傳感器技術(shù)與應(yīng)用試題一及答案

傳感器技術(shù)與應(yīng)用試題一及答案

一?填空：

1、傳感器就是把韭電量轉(zhuǎn)換成電量的裝置。

2、傳感器是由敏感元件、轉(zhuǎn)渙元件和測(cè)量電路組成。

3、按照其被測(cè)量，傳感器可分為力、位移、速度、加速度傳感器等。

4、傳感器的靜態(tài)特性主要由測(cè)量范圍、量程、精度、靈敏度、線(xiàn)性度、分辨率、重復(fù)

性、遲滯、漂移、穩(wěn)定性等量來(lái)描述。

5、檢測(cè)技術(shù)主要研究被測(cè)量的測(cè)量原理、測(cè)量方法、檢測(cè)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理等方面的內(nèi)

舀

6、檢測(cè)系統(tǒng)是由被測(cè)對(duì)象、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)和數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)構(gòu)

成

7、線(xiàn)性電位器式傳感器又可分為直線(xiàn)位移式的和角位移式的，分別用來(lái)測(cè)直線(xiàn)位移和

角位移。

8、常用的線(xiàn)繞式電位器通常由電阻絲、電刷及骨架構(gòu)成。

9、應(yīng)變效應(yīng)是指導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在受到外界力（拉力或壓力）作用時(shí)，將產(chǎn)生機(jī)械變

進(jìn)而導(dǎo)致其電阻值的變化6

10.電容式傳感器有變面積式電容傳感器、變極距式電容傳感器、變介質(zhì)式電容傳感

器、電容柵式傳感器四種。

二、判斷題：

I、電位器是一種把線(xiàn)位移或箱位移轉(zhuǎn)換成電阻或電壓輸出的傳感元件。(V)

2、電阻應(yīng)變片的溫度誤差補(bǔ)黨方法有自補(bǔ)償法、線(xiàn)路補(bǔ)償法、計(jì)算補(bǔ)償。(x)

3、自感式傳感器由線(xiàn)圈和銜鐵兩部分組成"x)

4、電渦流式傳感器是一種建立在渦流效應(yīng)原理上的傳感器，它主要實(shí)現(xiàn)接觸測(cè)量,(x)

5、變面積式電容傳感器的是非線(xiàn)性的。(x)

6、壓電效應(yīng)產(chǎn)生的電荷大小和極性與施加力大小和方向無(wú)關(guān),(x)

7、熱電偶兩端的熱電動(dòng)勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電荷和單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)所組成。

(X)

8、熱電動(dòng)勢(shì)是熱電效應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，它包括接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)。(V)

9、光電傳感器能夠?qū)⒐饬康淖兓D(zhuǎn)換為電量的變化，其基本原理就是光電效應(yīng)。(V)

10、微波以波的形式向四周輻射，當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于物體尺寸時(shí)，微波具有似光性；當(dāng)波

長(zhǎng)和物體尺寸有相同數(shù)量級(jí)時(shí)，微波又有近于聲學(xué)的特性,(V)

三、簡(jiǎn)答題：

1、簡(jiǎn)述傳感器的發(fā)展趨勢(shì)？

答：(1)發(fā)現(xiàn)利用新現(xiàn)象、新效應(yīng);

(2)開(kāi)發(fā)新材料；

(3)采用高新技術(shù)；

(4)拓展應(yīng)用領(lǐng)域；

(5)提高傳感器的性能；

(6)傳感器的微型化與低功耗；

(7)傳感器的集成化與多功能化；

(8)傳感器的智能化與數(shù)字化；

(9)傳感器的網(wǎng)絡(luò)化。

2、什么是測(cè)量誤差？

答：在檢測(cè)過(guò)程中，被測(cè)對(duì)象、檢測(cè)系統(tǒng)、檢測(cè)方法和檢測(cè)人員都會(huì)受到各種變動(dòng)因

素的影響6而對(duì)被測(cè)量的轉(zhuǎn)換，有時(shí)也會(huì)改變被測(cè)對(duì)象原有的狀態(tài)。這就造成了檢測(cè)結(jié)果

和被測(cè)量的客觀真值之間存在一定的差別，這個(gè)差值稱(chēng)為測(cè)量誤差。簡(jiǎn)言之，測(cè)量誤差就

是測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值，它反映了測(cè)量的精度。測(cè)量誤差的主要來(lái)源可以概括為工

具誤差、環(huán)境誤差、方法誤差和人員誤差等。

3、電阻應(yīng)變片的主要特性有哪些？

答：1.橫向效應(yīng)

2.機(jī)械滯后、零漂和蠕變

3.溫度效應(yīng)o

4、壓電效應(yīng)？

答：壓電效應(yīng)就是指當(dāng)沿著一定方向?qū)δ承┪镔|(zhì)施力（拉力或壓力）而使其變形時(shí)，在

它的兩個(gè)表面上會(huì)出現(xiàn)電荷的聚集，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。

四、問(wèn)答題：

1、測(cè)量方法有幾種？

答：1）直接測(cè)量、間接測(cè)量和組合測(cè)量

（1）直接測(cè)量。在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過(guò)任何運(yùn)算，就能直接

表示測(cè)量所需要的結(jié)果，稱(chēng)為直接測(cè)量6

（2間接測(cè)量。有的被測(cè)量無(wú)法或不便于直接測(cè)量這就要求在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，

首先對(duì)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式,

經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需的結(jié)果,這種方法稱(chēng)為間接測(cè)量。

（3）組合測(cè)量（又稱(chēng)聯(lián)立測(cè)量）。經(jīng)過(guò)求解聯(lián)立方程組，才能得到被測(cè)物理量的最后結(jié)

具，則稱(chēng)這樣的測(cè)量為組合測(cè)量。

2）偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量

偏差式測(cè)量是用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的量值。零位式測(cè)量使用指零儀

表的零位指示檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測(cè)量系統(tǒng)平衡時(shí)，用已知的標(biāo)準(zhǔn)量決定被測(cè)量

的量值的測(cè)量方法。微差式測(cè)量是綜合了偏差式測(cè)量與零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)而提出的一種測(cè)

置方法。它將被測(cè)量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量相比較，取得差值后，再用偏差法測(cè)得此差值。

3）等精度測(cè)量與非等精度測(cè)量

在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，若影響和決定測(cè)量精度的全部因素（條件）始終保持不變，即在同

樣的環(huán)境條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，稱(chēng)為等精度測(cè)量。

用不同精度的儀表或不同的測(cè)量方法，或在環(huán)境條件相差很大的情況下對(duì)同一被測(cè)量

進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量稱(chēng)為非等精度測(cè)量。

4）靜態(tài)測(cè)量與動(dòng)態(tài)測(cè)量

被測(cè)量在測(cè)量過(guò)程中認(rèn)為是固定不變的,這種測(cè)量稱(chēng)為靜態(tài)測(cè)量。若被測(cè)量在測(cè)量過(guò)

程中是隨時(shí)間不斷變化的，這種測(cè)量稱(chēng)為動(dòng)態(tài)測(cè)量6

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，一定要從測(cè)量任務(wù)的具體情況出發(fā)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的分析后，再?zèng)Q定

選用哪種測(cè)量方法。

2、壓阻式傳感器工作原理是？

答：固體受到作用力后，電阻率就要發(fā)生變化，進(jìn)而引起電阻的變化，這種效應(yīng)稱(chēng)為

壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)特別強(qiáng)。對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片，有

—=(l+2p)￡,+—

RP

Ap

其中由材料幾何尺寸變化而引起電阻的變化很小，可忽略不比故，而P很

天。也就是說(shuō)，半導(dǎo)體材料電阻的變化主要由半導(dǎo)體材料電阻率的變化所造成的，則

竺?竺

又因半導(dǎo)體電阻率相對(duì)變化量，所以

式中，匹為半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù),它與半導(dǎo)體材料種類(lèi)、應(yīng)力方向、雜質(zhì)濃度及環(huán)

境溫度有關(guān)」為半導(dǎo)體材料的彈性模量6因此

生a,

RpI

上式說(shuō)明，半導(dǎo)體材料的電阻值變化，主要是由電阻率變化引起的，而電阻率，的變

化是由應(yīng)變引起的。

由此可見(jiàn)，當(dāng)半導(dǎo)體應(yīng)變片受到外界應(yīng)力的作用時(shí)，其電阻(率)的變化與受到應(yīng)力的

天小成正比，這就是壓阻傳感器的工作原理。

五、計(jì)算題：

1、現(xiàn)有0.5級(jí)的0~300℃和1.0級(jí)的0~100℃的兩個(gè)溫度計(jì)，欲測(cè)量80℃的溫度,

試問(wèn)選用哪一個(gè)溫度計(jì)好？為什么？

解：0.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量8(TC可能出現(xiàn)的最大示值相

對(duì)誤差分別為

A聞=0.5%x(300-0)=l?5

V.=1-^100%=—xl(X)%=1.875%

0力80

1.0級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)可能出現(xiàn)的最大絕對(duì)誤差、測(cè)量8(rc時(shí)可能出現(xiàn)的最大示值相對(duì)

誤差分別為

聞冊(cè)2:7獻(xiàn)?A-=1.0%x(100-0)=l

MH_L25%

送=Z100%=80X10()%=1

計(jì)算結(jié)果，顯然用1。級(jí)溫度計(jì)比0.5級(jí)溫度計(jì)測(cè)量時(shí)，示值相對(duì)誤差反而小。因此

在選用儀表時(shí)，不能單純追求高精度，而是應(yīng)兼顧精度等級(jí)和量程，

2、鎮(zhèn)銘-鎮(zhèn)硅熱電偶，工作時(shí)其自由端溫度為30℃,測(cè)得熱電勢(shì)為39.17mV,求被

測(cè)介質(zhì)的實(shí)際溫度