傳感器題庫(kù)完整版本

PAGE一簡(jiǎn)答：簡(jiǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)圖敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的物理量。而轉(zhuǎn)換元件是能將感覺(jué)到的被測(cè)非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換為電量的器件基本電路的作用是轉(zhuǎn)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(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件和裝置。填空：傳感器是控制系統(tǒng)中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，它感受物理量的變化，以完成對(duì)被測(cè)信號(hào)的拾取和檢測(cè)。傳感器是能夠把非電量轉(zhuǎn)化成電量的器件和裝置。傳感器的作用就是測(cè)量，而精確的測(cè)量是實(shí)現(xiàn)精確控制的關(guān)鍵。傳感器按工作原理可分為電阻應(yīng)變式、電感式、電容式傳感器等。傳感器按檢測(cè)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(wú)源傳感器。有源傳感器又稱為發(fā)電型傳感器。無(wú)源傳感器又稱為參量型傳感器。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)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(biāo)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(dòng)態(tài)特性指標(biāo)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(hào)

B

電量信號(hào)

C

位移信號(hào)

D

光信號(hào)判斷：漂移是傳感器的動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)之一。（×）對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)由非電量到電量的轉(zhuǎn)換。(√)二填空：有源傳感器所配備的測(cè)量電路通常是信號(hào)放大器。無(wú)源傳感器所配備的測(cè)量電路通常是電橋電路或諧振電路。電阻應(yīng)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(dòng)式電感傳感器的靈敏度為非差動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)非電量檢測(cè)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(shí)際中大都采用差動(dòng)式電容傳感器。選擇：下面屬于測(cè)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(cè)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(dòng)變壓器傳感器的配用測(cè)量電路主要有（AB）。A差動(dòng)相敏檢波電路B差動(dòng)整流電路C直流電橋D差動(dòng)電橋差動(dòng)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(cè)位移的變化而變化C.不隨被測(cè)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(guān)系B反比關(guān)系C無(wú)關(guān)系D、平方關(guān)系簡(jiǎn)答：利用應(yīng)變效應(yīng)解釋金屬電阻應(yīng)變片工作原理。(用已學(xué)知識(shí)說(shuō)明電子秤的工作原理)答：將應(yīng)變片用粘接劑牢固的粘貼在被測(cè)試件的表面上，隨著試件受力變形，應(yīng)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(yīng)變成比例的，因此如果通過(guò)一定的測(cè)量線路將這種電阻的變化轉(zhuǎn)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(lái)，就能知道被測(cè)試件應(yīng)變量的大小。判斷：差動(dòng)變壓器式傳感器屬于自感式電感傳感器。（×）差動(dòng)式電感傳感器的線性度得到了改善。（√）分析：請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)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(jié)構(gòu)原理如圖2-14所示。根據(jù)電磁學(xué)知識(shí)，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(rèn)為氣隙間磁場(chǎng)是均勻的，磁路是封閉的，因此可忽略磁路損失。總磁阻為 （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(yuǎn)遠(yuǎn)小于氣隙的磁阻，因此（2-14）（2-15）式中為氣隙的長(zhǎng)度；為空氣的磁導(dǎo)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(jié)構(gòu)確定后，電感與氣隙長(zhǎng)度成反比。這樣，只要被測(cè)量能引起氣隙的變化，都可用電感傳感器進(jìn)行測(cè)量。計(jì)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(dòng)極板在原位置上向外移動(dòng)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(gè)動(dòng)極板的軸，由被測(cè)物體帶動(dòng)而旋轉(zhuǎn)一個(gè)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(yīng)某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱作壓電效應(yīng)?；魻栃?yīng)將金屬或半導(dǎo)體薄片垂直放置于磁場(chǎng)中，并通以控制電流I，那么，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。填空：壓電效應(yīng)的逆效應(yīng)是電致伸縮效應(yīng)。一般采用霍爾系數(shù)或靈敏度比較大的N型半導(dǎo)體材料做霍爾元件。磁電式傳感器的工作原理是電磁感應(yīng)原理。磁電式傳感器適用于振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、扭矩等的測(cè)量。當(dāng)壓電式加速度計(jì)固定在試件上而承受振動(dòng)時(shí)，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(yīng)，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(jī)壓電薄膜D壓電半導(dǎo)體不能實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)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(cè)物理量轉(zhuǎn)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)設(shè)計(jì)：根據(jù)你已學(xué)過(guò)的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)超聲波探傷使用裝置（畫出原理框圖），并簡(jiǎn)要說(shuō)明它探傷的工作過(guò)程？答：超聲波測(cè)試時(shí)探頭放于被測(cè)的工件上，并在工件上來(lái)回移動(dòng)。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(méi)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(wú)缺陷時(shí)的脈沖波形（1分）圖b有缺陷時(shí)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(shí)間基線，其長(zhǎng)度與工件的厚度成正比。通過(guò)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(shí)，缺陷脈沖的幅度越高，缺陷面積越大。（3分）簡(jiǎn)答：壓電式傳感器的工作原理是什么？答：壓電效應(yīng)，某些電介質(zhì)在沿一定的方向受到外力作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱作壓電效應(yīng)。說(shuō)明為什么導(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(dǎo)體具有霍爾效應(yīng)，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(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量。（×）四簡(jiǎn)答：壓阻式壓力傳感器的工作原理是什么？答：壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體受力時(shí)，其電阻率會(huì)隨應(yīng)力的變化而變化，這種現(xiàn)象稱作壓阻效應(yīng)。五判斷：熱電阻都是正溫度系數(shù)的，熱敏電阻都是負(fù)溫度系數(shù)的。（×）熱電偶的冷端溫度應(yīng)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(dǎo)體定律、中間溫度定律和中間電極定律。（×）簡(jiǎn)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(dǎo)體及半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度的變化而變化的特性實(shí)現(xiàn)測(cè)溫的。一般把金屬導(dǎo)體的測(cè)溫元件稱為熱電阻；把半導(dǎo)體材料制成的測(cè)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(shì)的組成有幾種？答：熱電效應(yīng)。兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該電路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。什么是金屬導(dǎo)體的電阻－應(yīng)變效應(yīng)和熱電阻效應(yīng)？答：金屬電阻的應(yīng)變電阻效應(yīng)——當(dāng)金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將相應(yīng)地發(fā)生變化。熱電阻效應(yīng)——金屬導(dǎo)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(cè)溫電路經(jīng)常采用三線制接法。熱敏電阻用于溫度補(bǔ)償時(shí)常采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。熱電偶三大基本定律為：中間導(dǎo)體定律、中間溫度定律和參考電極定律。熱電偶的熱電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。采用熱電阻作為測(cè)量溫度的元件是將溫度的測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻的測(cè)量。按熱電偶本身結(jié)構(gòu)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(yīng)答：兩種不同材料的導(dǎo)體A和B組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩接點(diǎn)溫度不同，則在該電路中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。選擇：熱敏電阻可用于（ABCD）A測(cè)溫B溫度補(bǔ)償C溫度控制D過(guò)熱保護(hù)熱電偶的冷端溫度應(yīng)該是（A）A0℃B室溫C100熱電偶可以測(cè)量（C）。A壓力B電壓C溫度D熱電勢(shì)計(jì)算：如圖2所示，用K型（鎳鉻-鎳硅）熱電偶測(cè)量煉鋼爐熔融金屬某一點(diǎn)溫度，A′、B′為補(bǔ)償導(dǎo)線，Cu為銅導(dǎo)線。已知t1=40℃,t2=0℃,t3=當(dāng)儀表指示為39.314mV時(shí)，計(jì)算被測(cè)點(diǎn)溫度t。（3分）如果將A′、B′換成銅導(dǎo)線，此時(shí)儀表指示為37.702mV，再求被測(cè)點(diǎn)溫度t。（6分）將熱電偶直接插到熔融金屬同一高度來(lái)測(cè)量此點(diǎn)的溫度，是利用了熱電偶的什么定律？如果被測(cè)液體不是金屬，還能用此方法測(cè)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(dǎo)體定律（3分）如果被測(cè)液體不是金屬，則形不成閉合回路，利用中間導(dǎo)體定律。（3分）六：判斷：電渦流效應(yīng)只能在金屬材料中產(chǎn)生。（√）填空：位移測(cè)量是線位移和角位移的總稱。名詞解釋：電渦流效應(yīng)答：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，將一塊金屬置于交變磁場(chǎng)中，或使金屬塊在磁場(chǎng)中作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，那么在金屬體內(nèi)將產(chǎn)生旋渦狀的感應(yīng)電流，這種電流叫做電渦流。該效應(yīng)稱為電渦流效應(yīng)。七：判斷：電容式液位傳感器只能測(cè)量非金屬液體。（×）名詞解釋：磁致伸縮效應(yīng)答：鐵磁性物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下，其尺寸伸長(zhǎng)（或縮短），去掉外磁場(chǎng)后，其又恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮現(xiàn)象（或效應(yīng)）。設(shè)計(jì)：試畫出一用于油箱油位測(cè)量的電容式油位測(cè)量示意圖，說(shuō)明其原理。答：由于油為非導(dǎo)電性液體，故采用下圖（2分）（2分）假設(shè)郵箱中油的介電常數(shù)為，則兩圓柱間的電容量就會(huì)發(fā)生變化。假如液體的高度為l，此時(shí)兩電極間的電容量為郵箱中沒(méi)有油時(shí)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(dāng)、、R、r不變時(shí)電容增量ΔC與電極浸沒(méi)的長(zhǎng)度l成正比關(guān)系，因此測(cè)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(cè)量液位的高度的？圖12壓力傳感器測(cè)量液位原理圖答：其基準(zhǔn)面上的壓力由下式確定，即圖12壓力傳感器測(cè)量液位原理圖（7-1）式中，P是測(cè)量基準(zhǔn)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(cè)量基準(zhǔn)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(cè)量基準(zhǔn)面的高度。由于需要測(cè)定的是高度h1，因此調(diào)整壓力傳感器的零點(diǎn)，把壓力傳感器的零點(diǎn)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(dǎo)效應(yīng)器件。（×）簡(jiǎn)答：光電效應(yīng)有哪幾種？分別對(duì)應(yīng)什么光電元件？答：光電效應(yīng)分為何謂外光電效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)？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(yīng)，也叫光電發(fā)射效應(yīng)；在光