傳感器與檢測技術復習題

1、傳感器與檢測技術復習題一、填空：1、測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標主要有線性度、遲滯、重復性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性。3、光電傳感器的工作原理是基于物質的光電效應，目前所利用的光電效應大致有三大類：第一類是利用在光線作用下 _材料中電子溢出表面的現象，即外光電效應，光電管以及光電倍增管傳感器屬于這一類；第二類是利用在光線作用下材料電阻率發(fā)生改變的現象，即 內光電 效應。 光敏電阻 傳感器屬于這一類。第三類是利用在光線作用下 光勢壘 現象，即 _光生伏特_ 效應， 光敏二極管及光敏三極管_ 傳感器屬于這一類。4.熱電偶所產生的熱電勢是兩種導體的接觸電勢和單一導體的溫差電勢組成的，其

2、表達式為Eab（T，To）=。在熱電偶溫度補償中補償導線法（即冷端延長線法）是在連接導線和熱電偶之間，接入延長線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠并且環(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：某些鐵磁物質在外界機械力作用下，其內部產生機械壓力，從而引起極化現象，這種現象稱為正壓電效應。相反，某些鐵磁物質在外界磁場的作用下會產生機械變形，這種現象稱為負壓電效應。6. 熱電偶所產生的熱電勢是由兩種導體的接觸電勢和 單一導體的溫差電勢組成。在熱電偶溫度補償中，補償導線法（即冷端延長線法）是在連接導線 和熱電偶之間，接入延長線 ，它的作用是將熱電偶的參考端移

3、至離熱源較遠并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。9、霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應強度下單位控制電流時的霍爾電動勢的大小。15、測量過程中存在著測量誤差，按性質可被分為 _絕對誤差_ 、 相對誤差 _ 、和 引用誤差 _ 三類，其中 _絕對誤差_ 可以通過對多次測量結果求 平均 _ 的方法來減小它對測量結果的影響。16、電子顯示儀表分為模擬式 、 數字式 和屏幕顯示三大類。17、電阻應變片式傳感器按制造材料可分為 _金屬_ 材料和_半導體_體材料。它們在受到外力作用時電阻發(fā)生變化，其中的電阻變化主要是由 _電阻應變效應_ 形成的，而的電阻變化主要是由 壓阻效應 造成

4、的。18、氧化鋯氧量分析儀根據濃差電池原理設計而成。氧濃差電池由兩個“半電池”構成：一個“半電池”是已知氧氣分壓 的鉑參比 電極，另一個“半電池”是 含氧量 未知的測量 電極。19、磁電式傳感器是利用導體和磁場發(fā)生相對運動而在導體兩端 產生感應電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應（霍爾效應）而輸出電勢的。二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題目的括號內)。1. ( C )傳感器可用于醫(yī)療上-50150之間的溫度測量。 A.金屬輻射式B.熱電偶 C.半導體三極管D.比色計2.信號傳輸過程中，產生干擾的原因是( C ) A.信號是緩變的B

5、.信號是快變的 C.干擾的耦合通道D.信號是交流的3.差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為( D ) A. B. C. D.04. 非線性度是表示校準曲線( B )的程度。 A.接近真值B.偏離擬合直線 C.正反行程不重合D.重復性5. 將電阻應變片貼在( C )上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數的傳感器。 A.質量塊B.導體 C.彈性元件D.機器組件1. 非線性度是表示校準曲線( B )的程度。 A.接近真值B.偏離擬合直線 C.正反行程不重合D.重復性2. 半導體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率( A ) A.迅速下降B. 上升 C.保持不變D.歸零4. 半導體應變片具有( C )的優(yōu)

6、點。 A.可靠性高B.溫度穩(wěn)定性好 C.靈敏度高D.接口電路復雜三、簡答題：1、 簡述霍爾電動勢產生的原理。答：一塊長為l、寬為d的半導體薄片置于磁感應強度為磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當有電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢Uh。這種現象稱為霍爾效應，也是霍爾電動熱的產生原理。2、 簡述熱電偶的工作原理。答：熱電偶的測溫原理基于物理的“熱電效應”。所謂熱電效應，就是當不同材料的導體組成一個閉合回路時，若兩個結點的溫度不同，那么在回路中將會產生電動勢的現象。兩點間的溫差越大，產生的電動勢就越大。引入適當的測量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大小。3、 以石英晶體為例簡述壓

7、電效應產生的原理。答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現象同時在兩個表面上產生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態(tài)；而當作用力方向改變時，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱為正壓電效應。反之，如對石英晶體施加一定變電場，晶體本身將產生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應。石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形時，沒有體積變形壓電效應，但它具有良好的厚度變形和長度變形壓電效應。4、 簡述電阻應變片式傳感器的工作原理答：電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，即在導體產生機械變形時，它的電阻值相應發(fā)生變

8、化。6. 什么叫做熱電動勢、接觸電動勢和溫差電動勢？答：熱電動勢：兩種不同材料的導體（或半導體）A、B串接成一個閉合回路，并使兩個結點處于不同的溫度下，那么回路中就會存在熱電勢，因而有電流產生，相應的熱電勢稱為溫差電勢或塞貝克電勢，通稱熱電勢。 接觸電動勢：接觸電勢是由兩種不同導體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢。它的大小取決于兩導體的性質及接觸點的溫度，而與導體的形狀和尺寸無關。溫差電動勢：是在同一根導體中，由于兩端溫度不同而產生的一種電勢。7、簡述應變片在彈性元件上的布置原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補償作用。答：(1)貼在應變最敏感部位，使其靈敏度最佳；(2)在復合載荷下測量

9、，能消除相互干擾；(3)考慮溫度補償作用；單臂電橋無溫度補償作用，差動和全橋方式具有溫度補償作用。8、從傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性考慮，詳述如何選用傳感器。答：考慮傳感器的靜態(tài)特性的主要指標，選用線性度大、遲滯小、重復性好、分辨力強、穩(wěn)定性高、抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器。考慮動態(tài)特性，所選的傳感器應能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應時間或者應具有很寬的頻率響應特性。三、計算題1、如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應變片，工作時R1受拉，R4受壓，R=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當應變片受力發(fā)生應變時，橋路失去平衡，這時，就

10、用橋路輸出電壓Ucd表示應變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-（E/2）(R/R)。答：證明： 略去的二次項,即可得2. 下面是熱電阻測量電路，試說明電路工作原理并計算已知Rt是Pt100鉑電阻，且其測量溫度為T=50，試計算出Rt的值解：該熱電阻測量溫度電路由熱敏電阻、測量電阻和顯示電表組成。圖中G為指示電表，R1、R2、R3為固定電阻，Ra為零位調節(jié)電阻。熱電阻都通過電阻分別為r2、r3、Rg的三個導線和電橋連接，r2和r3分別接在相鄰的兩臂，當溫度變化時，只要它們的Rg分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在零位調整時，應使R4=Ra+Rt0為電阻

11、在參考溫度（如0°C）時的電阻值。三線連接法的缺點之一是可調電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導致電橋的零點不穩(wěn)。3. 1）制作霍爾元件應采用什么材料，為什么？2）為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一般為2 ：1？3）某霍爾元件l ×b ×d 為1.0× 0.35 ×0.1 cm3, 當方向通以電流I=1.0 mA, 在垂直lb方向加有均勻磁場B=0.3T, 傳感器的靈敏系數為22 V/A T, 試求其霍爾電勢及載流子濃度。1）采用半導體材料。因為其靈敏度高，輸出霍爾電勢大。 2）因為元件越薄，靈敏度系數越大。 3） 4.1）有一數字溫度計，測量范圍為 50 150,精度0.5級, 求當示值分別為-20,100時的絕對誤差和示值相對誤差。2）欲測量250 V電壓，要求測量示值相對誤差不大于 ±0.5%, 問選用量程為250 V電壓表,其精度為那一級? 若選用量程為300 V和500 V的電壓表,其精度又分別為那一級?3)已知待測電壓為400V左右,現有兩只電壓表,一只1.5