傳感器與檢測(cè)技術(shù)

1、年級(jí)_；層次_；專業(yè)_；姓名_復(fù)習(xí)資料，僅供參考，補(bǔ)充整理打印，試后上交傳感器與檢測(cè)技術(shù)模擬題1一、選擇題1屬于傳感器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的是（ ） A重復(fù)性 B線性度 C靈敏度 D固有頻率 2按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（ ） A光電式傳感器 B電容式傳感器 C壓電式傳感器 D磁電式傳感器 3測(cè)量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（ ） A變極板面積型 B變極距型 C變介質(zhì)型 D容柵型 4利用相鄰雙臂橋檢測(cè)的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（ ） A兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片 B兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)工作應(yīng)變片串聯(lián) C兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片 D兩個(gè)橋臂應(yīng)

2、當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片 5. ( )傳感器可用于醫(yī)療上-50150之間的溫度測(cè)量。 A.金屬輻射式 B.熱電偶 C.半導(dǎo)體三極管 D.比色計(jì) 6. 常用于測(cè)量大位移的傳感器有( ) A.感應(yīng)同步器 B.應(yīng)變電阻式 C.霍爾式 D.渦流式 7. 將電阻應(yīng)變片貼在( )上，就可以分別做成測(cè)力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。 A.質(zhì)量塊 B.導(dǎo)體 C.彈性元件 D.機(jī)器組件 8. 半導(dǎo)體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率( ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不變 D.歸零 二、填空題 1. 傳感器是 能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件 或裝置，傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)

3、量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的 轉(zhuǎn)換元件 以及相應(yīng)的 信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路 。2. 熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由 兩種導(dǎo)體的接觸 電動(dòng)勢(shì)和 單一導(dǎo)體的溫差 電動(dòng)勢(shì)組成。3. 偏差式測(cè)量是指在 測(cè)量過程中，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量 的方法；零位測(cè)量是指 在測(cè)量過程中，用指零儀表的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量 的方法；微差式測(cè)量是指 在測(cè)量過程中，用指零儀表的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量 的方法。4. 在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與 繞組匝 數(shù) 成正比，與 穿過線圈

4、的磁通_成正比，與磁回路中 磁阻 成反比5. 測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)通常用 輸入量 與 輸出量 的對(duì)應(yīng)關(guān)系 來表征。三、簡(jiǎn)答題：1. 簡(jiǎn)述光纖傳感器的工作原理。光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。光纖傳感器利用光導(dǎo)纖維，按其工作原理來分有功能型（或稱物性型、傳感型）與非功能型（或稱結(jié)構(gòu)型、傳光型）兩大類。功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的的波導(dǎo)，而且具有測(cè)量的功能。非功能型光纖傳感器其光纖只是作為傳光的媒介，還需加上其他敏感元件才能組成傳感器。2. 什么叫做熱

5、電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)？說明熱電偶測(cè)溫原理。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法。熱電動(dòng)勢(shì)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B串接成一個(gè)閉合回路，并使兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下，那么回路中就會(huì)存在熱電動(dòng)勢(shì)。因而有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)或塞貝克電動(dòng)勢(shì)，通稱熱電動(dòng)勢(shì)。接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電動(dòng)勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(guān)。溫差電動(dòng)勢(shì)：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。熱電偶測(cè)溫原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料

6、的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響。措施：0°C恒溫法；計(jì)算修正法（冷端溫度修正法）；儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法；熱電偶補(bǔ)償法；電橋補(bǔ)償法；冷端延長(zhǎng)線法3. 光電效應(yīng)可分為哪三種類型？簡(jiǎn)單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。a) 外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。b) 內(nèi)光電效應(yīng)：指在光的照射下

7、，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。c) 光生伏特效應(yīng)：利用光勢(shì)壘效應(yīng)，光勢(shì)壘效應(yīng)指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢(shì)。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。4. 簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理。電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。5. 什么是傳感器靜態(tài)特性？傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入輸出特性。四、分析、計(jì)算題1. 分析下圖所示自感傳感器當(dāng)動(dòng)鐵心左右移動(dòng)（x1，x2發(fā)生變化）時(shí)自感L變化情況。已知空氣氣隙的長(zhǎng)度為x1，x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為線圈匝數(shù)W不變。解：，又空氣隙

8、的長(zhǎng)度x1和x2各自變，而其和不變，另其他變量都不變故L不變2. 測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度解: 代入數(shù)據(jù)求得所以擬合直線靈敏度,線性度±7%。傳感器與檢測(cè)技術(shù)模擬題2一、填空選擇題1.測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有 線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。 。2.霍爾元件靈敏度的物理意是表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度相單位控制電流時(shí)的霍爾電勢(shì)大小。3.光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一

9、類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng),這類元件有電管、光電倍增管 ；第二類是利用在光線作用下 使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)，這類元件有光敏電阻 ；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光生伏特 效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。4.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是 光電池、光電儀電勢(shì)和 單一導(dǎo)體的溫差 電勢(shì)組成的，在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長(zhǎng)線 ，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響 。5.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力

10、，從而引起 極化現(xiàn)象 ，這種現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象 。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生 機(jī)械變形 ，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng) 。二、簡(jiǎn)答題1. 什么是傳感器靜態(tài)特性？傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入輸出特性。2. 以石英晶體為例簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)石英晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消

11、失，稱為逆壓電效應(yīng)。3. 霍爾元件能夠測(cè)量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等位電勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？霍爾元件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等?；魻栐牟坏任浑妱?shì)是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電勢(shì)，可用輸出的電壓表示。溫度補(bǔ)償方法：a 分流電阻法：適用于恒流源供給控制電流的情況。b 電橋補(bǔ)償法4. 論述CCD的工作原理，如何用設(shè)計(jì)一臺(tái)攝像機(jī)。CCD是一種半導(dǎo)體器件，在N型或P型硅襯底上生長(zhǎng)一層很薄的SiO2，再在SiO2薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片。CCD可以把

12、光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。每一個(gè)脈沖只反映一個(gè)光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。5. 試列出你所學(xué)過的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測(cè)量，哪些用于接觸式測(cè)量，測(cè)量何種物理量？（各3種）三、判斷分析題1. 壓電式傳感器更適用于靜態(tài)測(cè)量，此觀點(diǎn)是否正確，分析原因。不正確。其工作原理是基于壓電材料的壓電效應(yīng)，具有使用頻率寬，靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此在壓力沖擊和震動(dòng)等動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試中是主要的傳感器品種，它可以把加速度、位移、壓力、溫度、濕度等許多非電量轉(zhuǎn)換為電量。2. 溫度對(duì)光電

13、流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，此觀點(diǎn)正確否，為什么？不正確。因?yàn)榘雽?dǎo)體材料容易受溫度影響，而其直接影響光電流的值，所以還需要溫度補(bǔ)償裝置。3. 系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬無關(guān)，請(qǐng)問這種說法正確嗎？試述理由。不正確。傳感器的響應(yīng)帶寬會(huì)限制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬。4. 智能傳感器只是將被測(cè)信號(hào)數(shù)字化，意義不大，你同意此觀點(diǎn)否？分析說明你的理由。 四、計(jì)算證明題1. 用溫度傳感器對(duì)某溫度進(jìn)行12次等精度測(cè)量，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)如下（單位）20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.5

14、1要求對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，并寫出最后結(jié)果（取置信系數(shù)為2）。答：2. 如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1受拉，R4受壓，R=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：證明：略去的二次項(xiàng),即可得傳感器與檢測(cè)技術(shù)模擬題3一、選擇題1. 下列被測(cè)物理量適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)量的是（ ） A壓力 B力矩 C溫度 D厚度 2. 固體半導(dǎo)體攝像元件CCD 是一種（ ） APN結(jié)光電二極管電路 BPNP 型晶體管集成電路 CMOS型晶

15、體管開關(guān)集成電路 DNPN型晶體管集成電路 3. 將電阻R 和電容 C 串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開關(guān)兩端所構(gòu)成的 RC吸收電路，其作用是（ ） A抑制共模噪聲 B抑制差模噪聲 C克服串?dāng)_ D消除電火花干擾 4. 周期信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)必為（ ） A周期偶函數(shù) B非周期偶函數(shù) C周期奇函數(shù) D非周期奇函數(shù) 5. 按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（ ） A光電式傳感器 B電容式傳感器 C壓電式傳感器 D磁電式傳感器 6. 對(duì)壓電式加速度傳感器，希望其固有頻率（ ） A接近零 B盡量低些 C盡量高些 D任意 7. 信號(hào)傳輸過程中，產(chǎn)生干擾的原因是（ ） A信號(hào)是緩變的 B信號(hào)是快變的 C干擾的

16、耦合通道 D信號(hào)是交流的 8. 半導(dǎo)體應(yīng)變片具有（ ）等優(yōu)點(diǎn)。 A靈敏度高 B溫度穩(wěn)定性好 C可靠性高 D接口電路復(fù)雜 二、填空題 1. 電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為金屬材料和_半導(dǎo)體_材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電阻發(fā)生變化，其中的電阻變化主要是由 應(yīng)變效應(yīng)_ 形成的，而的電阻變化主要是由 壓阻 造成的。 半導(dǎo)體 材料傳感器的靈敏度較大。2. 電位器或電阻傳感器按特性不同，可分為 線性電位器 和 非線性電位器 。3. 對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài) 標(biāo)定（或校準(zhǔn)或測(cè)試） 的主要目的是檢測(cè)傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。4. 傳感檢測(cè)系統(tǒng)目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式，向 智能化 方向發(fā)展。5. 電容式壓力傳感器是

17、變 型的。6. 紅外圖像傳感器由 紅外敏感 元件和_電子掃描_電路組成。7. 在電阻應(yīng)變片公式，dR/R=(1+2)+E中，代表_材料壓阻系數(shù)_。8. 平行極板電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出電容值之間的關(guān)系中， 變面積型（變面積型 變極距型 變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。9. 變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量 。10. 熱電偶電動(dòng)勢(shì)由_ _電動(dòng)勢(shì)和_ _電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。11. 有源濾波器由_ _和_ _組成。 12. 采用_電源供電的電橋稱為交流電橋。三、簡(jiǎn)答題1. 簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不

18、同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。2. 簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直于薄片)中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時(shí)，電子積累也平衡，這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)UH。3. 傳感器（或測(cè)試儀表）在第一次使用前和長(zhǎng)時(shí)間使用后需要進(jìn)行標(biāo)定工作，請(qǐng)問標(biāo)定的意義？ 傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。靜態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。4. 渦流式傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么?渦流傳感器能否測(cè)量大位移量?為什么? 優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不怕油等介質(zhì)污染。