傳感器測量技術(shù)復(fù)習(xí)題及答案

傳感器測量技術(shù)復(fù)習(xí)題PAGEPAGE1一、填空題（共30分，每空1分）1．一個(gè)量具測得某物體的長度為20mm，已知該量具在20mm處存在的修正值為+0.2mm，則被測量的約定真值為20+0.2。P32．電阻式傳感器的主要類型有電位器式、應(yīng)變片式、壓阻式。3．壓阻效應(yīng)，是指半導(dǎo)體材料在某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。4．電渦流式傳感器最大的特點(diǎn)是能對位移、厚度、表面溫度、速度、應(yīng)力、材料損傷等進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，另外還具有體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)寬等特點(diǎn)，應(yīng)用極其廣泛。5．應(yīng)變效應(yīng)，是指在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。6．轉(zhuǎn)換元件就是中間非電量轉(zhuǎn)換成電量輸出的元件。7．光電鼠標(biāo)中的傳感原件是光電傳感器。8．光電器件工作的物理基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。9．光電開關(guān)中的紅外光發(fā)射器一般采用功率較大的發(fā)光二極管，而接收器可采用光敏二極管、光敏三極管或光電池。P12410．霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。11．霍爾傳感器以霍爾效應(yīng)為其工作基礎(chǔ)，是由霍爾元件和它的附屬電路組成的集成傳感器。二、判斷題（共10分，每空1分；正確的劃√、錯誤的劃X，填在題前括號內(nèi)）（√）1．在測量過程中，若影響和決定誤差大小的全部因素（條件）始終保持不變，對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量，稱為等精度測量。（×）2．光譜特性是光敏電阻的相對光敏靈敏度與溫度的關(guān)系稱為光譜特性，亦稱為光譜響應(yīng)。P114（√）3．對于電渦流式傳感器的測量電路，若采用定頻調(diào)幅式測量電路，當(dāng)無被測導(dǎo)體時(shí)LC振蕩回路的振蕩、頻率與晶體振蕩器的頻率一致。P60（√）4．置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時(shí)，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個(gè)面之間產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。（×）5．一般希望亮電阻越大越好，亮暗電阻越小越好，此時(shí)光敏電阻靈敏度高。P113（×）6．光敏電阻是利用外光電效應(yīng)工作的。P112（×）7．霍爾原件額定控制電流是指當(dāng)霍爾元件有控制電流使其本身產(chǎn)生溫升時(shí)，對應(yīng)的控制電流值。P131（×）8．為了使傳感器獲得較高的靈敏度，光纖端面的傾斜面要切得較大。P103（√）9．根據(jù)能量守恒定律，反射光與折射光的能量之和等于入射光的能量。P94（√）10．圖示為石英晶體壓電模型，在X方向受壓力作用，圖中標(biāo)出所產(chǎn)生的正負(fù)電荷是正確的。三、選擇題（共10分，每空1分；將正確答案填在題前括號內(nèi)）（B）1．在電介質(zhì)極化方向施加電場，電介質(zhì)產(chǎn)生變形的現(xiàn)象稱為()。A．正壓電效應(yīng)B．逆壓電效應(yīng)C．橫向壓電效應(yīng)D．縱向壓電效應(yīng)（B）2．對于“真值是無法測量的”，理解正確的是：A：任何一個(gè)量的準(zhǔn)確值都是不存在的。B：任何一個(gè)量的絕對準(zhǔn)確值都不可能有量具測量出來。C：實(shí)際中可用約定真值代替真值。D：真值是一個(gè)概念量。（D）3．壓電式加速度傳感器是()傳感器。A．結(jié)構(gòu)型B．適于測量直流信號的C．適于測量緩變信號的D．適于測量動態(tài)信號的（D）4．下列哪一個(gè)誤差不是根據(jù)誤差的性質(zhì)對誤差進(jìn)行分類的？P3A：隨機(jī)誤差B：系統(tǒng)誤差C：粗大誤差D：相對誤差（A）6．壓電式傳感器常用的壓電材料有.A石英晶體B金屬C半導(dǎo)體D鈦酸鋇（A）7．負(fù)指數(shù)型半導(dǎo)體熱敏電阻隨著溫度的上升,其阻值.A下降B上升C保持不變D變?yōu)榱悖―）8．光敏電阻受到光照射時(shí),其阻值隨光通量的增大而.P113A變大B不變C變?yōu)榱鉊變小（B）10．壓電式傳感器是個(gè)高內(nèi)阻傳感器,因此要求前置放大器的輸入阻抗.A很低B很高C較低D較高P70四、簡答題（共20分，每題4分）1．為什么電感式傳感器一般都采用差動形式?解：差動式結(jié)構(gòu)，除了可以改善非線性，提高靈敏度外，對電源電壓、頻率的波動及溫度變化等外界影響也有補(bǔ)償作用；作用在銜鐵上的電磁力，是兩個(gè)線圈磁力之差，所以對電磁力有一定的補(bǔ)償作用，從而提高了測量的準(zhǔn)確性。2．應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因及減小或補(bǔ)償溫度誤差的方法是什么？P24、P25解：電阻應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因：當(dāng)測量現(xiàn)場環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感柵溫度系數(shù)及柵絲與試件膨脹系數(shù)之差異性而給測量帶來了附加誤差。電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法：通常有線路補(bǔ)償法和應(yīng)變片自補(bǔ)償兩大類。1）電橋補(bǔ)償是最常用的且效果較好的線路補(bǔ)償法。電橋補(bǔ)償法簡單易行，而且能在較大的溫度范圍內(nèi)補(bǔ)償，但上面的四個(gè)條件不一滿足，尤其是兩個(gè)應(yīng)變片很難處于同一溫度場。2）應(yīng)變片的自補(bǔ)償法是利用自身具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片。3．什么是霍爾效應(yīng)？半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當(dāng)有電流I流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢UH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。4．簡述正、逆壓電效應(yīng)。P66解：某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。5．霍爾傳感器為什么采用半導(dǎo)體原件?P130五、原理分析（10分）說明熱電偶測溫的原理及熱電偶的基本定律。P79解：熱電偶是一種將溫度變化轉(zhuǎn)換為電量變化的裝置，它利用傳感元件的電磁參數(shù)隨溫度變化的特征來達(dá)到測量的目的。通常將被測溫度轉(zhuǎn)換為敏感元件的電阻、磁導(dǎo)或電勢等的變化，通過適當(dāng)?shù)臏y量電路，就可由電壓電流這些電參數(shù)的變化來表達(dá)所測溫度的變化。熱電偶的基本定律包括以下兩種定律：1）中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，那么接入中間導(dǎo)體后，對熱電偶的回路的總電勢無影響。2）中間溫度定律：在熱電偶回路中，兩接點(diǎn)溫度為T，T0時(shí)的熱電勢，等于該熱電偶在接點(diǎn)T、Ta和Ta、T0時(shí)的熱電勢之和，即六、計(jì)算題（20分，1、2題各5分；3題10分）1．某位移傳感器，在輸入量變化5mm時(shí)，輸出電壓變化為300mV，求其靈敏度。解：其靈敏度2．一臺采用等強(qiáng)度梁的電子稱，在梁的上下兩面各貼有兩片電阻應(yīng)變片，做成稱重傳感器，如圖所示。已知l=10mm，b0=llmm，h=3mm，E=2.1×104N/mm2，K=2，接入直流四臂差動電橋，供橋電壓6V，求其電壓靈敏度(Ku=Uo/F)。當(dāng)稱重0.5kg時(shí)，電橋的輸出電壓Uo為多大?懸臂粱式力傳感器懸臂粱式力傳感器解：等強(qiáng)度梁受力F時(shí)的應(yīng)變?yōu)棣纽?H2b0E6Fl當(dāng)上下各貼兩片應(yīng)變片，并接入四臂差動電橋中時(shí)，其輸出電壓：UU0=Ui4K4ε=KUiH2b0E