傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷及答案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷及答案?jìng)鞲衅鞯膭?dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性是指?jìng)鞲衅髟诓煌斎肓炕蜉斎肓孔兓俾氏碌妮斎?輸出特性。在時(shí)域條件下，即輸入量變化緩慢時(shí)，只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。但在頻域條件下，即輸入量變化快速時(shí)，需要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性，以保證傳感器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。2、傳感器的靈敏度和分辨率有何區(qū)別？如何提高傳感器的靈敏度和分辨率？答：傳感器的靈敏度是指單位輸入量引起的輸出量，而分辨率是指?jìng)鞲衅髂軌驒z測(cè)到的最小變化量。靈敏度高表示傳感器能夠檢測(cè)到較小的輸入量變化，而分辨率高表示傳感器能夠檢測(cè)到更小的輸入量變化。要提高傳感器的靈敏度和分辨率，可以采用以下方法：1）優(yōu)化傳感器的設(shè)計(jì)，提高傳感器的靈敏度和信噪比；2）采用高精度的信號(hào)調(diào)理電路，提高信號(hào)的精度和穩(wěn)定性；3）選擇合適的轉(zhuǎn)換元件和敏感元件，提高傳感器的靈敏度和分辨率；4）采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，提高信號(hào)的精度和可靠性；5）校準(zhǔn)傳感器，減小誤差，提高傳感器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。1.電阻式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的傳感器。它的原理是利用被測(cè)量物體的電阻值隨其物理量變化而發(fā)生變化的特性，將其轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，再通過電路將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。這種傳感器廣泛應(yīng)用于測(cè)量溫度、壓力、重量等物理量。2.電橋測(cè)量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)換為電壓的輸出。電橋是一種能夠測(cè)量電阻、電容、電感等物理量的電路，它的原理是利用電橋平衡條件，將被測(cè)量物體的參數(shù)變化轉(zhuǎn)換為電橋輸出電壓的變化。這種電路具有高精度、高靈敏度、線性度好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種測(cè)量領(lǐng)域。3.半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好、參數(shù)一致性高、接口電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。它是一種能夠?qū)C(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的傳感器，廣泛應(yīng)用于測(cè)量壓力、重量、位移等物理量。半導(dǎo)體應(yīng)變片的原理是利用半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生的應(yīng)變效應(yīng)，使其電阻值發(fā)生變化，再通過電路將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。4.當(dāng)半導(dǎo)體材料某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為壓阻效應(yīng)。這種效應(yīng)是半導(dǎo)體應(yīng)變片的工作原理之一，利用它可以將機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。壓阻效應(yīng)具有靈敏度高、線性度好、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種常用的傳感器工作原理。5.導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象，稱為應(yīng)變效應(yīng)。這種效應(yīng)是應(yīng)變式傳感器的工作原理之一，利用它可以將機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。應(yīng)變效應(yīng)具有靈敏度高、線性度好、溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種常用的傳感器工作原理。6.溫度誤差的線路補(bǔ)償法是利用電橋?qū)崿F(xiàn)的。其原理是在電橋中加入一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻，使其與被測(cè)電阻的溫度特性相反，從而抵消被測(cè)電阻溫度特性的影響。這種方法可以有效地減小溫度誤差，提高測(cè)量精度。7.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，應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片。這種方法可以使得電橋輸出電壓的變化量最大，從而提高傳感器的靈敏度。同時(shí)，由于兩個(gè)工作應(yīng)變片的應(yīng)變量變化相反，可以使得非線性誤差相互抵消，從而提高傳感器的精度。8.按輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，應(yīng)變式位移傳感器是一種模擬量傳感器。其輸出信號(hào)為電壓或電流等模擬信號(hào)，與被測(cè)量的物理量成正比。這種傳感器具有靈敏度高、精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于位移、壓力、重量等物理量的測(cè)量。1、電阻應(yīng)變儀中使用的不平衡電橋簡(jiǎn)化電路如下圖所示。其中，R2、R3、R均為固定電阻，R1和R4為電阻應(yīng)變片。在工作時(shí)，R1受拉，R4受壓，使ΔR=0，電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，電橋失去平衡，此時(shí)，可以用電橋輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片變化后電阻值的變化量。需要證明的是：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。2、下圖是一個(gè)直流應(yīng)變電橋，其中E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω。需要求解以下問題：①當(dāng)R1為應(yīng)變片，其余電阻為外接電阻，且R1增量為△R1=3.5Ω時(shí)，輸出U0的值為多少？②當(dāng)R1和R2為應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同，其余為電阻時(shí)，輸出U0的值為多少？③當(dāng)R1和R2為應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性相反時(shí)，輸出U0的值為多少？④當(dāng)R1、R2、R3、R4都為應(yīng)變片，對(duì)臂同性，鄰臂異性時(shí)，輸出U0的值為多少？判斷題：1.差動(dòng)變間隙式自感傳感器的靈敏度是單線圈式自感傳感器的4倍。（×）2.差動(dòng)變壓器是把被測(cè)的非電量變化轉(zhuǎn)換成線圈互感量的變化。（√）3.改變電感傳感器的引線電纜后，需要對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零。（√）4.電渦流式傳感器可以用來測(cè)量各種形式的位移量。（×）5.自感式傳感器實(shí)現(xiàn)了把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。（×?.邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感器靈敏度降低，而且會(huì)產(chǎn)生非線性。（√）7.電容傳感器不能承受很大的溫度變化。（×）8.差動(dòng)變壓器式傳感器可以測(cè)量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量。（√）9.電渦流式傳感器可以無接觸地測(cè)量各種振動(dòng)的幅值（√）10.電渦流式傳感器常用于測(cè)量壓力、加速度、微小位移、液位等。（×）單選題：1.由兩塊平行板組成一個(gè)電容器，若忽略其邊緣效應(yīng)，其電容量為（A）。A.C=εS/dB.C=εd/SC.C=ε/SdD.C=Sd/ε2.在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，則電路中(B)。A.電容和電感均為變量B.電容是變量，電感保持不變C.電感是變量，電容保持不變D.電容和電感均保持不變3.不能用渦流式傳感器進(jìn)行測(cè)量的是(D)。4.在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高電容傳感器的靈敏度、減少非線性和外界干擾，常常采用差動(dòng)形式制作。5.降低線圈的Q值不能提高差動(dòng)變壓器的靈敏度。6.為了保證傳感器具有較好的線性度，一般取測(cè)量量范圍為線圈骨架長(zhǎng)度的1/10到1/4。7.電渦流式傳感器可以用于檢測(cè)金屬表面的裂紋和焊接部位的探傷。8.容柵型電容式位移傳感器適用于測(cè)量范圍大的情況。9.在非電量測(cè)量中，差動(dòng)變壓器的螺線管式結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用最多。10.變面積式自感傳感器中，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會(huì)增大。簡(jiǎn)答題：1.自感式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器的相同點(diǎn)是工作原理都是基于電磁感應(yīng)，不同點(diǎn)是自感式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)化為電感線圈的電感值變化，而差動(dòng)變壓器式電感式傳感器是把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為傳感器互感的變化，傳感器本身是互感系數(shù)可變的變壓器。2.自感式傳感器測(cè)量電路的主要任務(wù)是將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換成自感L的變化，并通過一定的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓或電流輸出。帶相敏檢波的交流電橋能更好地完成這一任務(wù)，因?yàn)槭褂孟嗝粽麟娐房梢韵泓c(diǎn)殘余電壓的影響。3.差動(dòng)式傳感器可以提高自感式傳感器的靈敏度，原理是通過將兩個(gè)自感器連接在一起，使得它們的輸出信號(hào)相互抵消，從而提高靈敏度。差動(dòng)式傳感器的靈敏度公式中包含了自感器的靈敏度，因此可以提高靈敏度。1.請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹光纖傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。答：光纖傳感器是利用光纖作為傳感元件，通過測(cè)量光的傳輸特性來實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量。其工作原理是通過改變光纖中的光的強(qiáng)度、相位、偏振等特性，來實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的物理量進(jìn)行測(cè)量。光纖傳感器具有高精度、高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于溫度、壓力、應(yīng)變、位移等領(lǐng)域。2.請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹壓電式傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。答：壓電式傳感器是利用某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量物理量的測(cè)量。其工作原理是當(dāng)被測(cè)物理量作用于壓電材料時(shí)，會(huì)使其產(chǎn)生電荷或電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量。壓電式傳感器具有高精度、高靈敏度、無源、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于動(dòng)態(tài)測(cè)量、靜態(tài)測(cè)量、流量測(cè)量等領(lǐng)域。3.請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹光電池板的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。答：光電池板是利用光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其工作原理是當(dāng)光線照射到光電池板上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，從而產(chǎn)生電流。光電池板具有高效、長(zhǎng)壽命、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于太陽能發(fā)電、衛(wèi)星通信、航天探測(cè)等領(lǐng)域。壓電傳感器可以廣泛應(yīng)用于測(cè)力，可以測(cè)量任何能轉(zhuǎn)換成力的機(jī)械量，如位移、壓力、速度等。特別是在振動(dòng)加速度的測(cè)量方面，壓電傳感器也有著廣泛的應(yīng)用。壓電加速度傳感器利用正壓電效應(yīng)工作，當(dāng)傳感器感受到振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生壓電效應(yīng)，壓電片產(chǎn)生電荷，傳感器輸出電荷與作用力成正比，經(jīng)過放大器放大后可以檢測(cè)測(cè)試件的