目录 第一章概论 2 第三章 电阻式传感器 4 第四章 电感式传感器 7 第五章 电容式传感器 9 第六章 压电式传感器 11 第7章 磁敏式传感器 15 第8章热电式传感器 19 第9章光电式传感器 24 第11章 传感器信号嘚加工调理 28 第12章智能传感器 28 第12章 传感器系统 30 第12章 综合应用 30 第一章概论 1、什么叫传感器它由哪几部分组成？ 答： 传感器是能感受规定的被測量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置 传感器通常由敏感元件和转换元件组成。其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分 2. 传感器在自动测控系统中起什么作用？ 答： 自动检测和自动控制技术是人们对事物的规律定性了解、定量分析预期效果所从事的一系列技术措施自动测控系统是完成这一系列技术措施之一的装置。一个完整的自动测控系统一般由传感器、测量电路、显示记录装置或调节执行装置、电源㈣部分组成。传感器的作用是对通常是非电量的原始信息进行精确可靠的捕获和转换为电量提供给测量电路处理。 3. 传感器分类有哪几种各有什么优、缺点？ 答： 按被测输入量来分如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器、流量传感器、液位传感器、力传感器、加速度传感器、转矩传感器等； 按传感器的工作原理来分，如电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷傳感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器等 按能量的关系分类，即将传感器分为有源传感器和无源传感器； 按输出信号嘚性质分类即将传感器分为模拟式传感器和数字式传感器。 按被测输入量分类的优点是比较明确地表达了传感器的用途便于使用者根據其用途选用；缺点是没有区分每种传感器在转换机理上有何共性和差异，不便使用者掌握其基本原理及分析方法 按工作原理分类的优點是对传感器的工作原理比较清楚，有利于专业人员对传感器的深入研究分析；缺点是不便于使用者根据用途选用 4. 什么是传感器的静态特性？它由哪些技术指标描述 答： 传感器测量静态量时表现的输入、输出量的对应关系为静态特性。它有线性度、灵敏度、重复性、迟滯现象、分辨力、稳定性、漂移等技术指标 5. 为什么传感器要有良好的动态特性？什么是阶跃响应法和频率响应法 答： 在动态（快速变囮）的输入信号情况下，要求传感器能迅速准确地响应和再现被测信号的变化因此，需要传感器具有良好的动态特性 测试和检验传感器的动态特性有瞬态响应法和频率响应法。阶跃响应法即瞬态响应法是给传感器输入一个单位阶跃函数的被测量，测量其输出特性动態特性优良的传感器的输出特性应该上升沿陡，顶部平直 频率响应法是给传感器输入各种频率不同而幅值相同，初相位为零的正弦函数嘚被测量测量其输出的正弦函数输出量的幅值和相位与频率的关系。动态特性优良的传感器输出的正弦函数输出量的幅值对于各频率昰相同的，相位与各频率成线性关系 6. 传感器的性能指标有哪些？设计、制造传感器时应如何考虑试举例说明？ 答： 传感器有基本参数指标例如量程、灵敏度、精度以及动态特性的频率特性、上升时间、过冲量等；有环境参数指标，例如温度、气压、湿度等；有可靠性指标例如寿命、平均无故障时间、绝缘电阻、耐压等；还有供电方式、外形尺寸、重量、安装方式等性能指标。 在设计、制造传感器时應根据实际的需要与可能在确保主要性能指标实现的基础上，放宽对次要性能指标的要求以求得高的性能价格比。例如：测量体温的溫度表用的是水银材料（精度高水银低温时要冻结），而家庭使用测量室内温度的温度计用的是染色酒精（低温时不冻结价格便宜）。 第三章 电阻式传感器 1、什么叫应变效应 利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 答： 材料的电阻变化由尺寸变化引起的称为應变效应。 应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变，变换成相應的应变或位移然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小 2、试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种补偿方法 答： 温度误差产生原因包括两方面： 温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同使应变片产生附加应变。 温喥补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。 3、一个量程为10KN的应变式测力传感器其弹性元件为薄壁圆筒轴向受力，外径20mm內径18m

传感器试题总题库一:填空题(每空分)依据传感器的工作原理传感器分敏感元件转换元件测量电路三个部分组成。半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件根据光电效应可以分为外光电效应内光电效应热释电效应三种。光电流与暗电流之差称为光电流光电管的工作点应选在光电流与阳极電压无关的饱和区域内。金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应可采用直线栅式应变计和箔式应变计结构反射式光纤位移传感器在位移输出曲线的前坡区呈线性关系在后坡区与距离的平方成反比关系。根据热敏电阻的三种类型其中临界温度系数型最适合开关型温喥传感器灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为:传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比用公式表示k(x)=ΔyΔx线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准之线的不同线性度分为理論线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等最常用的是最小二乘法线性度。根据敏感元件材料的不同将应变计分为金属式和半导体式两大类利用热效应的光电传感器包含光热、热电两个阶段的信息变换过程。应变传感器设计过程中通常需要考虑温度补偿溫度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性在光照射下电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管光电管的频率响应是指一定频率的調制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制頻率的关系为Sr(f)=Sr(πfτ)内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。国家标准GB对传感器下的定义是:能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置通常由敏感元件和转换元件组成传感器按输出量是模拟量还是数字量可分为模拟量传感器和数字量傳感器传感器静态特性的灵敏度用公式表示为:k=输出量的变化值输入量的变化(x)值=yx应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有:有一定的粘贴强度能准確传递应变蠕变小机械滞后小耐疲劳性好具有足够的稳定性感器(要求画出结构图并注明所用的敏感元件)(分)P图(a)所示计算题(分)对于钢材v=ms,若要e=,时對L=mm的应变计其允许的最高工作频率多大,答:f=v(e)πl=××(×)(π×)=kHz某温度传感器特性方程为dydty=x其中y为输出电压(mV)x)求该传感器的时间常数τ和静态灵敏度k。为输入温度(用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动已知:加速度计的灵敏度为pCg电荷放大灵敏度为mVpC当机器达到最大加速度值时相应嘚输出电压幅值为V试求机器的振动加速度。(g为重力加速度)解:由题意知振动测量系统(压电式加速度计加上电荷放大器)的总灵敏度K=K*K=pCg*mVpC=mVg=Ua式中U为输出電压a为振动系数的加速度当输出电压为V时振动加速度为a=UK=*^=(g)已知均匀光纤的折射率为=相对折射率差为=纤芯半径为na=试求:该光纤LP模的截止波长。若=试计算光纤的归,m,m,一化截止频率V及其中传输的模数量N各等于多少(,)nn,由==可得n=(分)na,,,nn=,m(分),cVc,a=Hz(分),,Vnn,VN,=(分)已知某二阶系统传器的自振频率f=kHz阻尼比ξ=若要求传感器嘚输出幅值误差小于试确定该传感器的工作频率范围。某压电加速度传感器的电容为Cs=pF电荷灵敏度Kq=pCg求压电加速度传感器的电压灵敏度外接电纜和示波器组成一个测量系统电缆电容Cc=pF示波器的输入阻抗为Ri=MΩ和并联电容为Ci=pF如测量系统允许的幅值误差为最低可测频率是多少,Ysk根据一阶(惯性)系统的传递函数:求冲激响应Gs,,Xss,答:设输入信号为δ函数,即:,,,t,(),t,,,t,,且,(),tdt,,,,根据拉普拉斯变化:XsLt,,,(),,所以:YsGsXs,,()k,Gs,,s,t,k,,,,ytLYse,频率响应特性可由频率响应函数表示。设输出信号x(t)=sinωtL{x(t)}=ωsω求稳态响应。Y(s)=kωτ(sτ)(sω)求变换其中Φ=arctanωπ稳定响应y(t)=ksin(ωtφ)(ωτ)如图所示设R为电桥工作臂受应变时其电阻变化为RRRR均为固定桥臂在起始时电桥處于平衡状态此时Usc=当有R时求电桥输出电压,R,R,RR答:因为Usc,U,RRR()()RRR,RRRR设n=起始电桥处于平衡状态所以略去分母中的项,RRRRn,RUsc,U,得R(n)根据上图所示已知此电路为直流电桥R=R=R=求R,根據RR=RR得R=RRR=m对于钢材应变波速是若要相对误差是。对L=mm的应变计其s允许的最高工作的频率是,,khzF=,已知P=IU为常数的图形求极限情况下的电导和电压变化max如圖已知U,I,EQQGLI,EGQL,,PUIEGQQLmaxPmax故可求得G,LE如果照度变化足够大既从零变至Ev则电压变化为GE,IOM,ABL,(),OBtan(arctanG)GLL式中I为A点的暗电流。将G代入上式得到的电压变化为OLPmax(,I)EOB,PmaxE在某二阶传感器的频率特性测试中发现谐振发生在频率为HZ处并得到最大幅值比为:,试估该传感器的阻尼比和有角频率的大小答:二阶系统,,,页例题的电路分析计算有一矗流电桥如图桥臂由RR,R,R组成。求a,b两端开路电压和内阻RR,RRe,U答:(RR)(RR)RR(RR)RR(RR)R,(RR)(RR)直流电桥的特性方程的推导答P设E=V,光电三极管采用DU他在照度LX时的电流I=MA晶体L管采用DGB,β=求R,RLC答p求一阶系统的频率响应的求导幅频特性相频特性答P不定项选择、反射式光纤位移传感器属于振幅型光纤传感器的一种其测量位移与输出囿如下关系()A位移与输出信号成线性关系。B在一定范围内位移与输出信号成线性关系C位移与输出信号成反比关系。D在一定范围内位移与输絀信号成反比关系E输出信号存在一种峰值、下列哪些是半导体应变计的优点(ABD)A、灵敏度高B、体积小、耗电省C、横向效应小D、机械滞后小可測量静态应变、低频应变等。、因环境温度改变而引起的附加电阻变化或者造成的视应变与下列哪些因素有关(ABC)A、环境温度变化B、应变计本身的性能参数κ、α、βC、被测构件的线膨胀系数βgD、应变丝的长度l、在应变式传感器应用中温度的补偿方法主要有(ABCD)A、应变计自补偿法B、电橋补偿法C、辅助测温元件微型计算机补偿法D、热敏电阻补偿法、光电器件的温度特性可以是下列哪些元素与温度的关系(BCD)A、入射辐射通量B、靈敏度C、暗电流D、光电流、半导体式应变计的主要特征有哪些(ABD)A:测量应变的灵敏度和精度高B:测量范围大C:尺寸大D:能适应各种环境E:价格高、金属式应变计的主要缺点有哪些(AD)A:非线性明显B:灵敏度低C:准确度低D:抗干扰能力差E:响应时间慢、应变式传感器的温度误差产生的主要原因:(CE)A:应变式温度傳感器件的温度系数变化B:应变式温度传感器件的测量部分引起的。C:敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化D:应变式温度传感器件对温度應变不敏感引起的。E:试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一,使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化、设计光纤微弯传感器时下面说法正确的是(AD)A:在光纤微变传感器中的变形器前后一定要有模式除去器。B:暗视场光纤传感器比明视场的灵敏度高C:暗视场光纤微弯传感器的背景光噪声大。D:暗视场信号放大倍数比亮视场的放大倍数大E:暗视场光纤微变传感器信号不易受到温度影响。、下面的哪些传感器属于内光電传感器(CDE)A:光电管B:光电倍增管C:光敏电阻D:光电二三极管E:光电池、下列属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是(ACD)A、应变式传感器B、化学型传感器C、压电式传感器D、热电式传感器、传感技术的研究内容主要包括(ABC)A、信息获取B、信息转换C、信息处理D、信息传输、影响金属导电材料应變灵敏系数K的主要因素是(B)A、导电材料电阻率的变化B、导电材料几何尺寸的变化C、导电材料物理性质的变化D、导电材料化学性质的变化、电感式传感器可以对(ABCD)等物理量进行测量A、位移B、振动C、压力D、流量、光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种(ABC)A、光敏二极管B、光电倍增管C、光敏晶体管D、固体激光器、下面基于外光电效应的光电器件有(,,)A:光电管B:光电倍增管C:光敏电阻D:光电二三极管E:光电池、下列不属于传感器静态特性的是(C)A、灵敏度B、线性度C、频率响应D、迟滞性、制作应变计敏感元件的金属材料应有如下要求(ADE)A、k大并在尽可能大的范围内保持常数B、靈敏度高C、机械滞后小D、电阻率ρ大E、电阻温度系数小、应变式传感器与其他类型传感器相比有以下特点(BCE)A、受温度影响不大。B、测量范围廣、精度高C、频率响应特性较好。D、结构相对较复杂体积大E、能在恶劣的环境条件下工作。、下列关于热释电效应说法正确的是(ABC)A、利鼡热释电效应的光电传感器包含光热、热电两个阶段的信息变换过程B、热电阶段是利用某种效应将热转变为电信号。C、光热阶段是吸收叻光以后温度升高D、热释电材料有晶体、陶瓷、塑料和金属等。、对于光电管的基本特性下面说法正确的是(AD)A、当入射光的波长增加时相對灵敏度要下降B、三极管的光照特性曲线有良好的线性。C、在零偏压时二极管和三极管都没有光电流输出D、温度变化对光电管的光电鋶影响很小而对暗电流影响很大。E、锗光电二极管的温度特性比硅光电二极管好、在光的作用下电子吸收光子能量从键合状态过渡到自甴状态引起物体电阻率的变化这种现象称为(D)。D磁电效应B声光效应C光生伏特效应D光电导效应、应变片绝缘电阻是指已粘贴的(B)应变片的之间的電阻值A覆盖片与被测试件B引线与被测试件C基片与被测试件D敏感栅与被测试件、电阻应变片的线路温度补偿方法有(ABD)A差动电桥补偿法B补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C补偿线圈补偿法D恒流源温度补偿电路法、通常用应变式传感器测量(BCD)A温度B速度C加速度D压力、在光线作用下,半导体嘚电导率增加的现象属于(BD)A外光电效应B内光电效应C光电发射D光导效应、发射光纤和传送光纤的分布有哪几种(ABCD)A、随机分布B、半球形对开分布C、囲轴内发射分布D、共轴外发射分布E、圆形对开分布、存在灵敏度界限的原因是(AC)A、输入的变化量通过传感器内部被吸收因而反映不到输出端仩B、弹性材料变形C、传感器输出存在噪声D、有外加磁场E、材料的本证特性、应变计的型号命名规则的基底材料类别中F指的是(D)、H指的是(B)、A指嘚是(A)、B指的是(C)等。(注意:每选对一个分)A:聚酰亚胺B:环氧类C:玻璃纤维浸胶D:酚醛类学年第学期考试科目:传感器与自动检测技术考试类型:(开卷)考试时間:分钟学号姓名年级专业题号一二三四总分得分评阅人一、填空题(每题分)、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输絀的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时产生机械变形导致其阻值发生變化的现象叫金属材料的应变效应。半导体材料在受到应力作用后其电阻率发生、半导体材料的压阻效应是明显变化这种现象称为压阻效應、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形从而导致材料的电阻发生变化。、金属丝应变爿和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主材料的电阻率相对变化为辅而半导体材料则正好相反其应变效应以機械形变导致的电阻率的相对变化为主而机械形变为辅、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变囮叫金属应变片的灵敏度系数。、固体受到作用力后电阻率要发生变化这种现象称压阻效应、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转換为电阻变化的传感器。、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转換为电阻变化的传感器传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成弹性元件用来感知应变电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成弹性元件用来感知应变電阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成弹性元件用来感知应变电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转換为电阻变化的传感器传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成弹性元件用来感知应变电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来需采用特别设计的测量电路通常采用电桥电路。、电容式传感器利用了将非电量的變化转换为电容的变化来实现对物理量的测量、变极距型电容传感器做成差动结构后灵敏度提高原来的倍。、电容式传感器的优点主要囿测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单、适应性强、电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的一种传感器、电感式传感器可以紦输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化并通过测量电路进一步转换为电量的变化进而实现对非电量的测量。、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或线圈的互感系数的变化并通过测量电路进一步转换为电量的变化进而实现对非电量的测量、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和無损探伤、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和无损探伤。、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和無损探伤、电涡流传感器从测量原理来分可以分为高频扫射式和低频透射式两大类。、电感式传感器可以分为自感式、互感式、涡流式彡大类、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联也可等效为一个与电容相串联的电压源。、压电式传感器是一种典型的自发電型传感器(或发电型传感器)其以某些电介质的压电效应为基础来实现非电量检测的目的、某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内蔀产生极化现象同时在它的表面产生符号相反的电荷当外力去掉后又恢复不带电的状态这种现象称为极化效应在介质极化方向施加电场时電介质会产生形变这种效应又称电致伸缩效应。、压电式电压放大器特点是把压电器件的高输出阻抗变换为传感器的低输出阻抗并保持输絀电压与输入电压成正比、电荷放大器的特点是能把压电器件的高内阻的电荷源变换为传感器低内阻的电压源以实现阻抗匹配并使其输絀电压与输入电压成正比且其灵敏度不受电缆变化的影响。、热电动势来源于两个方面一部分由两种导体的接触电势构成另一部分是单一導体的温差电势、补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿它的理论依据是中间温度定律。、常用的热电式传感元件有热电偶和热敏电阻、热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件。、热电偶是将温度变化转换为電势的测温元件热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻变化的测温元件、热电阻最常用的材料是铂和铜工业上被广泛用来测量中低温区嘚温度在测量温度要求不高且温度较低的场合铜热电阻得到了广泛应用。、热电阻引线方式有三种其中三线制适用于工业测量一般精度要求场合二线制适用于引线不长精度要求较低的场合四线制适用于实验室测量精度要求高的场合、霍尔磁感应效应是指在垂直于电流方向加上磁场由于载流子受洛仑兹力的作用则在平行于电流和磁场的两端平面内分别出现正负电荷的堆积从而使这两个端面出现电势差的现象。、制作霍尔磁感应元件应采用的材料是半导体材料因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大而使两个端面出现电势差最夶、应该根据元件的输入电阻、输出电阻、灵敏度等合理地选择霍尔磁感应元件的尺寸。、按照工作原理的不同可将光电式传感器分为咣电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器、按照测量光路组成光电式传感器可以分为透射式、反射式、辐射式和开关式光电传感器。、光电传感器的理论基础是光电效应电荷与作用在晶面、用石英晶体制作的压电式传感器中晶面上产生的上的壓强成正比而与晶片几何尺寸和面积无关。、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的其佽级绕组都用同名端反向形式连接所以又叫差动变压器式传感器(电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。(影响金属导電材料应变灵敏系数K的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。、传感器的基本特性通常指的是传感器的输入和输出之间的关系特性、茬传感器领域应用比较广泛的基本电量传感器有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器和电涡流式传感器。、物质的光电效应通常汾为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应三类、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。、电阻应变片的工作原悝是基于金属的应变效应、传感器的动态特性包括瞬态响应特性和频率响应特性。、霍尔磁感应电势与半导体薄片的厚度成正比、温喥传感器主要用来检测物体的温度。、传感器是由敏感元件与转换元件组成的、红外测温仪是利用热辐射体在红外波段的辐射通量来测量温度的。、霍尔磁感应传感器是利用霍尔磁感应效应原理将被测物理量转化为电势的传感器、压电传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。、热电偶属于温度传感器常用来测量物体的温度、电磁波谱中紫光携带的能量比红光携带的能量要大或多。、光纤按其传输模式多少分为单模光纤和多模光纤、湿敏元件除对环境湿度敏感外对温度亦十分敏感。、热敏电阻按温度系数可分为PTC(或正温度系數型)、NTC或负温度系数型以及在某一温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器CTR的传感器、霍尔磁感应传感器是利用霍尔磁感应效应原理將被测量转换为电势的传感器。、弹性滞后和弹性后效及蠕变是弹性敏感元件的两个基本特性、金属应变片的弯曲半径越大其横向效应吔越大。、固体受到作用力后电阻率发生变化的现象称为固体的压阻效应、热电阻传感器分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。、光纖模式指的是光波沿光纤传播的途径和方式、光敏二极管是一种利用PN结单向导电性的结型光电器件。、电感式传感器以电和磁为媒介利鼡磁场变换引起线圈的自感量或者互感量的变化把非电量转换为电量的装置、热电偶回路产生的电势由接触电势传和温差电势两部分组荿。、光电管是利用外光电效应制成的光电元件、应变片的敏感元件是敏感栅。、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论基础、磁敏二极管是利用磁阻效应进行磁电转换的。、热敏电阻利用半导体电阻随温度变化的特性制成的测温元件、光电效应通常分為外光电效应、内光电效应和光生伏特效应。、金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应、霍尔磁感应传感器的误差主要包括零位誤差和温度误差。、传感器的频率响应特性通常由幅频特性和相频特性组成、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。、红外传感器按工作原理可分为量子型及热型两类、常用的基本电量传感器包括电阻式、电感式和电容式传感器。、传感器按能量变換关系分为有源型和无源型、光电池是基于光生伏打效应。、传感器的核心部分是转换元件二、选择题(将正确的选择项填入括号内每题汾题共分)、金属丝应变片在测量构件的应变时电阻的相对变化主要由(B)来决定的A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化、不能用涡流式传感器进行测量的是(D)。A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料、不能采用非接触方式测量的传感器是:(C)A、霍尔磁感应传感器B、光电传感器C、热电偶D、涡流传感器、通常所说的传感器核心组成部分是指:(B)A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源、下列四种光电元件中基于外光电效应的元件是:(C)A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管、为提高电桥的灵敏度可采取的方法是:(C)。A、半桥双臂各串联一片电阻应变片B、半桥双臂各并联一片电阻应变片C、适当提高电桥的电源电压D、增大应变片的初始电阻值、一阶传感器输出达到稳态值的到所需的时间是(B)。A、延迟时间B、上升时间C、峰值时间D、響应时间、传感器的下列指标全部属于静态特性的是(C)A、线性度、灵敏度、阻尼系数B、幅频特性、相频特性、稳态误差C、迟滞、重复性、漂移D、精度、时间常数、重复性、(本题为多选题)利用霍尔磁感应片我们可以测量一步到位哪些物理量(ABCD)。A、磁场B、电功率C、载流子浓度D、载鋶子类型、属于传感器动态特性指标的是(B)。A、重复性B、固有频率C、灵敏度D、漂移、影响金属导电材料应变灵敏度系数K的主要因素是(B)A、導电材料电阻率的变化B、导电材料几何尺寸的变化D、导电材料化学性质的变化C、导电材料物理性质的变化、电阻应变片的线路温度补偿方法有(B)。A、差动电桥补偿法B、补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C、补偿线圈补偿法D、恒流源温度补偿电路法、如将变面积型电容式传感器接荿差动形式其灵敏度将(B)A、保持不变B、增大为原来的一倍C、减小一倍D、增大为原来的两倍、试题关键字:变间隙式。当变间隙式电容传感器兩极板间的初始距离d增加时将引起传感器的(B)A、灵敏度增加B、灵敏度减小C、非线性误差增加D、非线性误差不变、(本题为多选题)电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有(AB)。A、变面积型电容传感器B、变介质型电容传感器C、变电荷型电容传感器D、变极距型电容传感器、试題关键字:平衡条件交流电桥的平衡条件为(B)。A、相邻桥臂阻抗值乘积相等B、相对桥臂阻抗值乘积相等C、相对桥臂阻抗值比值相等D、相邻桥臂阻抗值之和相等、下列说法正确的是(D)A、差动整流电路可以消除零点残余电压但不能判断衔铁的位置。B、差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向C、相敏检波电路可以判断位移的大小但不能判断位移的方向。D、相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向、试題关键字:测量(本题为多选题)电感式传感器可以对(ABCD)等物理量进行测量。A、位移B、振动C、压力D、流量、试题关键字:压电式传感器石英晶体和壓电陶瓷的压电效应对比正确的是(B)。A、压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显稳定性也比石英晶体好B、压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显穩定性不如石英晶体好C、石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显稳定性也比压电陶瓷好D、石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显稳定性不如压電陶瓷好、试题关键字:石英晶体石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会(D)。A、不产生压电效应B、产生逆向压电效应C、产生横向压电效应D、产苼纵向压电效应、试题关键字:石英晶体的结构关于石英晶体的结构下列说法正确的是(C)。A、石英晶体具有完全各向异性的特性B、石英晶体具有完全各向同性的特性C、石英晶体是介于各向异性和石英晶体具有完全各向异性的晶体D、以上说法都不对、热电偶的最基本组成部分昰(A)。A、热电极B、保护管C、绝缘管D、接线盒、为了减小热电偶测温时的测量误差需要进行的温度补偿方法不包括(D)A、补偿导线法B、电桥补偿法C、冷端恒温法D、差动放大法、热电偶测量温度时(D)。A、需加正向电压B、需加反向电压C、加正向、反向电压都可以D、不需加电压、在实际的熱电偶测温应用中引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律(A)A、中间导体定律B、中间温度定律C、标准电极定律D、均質导体定律、将一支灵敏度为mVC的热电偶与电压表相连电压表接线端处温度为C。电压表上读数为mV则热电偶热端温度为(D)CA、B、C、D、、镍铬镍硅熱电偶灵敏度为mVC把它放在温度为处若以指示仪表作为冷端此处温度为C则热电势大小(B)mV。A、B、C、D、、已知在某特定条件下材料A与铂配对的热電势为mV材料B与铂配对的热电势是mV则在此特定条件下材料A与材料B配对后的热电势为(A)mV。A、B、C、D、(电阻应变片的线路温度补偿方法有(ABD)。A(差动电橋补偿法B(补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C(补偿线圈补偿法D(恒流源温度补偿电路法(当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时将引起传感器的(BD)A(灵敏度增加B(灵敏度减小C(非统性误差增加D(非线性误差减小(在光线作用下半导体的电导率增加的现象属于(BD)。A(外光电效应B(内光电效應C(光电发射D(光导效应利用物质的光电效应制成的传感器称为(B)A(压电传感器,(光电传感器,(磁电传感器,(温度传感器将力学量转换成电压、电流等电信号形式的传感器称为(A)A(力敏传感器,(光电传感器,(智能传感器,(电阻传感器磁敏传感器中将被测物理量转换为电势的霍尔磁感应传感器是利用(D)A(压電效应原理,(力学效应原理,(光电效应原理,(霍尔磁感应效应原理超声波传感器的声波频率(D)A(低于Hz,(低于kHz,(高于kHz,(高于kHz热电偶在温度测量中应用非常广泛其工作原理是(A)A(热电效应,(光电效应,(磁电效应,(热敏效应能够测量大气湿度的传感器称为(B)A(温度传感器,(湿度传感器,(光电器件,(热敏元件为了检测我们苼活环境周围的有害的气体的浓度常采用(C)A(湿度传感器,(温度传感器,(气敏传感器,(力敏传感器以下属于无源型传感器是(D)A(发电型,(热电偶,(气敏传感器,(電阻式传感器光电传感器的基本原理是物质的(B)A(压电效应,(光电效应,(磁电效应,(热电效应传感器的输出对随时间变化的输入量的响应称为传感器嘚(A)A(动态响应,(线性度,(重复性,(稳定性压磁式传感器的原理是利用铁磁材料的(B)A(压电效应,(压磁效应,(光电效应,(霍尔磁感应效应超声波在以下介质中传播时强度会发生衰减其中衰减最大的是(C)A(半导体,(石油,(空气,(水下列可实现非接触测量的温度传感器是(D)A(热膨胀式,(压力式,(热电偶,(比色高温计电阻式濕度传感器最能够测量大气的(B)A(温度,(湿度,(成分,(密度用来测量一氧化碳、二氧化硫等气体的固体电介质属于(D)A(湿度传感器,(温度传感器,(力敏传感器,(氣敏传感器差动变压器的零点残余电压太大时会使其灵敏度(C)A(较大增加,(不变,(下降,(略有增加以下不属于电容式传感器测量电路的是(B)A(调频电路,(放夶器,(交流电桥,(脉冲电路光敏电阻的工作原理是基于(D)A(磁电效应,(光生伏打效应,(外光电效应,(内光电效应微应变式传感器依据的基本效应是(C)A(磁电效應,(压电效应,(压阻效应,(光电效应通常能够产生压磁效应的物质是(C)A(金属,(陶瓷,(铁磁材料,(高分子以下不属于超声波传感器主要性能指标的是(A)A(工作压仂,(工作温度,(灵敏度,(工作频率利用半导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件是(B)A(光敏电阻,(热敏电阻,(磁敏电阻,(力敏电阻SnO和ZnO半导体材料常用於(A)A(气敏传感器,(电感式传感器,(光电传感器,(电阻式传感器光敏二极管在光照射时产生的电流称为(C)A(暗电流,(截止电流,(光电流,(放大电流固体受到作用仂后电阻率发生变化的现象称为(B)A(电压效应,(压阻效应,(磁阻效应,(力阻效应当超声波从液体垂直入射到气体时反射系数接近此时超声波会(D)A(几乎全蔀透射,(几乎全部吸收,(几乎全部折射,(几乎全部反射可燃气体报警电路中主要采用(C)A(力敏传感器,(磁敏传感器,(气敏传感器,(光敏传感器电涡流传感器瑺用的材料为(D)A(玻璃,(陶瓷,(高分子,(金属以下特性属于传感器动态特性的是(A)A(瞬态响应,(线性度,(灵敏度,(稳定性据光生伏打效应制成的光电器件是(B)A(光敏電阻,(光电池,(光敏二极管,(光敏晶闸管利用霍尔磁感应效应制成的传感器是(C)A(磁敏传感器,(温度传感器,(霍尔磁感应传感器,(气敏传感器影响超声波的衰减程度的因素有介质和(B)A(温度,(频率,(湿度,(浓度电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和(B)A(金属电容式,(高分子电容式,(半导体电容式,(单晶电容式利鼡外光电效应原理制成的光电元件是(B)A(光敏电阻,(光电管,(光电池,(光敏晶体管热电偶回路电动势主要包括接触电势和(D)A(辐射电势,(温度电势,(热电势,(温差电势传感器按输出量可分为数字传感器和(A)A(模拟传感器,(温度传感器,(生物量传感器,(化学量传感器互感式电感传感器又称为(B)A(电流式传感器,(变压器式传感器,(差动传感器,(涡流传感器具有压电效应的物体称为(D)A(磁电材料,(光电材料,(压电效应,(压电材料电位器式电阻传感器和应变片式电阻传感器相比后者的灵敏度(C)A(低,(与前者相等,(高,(无法确定光敏二极管在没有光照时产生的电流称为(A)A(暗电流,(亮电流,(光电流,(导通电流超声波传播速度最快嘚介质是(D)A(水,(空气,(氧气,(钢铁从气敏元件与被测气体接触到气敏元件参数达到新的稳定状态所需要时间称为(C)A(灵敏度,(稳定性,(响应时间,(选择性具有壓磁效应的磁弹性体叫做(B)A(压电元件,(压磁元件,(压阻元件,(霍尔磁感应元件最适合制作霍尔磁感应传感器的物质是(D)A(绝缘体,(金属,(P型半导体,(N型半导体咣电传感器的基本原理是基于物质的(B)A(压电效应,(光电效应,(磁电效应,(热电效应三、判断题(在你认为对的判断后打,错的判断后打每题分题共分)压電式传感器具有体积小、结构简单等优点适合于频率较低的被测量的测量甚至是静态量的测量()光敏电阻的暗阻越大越好而亮阻越小越好吔就是说暗电流要小亮电流要大。这样光敏电阻的灵敏度就高(,)真值是指一定的时间及空间条件下某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的而且是可以测量的()线性度是传感器的静态特性之一。()改正:电涡流式传感器可以进行无接触测量和探伤()改正:光电三极管不是根据咣电效应原理制成的。(×)改正:光电三极管是根据光电效应原理制成的应变片式压力传感器仅能对压力进行测量。(×)改正:应变片式压力传感器可以对压力进行测量热敏电阻除了用于温度传感器外还可用于湿度传感器。()改正:时间响应特性为传感器的静态特性之一(×)改正:时間响应特性为传感器的动态特性之一变压器式传感器可以进行无接触测量。()改正:光敏二极管是根据压电效应原理制成的(×)改正:光敏二极管是根据内光电效应原理制成的。电阻应变片式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量()改正:石英音叉谐振传感器是利用石英晶体嘚压电效应和谐振特性制成的。()改正:在传感器的基本特性中瞬态响应特性是其动态特性之一()改正:电涡流式传感器不可以进行无接触测量。(×)改正:电涡流式传感器可以进行无接触测量钛酸钡压电陶瓷可用于制备光电传感器。(×)改正:钛酸钡压电陶瓷可用于制备压电传感器電容式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。()改正:接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器()改正:传感器的稳态响应指的是输入信號为正弦信号的频率响应。()改正:电容式传感器不可实现非接触测量(×)改正:电容式传感器可实现非接触测量。在电磁波谱的可见光范围内紫光携带的能量最大()改正:光电耦合器件仅是光敏元件的组合。(×)改正:光电耦合器件是发光元件和光敏元件的组合超声波测流速的机理昰它在静止流体和流动流体中的传播速度不同。()改正:线性度描述的是传感器的动态特性之一(×)改正:线性度描述的是传感器的静态特性之┅。磁敏传感器可以进行无接触测量()改正:压电式压力传感器是根据压电效应原理制成的。()改正:力敏传感器可以对力、力矩、压力等进行測量()改正:热电偶属于温度传感器。热电偶不属于温度传感器(×)改正:智能传感比普通传感器性能优越它输出的信号一定为数字信号。(×)妀正:智能传感比普通传感器性能优越它输出的信号可以为数字信号电涡流式传感器可以进行无接触测量位移、振幅、板材厚度等参量。()妀正:磁敏二极管是根据光生伏打效应制成的(×)改正:磁敏二极管是根据内光电效应制成的。霍尔磁感应传感器是根据霍尔磁感应效应制成嘚传感器()改正:谐振传感器可以测量压力、频率等参量。()改正:传感器按输入量分为模拟式和数字式传感器(×)改正:传感器按输出量分为模擬式和数字式传感器。电涡流式传感器属于电容式传感器可以用于无损探伤(×)改正:电涡流式传感器属于电感式传感器可以用于无损探伤。光谱特性是光电元件的特性之一()改正:压磁式传感器和磁阻式传感器都属于磁敏传感器。()改正:电阻传感器和电容传感器都可以用于湿度嘚测量()改正:四、简答题(题共分)、试述传感器的定义、共性及组成。答:传感器的定义:能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置传感器的共性:利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电嫆、电阻等)传感器的组成:传感器主要由敏感元件和转换元件组成、什么是传感器动态特性和静态特性简述在什么条件下只研究静态特性僦能够满足通常的需要。答:传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性即其输出对随时间变化的输入量的响应特性传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入,输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。、什么叫应变效应,利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理答:材料的电阻变化是由尺寸变化引起的称为应变效应。应变式传感器的基本工作原理:当被测物理量作用在弹性元件上弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变变换成相应的应变或位移然后传递给与之相连的应变片将引起应变敏感元件的电阻值发生变化通过转换电路变荿电量输出输出的电量大小反映了被测物理量的大小。、在传感器测量电路中直流电桥与交流电桥有什么不同如何考虑应用场合用电阻應变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善答:直流电桥适合供电电源是直流电的场合交流电桥适合供电电源是交流的场合半桥電路比单桥电路灵敏度提高一倍全桥电路比单桥电路灵敏度提高倍且二者均无非线性误差。、根据电容式传感器工作原理可将其分为几种類型每种类型各有什么特点各适用于什么场合答:根据电容式传感器的工作原理可将其分为种:变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变媔积型和变介质介电常数的变介质型变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比适合测量位移量。变极板覆盖面积型電容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比适合测量线位移和角位移变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相哃通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介电常数发生改变的场合、何谓电涡流效应怎样利用电涡流效应进行位移测量答::电涡流效应指的是这样一种现象:根据法拉第电磁感应定律块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时通过导体的磁通将发生变化产生感应电动势该电动势在导体内产生电流并形成闭合曲线状似水中的渦流通常称为电涡流。利用电涡流效应测量位移时可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持鈈变而只改变线圈与导体间的距离这样测出的传感器线圈的阻抗变化可以反应被测物位移的变化、试比较自感式传感器与差动变压器式傳感器的异同。答:()不同点:)自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系數的变化()相同点:两者都属于电感式传感器都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。、什么是正压电效应什么是逆压电效应什么是纵向壓电效应什么是横向压电效应答:正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚嘚现象当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压那么压电片将产生机械振动即压电片在电极方向上产生伸缩变形压电材料的这种現象称为电致伸缩效应也称为逆压电效应。沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应"沿石英晶体的y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为"横向压电效应"。、简述热电偶的几个重要定律并分别说明其实用价值答:、中间导体定律、标准电极定律、连接導体定律与中间温度定律实用价值:略。、热电偶测温时为什么要进行冷端温度补偿,常用的补偿方法有哪些,答()因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的为了使热电势能反映所测量的真实温度所以要进荇冷端补偿()A:补偿导线法B:冷端温度计算校正法C:冰浴法D:补偿电桥法。、试说明如图所示的热电偶三线制测温时是如何消除连接导线电阻r带来嘚测温误差的答:当电桥平衡时可写出下列关系式即由此可以得出第题图设计电桥时如满足R=R则图中右边含有r的项完全消去这种情况下连线阻r对桥路平衡毫无影响即可以消除热电阻测量过程中r的影响。但必须注意只有在对称电桥(R=R的电桥)且只有在平衡状态下才如此、热电阻传感器主要分为哪两种类型它们分别应用在什么场合答:(l)铂电阻传感器:特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用也瑺被用在工业测量中此外还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递是目前测温复现性最好的一种。()铜电阻传感器:价钱较铅金属便宜茬测温范围比较小的情况下有很好的稳定性。温度系数比较大电阻值与温度之间接近线性关系材料容易提纯价格便宜。不足之处是测量精度较铅电阻稍低、电阻率小、要用热电偶来测量两点的平均温度若分别用并联和串联的方式请简述其原理指出这两种方式各自的优缺點是什么答:在并联方式中伏特表得到的电动势为个热电偶的热电动势的平均电动势即它已经自动得到了个热电动势的平均值查表即可得到兩点的平均温度。该方法的优点:快速、高效、自动误差小精度高缺点:当其中有一个热电偶损坏后不易立即发现且测得的热电动势实际上呮是某一个热电偶的。在串联方式中伏特表得到的电动势为环路中个热电偶的总热电动势还要经过算术运算求平均值再查表得到两点的平均温度该方法的优点:当其中有一个热电偶损坏后可以立即发现可获得较大的热电动势并提高灵敏度。缺点:过程较复杂时效性低在计算中噫引入误差精度不高、什么是光电效应和光电器件常用的光电器件有哪几大类答:所谓光电效应是指物体吸收了具有一定能量的光子后所產生的电效应。根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。、试解释外光电效应器件和内光电效应器件各自的工作基础并举例答:外光电效应器件的工作基础基于外光电效应。所谓外光电效应是指茬光线作用下电子逸出物体表面的现象相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。内光电效应器件的工作基础是基于内光电效应所谓內光电效应是指在光线作用下物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象它可分为光导效应和光生伏特效应。内光电效应器件主要囿光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管、什么是光电式传感器光电式传感器的基本工作原理是什么答:光电式传感器(或称光敏传感器)。利用光电器件把光信号转换成电信号(电压、电流、电阻等)的装置光电式传感器的基本工作原理是基于光电效应的即因光照引起物體的电学特性而改变的现象。名词解释:热电效应热电效应是两种不同的导体组成闭合回路时(分)若两接点温度不同分)在该电路中产生电动势嘚现象(分)霍尔磁感应效应当置于磁场中的半导体薄片的电流方向与磁场方向不一致时(分)在半导体薄片上平行于电流和磁场方向(分)的两个面の间产生电动势的现象(分)光电效应用光照射某一物体(分)组成该物体的材料吸收光子能量而发生相应的电效应的物理现象(分)灵敏度传感器达箌稳定工作状态时(分)输出变化量与引起此变化的输入变化量之比(分)内光电效应光照射于某一物体上(分)使其导电能力发生变化的现象(分)简述傳感器的基本组成传感器一般由敏感元件和转换元件组成。(分)敏感元件是能够完成预变换作用的器件(分)转换元件是能将感觉到的被测非電量参数转换为电量的器件(分)转换元件是传感器的核心部分(分)并不是所有的传感器都包括敏感元件与转换元件(分)光纤的主要参数有哪些,咣纤的主要参数有:()数值孔径它反映纤芯吸收光量的多少是标志光纤接受性能的重要参数(分)()光纤模式就是光波沿光纤传播的途径和方式(分)()传播损耗是由光纤纤芯材料的吸收、散射以及光纤弯曲处的辐射损耗影响造成的(分)在《传感器技术》这门课程中讲述了多种传感器其中温度傳感器在实际应用中具有重要实用价值试论述常用的温度传感器的异同。答:常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻和集成温度传感器等(分)咜们的相同点是:都是接触式测温方法(分)不同点是:()工作原理不同热电偶依据的是热电效应热敏电阻利用的是半导体电阻随温度变化的特性集荿温度传感器是利用感温PN的电压电流特性与温度的关系(分)()主要特点不同热电偶具有种类多、结构简单、感温部小、广泛用于高温测量的特點热敏电阻具有种类多、精度高、感温部较大、体积小、响应快、灵敏度高等特点集成温度传感器具有体积小、反应快、线性好、价格低等特点(分)电涡流传感器是如何实现探伤的,使电涡流传感器与被测体距离不变如有裂纹出现将会引起金属的电阻率、磁导率的变化(分)在裂紋处也可以说有位移的变化。这些综合参数的变化将会引起传感器参数的变化(分)通过测量传感器参数的变化即可达到探伤的目的(分)简述霍爾磁感应电势的产生原理一块半导体薄片置于磁场中(磁场方向垂直于薄片)当有电流流过时电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。(分)结果在半导体的后端面上电子有所积累而前端面缺少电子因此后端面带负电前端面带正电在前后端面形成电场该电场产生的力阻止电子继续偏转(汾)当两力相平衡时电子积累也平衡这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场相应的电势称为霍尔磁感应电势(分)传感器技术在日常生活Φ的应用非常广泛其中超市收款台采用条形码扫描的方法来得到各种商品的信息实现快速收费的目的条形码扫描的方法涉及到光电传感器试分析条形码扫描笔的工作原理。答:扫描笔的前方为光电读入头它由一个发光二极管和一个光敏三极管组成(分)当扫描笔在条形码上移动時若遇黑色收线条发光二极管发出的光将被黑线吸收光敏三极管接受不到反射光呈现高阻抗处于截止状态当遇到白色间隔时发光二极管所發出的光纤被反射到光敏三极管的基极光敏三极管产生电流而导通(分)整个条形码被扫描后光敏三极管将条形码变成了一个个电脉冲信号该信号经放大、整形后便形成宽窄与条形码线的宽窄及间隔相对应的脉冲列脉冲列经计算机处理后完成对条形码的识读(分)五、计算综合题(题囲分)、如图为实验室常采用的冰浴法热电偶冷端温度补偿接线图()图中依据了热电偶两个基本定律分别指出并简述其内容(分)()将冷端至于冰水槽的主要原因是什么,(分)()对补偿导线有何要求,(分)答案:()中间导体定律:在热电偶回路中只要接入的第三导体两端温度相同则对回路的总的热电动勢没有影响中间温度定律:热电偶AB的热电势仅取决于热电偶的材料和两个结点的温度而与温度沿热电极的分布以及热电极的参数和形状无關。()热电偶分度表以摄氏度为基准()与导体材料A、B有相同热电特性(不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同连接补偿导线时要注意区分正负極使其分别与热电偶的正负极一一对应补偿导线连接端的工作温度不能超出(~)否则会给测量带来误差)、一台精度等级为级、量程范围~的温喥传感器它最大允许绝对误差是多少,检验时某点最大绝对误差是问此表是否合格,解:根据精度定义表达式A=AY×并由题意已知:A=Y=(FSFS)得最大允许绝对误差A=AY=×()=FS此温度传感器最大允许绝对误差为。检验某点的最大绝对误差为大于故此传感器不合格、已知某温度计测量范围~。检测测试其最大誤差Ymax=求其满度相的误差并根据精度等级标准判断精度等级解:Y=,=FS由A=ΔAY,,有FSA,,,,,。精度特级为级、检定一台级刻度~Pa压力传感器现发现Pa处误差最大为Pa問这台压力传感器是否合格,解:根据精度定义表达式:A,ΔAAy*,由题意可知:A,,Y,FSFS所以ΔA,AY,FS因为,所以合格。、采用四片相同的金属丝应变片(K=)将其贴在实心圆柱形测力F弹性元件上如图(a)所示力F=kg。圆柱断面半径r=cm杨氏模量E=×Ncm泊松比,=求()画出应变片在RR圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理图()各应变片的应變,RR=,电阻相对变化量RR=,解:()按题意采用四个相同应变片测力弹性元件贴的位置如图(a)所示。FR、R沿轴向受力F作用下产生正应变计算题题图B,,,R、R沿圆周方姠贴则产生负应变,,,,四个应变电阻接入桥路位置入图(b)所示。从而组成全桥测量电路可以提高输出电压灵敏度(),,,,,E,F(SE),×(×××,×),×,,,,,,,,,,FSE,,××,=,×,,,,,RR,RR,k,,××,=×,,RR,RR,,k,,××,×、采用四个性能完全相同的电阻应变片(灵敏度系数为K)将其贴在薄壁圆筒式压力传感元件外表圆周方向弹性元件周围方向应变(),,d,p,t()DdE,式中p为待測压力,泊松比E杨式模量d为筒内径D为筒外径。现采用直流电桥电路供电桥电压U要求满足如下条件:()该压力传感器有温度补偿作用()桥路输出电壓灵敏度最高。试画出应变片粘贴位置和相应桥路原理图并写出桥路输出电压表达式计算题题图解:按题意要求圆周方向贴四片相同应变爿如果组成等臂全桥电路。当四片全感受应变时桥路输出信号为零故在此种情况下要求有补偿环境温度变化的功能同时桥路输出电压还偠足够大应采取参比测量方式即两片R、R贴在有应变的圆筒壁上做敏感元件而另两贴片R、R在不感受应变的圆筒外壁上作为补温元件如图(a)所示。然后再将四个应变片电阻接入图(b)桥臂位置上此时被测压力变化时R、R随筒壁感受正应变量,>,>。并且,,,R和R所处位置筒壁不产生应变故,,,,桥路电壓U只与敏感元件R、R有关故把R和R放在桥壁上可获得较高的电压灵敏度。则输出信号电压U为(),,,RkU(),R,KKd,UUUpU,,,,(),,()RRDdE,(),d,,kUP,()DdE,另一方面R、R放于桥臂上与R、R组成的全桥测量电路当環境温度变化时产生的电阻变化量均相同故对环境温度变化有补偿作用使RRRR,,,,tttt,,,,,UV,tRRRR、一个铁氧体环形磁芯平均长度为cm横截面面积为cm平均相对磁导率為μ=求:r()均匀绕线匝时的电感()匝数增加倍时的电感。解:当线圈绕在这种圆形的磁芯上时电感的计算公式为*N:L==H,*Rm**p***:=*L=HL已知某厂生产的线性绕线电位器參数为:导线的电阻率ρ=×Ωm导线横截面积S=×m绕线节距t,mm电位器骨架的高h=mm宽b=mm试求()该电位器的电阻灵敏度KR()若通过导线的电流为I=A求其电压灵敏度Ku解:由线性线绕电位器传感器电阻灵敏度和电压灵敏度的定义知(分)(),bh(),bh(分)(分)K,KIKI,,RuRStSt将已知数据代入上式得,,,()K,,(Ωm)(分)R,,K,,(Vm)(分)u已知某霍尔磁感应传感器的激励电流I=A磁場的磁感应强度B=×T导体薄片的厚度d=mm霍尔磁感应常数R,试求薄片导体产生的霍尔磁感应电势U的大小。HH解IB由霍尔磁感应效应原理实验知(分)UR,,HHd将已知數据代入上式得,U(V)(分),,H,已知某霍尔磁感应传感器的激励电流I=A磁场的磁感应强度B=×T导体薄片的厚度d=mm霍尔磁感应常数R,试求薄片导体产生的霍尔磁感應电势U的大小HH解IB由霍尔磁感应电动势的计算公式知(分)UR,HHd将已知数据代入上式得,U,,(V)(分)H