「《传感器原理与应用》试题整理」.pdf

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1、传感器原理与应用试题整理 一、填空:1、测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。通常用 输入量与输出量的对应关系来表征。2、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。3、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势的大小。、.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等,即W002m，其夹角=0.1,则莫尔条纹的宽度=1.4莫尔条纹的放大倍数 K 573

2、.2。5、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应（材料中电子溢出表面的_现象，即 外光电 效应),这类元件有光电管、光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应,这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。6.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab(，o）TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法）是在连接导

3、线和热电偶之间,接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（分)8.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应)而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移，压力。(6 分）9 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量（增加减小不变）

4、(2 分)10.仪表的精度等级是用仪表的(相对误差 绝对误差 引用误差）来表示的。11、电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(变面积型 变极距型 变介电常数型)外是线性的。(分)2.电位器传器的(线性），假定电位器全长为 Xmax，其总电阻为a,它的滑臂间的阻值可以用 Rx=（Xm/Rmax,x/Xmax mx，Xax/max X/XmxRmax）来计算，其中电阻灵敏度 Rr（2p(bh）/t，At/b+h，2A()/t,tp()）。13、电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系。假定电位器全长为 Xma，其总电阻为

5、ax，它的滑臂间的阻值可以用x=maxRmaxXX来计算。假定加在电位器、之间的电压为Vm，则输出电压为 V=maxVmaxXX。其电阻灵敏度 RIAt)hb(2。电压灵敏度U=At)hb(2I。(分）14、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量(增大，减小,不变)。5、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（变面积型，变极距型，变介电常数型)是线性的关系。1、在变压器式传感器中，原方和副方互感的大小与原方线圈的匝数成(正比,反比,不成比例），与副方线圈的匝数成(正比,反比，不成比例)，与回路中磁阻成(正比,反比，不成比例)。3、在变

6、压器式传感器中，原方和副方互感 M 的大小与 绕组匝数 成正比,与 穿过线圈的磁通_成正比,与磁回路中 磁阻_ 成反比,而单个空气隙磁阻的大小可用公式 _ 表示。17、偏差式测量是指在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差)决定被测量的方法;零位测量是指在测量过程中,用指零仪表的零位指示，检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时,用已知的基准量决定被测未知量的方法;微差式测量是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的方法。18、电阻应变片式传感器按制造材料可分为 _金属_ 材料和_半导体_体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中的电阻变化主要是由 _电阻应变效应_ 形成的,而的电

7、阻变化主要是由 _ 造成的。材料传感器的灵敏度较大。19、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 _绝对误差_、相对误差 _、和 引用误差 _ 三类,其中 _绝对误差_ 可以通过对多次测量结果求 平均 _ 的方法来减小它对测量结果的影响。2绝对误差是指测量值与被测量真实值之间的差值其表达式为LX；相对误差是指绝对误差与被测量真实值的比值其表达式为%100X;引用误差是指绝对误差与测量仪表的上量限(满度)值 A 的百分比其表达式为%100Ar。二、简答题：1、t100 和 Cu50 各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。分别代表铂电阻热电式传感器(0）,铜电阻

8、热电式传感器（5).热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。2、Pt00 和 Cu50 各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。答：铂电阻和铜电阻热电势传感器。三线连接法的作用是使电桥不会产生温度误差；四线连接法使调零电位器的接触电阻和指示电表串联,接触电阻的不稳定不会破坏电桥的的平衡和正常的工作状态。3、用镍铬镍硅热电偶测量炉温,其仪表示值为00,而冷端温度为 65，则实际温度为 665，对不对？为什么?应如何计算？答:对。查表知镍铬镍硅热电偶 K=,=T+Tn

9、=600+165=665、压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点?答:作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大,但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化,而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容 Ce 变化不影响灵敏度,但它比电压放大器价格高，电路较复杂,调整也比较困难。5、系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种说法正确吗

10、？试述理由。答：不正确。传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽。6、温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需要进行温度补偿,此观点正确否,为什么？答：不正确。因为半导体材料容易受温度影响,而其直接影响光电流的值,所以还需要温度补偿装置。、光纤传感器的工作原理。(4 分)答：光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时,就会在光纤的接口上产生全内反射,并在光纤内部以后的角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来分有功能型(或称物性型、传感型)与非功能型(或称结构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的

11、的波导,而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。8、什么是光电效应?试说明光纤传感器的工作原理。（5 分)答：当用光照射物体时,物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应(如电阻率变化、发射电子或产生电动势等）。这种现象称为光电效应。工作原理:利用外界物理因素改变光纤中光的强度，相位,偏振态或波长从而对外界因素进行测量和数据传输。9、光导纤维导光的原理是什么?按其传输模式分为哪两种类型?传感型（功能型）和传输型光纤传感器按照其特点应该选用哪种光纤?答:光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时,就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。按其传输模式分为单模和多模传感型(功能型）光纤传感器应该选用单模光纤，传输型光纤传感器应选用多模光纤。10、按照传感型（功能型）和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤(单模/多模）,为什么?