傳感器試題填空題和簡答題整理

1、一：填空題(每空1分)1 .依據(jù)傳感器的工作原理，傳感器分敏感元件，轉換元件，測量電路三個部分組成。2 .半導體應變計應用較普遍的有體型、薄膜型、擴散型、外延型等。3 .光電式傳感器是將光信號轉換為的光敏元件，根據(jù)光電效應可以分為外光電效應，內(nèi)光電效應，熱釋電效應三種。4 .光電流與暗電流之差稱為光電流。5 .光電管的工作點應選在光電流與陽極電壓無關的飽和區(qū)域內(nèi)。6 .金屬絲應變傳感器設計過程中為了減少橫向效應，可采用直線柵式應變計和箔式應變計結構。7 .反射式光纖位移傳感器在位移-輸出曲線的前坡區(qū)呈線性關系,在后坡區(qū)與距離的平方成反比關系。8 .根據(jù)熱敏電阻的三種類型，其中臨界溫度系數(shù)型最適

2、合開關型溫度傳感器。9 .靈敏度是描述傳感器的輸出量對輸入量敏感程度的特性參數(shù)。其定義為：傳感器輸出量的變化值與相應的被測量的變化值之比,用公式表示k(x)=Ay/Ax。10 .線性度是指傳感器的輸出量與輸入量之間是否保持理想線性特性的一種度量。按照所依據(jù)的基準之線的不同，線性度分為理論線性度、端基線性度、獨立線性度、最小二乘法線性度等。最常用的是最小二乘法線性度。11 .根據(jù)敏感元件材料的不同，將應變計分為金屬式和半導體式兩大類。12 .利用熱效應的光電傳感器包含光-熱、熱-電兩個階段的信息變換過程。13 .應變傳感器設計過程中，通常需要考慮溫度補償，溫度補償?shù)姆椒姌蜓a償法、計算機補償法、

3、應變計補償法、熱敏電阻補償法。14 .應變式傳感器一般是由電阻應變片和測量電路兩部分組成。15 .傳感器的靜態(tài)特性有靈敏度、線性度、靈敏度界限、遲滯差和穩(wěn)定性。16 .在光照射下，電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應，入射光強改變物質導電率的物理現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應。17 .光電管是一個裝有光電陰極和陽極的真空玻璃管。18 .光電管的頻率響應是指一定頻率的調(diào)制光照射時光電輸出的電流隨頻率變化的關系，與其物理結構、工作狀態(tài)、負載以及入射光波長等因素有關。多數(shù)光電器件靈敏度與調(diào)制頻率的關系為Sr(f)=Sr。/(1+4兀2f22)19 .內(nèi)光電效應可分為光電導效應和光生伏特效應。20 .國家

4、標準GB7665-87對傳感器下的定義是： 能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成。21 .傳感器按輸出量是模擬量還是數(shù)字量，可分為模擬量傳感器和數(shù)字量傳感器22 .傳感器靜態(tài)特性的靈敏度用公式表示為：2)=輸出量的變化值/輸入量的變化值=/X23 .應變計的粘貼對粘貼劑的要求主要有：有一定的粘貼強度；能準確傳遞應變；蠕變?。粰C械滯后小;耐疲勞性好;具有足夠的穩(wěn)定性能；對彈性元件和應變計不產(chǎn)生化學腐蝕作用；有適當?shù)膬Υ嫫?；應有較大的溫度適用范圍。24 .根據(jù)傳感器感知外界信息所依據(jù)的基本校園，可以將傳感器分成三大類：物理傳感器，化學傳感

5、器，生物傳感器。P325 .應變式測力與稱重傳感器根據(jù)彈性體的的結構形式的不同可分為柱式傳感器、輪輻式傳感器、懸梁式傳感器和環(huán)式傳感器26 .大多數(shù)接收器對所感受的波長是有選擇性的，接受器對不同波長光的反應程度稱為光譜27 .應變式傳感器一般是由電阻應變片和測量電阻兩部分組成。28 .應變式傳感器的基本構成通?？煞譃閮刹糠?彈性敏感元件、應變計29 .傳感器種類繁多，根據(jù)傳感器感知外界信息的基本效應，可將傳感器分為基于物理效電,基于化學效應，分子識別三大類。30 .長為1、截面積為A、電阻率為p的金屬或半導體絲，其電阻為：RloA31 .傳感器是靜態(tài)特性有靈敏度、線性度、靈敏度閾值、遲滯差、穩(wěn)

6、定性(5)32 .溫度補償?shù)姆椒姌蜓a償法、計算機補償法、應變計補償法、熱敏電阻補償法(4)33 .在應變計設計過程中，為了減少橫向效應，可采用直角線柵式應變計或箔式應變計。34 .光電式傳感器是將光信號轉換為電信號的光敏元件，其中內(nèi)光電效應可以分為光電導效理、光生伏特效應。35 .應變計的允許的最高工作頻率f是應變計的重要參數(shù)，若應變波幅測量的相對誤差為e,在該材料中的彳播速度為v,則對于L的應變計，其f=一jse。136 .應變計根據(jù)敏感元件的材料不同，可分為金屬式和半導體式。37 .應變計根據(jù)敏感元件的不同可以分為金屬式和半導體式兩大類。38 .應變測力傳感器由彈性體、應變計和外殼組成。

7、39 .內(nèi)光電效應分為光電導效應和光生伏特效應。40 .光敏電阻的溫度特性的公式是 a=a=R R2 2R R100%100%(R(R 為在一定光照下，溫度為TI(T(T2丁1水2時的阻值；R為在一定光照下，溫度為T2時的阻值)41 .電阻應變計，也稱應變計或應變力，是一種能將機械構件上的應變的變化轉換成電阻變強的傳感元件。42 .一個高階系統(tǒng)的傳感器總可以看成是由若干個零階系生一階和二階系統(tǒng)組合而成的。43 .敏感光柵越窄，基長越長的應變計，其橫向效應引起的誤差越小(大/小)。44 .應變式傳感器的基本結構通常可以分為兩部分，彈性敏感元件和應變計。45 .應變計自補償方法包括：選擇式自補償應

8、變計和雙金屬敏感柵自補償應變計。46 .入射光強改變物質導電率的物理現(xiàn)象叫做光電導效應。47 .光電倍增管是利用二次電子釋放效應，將光電流在管內(nèi)部進行放大。48 .依據(jù)傳感器的輸出信號形式，傳感器可分為模擬式傳感器，數(shù)字式傳感器。49 .兩個各有G(s)和G(s)傳遞函數(shù)的系統(tǒng)串聯(lián)后，如果其阻抗匹配合適，相互之間不影響彼此的工作狀態(tài)，那么其傳遞函數(shù)為G(s尸GI(S)?G2(s)。50 .實驗表明，金屬線材的應變計實際靈敏度k恒(、或=)理論靈敏度系數(shù)k0,其原因除了粘合劑、基片傳遞變形失真外，主要原因是存在橫向效應。51 .光電倍增管是利用二次電子釋放效應,將光電流在管內(nèi)部進行放大。它由光電

9、陰極、若干倍增極和陽極三部分組成。52 .根據(jù)傳感器感知外界信息所依據(jù)的基本效應，可將傳感器分為三大類，分別是：物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器靈敏度，其表達式為:S()U()T5輸入逐漸增加到某一值，與輸入逐漸減小到同一入值時的輸出值不相等，叫做遲滯現(xiàn)象。遲滯差表示這種不相等的程度。其值以滿量程的輸出丫FS的百分數(shù)表示。由于環(huán)境改變而帶來的溫度誤差，稱為應變計的溫度誤差，又稱熱輸出懸臂梁作為彈性敏感原件，根據(jù)其界面形狀不同，一般可分為等截面梁和等強度梁。度和靈敏度是傳感器的靜態(tài)指標,而頻率響應特性是傳感器的動態(tài)指標。金屬電阻的應變效應是金屬電阻應變片工作的物理基礎。光纖的類型按折射率變化類

10、型分類有躍階折射率光纖,漸變折射率光纖，按傳播模式的多少分類有單模光纖,多模光纖。相位型光纖傳感器通常使用相位檢測的方法，該方法主要包括：零差檢測、外差檢測、合成外差檢測等三種方法。測量加速度的傳感器種類很多，目前使用最廣泛、最普遍的是壓電加速度傳感器熱敏電阻有三種類型，即正溫度系數(shù)型、負溫度系數(shù)型、臨界溫度系數(shù)型傳感器按工作原理分為：應變式，電容式，電感式等。內(nèi)光電效應分為：光電導效應和光生伏特效應。光電二極管是利用PN結單向導電性的結構光電器件依據(jù)光纖傳感器的原理，可以分為強度型（振幅型）光纖傳感器與干涉型光纖傳感SL。從傳感器機理上來說，光纖傳感器可分為振幅型和相位型兩種。當某些晶體沿一

11、定方向伸長或者壓縮是，在其表面上會產(chǎn)生電荷，這種效應稱為壓電效溫度傳感器從使用上分大致可以分為接觸型和非接觸型兩大類輻射能量的最大值所對應的波長隨溫度的升高想短波方向移動，用公式表達為。半導體應變片工作原理是基于壓阻效應,它的靈敏系數(shù)比金屬應變片的靈敏系數(shù)大十倍。半導體色敏傳感器是在同一硅基片上具有兩個深淺不同的PN結，其中淺結對短波長光響應好,深結對長波長光響應好傳感器靈敏度定義為：k（x）x光電二極管是利用PN結單向導電性的結構光電器件變磁阻式傳器是利用被測量調(diào)制磁路的磁阻，導致線圈電感量改變,實現(xiàn)對被測量測量的。75 .半導體傳感器大致可分為接觸型和非接觸型，前者是讓溫度傳感器直接與待測

12、對象接觸，后者是使溫度傳感器與待測對象離開一定距離，檢測從待測對象放射出的紅外線，從而達到測溫的目的。76 .紅外熱輻射傳感器，從原理上又可分為熱電型和光量子型。77 .壓電諧振式傳感器有應變敏感型、熱敏感型、聲敏感型、質量敏感型和回轉敏感型等五種。78 .熱敏電阻主要有哪三種類型：正溫度系數(shù)型（PT。、臨界溫度系數(shù)型（CTR、負溫度系數(shù)型（NT。79 .溫度傳感器從使用上大致可分為（接觸類）和（非接觸類）兩大類。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)定性等。（2分）53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65

13、.66.67.68.69.70.71.72.73.74.1、霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應強度相單位控制電流時的霍爾電勢的大小。（2分）3、光電傳感器的理論基礎是光電效應。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應分為三類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應，這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應，這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動勢的光生伏特效應，這類元件有光電池、光電儀表。4 .熱電偶所產(chǎn)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，其表達式為kNAT(T(TT0)

14、ln)lnT0( (AB) )dTEab(T,To)=eNB。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(nèi)部產(chǎn)生機械壓力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)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(chǎn)生機械變形，這種現(xiàn)象稱為負壓電效應。(2分)6 .變氣隙式自感傳感器,當街鐵移動靠近鐵芯時,鐵芯上的線圈電感量(增加減小不變)(2分)7 .儀表的精度等級是用儀表的(相對誤差絕對誤差引用誤差)來表

15、示的。(28 .電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關系，除(變面積型變極距型變介電常數(shù)型)外是線性的。(2分)9 .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簡答題1、簡說光電倍增管的工作原理。答；利用二次電子釋放效應，將光電流在管內(nèi)部進行放大。所謂二次電子釋放效應是指高速電子撞擊固體表面，再發(fā)射出二次電子的現(xiàn)象。2、簡要說明光電倍增管的工作原理。光陰極在光子作用下發(fā)射電子，這些電子被外電場(或磁場)加速，聚焦于第一次極。這些沖擊次極的電子能使次極釋放更多的電子，它們再被聚焦在第二次極。

16、這樣，一般經(jīng)十次以上倍增，放大倍數(shù)可達到1081010。最后，在高電位的陽極收集到放大了的光電流。輸出電流和入射光子數(shù)成正比。3、簡述溫度補償方法有哪些？：(1)電橋補償法。(2)輔助測溫元件微型計算機補償法。(3)應變計自補償法。(4)熱敏電阻補償法。4、溫度傳感器從使用上分為什么？各自有何不同。溫度傳感器從使用上大致分文接觸型和非接觸型兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測對象接觸，后者是使溫度傳感器與待測對象離開一定距離，檢測從待測對象放射出的紅外線，從而達到測溫的目的。5、應變式傳感器與其他類型傳感器相比具有如下特點：(1)測量范圍廣、精度高。(2)性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長。(3)頻率響

17、應特性較好。(4)能在惡劣的環(huán)境條件下工作。(5)易于實現(xiàn)小型化、整體化6、晶體的壓電效應和反向壓電效應的定義。答：當某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時，在其表面上會產(chǎn)生電荷(束縛電荷)，這種效應稱為壓電效應。壓電效應是可逆的，即晶體在外電場的作用下要發(fā)生形變，這種效應稱為反向壓電效應。7、應變計溫度誤差產(chǎn)生的原因？答：產(chǎn)生溫度誤差的原因有兩點：(1)敏感柵金屬絲電阻本身隨溫度發(fā)生變化。(2)試件材料與應變絲材料的線膨脹系數(shù)不一，是應變絲產(chǎn)生附加變形而造成的電阻變化。8、光電效應可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎的光電傳感器。答：光電效應可分為：a)外光電效應：指在光的照射

18、下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。b)內(nèi)光電效應：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。c)光生伏特效應：利用光勢壘效應，光勢壘效應指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電動勢。光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式有源器件。9、金屬式應變片和半導體式應變片在工作原理上有什么不同？答：金屬應變片是通過變形改變絲柵的幾何尺寸，而它的電阻率一般不變，半導體應變片是基于壓阻效應而工作的，就是說沿半導體晶軸的應變，使它的電阻率有很大的變化，從而產(chǎn)生電阻變化。10、傳感器技術發(fā)展迅速的原因答

19、：(1)電子工業(yè)和信息技術促進了傳感器產(chǎn)業(yè)的相應發(fā)展(2)政府對傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供資助并大力扶植(3)國防、空間技術和民用產(chǎn)品有廣大的傳感器市場(4)在許多高新技術領域可獲得用于開發(fā)傳感器的理論和工藝2.3靜態(tài)特性標定方法是什么？答：標定方法：首先是創(chuàng)造一個靜態(tài)標準條件，其次是選擇與被標定傳感器的精度要求相適應的一定等級的標定用儀器設備。然后開始對傳感器進行靜態(tài)特性標定。什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小系統(tǒng)誤差？答：當我們對同一物理量進行多次重復測量時，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本身不完

20、善所引起的誤差。方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進行近似的測量所引起的誤差。環(huán)境誤差：是由于測量儀表工作的環(huán)境(溫度、氣壓、濕度等)不是儀表校驗時的標準狀態(tài)，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。個人誤差：是指由于測量者本人不良習慣或操作不熟練所引起的誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法：引入更正值法：若通過對測量儀表的校準，知道了儀表的更正值，則將測量結果的指示值加上更正值，就可得到被測量的實際值。替換法：是用可調(diào)的標準量具代替被測量接入測量儀

21、表，然后調(diào)整標準量具，使測量儀表的指針與被測量接入時相同，則此時的標準量具的數(shù)值即等于被測量。差值法：是將標準量與被測量相減，然后測量二者的差值。正負誤差相消法：是當測量儀表內(nèi)部存在著固定方向的誤差因素時，可以改變被測量的極性，作兩次測量，然后取二者的平均值以消除固定方向的誤差因素。選擇最佳測量方案：是指總誤差為最小的測量方案，而多數(shù)情況下是指選擇合適的函數(shù)形式及在函數(shù)形式確定之后，選擇合適的測量點。如何獲得傳感器的靜特性？答：傳感器的靜特性由靜特性曲線反映出來，靜特性曲線由實際測繪中獲得。傳感器的靜特性的用途是什么？答：人們根據(jù)傳感器的靜特性來選擇合適的傳感器。2檢測系統(tǒng)的一般構成框圖：1）

22、傳感器是檢測系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，設計時要充分考慮被測量和被測對象的特點，在了解被測對象和各種傳感器的特性的基礎上，根據(jù)被測量精度的要求、被測量變化范圍、被測量所處的環(huán)境條件、傳感器的體積以及整個檢測系統(tǒng)的性能要求等限制，合理地選擇傳感器。2）信號調(diào)理電路是對傳感器的傳輸電信號做進一步的加工處理，多數(shù)是進行信號之間的轉換，包括對信號的轉換、放大濾波等。3）紀錄、顯示儀器是將所測的信號變成一種能成為人們所理解的形式，以供人們觀察和分析。4）信號分析處理用來對測試所得的實驗數(shù)據(jù)今夕處理、運算、邏輯判斷、線性變換，對動態(tài)測試結果做頻譜分析（幅值譜分析、功率譜分析）、相關分析等，完成這些工作必須采用計算機技

23、術。數(shù)據(jù)處理結果通常送到顯示器和執(zhí)行機構去。所謂的執(zhí)行機構通常指各種繼電器、電磁鐵、電磁閥門、電磁調(diào)節(jié)閥、伺服電動機等，他們在電路中是起通斷、控制、調(diào)節(jié)、保護等作用的電氣設備。數(shù)據(jù)顯示、紀錄、分析、綜合判斷、決策、監(jiān)控3.傳感器組成框圖:輸出信息論述CCD勺工作原理，如何用設計一臺攝像機。（6分）答：CC迎一種半導體器件，在N型或P型硅襯底上生長一層很薄的02,再在02薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的MOSfe容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構成了CCDK片。CCR以把光信號轉換成電脈沖信號。每一個脈沖只反映一個光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。.以石英晶體為例簡述壓電效應產(chǎn)生的原理。（6分）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(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，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態(tài)；而當作用力方向改