傳感器題庫完整版本

PAGE一簡答：簡述傳感器的組成及各部分作用？答：傳感器一般由敏感元件、轉換元件、基本電路三部分組成如圖1-5所示圖1-5傳感器結構圖敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的物理量。而轉換元件是能將感覺到的被測非電量參數(shù)轉換為電量的器件基本電路的作用是轉換、放大、顯示等。傳感器的定義？答：傳感器是一種能感受規(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和裝置。填空：傳感器是控制系統(tǒng)中的第一個環(huán)節(jié)，它感受物理量的變化，以完成對被測信號的拾取和檢測。傳感器是能夠把非電量轉化成電量的器件和裝置。傳感器的作用就是測量，而精確的測量是實現(xiàn)精確控制的關鍵。傳感器按工作原理可分為電阻應變式、電感式、電容式傳感器等。傳感器按檢測的物理量可分為加速度、速度、位移傳感器等。傳感器按能量傳遞方式可分為有源傳感器和無源傳感器。有源傳感器又稱為發(fā)電型傳感器。無源傳感器又稱為參量型傳感器。傳感器一般由敏感元件、轉換元件、基本電路三部分組成選擇：下列參數(shù)中屬于傳感器靜態(tài)特性指標的是：（ABC）A線性度B靈敏度C遲滯D超調(diào)量下列參數(shù)中屬于傳感器動態(tài)特性指標的是：（D）A線性度B靈敏度C遲滯D超調(diào)量傳感器的輸出量通常為（

B）A

非電量信號

B

電量信號

C

位移信號

D

光信號判斷：漂移是傳感器的動態(tài)特性指標之一。（×）對于線性傳感器，靈敏度就是直線的斜率。（√）傳感器的作用是用來實現(xiàn)由非電量到電量的轉換。(√)二填空：有源傳感器所配備的測量電路通常是信號放大器。無源傳感器所配備的測量電路通常是電橋電路或諧振電路。電阻應變片有敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成，其中核心部分是敏感柵。電感式傳感器可分為自感式和互感式電感傳感器。差動式電感傳感器的靈敏度為非差動式電感傳感器的兩倍。電感式傳感器是利用線圈的自感、互感或阻抗的變化來實現(xiàn)非電量檢測的一種裝置。電容式傳感器可分為三種：變極距式、變面積式和變介電常數(shù)式?？諝饨橘|(zhì)變隙式電容傳感器中，提高靈敏度和減少非線性誤差是矛盾的，為此實際中大都采用差動式電容傳感器。選擇：下面屬于測量力的彈性敏感元件是（BCD）A薄壁圓筒彈性敏感元件B等截面柱式彈性敏感元件C圓環(huán)式彈性敏感元件D懸臂梁式彈性敏感元件下面屬于測量壓力的彈性敏感元件是（ACD）A彈簧管彈性敏感元件B圓環(huán)式彈性敏感元件C波紋管彈性敏感元件D薄壁圓筒彈性敏感元件差動變壓器傳感器的配用測量電路主要有（AB）。A差動相敏檢波電路B差動整流電路C直流電橋D差動電橋差動變壓器式位移傳感器中線圈之間的互感M(B)A.始終保持不變B.隨被測位移的變化而變化C.不隨被測位移的變化而變化D.隨線圈電流的變化而變化通常采用的壓力敏感元件有(D)A.柱形彈性元件B.環(huán)形彈性元件C.梁形彈性元件D.波登管變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離d0之間是（B）。A正比關系B反比關系C無關系D、平方關系簡答：利用應變效應解釋金屬電阻應變片工作原理。(用已學知識說明電子秤的工作原理)答：將應變片用粘接劑牢固的粘貼在被測試件的表面上，隨著試件受力變形，應變片的敏感柵也獲得同樣的變形，從而使其電阻隨之發(fā)生變化，而此電阻的變化是與試件應變成比例的，因此如果通過一定的測量線路將這種電阻的變化轉換為電壓或電流變化，然后再用顯示記錄儀表將其顯示記錄下來，就能知道被測試件應變量的大小。判斷：差動變壓器式傳感器屬于自感式電感傳感器。（×）差動式電感傳感器的線性度得到了改善。（√）分析：請詳細說明變氣隙式電感傳感器的工作原理。答：變氣隙式電感傳感器結構原理如圖2-14所示。根據(jù)電磁學知識，線圈電感為（2-12）N線圈的匝數(shù)，為磁路的總磁阻。圖2-14氣隙式傳感器由于變氣隙式電感傳感器的氣隙通常較小，可以認為氣隙間磁場是均勻的，磁路是封閉的，因此可忽略磁路損失?？偞抛铻?（2-13）、、分別為鐵心、銜鐵及氣隙的磁阻。由于鐵心、銜鐵的磁阻遠遠小于氣隙的磁阻，因此（2-14）（2-15）式中為氣隙的長度；為空氣的磁導率；氣隙的截面積。所以，電感線圈的電感量為 （2-16）由式2-16可知，電感線圈結構確定后，電感與氣隙長度成反比。這樣，只要被測量能引起氣隙的變化，都可用電感傳感器進行測量。計算：已知某變面積型電容傳感器的兩極板間距離為20mm，=50uf/mm,兩極板幾何尺寸一樣為：35mmX25mmX5mm。在外力作用下，其中動極板在原位置上向外移動了15mm。試求其△C=？

答：（2分）(2分）（2分)(4分）已知某角位移型電容傳感器的兩極板間的距離為5mm，=60uf/mm,兩極板的面積一樣，半徑R=15mm。其中一個動極板的軸，由被測物體帶動而旋轉一個角度為30度。試求其電容的變化量。圖2-39第10題圖答：(2分)(2分)（2分)(4分)三名詞解釋：壓電效應某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會在其表面產(chǎn)生電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱作壓電效應?；魻栃獙⒔饘倩虬雽w薄片垂直放置于磁場中，并通以控制電流I，那么，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電勢，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。填空：壓電效應的逆效應是電致伸縮效應。一般采用霍爾系數(shù)或靈敏度比較大的N型半導體材料做霍爾元件。磁電式傳感器的工作原理是電磁感應原理。磁電式傳感器適用于振動、轉速、扭矩等的測量。當壓電式加速度計固定在試件上而承受振動時，質(zhì)量塊產(chǎn)生一可變力作用在壓電晶片上，由于壓電效應，在壓電晶片兩表面上就有電荷產(chǎn)生。選擇：常用的壓電材料有哪些（ABCD）A石英晶體B壓電陶瓷C有機壓電薄膜D壓電半導體不能實現(xiàn)非接觸式測量的傳感器是（

A

）A

壓電式傳感器

B電渦流式傳感器

C

光電式傳感器

D超聲波傳感器磁電式傳感器是把被測物理量轉換為（D）的一種傳感器。 A.磁阻變化量 B.電荷量 C.電感變化量 D.感應電動勢設計：根據(jù)你已學過的知識設計一個超聲波探傷使用裝置（畫出原理框圖），并簡要說明它探傷的工作過程？答：超聲波測試時探頭放于被測的工件上，并在工件上來回移動。探頭發(fā)出的超聲波以一定的速度向工件內(nèi)部傳播，如工件中沒有缺陷，則超聲波傳到工件的底部才發(fā)生反射，在顯示屏上只出現(xiàn)始脈沖T和底脈沖B，如圖所示。（3分）圖a無缺陷時的脈沖波形（1分）圖b有缺陷時的脈沖波形（1分）如工件中有缺陷，一部分聲波在缺陷處產(chǎn)生反射，另一部分繼續(xù)傳播直到工件的底部才發(fā)生反射。在顯示屏上除出現(xiàn)始脈沖T和底脈沖B外，還出現(xiàn)缺陷脈沖F，如圖b所示。（2分）顯示屏上的水平線為時間基線，其長度與工件的厚度成正比。通過缺陷脈沖在顯示屏上的位置可確定缺陷在工件中的位置。同時，缺陷脈沖的幅度越高，缺陷面積越大。（3分）簡答：壓電式傳感器的工作原理是什么？答：壓電效應，某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會在其表面產(chǎn)生電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱作壓電效應。說明為什么導體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？答：因為導體材料的μ雖然很大，但ρ很小，故不宜做成元件，而絕緣材料的ρ雖然很大，但μ很小，故也不宜做成元件。判斷：金屬導體具有霍爾效應，所以可以做成霍爾元件。（×）改變壓電材料的變形方向，可以改變其產(chǎn)生電荷的極性。（√）壓電式傳感器可以實現(xiàn)非接觸測量。（×）四簡答：壓阻式壓力傳感器的工作原理是什么？答：壓阻效應。半導體受力時，其電阻率會隨應力的變化而變化，這種現(xiàn)象稱作壓阻效應。五判斷：熱電阻都是正溫度系數(shù)的，熱敏電阻都是負溫度系數(shù)的。（×）熱電偶的冷端溫度應固定在0℃。（√熱電阻和熱敏電阻都需要采用三線制接法。（×）熱電偶三大基本定律為：中間導體定律、中間溫度定律和中間電極定律。（×）簡答：電阻式溫度傳感器的工作原理是什么？有幾種類型？答：電阻式溫度傳感器是利用導體及半導體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性實現(xiàn)測溫的。一般把金屬導體的測溫元件稱為熱電阻；把半導體材料制成的測溫元件稱為熱敏電阻。熱電偶溫度傳感器的工作原理是什么？熱電勢的組成有幾種？答：熱電效應。兩種不同材料的導體A和B組成一個閉合回路時，若兩接點溫度不同，則在該電路中會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。什么是金屬導體的電阻－應變效應和熱電阻效應？答：金屬電阻的應變電阻效應——當金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值將相應地發(fā)生變化。熱電阻效應——金屬導體的電阻隨溫度的變化而變化。填空：電阻式溫度傳感器分為熱電阻和熱敏電阻，其中熱電阻的測溫電路經(jīng)常采用三線制接法。熱敏電阻用于溫度補償時常采用負溫度系數(shù)的熱敏電阻。熱電偶三大基本定律為：中間導體定律、中間溫度定律和參考電極定律。熱電偶的熱電勢由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。采用熱電阻作為測量溫度的元件是將溫度的測量轉換為電阻的測量。按熱電偶本身結構劃分，有普通熱電偶、鎧裝熱電偶、薄膜熱電偶。名詞解釋：熱電效應答：兩種不同材料的導體A和B組成一個閉合回路時，若兩接點溫度不同，則在該電路中會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。選擇：熱敏電阻可用于（ABCD）A測溫B溫度補償C溫度控制D過熱保護熱電偶的冷端溫度應該是（A）A0℃B室溫C100熱電偶可以測量（C）。A壓力B電壓C溫度D熱電勢計算：如圖2所示，用K型（鎳鉻-鎳硅）熱電偶測量煉鋼爐熔融金屬某一點溫度，A′、B′為補償導線，Cu為銅導線。已知t1=40℃,t2=0℃,t3=當儀表指示為39.314mV時，計算被測點溫度t。（3分）如果將A′、B′換成銅導線，此時儀表指示為37.702mV，再求被測點溫度t。（6分）將熱電偶直接插到熔融金屬同一高度來測量此點的溫度，是利用了熱電偶的什么定律？如果被測液體不是金屬，還能用此方法測量嗎？為什么？（6分）附錄：鎳鉻-鎳硅熱電偶（K型）分度表圖2圖2答：（1）E(t3,0℃查表得：t3=950℃(2)E(t3,t1)=E(t3,40℃E(t1,0℃)=E(40℃,E(t3,0℃)=E(t3,t1)+E(t1,0=37.702+1.612=39.314mv（1分）查表得：t3=950℃利用的是中間導體定律（3分）如果被測液體不是金屬，則形不成閉合回路，利用中間導體定律。（3分）六：判斷：電渦流效應只能在金屬材料中產(chǎn)生。（√）填空：位移測量是線位移和角位移的總稱。名詞解釋：電渦流效應答：根據(jù)法拉第電磁感應定律，將一塊金屬置于交變磁場中，或使金屬塊在磁場中作切割磁力線的運動，那么在金屬體內(nèi)將產(chǎn)生旋渦狀的感應電流，這種電流叫做電渦流。該效應稱為電渦流效應。七：判斷：電容式液位傳感器只能測量非金屬液體。（×）名詞解釋：磁致伸縮效應答：鐵磁性物質(zhì)在外磁場作用下，其尺寸伸長（或縮短），去掉外磁場后，其又恢復原來的長度，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象（或效應）。設計：試畫出一用于油箱油位測量的電容式油位測量示意圖，說明其原理。答：由于油為非導電性液體，故采用下圖（2分）（2分）假設郵箱中油的介電常數(shù)為，則兩圓柱間的電容量就會發(fā)生變化。假如液體的高度為l，此時兩電極間的電容量為郵箱中沒有油時的電容量為（4分）（4分）電容量的變化量為從上圖的算式可知，當、、R、r不變時電容增量ΔC與電極浸沒的長度l成正比關系，因此測出電容量的變化數(shù)值，便可知液位的高度。（2分）分析：試分析圖12所示壓力傳感器是如何測量液位的高度的？圖12壓力傳感器測量液位原理圖答：其基準面上的壓力由下式確定，即圖12壓力傳感器測量液位原理圖（7-1）式中，P是測量基準面的壓力；ρ是液體的質(zhì)量密度；g是重力加速度；h是液面距測量基準面的高度；h1是所控最高液面與最小液面之間的高度；h2是最小液面距測量基準面的高度。由于需要測定的是高度h1，因此調(diào)整壓力傳感器的零點，把壓力傳感器的零點提高ρgh2，就可以得到壓力與液面高度成比例的輸出。八：判斷：光在光纖中是以直線傳播的。（×）光敏二極管是光電導效應器件。（×）簡答：光電效應有哪幾種？分別對應什么光電元件？答：光電效應分為何謂外光電效應、光電導效應和光生伏特效應？答：在光線照射下，電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應，也叫光電發(fā)射效應；在光