傳感器習(xí)題及答案

PAGE4選擇題1．碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎(chǔ)上的，它能夠?qū)⒔嵌绒D(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，是一種數(shù)字式的傳感器。碼盤按結(jié)構(gòu)可以分為接觸式、__a__和__c__三種。a.光電式b.磁電式c.電磁式d.感應(yīng)同步器2.改變電感傳感器的引線電纜后，___c___。a.不必對整個儀器重新標(biāo)定b.必須對整個儀器重新調(diào)零c.必須對整個儀器重新標(biāo)定d.不必對整個儀器重新調(diào)零3．應(yīng)變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、__c__、__d__等。a.測量范圍的選擇b.電源的選擇c.阻值的選擇d.尺寸的選擇e.精度的選擇f.結(jié)構(gòu)的選擇

4．應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的__b__應(yīng)變片的之間的電阻值。a.覆蓋片與被測試件b.引線與被測試件c.基片與被測試件d.敏感柵與被測試件

5．在光的作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，引起物體電阻率的變化，這種現(xiàn)象稱為_d_。a.磁電效應(yīng)b.聲光效應(yīng)c.光生伏特效應(yīng)d.光電導(dǎo)效應(yīng)6.結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成的。線圈套在鐵芯上的，在鐵芯與銜鐵之間有一個空氣隙，空氣隙厚度為。傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運動部分時，銜鐵將會運動而產(chǎn)生位移，使空氣隙發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于__c___。a.靜態(tài)測量b.動態(tài)測量c.靜態(tài)測量和動態(tài)測量d.既不能用于靜態(tài)測量，也不能用于動態(tài)測量7.

4

不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。（1）靈敏度

（2）線性度（3）回程誤差（4）阻尼系數(shù)8.

電阻應(yīng)變片的輸入為

1

。（1）力

（2）應(yīng)變

（3）速度

（4）加速度9.

結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠

3

的變化實現(xiàn)信號變換的。（1）本身物理性質(zhì)

（2）體積大小

（3）結(jié)構(gòu)參數(shù)

（4）電阻值10.

不能用渦流式傳感器進行測量的是

4

。（1）位移

（2）材質(zhì)鑒別

（3）探傷

（4）非金屬材料11.

變極距電容傳感器的輸出與輸入，成

1

關(guān)系。（1）非線性

（2）線性

（3）反比

（4）平方12.

半導(dǎo)體式應(yīng)變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是

3

。（1）長度

（2）截面積

（3）電阻率

（4）高通13.壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會引起傳感器的

3

產(chǎn)生變化。（1）固有頻率

（2）阻尼比

（3）靈敏度

（4）壓電常數(shù)14.在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是

4

傳感器。（1）電容式

（2）壓電式

（3）電阻式

（4）電渦流式15.光電倍增管是利用

3效應(yīng)制成的器件。（1）內(nèi)光電

（2）外光電

（3）光生伏特

（4）阻擋層16.光敏元件中

3

是直接輸出電壓的。（1）光敏電阻

（2）光電阻

（3）光敏晶體管

（4）光導(dǎo)纖維17．屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（D）A．重復(fù)性B．線性度C．靈敏度D．固有頻率18．按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（A）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19．測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（a）A．變極板面積型B．變極距型C．變介質(zhì)型D．容柵型20．利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。–）A．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片B．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián)C．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片D．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片21.下圖所示器件為霍爾傳感器（何種類型傳感器）填空題：1、屬于能量控制型的傳感器有

電阻，電容，電感（渦流）

等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有

壓電，磁電

等（每個至少舉例兩個）。2、金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的物理基礎(chǔ)的區(qū)別在于：前者利用

金屬的機械變形

引起的電阻變化，后者利用

半導(dǎo)體材料的電阻率

變化引起的電阻變化。3、為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響，實際應(yīng)用時常常采用

差動

工作方式。4、電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：

電壓

放大器和

電荷

放大器，后接

放大器時，可不受連接電纜長度的限制。5、渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導(dǎo)體在交流磁場中的

渦電流

效應(yīng)。6、磁電式速度計的靈敏度單位是

mv/(m/s)

。7、壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的

壓電效應(yīng)

而工作的。（1）傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)主要有等.而其動態(tài)特性指標(biāo)主要有時域分析和頻域分析兩部分.(2)傳感器的精度A含義是在規(guī)定范圍內(nèi)，其允許的最大誤差值相對測量范圍的百分?jǐn)?shù)根據(jù)精度等級概念,若測得某傳感器A=0.48%,則該傳感器應(yīng)定為0.5級精度.(3)傳感器線度A含義是在規(guī)定條件下，傳感器校準(zhǔn)曲線與擬合直線間最大偏差與滿量程（F.S）輸出值的百分比擬合刻度直線方法有切線法、端基法、最小二乘法三種。(4)某電容式位移傳感器,當(dāng)被測位移變化量△X=50,相應(yīng)輸出電容變化量△C=25PF,其平均靈敏度為0.5PF/um用切線法求得線性度為1%.若現(xiàn)采用差動式電容結(jié)構(gòu),其靈敏度應(yīng)為1PF/um用切線法求得線性度應(yīng)為2%(5)傳感器的最小檢測量是指傳感器能確切反應(yīng)被測量的最低限量而言,最小檢測量愈小則表示傳感器檢測微量能力愈高.10-2(1)金屬應(yīng)變片工作原理是應(yīng)變效應(yīng)半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是壓阻效應(yīng)二者應(yīng)變靈敏度系數(shù)主要區(qū)別是..(2)為提高應(yīng)變片動態(tài)測量精度,當(dāng)被測應(yīng)變片波長一定時同歲有基長一定時,現(xiàn)有基長分別為10mm和20mm兩種應(yīng)變片,則應(yīng)選用基長為15mm的應(yīng)變片,方可減小動態(tài)誤差,(3)應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生溫度誤差的原因為電阻絲有一定的溫度系數(shù)和電阻絲材料與測試材料膨脹系數(shù)不同答：兩平行極板組成的電容器，其電容量為c=s?/d。當(dāng)被測量的變化使式中的任一參數(shù)發(fā)生變化時，電容量C也就隨之變化。電容式傳感器檢測被測量的變化，并將其轉(zhuǎn)化為電容量的變化，通過測量電路又轉(zhuǎn)化為電壓量或是電流量的變化，從而測量出被測量的大小。什么是應(yīng)變效應(yīng)？什么是壓阻效應(yīng)？什么是橫向效應(yīng)？答：金屬導(dǎo)體的電阻值隨著它受力所產(chǎn)生機械變形(拉伸或壓縮)的大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱之為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。壓阻效應(yīng)：對半導(dǎo)體施加一定的應(yīng)力時，其電阻率產(chǎn)生變化的現(xiàn)象；橫向效應(yīng)：應(yīng)變片由于縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變的影響，電阻值減小。試說明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處。答：相同點：在一定條件下能改變自身的物理性質(zhì)，并且將其轉(zhuǎn)變成電阻的變化。不同點：材料不同，靈敏度不同。半導(dǎo)體基于壓阻效應(yīng)，也就是受到壓力時其電阻值會發(fā)生變化，但半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片要大很多，用于大信號輸出的場合，但是機械強度低，受溫度影響大。金屬應(yīng)變片機械輕度高，靈敏度低，成本也低。應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因及減小或補償溫度誤差的方法是什么？答：溫度誤差：1，對電阻溫度系數(shù)的影響。

2,試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響。

補償方法：1，電橋補償法。

2，單絲自補償法。3.雙絲組合式補償法。單臂電橋存在非線性誤差，試說明解決方法。答：為了減小和克服非線性誤差，常采用差動電橋在試件上安裝兩個工作應(yīng)變片，一個受拉應(yīng)變，一個受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動電路。比單臂工作時靈敏度提高一倍，同時具有溫度補償?shù)淖饔谩?.渦流式傳感器的主要優(yōu)點是什么?電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？答：優(yōu)點：能對位移，厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進行非接觸式連續(xù)測量，具有體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)寬等特點，應(yīng)用廣泛。10.寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號影響傳感器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。金屬殼體，專用屏蔽線簡述電容式傳感器的優(yōu)缺點。電容式傳感器測量電路的作用是什么？答：優(yōu)點：溫度穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單，動態(tài)響應(yīng)好，可以實現(xiàn)非接觸測量具有平均效應(yīng)。缺點：輸出阻抗大，負(fù)載能力差，寄生電容較大。12.簡述正、逆壓電效應(yīng)。能否用壓電傳感器測量靜態(tài)壓力？為什么？串聯(lián)連接和并聯(lián)連接的特點各是什么？答：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時在兩個表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉時，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力產(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，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，外電場撤離，變形隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。并聯(lián)形式，其輸出電容C?為單片電容C的兩倍，但輸出電壓U’等于單片電壓U，極板上電荷量q’為單片電荷量q的兩倍，串聯(lián)形式，輸出的總電荷q’等于單片電荷q，而輸出電壓U?為單片電壓U的二倍，總電容C?為單片電容C的一半。13.說明霍爾效應(yīng)的原理？霍爾靈敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系？寫出你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來檢測的物理量。設(shè)計一個采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。答：一個金屬（導(dǎo)體）薄片或半導(dǎo)體薄片，當(dāng)在它的兩端通過控制電流I并且同時在薄片的垂直方向上加上磁感應(yīng)強度為B的磁場時，在垂直于電流和磁場的方向上就會產(chǎn)生電動勢UH，這種現(xiàn)象叫做霍爾效應(yīng)。靈敏度和厚度有關(guān)，厚度越小，靈敏度越高，但是考慮到厚度對其他因素的影響，厚度不是越小越好。能來測量位移、轉(zhuǎn)速等。液位控制系統(tǒng)原理，霍爾元件固定不動，磁鐵與探測桿固定在一起，連接到裝液體的容器旁邊，通過管道與內(nèi)部連接。當(dāng)液位達(dá)到控制位置時霍爾元件輸出控制信號，通過處理電路和電磁閥來控制液壓閥門的開啟和關(guān)閉，如液位低于控制位置時開啟閥門，超過控制位置時則關(guān)閉閥門。14.磁敏式傳感器與電感式傳感器有何不同？答：磁敏式傳感器是利用半導(dǎo)體材料中的自由電子或空穴隨磁場改變其運動方向這一特性而制成。而電感式傳感器是一種機電轉(zhuǎn)換裝置，利用電磁感應(yīng)定律將被測非電量轉(zhuǎn)換為電感或互感的變化。15.什么是熱電勢、接觸電勢和溫差電勢？答：兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同，則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動勢存在，這種電動勢叫做熱電動勢，是由接觸電勢和溫差電勢組成。接觸電勢：在不同金屬的接觸面形成的電位差，溫差電勢在單一導(dǎo)體因為兩端的溫度不同而產(chǎn)生的電動勢。16.說明熱電偶測溫的原理及熱電偶的基本定律。試述熱電偶冷端溫度補償?shù)膸追N主要方法和補償原理?，F(xiàn)用一支鎳鉻-康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30℃，動圈顯示儀表(機械零位在0℃)指示值為400℃，則認(rèn)為熱端實際溫度為430℃，對不對?答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個熱電極材料相同，無論兩接點的溫度如何，熱電動勢為零。根據(jù)這個定律，可以檢驗兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點溫度相同，則回路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。熱電偶冷端溫度補償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤?。這種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合；二是補償導(dǎo)線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補償導(dǎo)線的二個接點溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的；三是計算修正法。修正公式為：；四是電橋補償法。不對。17.Pt100和Cu50分別代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測量電橋之三線、四線連接法的主要作用。答：Pt100表示0℃時電阻為100歐姆，Cu50表示0℃時電阻為50歐姆。18.試比較熱電阻與熱敏電阻的異同。答：均能制成溫度傳感器，熱電阻材料是金屬，熱敏電阻材料是半導(dǎo)體，熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，其熱電特性是線性的；半導(dǎo)體熱敏電阻有很高的電阻溫度系數(shù)，其靈敏度比熱電阻高得多，適于在-100℃～300℃之間測溫，其熱電特性是非線性的。19.什么是光電效應(yīng)，依其表現(xiàn)形式如何分類，并予以解釋。在光線的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。當(dāng)光照射在物體上，使物體的電阻率ρ發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應(yīng)，它多發(fā)生于半導(dǎo)體內(nèi)。根據(jù)工作原理的不同，內(nèi)光電效應(yīng)分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)兩類。20.分別列舉屬于內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)的光電器件。光電管、光電倍增管外光電器件光敏二極管、光敏三極管、光電池光生伏特效應(yīng)光敏電阻光電導(dǎo)效應(yīng)21、哪些傳感器可選作小位移傳感器？22、渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流式傳感器能否測量大位移量？為什么？答：優(yōu)點：能對位移，厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力，材料損傷等進行非接觸式連續(xù)測量，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，不怕油等介質(zhì)污染。渦流傳感器不能測量大位移量，只有當(dāng)測量范圍較小時，才能保證一定的線性度。23、電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？答：厚度，表面溫度，速度，應(yīng)力。24.電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移？若能測量理由是什么？不能測量理由是什么？應(yīng)采取什么措施改進，就可以用電渦流傳感器測量了。答：電渦流傳感器不能測量塑料物體移動的位移，因為檢測對象錯誤。塑料不能產(chǎn)生渦流，要在塑料上加裝金屬材質(zhì)的物體。25.壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？答：加速度傳感器要通過質(zhì)量塊把加速度轉(zhuǎn)換為力作用在壓電片上26、某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑，工作初始極板間距離，介質(zhì)為空氣。問：（1）如果極板間距離變化量，電容的變化量是多少？答：c=εs/d）如果測量電路的靈敏度，讀數(shù)儀表的靈敏度（格／mV）在時，讀數(shù)儀表的變化量為多少27.畫出傳感器系統(tǒng)的組成框圖，并說明各組成部分的作用。答：傳感器由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，和測量電路組成。敏感元件是將被測非電量預(yù)先變換為另一種易于變換成電量的非電量，轉(zhuǎn)換元件是將非電量直接轉(zhuǎn)換為電量的器件，測量電路是將輸出的電量變成便于顯示，記錄，控制和處理的有用電信號的電路。測量電路轉(zhuǎn)換元件敏感元件非電量 電量測量電路轉(zhuǎn)換元件敏感元件輔助電源輔助電源28．粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，環(huán)境溫度變化會引起電阻的相對變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)，簡述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。答：①環(huán)境溫度變化時，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)的存在，引起應(yīng)變片電阻相對變化；②環(huán)境溫度變化時，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的拉長(或壓縮)，引起電阻的相對變化。29.如圖所示是電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及其轉(zhuǎn)換電路，圖中1為玻璃盤，2為鍍金層，3為金屬膜片，介紹其工作原理。答：電容式差壓傳感器由兩個玻璃圓盤和一個金屬膜片組成。兩玻璃圓盤上的凹面上各鍍以金作為電容傳感器的兩個固定電極，夾在兩凹圓盤中的膜片則為傳感器的可動電極。當(dāng)兩邊壓力相等時，膜片處在中間位置與左、右固定電極間距相等，轉(zhuǎn)換電路輸出U0＝0；當(dāng)P1＞P2(或P2＞P1)時，膜片彎向右側(cè)(或左側(cè))，Cdb＜Cab(或Cab＞Cdb)，U0輸出與｜P1-P2｜成比例的信號。

30.有一平面直線位移差動傳感器特性其測量電路采用變壓器交流電橋，結(jié)構(gòu)組成如圖所示。電容傳感器起始時b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm極距d=2mm，極間介質(zhì)為空氣，測量電路u1=3sinωtV，且u=u0。試求當(dāng)動極板上輸入一位移量△x=5mm時,電橋輸出電壓u0。解：根據(jù)測量電路可得

31.現(xiàn)有等強度梁有效長QUOTE錯誤!未找到引用源。=150mm,固定處寬b=18mm，厚h=5mm，彈性模量E=2*QUOTE錯誤!未找到引用源。N/QUOTE錯誤!未找到引用源。，貼上4片等阻值，K=2的電阻應(yīng)變片，并接入等臂差動電橋，構(gòu)成稱重傳感器。求：（1）懸臂梁上如何布片？又如何接橋？（2）若輸入電壓是3v，有輸出電壓是2mv時稱重量是多少？32.圖示為某一傳感器的工作原理圖，這是什么傳感器？利用了什么原理？33.電容式傳感器測量誤差產(chǎn)生的主要原因及相應(yīng)的解決辦法。11．檢定一臺1.5級刻度0-100Pa壓力傳感器，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)50Pa處誤差最大為1.4Pa，問這臺壓力傳感器是否合格？。12．采用四片相同的金屬絲應(yīng)變片(K=2),將其粘在實心圓柱測力彈性元件上。如圖所示,力F=1000kg。圓柱端面半徑r=1cm，楊氏模量E=2×107N/cm2,泊松比μ=0.3.求：（1）畫出應(yīng)變片在圓柱上的粘貼位置及相應(yīng)測量電橋原理圖（2）各應(yīng)變片的應(yīng)變ε=？電阻相對變化量ΔR/R=？（3）若供電橋壓U=6V，求橋路輸出電壓UO=?（4）此種測量方法能否補償環(huán)境溫度對測量的影響？說明原因。解：（1）R1、R3沿軸向在力F作用下產(chǎn)生正應(yīng)變ε1>0ε3>0；R2、R4沿圓周方向貼則產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變ε2<0ε4<0。（2）（4）可以補償環(huán)境溫度變化的