電力學(xué)院傳感器習(xí)題卷及答案

#3.5V某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由4.5mm變到5.0mm時，位移測量儀的輸出電壓由減至2.5V，求該儀器的靈敏度。3.5V解：該儀器的靈敏度為2mV/mm2.5_35S_2mV/mm5.0_4.5某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：鉗電阻溫度傳感器： 0.45Q/C電橋： 0.02WQ放大器： 100(放大倍數(shù))筆式記錄儀： O?2cm/v求：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值。解：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度為S=0.450.021000.2=0.18cm/C(2)記錄儀筆尖位移4cm時，所對應(yīng)的溫度變化值為4t 22.22C0.18有三臺測溫儀表，量程均為0~800C，精度等級分別為2.5級、2.0級和1?5級，現(xiàn)要測量500C的溫度，要求相對誤差不超過2.5%，選那臺儀表合理？解：2.5級時的最大絕對誤差值為 20C，測量500C時的相對誤差為4%;2.0級時的最大絕對誤差值為16C,測量500C時的相對誤差為3.2%;1.5級時的最大絕對誤差值為 12C,測量500C時的相對誤差為2.4%。因此，應(yīng)該選用 1.5級的測溫儀器。為什么導(dǎo)體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？答：因?yàn)閷?dǎo)體材料的□雖然很大，但p很小，故不宜做成元件，而絕緣材料的 p雖然很大，但卩很小，故也不宜做成元件。為什么霍爾元件一般采用 N型半導(dǎo)體材料？答：因?yàn)樵贜型半導(dǎo)體材料中，電子的遷移率比空穴的大，且卩n＞卩P,所以霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料。例：實(shí)驗(yàn)室兩個組測量兩袋米的重量，這兩袋米的重量（真值）分別為10Kg,100Kg;1、2組測量的數(shù)據(jù)分別為10.1Kg,100.5Kg計算兩組的絕對誤差和相對誤差。絕對誤癢：A=10.1?10;B=100.5?100;相對誤養(yǎng);A/10;B/100評判兩個組的測量準(zhǔn)確性？（高低）A<B1?有一溫度計，它的測量范圍為0?200C，精度為0.5級，該表可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為 。A.1CB.0.5CC.10CD.200C2?欲測量240V左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于 0.6%。問：若選用量程為250V電壓表，其精度應(yīng)選用哪一級?若選用量程為300V和500V的電壓表，其精度應(yīng)分別選用哪一級？0.5;0.2;0.23?已知待測力約為70N,現(xiàn)有兩只測力儀表，一只為0.5級，測量范圍為0~500N,另一只為1?0級，測量范圍為0~100N。問：選用哪一只測力儀表標(biāo)好？為什么？4?有一溫度計，它的測量范圍為0?200C，精度為0.5級，求：（1）該表可能出現(xiàn)的最大絕對誤差。1C（2）當(dāng)示值分別為20C>100C時的示值相對誤差。5%;1%案例1：某數(shù)控機(jī)床的主刀頭行程范圍： 0~250cm，試在電阻式、電容式、電感式三類位移傳感器中選用適合的一種來測量其行程距離。案例2:電子顯微鏡上下微調(diào)移動距離如何測量？試在電阻式、用電容式、電感式三類位移傳感器中選適合的一種來測量其行程距離。例1:用壓電加速度傳感器和電荷放大器測量振動加速度，如果加速度傳感器的靈敏度為80PC/g（g為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度=9.8m/s2），電荷放大器的靈敏度為 20mv/PC，當(dāng)振動加速度為5g時，求：S仁80PC/g:S2=20mv/PC:若輸入X=5g時y=s1*s2*x=8000mv=8v 電荷放大器的輸出電壓為多少？此電荷放大器的反饋電容為多少？ U0=q/Cf—Cf=U0/q=10A?12/2（T10A?3=5（ri0A?12F=50pF例2:用石英晶體加速度計測量機(jī)器的振動，已知加速度計的靈敏度 SQ為5PC/g，電荷放大器的靈敏度SU為50mv/PC，當(dāng)機(jī)器的振動達(dá)到最大加速度值時， 相應(yīng)的輸出電壓幅值為2V，試求該機(jī)器的振動加速度。U=q*su由u=2v可知q=40pc,而q=a*5PC/g口J得a=8g水案例分析：日用的電子秤重計運(yùn)用什么力傳感器？電阻應(yīng)變式力傳感器車床測量車刀切削力運(yùn)用的是什么力傳感器？壓電傳感器結(jié)露傳感器：近年來，結(jié)露傳感器的應(yīng)用使磁帶錄像機(jī) （VTR）轉(zhuǎn)軸、汽車的車窗玻璃、建材及其它精密機(jī)器等的結(jié)露問題得到解決。由樹脂和導(dǎo)電粒子組成的膜狀結(jié)構(gòu)的結(jié)露傳感器，其原理基于吸收水份后，導(dǎo)電粒子的間隔擴(kuò)大，電阻增大，并且結(jié)露傳感器的電路具有開矢特,性。這種傳感器能在結(jié)露等惡劣環(huán)境下長期使用?！飭栴}分析：氯化鋰濕度傳感器把濕度轉(zhuǎn)化成什么電信號？電阻一哪一種半導(dǎo)體陶瓷型濕度傳感器性能最好？ Mgcr20—sn02半導(dǎo)體陶二瓷型濕敏元件用于檢測錄像機(jī)和照相機(jī)結(jié)露的濕度傳感器？

B.半導(dǎo)體陶瓷型A.電解質(zhì)型濕度傳感器濕度傳感器 C.B.半導(dǎo)體陶瓷型1?什么叫N型半導(dǎo)體，特征是什么？什么叫 P型半導(dǎo)體，特征是什么？2什么什么叫做還原性氣體？都有哪些？ 叫做氧化性氣體？都有哪些？3?當(dāng)N型氣敏元件遇到氧化性氣體時電阻上升或下降？當(dāng) N型氣敏元件遇到還原性氣體時電阻上升或下降？P型半導(dǎo)體即空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體即自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體。特征：N滲入微量的五價元素：主要靠電子導(dǎo)電；自由電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載子子。P滲入微量的三價元素：主要靠空穴導(dǎo)電；自由電子是少數(shù)載流子，空穴是多數(shù)載子。1?在光線作用下能使物體的電阻率的現(xiàn)象稱為內(nèi)光電效應(yīng),基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有半導(dǎo)體光敏電阻、光敏電阻、光敏三極管、光敏晶閘管等。光敏電阻的工作原理是基于一。A外光電效應(yīng)B內(nèi)光電效應(yīng) C壓電效應(yīng) D光生伏特效應(yīng)在光線作用下，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象屬于一。A外光電效應(yīng)B內(nèi)光電效應(yīng) C光電發(fā)射 D光導(dǎo)效應(yīng)當(dāng)一定波長入射光照射物體時，反應(yīng)該物體光電靈敏度的物理量是A紅限 B屋子效率C逸出功 D普朗克常數(shù)5.光敏三極管的結(jié)構(gòu)，可以看成普通三極管的—用光敏二極管替代的結(jié)果。A集電極B發(fā)射極C集電結(jié) D發(fā)射結(jié)7?用光敏二極管或光敏三極管測量某光源的光通量時，是根據(jù)它們的—實(shí)現(xiàn)的。A光譜特性 B伏安特性 C頻率特性D光電特性紅外線傳感器室溫環(huán)境下R是使用最廣泛的紅外線傳感器A熱敏電阻紅外線傳感器 B熱電偶紅外線傳感器C熱電堆紅外線傳感器 D熱釋電紅外線傳感器菲涅耳透鏡可以提高R的接收靈敏度A熱敏電阻紅外線傳感器 B熱電偶紅外線傳感器C熱電堆紅外線傳感器 D熱釋電紅外線傳感器3?上題提高的靈敏度可達(dá)到10倍。:練習(xí)電阻應(yīng)變式力學(xué)傳感器的原理：它是由彈性敏感元件與電阻應(yīng)變片構(gòu)成。弾性元件在感受被測力時將產(chǎn)生變形.其表面產(chǎn)生應(yīng)變。粘貼在其表面的電阻應(yīng)變片將隨著變形，因此電阻值也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，測量出電阻變化值就可以推算出被測力的大小。通常用應(yīng)變式傳感器來測量（D）A.溫度B.密度 C.加速度D.電阻電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)化為（ D）的輸出。A.電阻b.電容C.電感D.電壓應(yīng)變片為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？因?yàn)楸粶y定物都有自己的熱膨脹系數(shù)，所以會隨著溫度的變化伸長或縮短。因此如果溫度發(fā)生變化，即使不施加外力貼在被測定物上的應(yīng)變片也會測到應(yīng)變。5?什么叫壓電效應(yīng)?壓電材料有哪些？ 壓電效應(yīng)：某些電介質(zhì)在沿一定的方向上受到外力的作用而變形時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，冋時在其皮相上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。 無機(jī)壓電材料：壓電晶體和壓電陶瓷石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。

有機(jī)壓電材料：聚偏氟乙烯(PVDF)7?為什么壓電壓力傳感器是預(yù)測動態(tài)壓力，不適合側(cè)靜態(tài)壓力因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的輸入阻抗時才得到保存。實(shí)際的情況FRi1/z7/1 、~[//7ar2試求：(1)輸岀Uo=O的條件是什么?當(dāng)Ri=R2=R3=R4=120Q,(2)外接電阻，當(dāng)Ri=1.2Q時，電橋輸出電壓Uo=?如圖所示為一直流電橋，供電E=4V，Ri為電阻應(yīng)變片，其余為如圖所示為一直流電橋，供電E=4V，Ri為電阻應(yīng)變片，其余為R1的增量為/度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后， 也、FL感受應(yīng)變的極性相反，且/ Ri=/R2的絕對值9?2Q，試求此時電橋輸出端電壓U。。Ri"http://IR2練習(xí)：?霍爾電勢Uh與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、控制電流I、霍爾元件靈敏度Kh的矢系是Uh=_BIKh_°霍爾電勢Un正比于磁感應(yīng)強(qiáng)度BB.霍爾電勢Uh正比于控制電流［C.霍爾電勢Uh正比于靈敏度Kh D.霍爾電勢Uh=KhBI?為什么有些導(dǎo)體材料和絕緣材料均不宜做成霍爾元件？因?yàn)閷?dǎo)體材料的U大，p?。唤^緣體的則反，所以不適合。8?常用的半導(dǎo)體光電元件有哪些?他們的電路符號是如何？光敏二極管，光敏三極管，光電池。

8.光電效應(yīng)有哪幾種?與之對應(yīng)的光電元件各有哪些？答：光電效應(yīng)有外光電效應(yīng)、內(nèi)光血效應(yīng)利光生伏特效應(yīng)三種°基尸外光電效應(yīng)的光電元件有光電世、允電借增管等；基尸內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電膽、光敏晶體管等：基于光生伏特效應(yīng)的比電元件有光電池等.9?簡述電容式傳感器的工作原理。兩平行極板組成的屯容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)'共電容量為嘰式中：一極板間介質(zhì)的介電常數(shù)*9?畫出光敏電阻'光敏二極管'光敏三極管基本電路°bb用卩歸P兄第鼻萍曹站別■冊和■黙乜；》0會■佳輯暫F<bJ躋纂豐H光敏電阻光敏電阻4.1）有一數(shù)字溫度計，測量范圍為-50C4.1）有一數(shù)字溫度計，測量范圍為-50C?150C，精度0.5級,求當(dāng)示值分別為?20C5100C時的絕對誤差和示值相對誤差。2）欲測量250V電壓，要求測量示值相對誤差不大于士0.5%,問選用量程為250V電壓表，其精度為那一級？若選用量程為300V和500V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(xiàn)有兩只電壓表，一只1.5級，測量范圍0?500V；另一只0.5級，測量范圍0?1000V,問選用那只表測量較好？為什么？1）絕對誤差為1）絕對誤差為:15005%=0.75C:-20C時相對誤差為：075100%=3.75%075100%=3.75%20075100%=0.75%100C時相對誤差為：1002）絕對誤差為：2500.5%2）絕對誤差為：2500.5%-25V1.25250-0.005即選用精度為0.5級的250V電壓表。125 125——=0.004,J=0.0025300 500則量程為300V的應(yīng)用精度為0.4級，量程為500V的精度為0.2575100%=1.875%

級。3)第一只絕對誤差為5°°匸5%?7?相對誤差為400100%=1.25%5100%=1.25%第二只絕對誤差為10000.5%=5V相對誤差為400所以應(yīng)用第二只表5?用鐮箔?鐮硅(K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為 40C，用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為29.188mV，求被測點(diǎn)的溫度。解：由鎳路?鎳硅熱電偶分度表查出 E(40，0)=1.638mV，根據(jù)式(5-2-1)i+算出E(t,O)=(29.1881.638)mV=30.826mV再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為=740.9C”c(30.826?29?129)100t=700=740.9C33.275-29.1296.已知鉗錐i。啪(S)熱電偶的冷端溫度t。二25C，現(xiàn)測得熱電動勢E(t,to)=11.712mV，求熱端溫度是多少度？解：由鉗鋰心鉗熱電偶分度表查出 E(25,0)=0.161mV，根據(jù)式(5-2-1)計算出E(t,0)=(11.712 0.161)mV=11.873mV再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為=1216.8C(11.873-11.851)100

t=1200 7=1216.8C13.159-11.8517?已知銀縮專臬硅(K)熱電偶的熱端溫度t=800C，冷端溫度t。二25C，求E(t,to)是多少毫伏？解：由瞬各?鎳硅熱電偶分度表可查得E(800,0)=33.275mV,E(25,0)=1.024mV，故可得E(800,5)=33.275-1.024=32.251mV8.現(xiàn)用一支鎳縮?康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30C,動圈顯示儀表(機(jī)械零位在0C)指示值為40