傳感器考試試題及答案

1、傳感器原理及其應(yīng)用習(xí)題第1章傳感器的一般特性一、選擇、填空題1、衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是_靈敏度 等。2、 通常傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、_轉(zhuǎn)換電路能把外界非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件和裝置。、線性度遲滯重復(fù)性.三部分組成，是3、 傳感器的標(biāo)定是通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立傳感器起輸入量與輸出量之間的關(guān)系，并確定不同使用 條件下的誤差關(guān)系。4、 測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差，按性質(zhì)可被分為 _粗大、系統(tǒng)和隨機(jī)誤差三類，其中隨機(jī)誤差可以通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求平均的方法來(lái)減小它對(duì)測(cè)量結(jié),其響應(yīng)速度越慢；二階傳感器的固有頻率3果的影響。5、一階傳感器的時(shí)間常數(shù)T越其工作頻帶越寬。6、7、8、按所依據(jù)的基準(zhǔn)直線的不同，傳

2、感器的線性度可分為 非線性電位器包括通常意義上的傳感器包含了敏感元件和（CA.放大電路B.數(shù)據(jù)采集電路C.和）兩個(gè)組成部分。 轉(zhuǎn)換元件兩種。D.濾波元件9、若將計(jì)算機(jī)比喻成人的大腦，那么傳感器則可以比喻為A.眼睛 B.感覺(jué)器官C.10、屬于傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)的是（D ）A.固有頻率B.臨界頻率11、衡量傳感器靜態(tài)特性的指標(biāo)不包括（A.線性度B.靈敏度C.頻域響應(yīng)D.重復(fù)性12、下列對(duì)傳感器動(dòng)態(tài)特性的描述正確的是 一階傳感器的時(shí)間常數(shù)T越大， 二階傳感器的固有頻率3 0越小， 一階傳感器的時(shí)間常數(shù)T越小， 二階傳感器的固有頻率3 0(B手 D.C.阻尼比）。皮膚D.重復(fù)性A B C D（ 其響應(yīng)

3、速度越快 其工作頻帶越寬 其響應(yīng)速度越快。越小，其響應(yīng)速度越快。二、計(jì)算分析題1、什么是傳感器？由幾部分組成？試畫出傳感器組成方塊圖。2、傳感器的靜態(tài)性能指標(biāo)有哪一些，試解釋各性能指標(biāo)的含義。 作業(yè)3、傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)有哪一些，試解釋各性能指標(biāo)的含義第2章電阻應(yīng)變式傳感器效應(yīng)；半導(dǎo)應(yīng)變效應(yīng)。直線的電阻絲繞成 _橫向_效應(yīng)。試驗(yàn)材料和電阻絲材料的線性膨脹一、填空題1、金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱體或固體受到作用力后_電阻率 發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻_敏感柵后長(zhǎng)度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度下降了，這種現(xiàn)象稱為2、產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有 電阻溫度

4、系數(shù)的影響、 系數(shù)的影響_。3、 應(yīng)變片溫度補(bǔ)償?shù)拇胧┯?電橋補(bǔ)償法_、_應(yīng)變片的自補(bǔ)償法、。4、在電橋測(cè)量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，_全橋接法可以得到最大靈敏度輸出。5.半導(dǎo)體應(yīng)變片工作原理是基于壓阻倍 67電阻應(yīng)變片的配用測(cè)量電路采用差動(dòng)電橋時(shí)，不僅可以消除_的作用。效應(yīng)，它的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)大十線性誤差同時(shí)還能起到溫度補(bǔ)償7、若應(yīng)變計(jì)基長(zhǎng)L=40mm應(yīng)變波速v=5000m/s,則上升時(shí)間t k=, 可測(cè)頻率f=。8壓阻式傳感器測(cè)量電橋的電源可采用 。9、應(yīng)變式傳感器主要用于測(cè)量等物理量；光電式傳感器主要用于測(cè)量等物理量；壓電式傳感器主要用于測(cè)量等物理量。

5、效應(yīng)工作的。對(duì)金屬應(yīng)變片，其電阻的變化主要是由于10、應(yīng)變式傳感器是基于R -中的S系的電量輸出的裝置選擇：1、 全橋差動(dòng)電路的電壓靈敏度是單臂工作時(shí)的（C ）。A.不變 B. 2 倍 C. 4倍 D. 6 倍2. 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?。– ）ABCD變化引起的.濕敏傳感器是指能將.轉(zhuǎn)換為與其成一定比例關(guān).兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片.兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)工作應(yīng)變片串聯(lián).兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片.兩個(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片3、產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要原因有（A、電阻絲有溫度系數(shù)B、試件與電阻絲的線膨脹系數(shù)相同

6、C、電阻絲承受應(yīng)力方向不同4. 利用電橋進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償片的選擇是A .與應(yīng)變片相鄰，且同質(zhì)的工作片B .與應(yīng)變片相鄰，且異質(zhì)的工作片C.與應(yīng)變片相對(duì)，且同質(zhì)的工作片D .與應(yīng)變片相對(duì)，且異質(zhì)的工作片 通常用應(yīng)變式傳感器測(cè)量（C ）A.溫度BC.加速度D影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù)A.導(dǎo)電材料電阻率的變化C.導(dǎo)電材料物理性質(zhì)的變化電阻應(yīng)變片的線路溫度補(bǔ)償方法有A.差動(dòng)電橋補(bǔ)償法BC補(bǔ)償線圈補(bǔ)償法D金屬絲應(yīng)變片在測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)變時(shí)，A貼片位置的溫度變化電阻絲材料的電阻率變化AB )5.6.7.C、.密度.電阻K的主要因素是（BB ）。.導(dǎo)電材料幾何尺寸的變化.導(dǎo)電材料化學(xué)性質(zhì)的變化A B ）。.

7、補(bǔ)償塊粘貼補(bǔ)償應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法.恒流源溫度補(bǔ)償電路電阻的相對(duì)變化主要由（）來(lái)決定的。B、電阻絲幾何尺寸的變化D、外接導(dǎo)線的變化二、計(jì)算分析題 1說(shuō)明電阻應(yīng)變測(cè)試技術(shù)具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。（1）這類傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，性能穩(wěn)定、可靠；（2）易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化和多點(diǎn)同步測(cè)量、遠(yuǎn)距測(cè)量和遙測(cè)；（3）靈敏度高，測(cè)量速度快，適合靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量； 可以測(cè)量各種物理量。k= 2的金屬箔式應(yīng)變片臺(tái)采用等強(qiáng)度梁的電子秤，在梁的上下兩面各貼有兩片靈敏系數(shù)均為做成秤重傳感器。已知梁的 L = 100mm, b=11mm h= 3mm 梁的彈性模量 E=2.1 x 104 N/mrri將應(yīng)變 片接入直流四臂電路，

8、供橋電壓 Usr =12V。試求：秤重傳感器的靈敏度(V/kg)?;當(dāng)傳感器的輸出為68mv時(shí)，問(wèn)物體的荷重為多少？提示：等強(qiáng)度梁的應(yīng)變計(jì)算式為 =6FL/bh2EhbA& = A 7 = 1戡 = 0.3x 0.191 = 0.05733 一個(gè)量程為10kN的應(yīng)變式測(cè)力傳感器，其彈性元件為薄壁圓筒軸向受力，外徑20mm內(nèi)徑18mm在 其表面粘貼八個(gè)應(yīng)變片，4個(gè)沿軸向粘貼，4個(gè)沿周向粘貼，應(yīng)變片的電阻值均為 120歐，靈敏度為2，泊松系數(shù)0. 3,材料彈性模量E=2.1x1011 Pa。要求；(1) 給出彈性元件貼片位置及全橋電路；(2) 計(jì)算傳感器在滿量程時(shí)，各應(yīng)變片電阻變化；(3) 當(dāng)橋路

9、的供電電壓為I0V時(shí)，計(jì)算傳感器的輸出電壓解：(1).全橋電路如下圖所示(2).圓桶截面積應(yīng)變片1、2、3、4感受縱向應(yīng)變;=珂=Eg = Er = E.應(yīng)變片5、6 7、8感受縱向應(yīng)變; = $=?=鬼=5滿量程時(shí):!0 =尅比=理=人&=比耳只=芨芒一艮10x10AS=2.Oxpj- xl 20 = 0 19 lO597x10x21x17】= lx20xri +(n) =1.037x10*；2、9”107乂2,1：200=38200X10 12 (C)=3.82 X10 8C輸出電壓Ua5、某壓電晶體的電容為1000pF, 并聯(lián)電容為(1)(2)(3)(4)Q 382 叫 1.137 10

10、3 VCa33.6 10 12kq=2.5C/cm,電纜電容Cc=3000pF,示波器的輸入阻抗為1MQ和50pF,求：壓電晶體的電壓靈敏度足 測(cè)量系統(tǒng)的高頻響應(yīng)； 如系統(tǒng)允許的測(cè)量幅值誤差為 如頻率為10Hz,允許誤差為Ku Kq/Ca 注Ku；5%,可測(cè)最低頻率是多少？5%,用并聯(lián)連接方式，電容值是多大？解出解：(2)q1000 pF高頻(3)時(shí)，其響應(yīng)U amd 33K uFmCa Cc Ci2.5C / cm2.5 109V / cmCakqCc Ci100030005010 12F系統(tǒng)的諧振頻率1 1nR Ca Cc Ci16.17 108V/cm106 1000 30005010

11、12UmU am/ n/ n 2 , 得l_/1 /0.90251/ n 20.9025 /30.9025n) 2=9.25643/247 rad/s2nn=3.04245%(取等號(hào)計(jì)算)(3 / 33 =3.0424 3 n=3.0424 X 247=751.5(rad/s) f = 3 /2 n =751.5/2 n =119.6(Hz)由上面知，當(dāng) 3.5158、某霍爾元件I X bx d=10X 3.5 X1mm,沿I方向通以電流l=1.0mA,在垂直于lb面方向加有 B=0.3T,傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/A T,試求其輸出霍爾電勢(shì)及載流子濃度。由 K H =1/ned，得1932

12、03n=1/ (K H ed)=1/(22 X 1.6 10 X 1X 10 )=2.84 X 10 /m 輸出霍爾電壓UH = Kh IB=22V/A?TX 1.0mAX 0.3T3=6.6X 10 V=6.6mV9、 若一個(gè)霍爾器件的K=4mV/mA kGs,控制電流I =3mA將它置于1Gs5kGs變化的磁場(chǎng)中(設(shè) 磁場(chǎng)與霍爾器件平面垂直)，它的輸出霍爾電勢(shì)范圍多大？并設(shè)計(jì)一個(gè)20倍的比例放大器放大該霍爾 電勢(shì)。解： U H1 = K H IB 1=4mV/Ma?GsX 3mA 1Gs=12卩 V均勻磁場(chǎng)解：(1)(2)U H2 = K H IB 2=4mV/Ma?kG迸 3mA 5kG

13、s=60mV設(shè)計(jì)放大倍數(shù)A=20的比例放大器，略10、有一霍爾元件，其靈敏度 KH=1.2mV/mA kGs,把它放在一個(gè)梯度為 5kG9mm的磁場(chǎng)中，如 果額定控制電流是20mA設(shè)霍爾元件在平衡點(diǎn)附近作 0.1mm的擺動(dòng)，問(wèn)輸出電壓范圍為多少？解：對(duì)于梯度為5kGs/mm的磁場(chǎng)，當(dāng)霍爾元件在平衡點(diǎn)附近作 0.1mm的擺動(dòng)時(shí)，其磁場(chǎng)的變化 B= 5kGs/mm 0.1mm= 0.5kGs則霍爾元件輸出電壓的變化范圍為 UH = Kh I? B=1.2mV/mA?kG 20mA （ 0.5kGs） = 12mV11、試用霍爾傳感器設(shè)計(jì)磁平衡式測(cè)量電流的電路，給出電路圖，試分析其工作原理，給出被測(cè)

14、電流I 1的表達(dá)式。12、什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原因？霍爾電動(dòng)勢(shì)的大小、方向與哪些因素有關(guān)？第7章熱電式傳感器勻質(zhì)導(dǎo)電勢(shì)和溫一、填空題1、熱電偶在實(shí)際中測(cè)量溫度時(shí)，需要幾個(gè)定律來(lái)提供理論上的依據(jù)，這些定律分別是： 體定律中間導(dǎo)體定律,接導(dǎo)體定律02、 熱電偶傳感器的工作基礎(chǔ)是 閉合回路，產(chǎn)生的熱電勢(shì)包括 接觸差電勢(shì)兩部分。熱電偶的 連接導(dǎo)體 律是工業(yè)上運(yùn)用補(bǔ)償導(dǎo)線法進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)睦碚摶A(chǔ)；根據(jù)_中間導(dǎo)體定律，可允許采用任意的焊接方式來(lái)焊接熱電偶。三種。兩種。3、4、5、為熱敏電阻按溫度系數(shù)分為，_熱電偶的工作原理是 ，熱電勢(shì)包括 和300K時(shí)硅對(duì)0.7卩m光的吸收系數(shù)a為2000cm

15、,則平均透入深度;若對(duì)0.8卩m光，平均透入深度為10卩m 則a =6、熱輻射溫度計(jì)中調(diào)制盤的作用 1、A、C、2、A.C.選擇：BC）兩熱電極材料不同D.兩熱電極的兩端溫度相同熱電偶的冷端處理方法有：（AB ） 補(bǔ)償導(dǎo)線法 B 、冷端溫度恒溫法 相敏檢波 D 、串聯(lián)二極管 熱電偶中產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件是（ 兩熱電極材料相同B3、兩熱電極的兩端溫度不同電橋補(bǔ)償法差動(dòng)放大法，但能保持恒定不變的情況，可采用修正法。.5 C為了減小熱電偶測(cè)溫時(shí)的測(cè)量誤差，需要進(jìn)行的溫度補(bǔ)償方法不包括（ D A.補(bǔ)償導(dǎo)線法B.C.冷端恒溫法D.4、對(duì)于熱電偶冷端溫度不等于（BA.20 CB.0 CC.10CB ）0.兩熱電板材料不同.兩熱電極的兩端點(diǎn)溫度相同（ ）5、熱電偶中產(chǎn)生熱電勢(shì)的條件有（A.兩熱電極材料相同BC.兩熱電極的幾何尺寸不同 D6對(duì)集成溫度傳感器，下列敘述不正確的是A輸出線性好B測(cè)量精度高C測(cè)量溫度高D滿量程非線性偏離小、計(jì)算分析題1、熱電偶結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？2、用熱電偶測(cè)溫時(shí)為什么要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？其冷端溫