傳感器原理及應用復習題

1、一、判斷題在正確的后面劃M錯誤的后面劃刈1 .傳感器是獲取信息的重要途徑和手段，它相當于人的五官。傳感器技術是構成現代信息技術的三大支柱之一，在一定程度上它決定著機器人水平的上下。2 .傳感器正從傳統(tǒng)的分立式朝著集成化、微型化、多功能化、智能化、網絡化、光機電一體化的方向開展。.物聯(lián)網是將各種信息傳感器設備按約定的協(xié)議與互聯(lián)網結合起來，形成一個巨大的網絡，進展信息交換和通信，以實現智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。.傳感器實際輸入輸出曲線偏離理想擬合直線的程度稱為線性度，通常用最大偏差與滿量程輸出之比的百分數來表示。3 .在穩(wěn)定工作條件下，傳感器的靈敏度是一個無單位的常數，它與外

2、加電源電壓無關。4 .在一樣條件下，傳感器在正行程輸入量由小到大和反行程輸入量由大到小期間，所得輸入、輸出曲線不重合的現象稱重復性。.一階傳感器系統(tǒng)的動態(tài)響應主要取決于時間常數，越小越好，減少時間常數可以改善傳感器頻率特性，加快響應過程。5 .二階傳感器對階躍信號響應和頻率響應特性的好壞很大程度上取決于阻尼系數和固有頻率。6 .直線電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度一樣，但應變不同，圓弧局部使靈敏度下降，這種現象稱為橫向效應。敏感柵越窄，基片越長的應變片，橫向效應越小。7 .壓阻式傳感器是利用半導體材料壓阻效應制作的電阻式應變傳感器，其性能優(yōu)于金屬應變效應制作的電阻式應變傳感器，主要用于壓力測量。.

3、電容傳感器本身電容量較大，連接電纜的電容量很小每米幾百皮法，這樣在低頻時電纜的容抗較大，對傳感器靈敏度影響就較大，因此低頻工作時的電容傳感器連接電纜的長度不能任意變化。8 .脈沖寬度調制電路適用于任何形式的電容傳感器，并有理論線性度。該電路不需解調、檢波，對電源也沒有什么嚴格要求，是電容傳感器的常用電路。9 .根據電渦流效應制作的傳感器稱電渦流傳感器。電渦流傳感器的最大特點是能夠對被測量進展非接觸測量，并且靈敏度與被測對象的材質無關。10 .用石英晶體制作的壓電傳感器，晶面上產生的電壓與作用在晶面上外力成正比，而與晶片的厚度和面積無關。11 .壓電傳感器是一種有源傳感器，但由于其輸出信號很弱，

4、內阻很高，要求前置放大器有相當高的輸入阻抗，將傳感器高阻抗輸出變換為低阻抗輸出，在放大微弱信號的同時完成阻抗變換。12 .壓電陶瓷是人工制造的多晶體，是由無數細微的電疇組成。電疇具有自發(fā)的極化方向，經過外加電場極化的壓電陶瓷才具有壓電效應。13 .集成溫度傳感器是利用晶體管PN的電流電壓特性隨溫度變化的關系制作的熱電傳感器，主要用于低溫測量。14 .熱電偶的冷端也稱參比端，在用熱電偶測溫時參比端溫度要保持恒定，當參比端溫度不是0c時，測得的溫度應加上參比端的溫度才是真正的待測溫度。15 .磁電感應式傳感器是一種有源型傳感器，工作時必須外加工作電源。該類傳感器只能測量運動速度。16 .減少霍爾元

5、件溫度誤差的補償方法是采用恒流源鼓勵，同時并聯(lián)一個負溫度系數的熱敏電阻分流，以到達霍爾電勢保持不變。17 .磁敏電阻是一種基于磁阻效應制作的磁敏傳感器，其電阻值隨著磁場的增加而增大。但磁敏電阻沒有判斷極性的能力，只能與輔助磁鋼并用，才具有識別磁極的能力。.磁敏二極管都是長“基區(qū)本征區(qū)的P+-I-N+型二極管構造。在弱磁場情況下可獲得較大的輸出電壓，但輸出電壓不對稱，這是磁敏二極管與霍爾元件和磁敏電阻所不同之處。.超聲波傳感器主要是利用壓電材料（晶體、陶瓷）的壓電效應，其中超聲波的發(fā)射器利用逆壓電效應制成，將高頻電振動轉換為機械振動產生超聲波；超聲波接收器利用正壓電效應制成，將超聲波機械振動轉換

6、為電信號。.人體輻射紅外線波長在812m范圍，人活動頻率范圍一般在0.110Hz之間，熱釋電傳感器可以監(jiān)控人的活動情況。.光電傳感器的工作原理是利用各種光電效應。光敏電阻、光電管和光電二極管都是基于光電導效應制作的光電傳感器。.光電池是基于光生伏特效應制成的一種有源光電傳感器，作為測量元件使用時，應按電流源的形式應用。.半導體色敏傳感器相當于兩只構造不同的光電二極管，淺結的光電二極管對短波長的紫外光靈敏度高，深結的光電二極管對長波長的紅外光靈敏度高。二、選擇題1 .一位移傳感器的靜態(tài)數學模型為y=2.16x+0.02ox為輸入位移量，單位mm；y為輸出電壓量，單位V。那么此位移傳感器的靈敏度為

7、。2 .金屬應變片的靈敏系數為k,被測應變?yōu)椋捎脝伪垭姌蜃鳒y量電路時，如果電源電壓為U,那么其輸出電壓和非線性誤差分別為。一_11.A.kU,0B.kU,k44一1111.C.kU,kD.kU,k42223.一差動變極距型電容傳感器，初始極距°為1mm,被測量引起的最大極距變化為，那么此電容傳感器的相對非線性誤差為。C.0.2%A.2.0%B.0.04%D.0.02%104.某一階傳感器的傳遞函數為，那么該傳感器的靜態(tài)靈敏度和時間常數分別B.應力D.溫度s5為。A.k=10,=5B,k=1,C,k=5,=0.2D,k=2,5 .傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的。A.閾值越

8、低B,分辨率越高C.遲滯越小D.線性度越好6 .為了獲得較好的動態(tài)特性，在二階傳感器設計時，一般阻尼系數選擇。A.>1B.=0C.=1D.=7.利用電渦流式傳感器測量位移時，為了得到較好的線性和靈敏度，其鼓勵線圈半徑r與被測物體的距離x應該滿足A.r=xB.r>xC.r>>xD.r<x8 .為了增大霍爾元件的靈敏度，霍爾元件多項選擇用制作。A.金屬材料B.絕緣材料C.N型半導體D.P型半導體9 .設單個壓電晶片的電荷量為Q、電壓為U、電容為C,那么如圖連接的壓電晶片的電荷量、電壓和電容分別為。A. Q、U、CQ、2U、C/2Q、2U、2C2Q、U、2C.磁電感應式

9、傳感器的輸出電動勢正比于0A.位移C.速度.適合測量紫外線的光電傳感器是A.光電管C.光電池B.光敏電阻D.光敏三極管12. 轉動時,現代傳感器正從傳統(tǒng)的分立式朝著集成化方向開展，以下能夠集成的傳感器是A.電渦流式傳感器C.磁電感應式傳感器B.壓阻式傳感器D.超聲波傳感器按照傳感器的一般分類方法，熱電偶屬于。A.無源構造型傳感器B.有源構造型傳感器C.無源物性型傳感器D,有源物性型傳感器在傳感器的組成局部中，直接感受被測量的是。A.敏感元件B.轉換元件C.放大元件D.轉換電路一電機軸的周圍等距離嵌有極性相反的6對永久磁鐵，當電機以60/s的角速度開關型集成霍爾傳感器的輸出信號頻率為。A.300

10、HzB.180HzC.450HzD.150HzoA.B.C.D.磁電感應式傳感器測量加速度時，其后應接入下面如下圖的電路三、填空題1 .傳感器一般由、和三局部組成。分辨率和穩(wěn)定性屬于傳感器的特性，幅頻特性和相頻特性屬于傳感器的特性。.在采用直線擬合線性化時，傳感器輸出輸入的實際曲線與其擬合直線之間的最大偏差，通常用相對誤差L來表示，稱為,即L=i(ALmax/yFS)>100%,其中ALmax為最大非線性誤差，yFS為。.理論上講，差動變壓器式傳感器的鐵心位于位置時，輸出電壓應為零，而實際上輸出電壓不為零，這個電壓稱為電壓，這主要原因是兩個次級線圈繞組的不完全一樣。電路對該誤差有很好的抑

11、制作用，又能正確反映位移的大小和方向。.金屬應變片工作原理是利用效應；半導體應變片工作原理是利用效應。二者靈敏系數主要區(qū)別是：金屬應變片的電阻變化主要由引起的，半導體應變片的電阻變化主要由引起的。.電容傳感器可分為、和三種根本構造形式。為了減小非線性誤差，傳感器通常做成構造。.電容傳感器，變極距型多用于檢測,變面積型主要用于檢測,變介質型可用于檢測。在工作頻率時，電容傳感器連接電纜的長度不能任意變化；常采用技術，克制分布電容的影響，提高傳感器的穩(wěn)定性。.為減小直流電橋的非線性誤差，通?？刹捎玫姆椒ㄓ校?；和0.集成溫度傳感器利用晶體管伏安特性與溫度的關系進展溫度測量，一般測溫范圍為至。AD59

12、0是典型的輸出型集成溫度傳感器。.光電倍增管是基于效應制作的光電傳感器，它主要由光電陰極、陽極和組成；其電流增益很高，且與有關，要求工作電源有極好的。.光電池是基于光生伏特效應制作的有源光電傳感器，其與光照度成線性關系，與光照度成非線性關系。硅光電池的開路電壓一般可達。.內光電效應又分為效應和效應，光敏二極管是基于效應制作的光電傳感器。基于外光電效應制作的光電傳感器有和。.頻率高于Hz的機械波稱為超聲波，超聲波在液體中的傳播速度于其在空氣中的傳播速度；超聲波傳感器的檢測方式有式和式兩種，其測量流量主要是根據超聲波的變化來實現測量的。.超聲波傳感器的檢測方式有式和式兩種；超聲波傳感器的發(fā)射利用效

13、應，超聲波的接收利用效應；超聲波傳感器測距精度取決于,測距范圍取決于。2 .壓電傳感器的測量電路即前置放大器有兩種形式：放大器和放大器，后接放大器時，可不受連接電纜長度的限制。.磁電感應式傳感器按電磁感應原理可以分為式和式兩類，它只適用于測量，直接測量的是物體的或。假設要測量位移時那么應接入電路，測量加速度時應接入電路。3 .由兩種不同性質的導體A、B用接成閉合回路，假設兩接合點處的溫度不同，那么在兩導體間產生熱電勢，并在回路中有一定大小的電流，這種現象稱。此閉合回路中兩種導體稱為;兩個結點中，一個稱,另一個稱。4 .熱電效應是指兩種類型的金屬導體兩端分別接在一起構成閉合回路，當兩個結點溫度時

14、，導體回路里有電流流動，產生熱電勢的現象。熱電勢由和兩局部組成。以0c為基準端溫度的條件下，給出測量端的溫度與該熱電勢的電壓數值對照表，稱為熱電偶。5 .NTC型熱敏電阻為溫度系數的熱敏電阻，隨著溫度的升高，電阻,同時靈敏度也有所。四、簡答題6 .什么是傳感器？一般由哪幾局部組成？它們之間的作用及相互關系怎樣？什么是靈敏系數？半導體應變片靈敏系數范圍是多少，金屬應變片靈敏系數范圍是多少？說明金屬絲電阻應變片與半導體應變片的一樣點和不同點。7 為什么高頻工作時電容傳感器連接電纜的長度不能任意變化？什么是驅動電纜技術？什么是零點剩余電壓？說明差動變壓器式傳感器產生零點剩余電壓的原因及減少此電壓的有

15、效措施8 何為霍爾元件的不等位電勢？說明其產生的原因，以及減小不等位電勢的有效方法。9 半導體磁敏元件有哪些？各有什么特點？它們可以檢測什么物理量？10 壓電傳感器為什么要采用前置放大電路？前置放大電路都有哪些類型？各有何特點？11 什么是超聲波？簡述超聲波傳感器測距的原理。12 比擬說明光電倍增管、光敏電阻和光電二極管的工作原理、特性和適用范圍。13 .什么是溫標？我國目前實行的是什么溫標？常用接觸式溫度測量的傳感器都有哪些？各有什么特點？14 .厚度測量可以采用哪些傳感器列舉不少于3種？各有什么要求和特點？15 .轉速測量可以采用哪些傳感器列舉不少于3種？各有什么要求和特點？16 .哪些傳

16、感器能進展非接觸測量？分別有什么特點？13.說明你身邊都用到了哪些傳感器？它們分別作什么用的？1 五、綜合題.說明熱電偶的中間導體定律，并證明之。2 .畫出霍爾元件的溫度補償電路，并說明具體的補償方法。3 .畫出磁電感應式傳感器測量加速度的電路，并推導出電壓靈敏度公式。說明磁電感應式傳感器的特點。4 .畫出電阻應變片的半橋差動測量電路。并推導出電壓靈敏度公式，說明半橋差動電路的特點。cS.對于初始電容Co4S的電容傳感器，試求變間距式電容傳感器的靈敏度0koC冬和線性度L?為了增加靈敏度和減小非線性誤差，一般采用什么構造?.某壓電加速度傳感器的動態(tài)特性可用以下微分方程描述d2q3dq8124.

17、029.0104.010q15.010adt2dt式中q為輸出電荷量pC，a為加速度m/s2確定該傳感器的固有頻率、阻尼系數和靜態(tài)靈敏度。.某壓電加速度傳感器的電容為Cs=100pF,電荷靈敏度Kq0(1)求壓電加速度傳感器的電壓靈敏度；(2)外接電纜和示波器組成一個測量系統(tǒng)，電纜電容Cc=100pF,示波器的輸入阻抗為R=100MQ和并聯(lián)電容為Ci=50pF,如測量系統(tǒng)允許的幅值誤差為5%,最低可測頻率是多少？7 .如圖a所示的懸臂梁，距梁端部為L位置上下各粘貼完全一樣的電阻應變片Ri、R2、R3、R4o電源電壓U=4V,R為固定電阻，并且R=Ri=R2=R3=R4=250,當有一個力F作用

18、時，應變片電阻變化量為R,試分別求圖b、c、d、e四種橋臂接法的橋路輸出電壓。8 （C）.電容式差壓傳感器構造及轉換電路如下圖。(1) .說明電容式差壓傳感器的工作原理；.當壓力P2>Pi時，給出一個周期內負載Rl上的平均電壓的大小，并指出電壓的方向。電及至的太加際10.圖示為一種測溫電路，其中Rt=2R0t)k為熱電阻，Rb為可調電阻，Us為工作電壓；G為檢流計。(1),基于該測溫電路的工作機理，請給出調節(jié)電阻Rb隨溫度t變化的關系。(2).假設測溫范圍為20C50C,Ro=10k,試計算Rb的變化范圍。圖題1011 1滅JL.電機通斷控制電路如圖，VT三極管功率驅動1A負載，PT-525為開關型集成霍爾元件。(1)表達電路工作原理；(2)磁鋼N接近時霍爾元件導通，電機M處于什么狀態(tài)？(3)磁鋼遠離時霍爾元件截止，電機M處于什么的狀態(tài)？二極管D和電容C分別起什么作用？12 .光電傳感器控制電路如下圖，試分析電路工作原理：(1),試述FS-1WF光電開關工作原理；(2),Vcc=5V,說明電阻R1作用，計算發(fā)光二極管上通過的電流值；(3),可變電阻器R2可以調節(jié)什么參數；