸臂梁   d、圓環(huán)27、在熱電偶測溫回路中經(jīng)常使用補(bǔ)償導(dǎo)線的最主要的目的是c a、補(bǔ)償熱電偶冷端熱電勢的損失            b、起冷端溫度補(bǔ)償作用c 將熱電偶冷端延長到遠(yuǎn)離高溫區(qū)的地方四、簡答題1、減少系統(tǒng)誤差有哪幾種方法？··a.從產(chǎn)生誤差源上消除系統(tǒng)誤差 b. 引入修正法c.零位式測量法 d.補(bǔ)償法 e.對照法2、金屬

19、電阻應(yīng)變片測量外力的原理是什么？當(dāng)電阻絲受到拉力f作用時(shí)，將伸長l，橫截面積相應(yīng)減小a，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變電阻率，而引起電阻值相改變3、什么是霍爾效應(yīng)?將半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，半導(dǎo)體薄片上平行電流和磁場方向的兩個(gè)面產(chǎn)生電動(dòng)勢4、memsmems是微機(jī)電系統(tǒng)，mems由硅片采用光刻和各向異性刻蝕工藝制造而成，具有尺寸小、重量輕、成本低、可靠性高、抗振動(dòng)沖擊能力強(qiáng)以及易批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。5、簡述熱電勢（對于熱電偶而言）存在必須具備的條件。1由兩種不同的金屬材料組成熱電偶2兩端存在溫差6、光電接收元件的主要特性有哪些其中影響測量速度的是什么特性影

20、響光源和靈敏度的是什么特性1光譜特性 2伏安特性 3光照特性4溫度特性 5頻率特性影響測量速度的是 光照特性 影響光源和靈敏度的是 光譜特性 7、簡述霍爾傳感器的工作原理 。在霍爾元件的平面法線方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度b，經(jīng)有控制電流引線通入控制電流i，則由于洛侖茲力的作用，兩個(gè)霍爾電極上出現(xiàn)相反極性載流子的積累，從而在霍爾電勢輸出引線之間產(chǎn)生霍爾電勢uh，uh=khib。8、簡述電渦流式傳感器的工作原理。它由傳感器激勵(lì)線圈和被測金屬體組成，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)傳感器激勵(lì)線圈中通以正弦交變電流時(shí)，線圈周圍將產(chǎn)生正弦交變磁場，使位于該磁場中的金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流又產(chǎn)生新的交變磁場。

21、 9、簡述中間導(dǎo)體定律.在熱電偶回路中，冷端斷開接入與a,b電極不同的另一種導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體的兩端溫度相同，熱電偶回路總電勢不受中間導(dǎo)體接入影響10、簡述紅外線氣體分析儀的工作原理.11、簡述熱導(dǎo)式氣體分析儀器工作原理.12、簡述差動(dòng)變壓器工作原理.13、簡述壓電式傳感器的工作原理.14. 簡述光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)15簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定義和組成五、計(jì)算、分析題1、 圖1為一直流應(yīng)變電橋，e = 16v，r1=r2=r3=r4=700，求：r1為應(yīng)變片其余為外接電阻，r1增量為r1=時(shí)輸出u0=。r1、r2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性和大小相同,其余為電阻，電壓輸出u0=?r1、r2感受應(yīng)變極性相反,

22、輸出u0=。r1、r2、r3、r4都是應(yīng)變片,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出u0=。1 u0=u( r1+r1 )* r3+ r2* r4)/( ( r1+r1 )+ r4) ( r2 +r3) = 圖12 u0=u( r1+r1 )* r3+ ( r2+r2 )* r4)/( ( r1+r1 )+ r4) ( r2+r2) +r3)=0 3 u0=u( r1+r1 )* r3+ ( r2-r2 )* r4)/( ( r1+r1 )+ r4) ( r2-r2) +r3) = 4 u0=u( r1+r1 )* ( r3+r3)+ ( r2-r2 )* ( r4-r4 )/( ( r1+r1 )+

23、( r4-r4 ) ( r2-r2) +( r3+r3 ) = 2、帶有相敏整流電橋的差動(dòng)自感傳感器電橋測量電路如下，假設(shè)銜鐵處于中間位置時(shí)z1=z2=z，r1=r2，其中z1，z2為差動(dòng)自感傳感器線圈阻抗，試分析其測量原理，說明為什么能夠消除零點(diǎn)殘余電壓的影響。 3、已知超聲波傳感器垂直安裝在被測介質(zhì)底部，超聲波在被測介質(zhì)中的傳播速度1460m/s，測的時(shí)間間隔為40ms,求物位的高度？4、求圖2所示光纖n1 =51/2/2, n2 =31/2/2的數(shù)值孔徑值。如光纖外部介質(zhì)的n0 =1，求最大入射角qi =？ 圖2 5、分析圖示參數(shù)的含義. 6、分析如圖3所示自感傳感器當(dāng)動(dòng)鐵心左右移動(dòng)（x

24、1,x2發(fā)生變化時(shí)自感l(wèi)變化情況。已知空氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為s，磁導(dǎo)率為，線圈匝數(shù)w不變）。 圖39、下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)成差動(dòng)電容c1、c2 ,兩邊壓力分別為p1、p2。下圖右為二極管雙t型電路，電路中電容是左圖中差動(dòng)電容，ue電源是占空比為50%的方波。試分析：1）當(dāng)兩邊壓力相等p1=p2時(shí)負(fù)載電阻rl上的電壓u0值； 2） 當(dāng)p1>p2時(shí)負(fù)載電阻rl上電壓u0大小和方向（正負(fù)）。 10、下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中cx為傳感器電容，c為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益a=，輸入阻抗z=；試推導(dǎo)輸出電壓u0與極板間距的關(guān)系，并分析其工

25、作特點(diǎn)。 11、下圖為一直流應(yīng)變電橋，其中，e=4v，r1=r2=r3=r4=120，試求：（1）r1為應(yīng)變片，其余為外接電阻，當(dāng)r1的增量為r1=時(shí)，電橋輸出電壓為多少？（2）r1、r2均為應(yīng)變片，批號相同，感受應(yīng)變的極性和大小相同，其余為外接電阻，電橋輸出電壓為多少？（3）r1、r2均為應(yīng)變片，批號相同，感受應(yīng)變的極性相反，且，其余為外接電阻，電橋輸出電壓為多少？（4）由題（1）（3）能得出什么主要結(jié)論？答（1）u0=u=××4=(v)=10(mv) (2) u0=0(v)(3) u0=u=20(mv)圖32 應(yīng)變式等強(qiáng)度懸臂梁力傳感器器(4)由（）（）可以看出，雙臂電橋比單臂電橋靈敏度提高一倍；可利用雙臂電橋消除溫度變化對測量誤差的影響。14、今有一懸臂梁，在其中上部上、下兩面各貼兩片應(yīng)變片，組成全橋，如圖f1-5所示。該梁在其懸臂梁一端受一向下力f=,試求此時(shí)這四個(gè)應(yīng)變片的電阻值。已知：應(yīng)變片靈敏系數(shù)k=;應(yīng)變片空載電阻r0=120。15、 圖f1-6所示一受拉的10#優(yōu)質(zhì)碳素鋼桿。1）試用允許通過的最大電流為30ma的康銅絲應(yīng)變片組成一單臂受感電橋。試求出此電橋空載時(shí)的最大可能的輸出電壓（應(yīng)變片的電阻為120）。16、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中r2=r3=r是固定電阻，r