傳感器基本原理與檢測技術(shù)復習材料題

1、傳感器原理及檢測技術(shù)復習題 、選擇題 1、傳感器中直接感受被測量的部分是（B） A. 轉(zhuǎn)換元件B.敏感元件C.轉(zhuǎn)換電路D.調(diào)理電路 2、屬于傳感器靜態(tài)特性指標的是（D） A.幅頻特性B.阻尼比C.相頻特性D.靈敏度 3、屬于傳感器時域動態(tài)特性指標的是（A） A.階躍響應B.固有頻率 C.臨界頻率D.阻尼比 4、屬于傳感器動態(tài)特性指標的是（C） A.量程B.靈敏度C.阻尼比D.重復性 5、傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的（D） A.線性度越好B.遲滯越小C.重復性越好D.分辨力越高 6衡量在同一工作條件下，對同一被測量進行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的不一致程度的指 標是（A） A.重復性

2、 B.穩(wěn)定性C.線性度 D.靈敏度 7、 一般以室溫條件下經(jīng)過一定的時間間隔后，傳感器的輸出與起始標定時輸出的差異來表示 傳感器的（C） A.靈敏度B.線性度C.穩(wěn)定性D.重復性 8、 傳感器的線性范圍愈寬，表明傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)且傳感器的（A） A.工作量程愈大B.工作量程愈小C.精確度愈高D.精確度愈低 9、 表示傳感器或傳感檢測系統(tǒng)對被測物理量變化的反應能力的量為（B） A.線性度B.靈敏度 C.重復性D.穩(wěn)定性 10、在明確傳感器輸入/輸出變換關(guān)系的前提下，利用某種標準器具產(chǎn)生已知的標準非電量輸 入，確定其輸出電量與輸入量之間關(guān)系的過程，稱為（ C） A.校準B.測量 C.標定D.

3、審核 11、 按傳感器能量源分類，以下傳感器不屬于能量轉(zhuǎn)換型的是（D） A.壓電式傳感器B.熱電式傳感器C.光電式傳感器D.壓阻式傳感器 12、某溫度計測量范圍是20r+200r，其量程為（B） A. 200 rB. 220 rC. 180ED. 240E 13、某溫度測量儀的輸入一輸出特性為線性，被測溫度為20r時，輸出電壓為10mV，被測 溫度為25r時，輸出電壓為15mV，則該傳感器的靈敏度為（D） A. 5mv/rB. 10mv/rC. 2mv/rD. 1mv/r 14、熱電偶的T端稱為（C） A.參考端B.自由端C.工作端D.冷端 15、隨著溫度的升高，NTC型熱敏電阻的電阻率會（B

4、） A.迅速增加B.迅速減小C.緩慢增加D.緩慢減小 16、 有一溫度計，測量范圍為0200C,精度為0.5級，該表可能出現(xiàn)的最大絕對誤差為（A ） A.1 CB.0.5 CC.10 CD.200 C 17、熱電偶式溫度傳感器的工作原理是基于（B） A.壓電效應 B.熱電效應C.應變效應D.光電效應 18、熱電偶的熱電動勢包括（A） A.接觸電動勢和溫差電動勢B.接觸電動勢和非接觸電動勢 C.非接觸電動勢和溫差電動勢C.溫差電動勢和湯姆遜電動勢 19、將毫伏表接入熱電偶回路中，只要保證兩個結(jié)點溫度一致，就能正確測出熱電動勢而不 影響熱電偶的輸出，這一現(xiàn)象利用了熱電偶的（C） A.中間溫度定律B

5、.參考電極定律C.中間導體定律D.中間介質(zhì)定律 20、金屬導體的電阻隨溫度的升高而（A） A.變大B.變小C.不變D.無法確定 21、適合于使用紅外傳感器進行測量的被測物理量是（B） A.轉(zhuǎn)速B.溫度C.厚度D.加速度 22、 電阻應變片配用的測量電路中，為了克服分布電容的影響，多采用（D）0 A .直流平衡電橋B.直流不平衡電橋C.交流平衡電橋D.交流不平衡電橋 23、 電阻應變式扭矩傳感器在測量時會引起應變片的哪個物理量發(fā)生變化（C） A.磁導率B.熱導率C.電阻率D.介電常數(shù) 24、 若單臂電橋的靈敏度為1/4,在相同情況下，雙臂電橋的靈敏度為（B） A. 1/4B. 1/2C. 2D.

6、 4 25、金屬電阻應變片受力會產(chǎn)生電阻值的變化，其主要原因是（D） A.壓阻效應 B.壓磁效應 C.壓電效應 D.電阻絲的幾何尺寸變化 26、半導體應變片的工作原理是基于 (A) A.壓阻效應 B.熱電效應 C.壓電效應 D.壓磁效應 27、對于金屬絲式應變片，靈敏系數(shù) K等于（B） A. lE B. 1 2 C.dR/R D. d / 28、 應變儀電橋的四臂工作方式中，其輸出電壓Uo為（D） A.UiK /8B.UiK /4C.UiK /2D.UiK 29、 差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為（D） A.1且B.丄C.ED.0 2 R14 R2 R 30、將電阻應變片貼在 上，就可以分別

7、做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。（C） D.機器組件 D.以上三種均可 D.溫度 A.質(zhì)量塊B.導體C.彈性元件 31、霍爾元件是由何種材料制成的（B） A.導體B.半導體C.絕緣體 32、霍爾元件體積小，結(jié)構(gòu)簡單，可以測量（C） A.濕度B.酒精濃度C.轉(zhuǎn)速 33、霍爾元件米用恒流源激勵是為了（ B ） A.提高靈敏度B.克服溫漂C.減少不等位電勢 34、霍爾電勢公式中的角B是指（C ） A、磁力線與霍爾薄片平面之間的夾角 B、磁力線與霍爾元件內(nèi)部電流方向的夾角 C、磁力線與霍爾薄片垂線之間的夾角 35、差動變壓器式位移傳感器屬于（A） A.電感式傳感器B.電容式傳感器C.光電式傳感器

8、D.電阻式傳感器 36、自感式位移傳感器L N2/（c ）,c為常數(shù)，如果保持 不變，則可構(gòu)成何種類型的位 oSo 移傳感器 （C） A.變氣隙型B.螺管型C.變面積型D.變極距型 37、自感式位移傳感器是將被測物理量位移轉(zhuǎn)化為（B） A.電阻R的變化 B.自感L的變化 C.互感M的變化D.電容C的變化 38、用電渦流式速度傳感器測量軸的轉(zhuǎn)速，當軸的轉(zhuǎn)速為 50r/min，時，輸出感應電動勢的頻 率為50Hz,貝U測量齒輪的齒數(shù)為（A） A. 60B. 120C. 180D. 240 39、 當某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時其相應的兩個相對表面產(chǎn)生極性相反的電 荷，去掉外力時電荷消失，這

9、種現(xiàn)象稱為（B） A.壓阻效應B.壓電效應C.應變效應D.霍爾效應 40、壓電式壓力傳感器不適于測量（D） A.爆炸力B.沖擊力 C.動態(tài)力D.靜態(tài)力 41、 在壓電式力與壓力傳感器中，壓電元件能將被測量轉(zhuǎn)換成（A） A.電荷或電壓輸出B.電壓或電流輸出 C.電容或電壓輸出D.電感或電壓輸出 42、 在壓電式加速度傳感器中，將被測加速度轉(zhuǎn)變?yōu)榱Φ氖牵˙） A.壓電元件B.質(zhì)量塊C.彈性元件D.基體 43、在光線作用下，半導體的電導率增加的現(xiàn)象屬于（ B ） A、外光電效應B、內(nèi)光電效應C、光電發(fā)射D、光導效應 44、 當一定波長入射光照射物體時，反映該物體光電靈敏度的是（C ） A、紅限 B、

10、量子效率C、逸出功 D、普朗克常數(shù) 45、單色光的波長越短，它的（ A A.頻率越高，其光子能量越大B.頻率越高，其光子能量越大 C.頻率越高，其光子能量越小D.頻率越高，其光子能量越小 46、光電管和光電倍增管的特性主要取決于（ A ） A.陰極材料B.陽極材料C.純金屬陰極材料D.玻璃殼材料 47、封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的可能是（D） A. 個發(fā)光二極管和一個發(fā)光三極管B.一個光敏二極管和一個光敏三極管 C.兩個發(fā)光二極管或兩個光敏三極管D.一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管 48、 光敏三極管的結(jié)構(gòu)可以看成，用光敏二極管替代普通三極管中的（D ） A.集電極B.發(fā)射極 C.集電結(jié)D.發(fā)射結(jié)

11、 49、在四倍細分的光柵位移傳感器中，根據(jù)兩路信號的相位差辨別方向時，相位差值不能是 （D） A.45 B. 90 C.135 D.180 50、固體半導體攝像元件CCD是一種（C） A. PN結(jié)光電二極管電路 B. PNP型晶體管集成電路 D. NPN型晶體管集成電路 C. MOS型晶體管開關(guān)集成電路 51、 固體半導體攝像機所使用的固體攝像元件為（D） A. LCDB. LEDC. CBD 52、礦燈瓦斯報警器的瓦斯探頭屬于（A） A.氣敏傳感器B.水份傳感器C.濕度傳感器 53、高分子膜濕度傳感器用于檢測（D） D.CCD D.溫度傳感器 D.相對濕度 A.霍爾式 B.光纖式 C.電感式

12、 D.電容式 A.溫度B.溫度差C.絕對濕度 54、適合在爆炸等極其惡劣的條件下工作的壓力傳感器是（ B） 55、由于所用波登管的頻響較低，所以適用于靜態(tài)或變化緩慢壓力測量的壓力傳感器為（ A.渦流式B.霍爾式 C.電感式D.壓阻式 56、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，如模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出為十位，最大 輸 入信號為5V，則轉(zhuǎn)換器的輸出能分辨出輸入的電壓信號為（C） A. 2/510VB. 510/2 VC. 5/210VD. 210/5 V 57、將微弱的、變化緩慢的直流信號變換成某種頻率、以便于放大和傳輸?shù)慕涣餍盘柕倪^程 稱為（A） A.調(diào)制B.解調(diào)C.濾波D.整流 58、利

13、用光電耦合電路抑制干擾的方法屬于（B） A.接地B.隔離C.屏蔽D.濾波 59、屬于發(fā)電型位移傳感器的是（D） D.壓電式位移傳感器 A.磁柵式位移傳感器B.光柵式位移傳感器C.感應同步器 60、電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為何種物理量的輸出（C） A.電阻 B.電容 C.電壓 D.電荷 61、若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進制數(shù)的位數(shù)為10,最大輸入信號為2. 5 V，則該轉(zhuǎn)換器能分辨出 的最小輸入電壓信號為（B） A. 1.22mVB. 2. 44mV C. 3. 66mVD. 4. 88mV 62、機械阻抗的振動測試中，阻抗頭的輸出是（B） A.激振力和振動位移B.激振力和振動加速度

14、C.振動位移和振動加速度D.振動速度和振動加速度 63、在下述位移傳感器中，既適宜于測量大的線位移，又適宜于測量大的角位移的是（ C） A.電容式傳感器B.電感式傳感器 C.光柵式傳感器D.電阻應變式傳感器 64、 在典型噪聲干擾抑制方法中，差分放大器的作用是（B） A.克服串擾B.抑制共模噪聲C.抑制差模噪聲D.消除電火花干擾 二、填空題 1、傳感器是能夠感受 規(guī)定的被測量 并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。 通常由 敏感元件 、轉(zhuǎn)換元件 、基本轉(zhuǎn)換電路 組成。 2、 傳感器的標定分為靜態(tài)標定、動態(tài)標定兩種。確定靜態(tài)標定系統(tǒng)的關(guān)鍵是選用被 測非電量（或電量）的 標準信號發(fā)生器

15、和標準測試系統(tǒng)。動態(tài)標定的目的，是檢驗測試傳感 器的動態(tài)性能指標。工業(yè)上通常采用比較法一進行傳感器的標定，俗稱背靠背法。 3、所謂靜態(tài)特性，是指當被測量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)（靜態(tài)測量之下）時，傳感器的輸出 值 與輸入值之間關(guān)系。傳感器的靜態(tài)特性主要有 線性度、靈敏度、遲滯_、重復性、閥值 與分辨力、穩(wěn)定性等。 4、 傳感器的輸出量對于隨時間變化的輸入量的響應特性稱為傳感器的_動態(tài)特性_。 5、 傳感器在使用前或使用過程中或擱置一段時間再使用時，必須對其性能參數(shù)進行復測或作 必要的調(diào)整與修正，以確保傳感器的測量精度。這個復測調(diào)整過程稱為_校準_。 6在機電一體化系統(tǒng)中，往往要求傳感器能長期使用而

16、不需經(jīng)常更換或校準。在這種情況下 應對傳感器的_穩(wěn)定性 有嚴格要求。影響傳感器穩(wěn)定性的因素是時間和 環(huán)境（或環(huán)境因素）。 傳感器在同一工作條件下，對同一被測量進行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間不一致程度的指標， 稱為重復性。 7、設某傳感器的理論滿量程輸出值為 丫，其校準曲線與擬合直線相比的最大偏差為 L max , 則該傳感器線性度的計算公式為 L （ yL）maX 100% o yF.S 8、傳感器的響應特性應在所測頻率范圍內(nèi)保持 不失真o 9、 在測量某一通入量的變化量時，輸出量的變化量較小的傳感器其靈敏度 較低。 10、傳感檢測系統(tǒng)目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式向 智能化方向發(fā)展。 11、 熱

17、電偶的四個基本定律為 均勻?qū)w定律、中間導體定律、標準導體定律、 中間溫度定律 o 12、熱電偶熱電動勢由 溫差電動勢和接觸電動勢兩部分組成。熱電動勢的大小主要與兩種導 體材料的熱端和冷端的 _溫差（溫度差）_有關(guān)。 13、并聯(lián)熱電偶可用于測量平均溫度。 14、按熱電阻材料的不同，熱電阻傳感器分為 金屬熱電阻_、_半導體熱敏電阻_。 15、負溫度系數(shù)熱敏電阻，其阻值隨溫度增加而呈 下降趨勢。 16、臨界溫度系數(shù)熱敏電阻的特點是在臨界溫度附近電阻有急劇變化，因此不適于較，溫度 范圍內(nèi)的測量。 17、 衡量電橋工作特性質(zhì)量的兩項指標是電橋靈敏度及電橋的非線性誤差。 18、采用 交流 電源供電的電橋

18、稱為交流電橋。 19、電橋在測量時，由于是利用了電橋的不平衡輸出反映被測量的變化情況，因此，測量前 電橋的輸出應調(diào)為零。 20、 金屬導體的電阻值隨著機械變形而變化的物理現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應變 效應。 21、半導體應變片以壓阻效應為主，它的靈敏度系數(shù)為金屬應變片的 5070倍，因而適用于 需要大信號輸出的場合。 22、 電阻應變片的溫度補償中，若采用電橋補償法測量應變時， 工作應變片 粘貼在被測試件 表面上，補償應變片粘貼在與被測試件完全相同的 _補償塊一上，且補償應變片不承受應變_o 23、應變式加速度傳感器直接測得的物理量是 敏感質(zhì)量塊在運動中所受到的 力（或慣性力）。 24、磁敏二極管

19、工作時加 正向電壓。由于它的磁靈敏度_很高，特別適合測量弱磁場。 25、 基于外光電效應的光電元件有光電管 、光電倍增管_等，基于內(nèi)光電效應的光電元 件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光敏晶閘管一等。 26、光纖的傳輸是基于光的全內(nèi)反射。光纖傳感器所用光纖有單模光纖_和_多模光纖_。 27、有一光纖纖芯折射率為1.56,包層折射率為1.24,當光從空氣中射入時數(shù)值孔徑為0.9466 (n 1.56,ri2 1.24,Na .nf 0.9466) 28、 光柵位移傳感器無細分時，分辨率為 0.02mm,在四細分后，其分辨率為_0.005mm。 29、 計量光柵傳感器中，當指示光柵不動，主光柵

20、左右移動時，查看莫爾條紋的移動方向， 即可確定主光柵的運動方向。 30、 光柵位移傳感器的辨向電路中，用于辨向的兩路信號其相位差多取為_90。 31、當某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時，在其相應的兩個相對表面產(chǎn)生極性相反的 電荷，當外力去掉后，又恢復到不帶電狀態(tài)，這種物理現(xiàn)象稱為正壓電效應。 32、在某些晶體的極化方向施加外電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，當外電場撤去后，變形 也隨之消失，這種物理現(xiàn)象稱 _逆壓電_效應。 33、 常用壓電材料有石英晶體 、壓電陶瓷、高分子壓電材料一等。 34、 壓電式壓力傳感器適于測動態(tài)力和沖擊力，但不適于測_靜態(tài)力_。 35、 壓電式傳感器中的壓電晶片既是

21、傳感器的敏感 元件，又是傳感器的 轉(zhuǎn)換 元件。 36、 氣敏電阻元件種類很多，按制造工藝分為燒結(jié)型、薄膜型、厚膜型_。 37、 所謂電阻式半導體氣敏傳感器，是利用半導體氣敏元件同氣體接觸造成半導體 電阻值變化，借此來檢測特定氣體的成分或者濃度的傳感器的總稱。 38、氣敏傳感器是一種將檢測到的氣體成份和濃度一轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。 39、 電阻式濕敏元件利用濕敏材料吸收空氣中的水份而導致本身 _電阻值發(fā)生變化的原理而 制成。氯化鋰濕敏電阻是利用吸濕性鹽類潮解，離子導電率發(fā)生變化而制成的測 濕元件，該元件由_引線、 基片、 感濕層 與電極組成。 40、 對于電阻率隨濕度的增加而下降的半導體陶瓷濕敏

22、元件稱為負特性_濕敏半導瓷。電阻率 隨著濕度的增加而增大的半導體陶瓷濕敏元件，稱為正特性濕敏半導瓷。 41、互感式位移傳感器是將被測位移量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化，其基本結(jié)構(gòu)原理與常 用變壓器類似，故稱其為 變壓器式位移傳感器。 42、為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度，增大特性的線性度，實際用的傳感器大部分 都做成差動式。 43、電感式壓力傳感器類型較多，其特點是頻響低，適用于 靜態(tài) 或變化緩慢壓力的測試。 44、 電渦流式傳感器的測量系統(tǒng)由傳感器一和 被測體 兩部分組成，利用兩者之間的磁性 耦合來完成測量任務。 45、 渦流式位移傳感器是利用電渦流效應將被測量變換為傳感器線圈變化阻抗Z

23、的一種裝 置。 46、 利用電渦流位移傳感器測量轉(zhuǎn)速時，被測軸齒盤的材料必須是金屬。 47、渦流式壓力傳感器具有良好的 動態(tài)(或動)一特性，適合于測量爆炸時產(chǎn)生的壓力。 48、 在理想情況下，采樣保持器在采樣期間的輸出完全跟隨 輸入的變化，而保持期間的輸 出保持不變。 49、 采樣保持電路在采樣過程中，必須遵循采樣定理，否則會出現(xiàn)信息丟失或信號失真。 50、 防止電場或磁場干擾的有效方法是屏蔽。 51、 為了提高檢測系統(tǒng)的分辨率，需要對磁柵、光柵等大位移測量傳感器輸出信號進行細分。 52、 幾個傳感器串聯(lián)組成的檢測系統(tǒng)的總靈敏度等于各傳感器的靈敏度之_乘積（或積） 53、檢測系統(tǒng)中，模擬式顯示

24、在讀數(shù)時易引起 主觀 _誤差。 54、數(shù)據(jù)處理中使用的溫度補償方法有表格法和 _公式法（或曲線擬合法）_。 55、抑制干擾的方法主要是采取 單點接地_、屏蔽隔離和濾波。 三、簡答題 1、什么是熱電效應？熱電偶測溫回路的熱電動勢由哪兩部分組成？由同一種導體組成的閉合 回路能產(chǎn)生熱電勢嗎？ 答：1）兩種不同類型的金屬導體兩端分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當兩個結(jié)點有溫差時，導 體回路里有電流流動會產(chǎn)生熱電勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。 2）熱電偶測溫回路中熱電勢主要是由接觸電勢和溫差電勢兩部分組成。 3）熱電偶兩個電極材料相同時，無論兩端點溫度如何變化無熱電勢產(chǎn)生。 2、試比較熱電偶、熱電阻、熱敏電阻三種

25、熱電式傳感器的特點 答：（1）熱電偶可以測量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它溫度傳感器無法替代。 （2）熱電阻結(jié)構(gòu)很簡單，金屬熱電阻材料多為純鉑金屬絲，也有銅、鎳金屬。金屬熱電阻廣 泛用于測量-200+850C溫度范圍，少數(shù)可以測量1000C。 （3）熱敏電阻由半導體材料制成，外形大小與電阻的功率有關(guān)，差別較大。熱敏電阻用途很 廣，幾乎所有家用電器產(chǎn)品都裝有微處理器，這些溫度傳感器多使用熱敏電阻。 3、為什么說差動電橋具有溫度補償作用？ 答：由于當測量橋路處于雙臂半橋和全橋工作方式時，電橋相鄰兩臂受溫度影響，同時產(chǎn) 生大小相等符號相同的電阻增量而相互抵消，從而達到電橋溫度自補償?shù)哪康摹?/p>

26、 4、試述應變片溫度誤差的概念，產(chǎn)生原因和補償辦法。 答：（1）由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度偏離應變片標定溫度而給測量帶來的附加誤差，稱為應變片 （2）產(chǎn)生應變片溫度誤差的主要原因有： 1）由于電阻絲溫度系數(shù)的存在，當溫度改變時， 應變片的標稱電阻值發(fā)生變化。 2）當試件與與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同時，由于溫 度的變化而引起的附加變形，使應變片產(chǎn)生附加電阻。 電阻應變片的溫度補償方法有線路補償法和應變片自補償法兩大類。 5、簡述應變式測力感器的工作原理。 答：電阻應變式測力傳感器是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應變，利用 貼在彈性元件上的應變片將應變轉(zhuǎn)換成電阻的變化，然后利用電橋?qū)㈦娮?/p>

27、變化轉(zhuǎn)換成電壓（或 電流）的變化，再送入測量放大電路測量。最后利用標定的電壓（或電流）和力之間的對應 關(guān)系，可測出力的大小或經(jīng)換算得到被測力。 6試述應變電橋產(chǎn)生非線性的原因及消減非線性誤差的措施。 答：應變電橋產(chǎn)生非線性的原因：制作應變計時內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應力和工作中出現(xiàn)的剪應力, 使絲柵、基底，尤其是膠層之間產(chǎn)生的“滑移”所致。 消減非線性誤差的措施：選用彈性模量較大的粘結(jié)劑和基底材料，適當減薄膠層和基底，并 使之充分固化，有利于非線性誤差的改善。 7、比較霍爾元件、磁敏電阻、磁敏晶體管，它們有哪些相同之處和不同之處？簡述其各自的 特點。 答：（1）霍爾元件具有體積小、外圍電路簡單、動態(tài)特性好

28、、靈敏度高、頻帶寬等許多優(yōu)點， 在霍爾元件確定后，可以通過測量電壓、電流、磁場來檢測非電量，如力、壓力、應變、振 動、加速度等等，所以霍爾元件應用有三種方式：激勵電流不變，霍爾電勢正比于磁場強 度，可進行位移、加速度、轉(zhuǎn)速測量。激勵電流與磁場強度都為變量，傳感器輸出與兩者 乘積成正比，可測量乘法運算的物理量，如功率。磁場強度不變時，傳感器輸出正比于激 勵電流，可檢測與電流有關(guān)的物理量，并可直接測量電流。 （2）磁敏電阻與霍爾元件屬同一類，都是磁電轉(zhuǎn)換元件，兩者本質(zhì)不同是磁敏電阻沒有判斷 極性的能力，只有與輔助材料（磁鋼）并用才具有識別磁極的能力。 （3）磁敏二極管可用來檢測交直流磁場，特別是弱

29、磁場?？捎米鳠o觸點開關(guān)、作箱位電流計、 對高壓線不斷線測電流、小量程高斯計、漏磁儀、磁力探傷儀等設備裝置。磁敏三極管具有 較好的磁靈敏度，主要應用于磁場測量，特別適于 10-6T以下的弱磁場測量，不僅可測量 磁場的大小，還可測出磁場方向；電流測量。特別是大電流不斷線地檢測和保護；制作 無觸點開關(guān)和電位器，如計算機無觸點電鍵、機床接近開關(guān)等；漏磁探傷及位移、轉(zhuǎn)速、 流量、壓力、速度等各種工業(yè)控制中參數(shù)測量。 8、壓電式傳感器的前置放大器有何作用？說明壓電加速度傳感器要使用高輸入阻抗電荷放大 器的原因。 答：一是把傳感器的高阻抗輸出變?yōu)榈妥杩馆敵觯欢前褌鞲衅鞯奈⑷跣盘栠M行放大 壓電傳感器本身的內(nèi)

30、阻抗很高，而輸出的能量又非常微弱，因此在使用時，必須接高通入阻 抗的前置放大器。電荷放大器即可，且其輸出電壓與電纜分布電容無關(guān)。因此，連接電纜即 使長達幾百米以上，電荷放大器的靈敏度也無明顯變化，這是電荷放大器的突出優(yōu)點。 9、何謂零點殘余電壓？說明該電壓產(chǎn)生的原因和消除的方法。 答：零點殘余電壓：差動變壓器在零位移時的輸出電壓。 零點殘余電壓產(chǎn)生的主要原因： 1.由于兩個二次測量線圈的等效參數(shù)不對稱時輸出地基波感 應電動勢的幅值和相位不同，調(diào)整磁芯位置時，也不能達到幅值和相位同時相同。2.由于鐵 芯的特性非線性，產(chǎn)生高次諧波不同，不能互相抵消。 為了減小差動變壓器的零點殘余電壓可以采用的方式

31、：1.盡可能保證傳感器尺寸線圈電氣參 數(shù)和磁路對稱2.選用合理的測量電路3.采用補償線路減小零點殘余電壓 10、按在傳感器中的作用，光纖傳感器常分為哪兩大類型？它們之間有何區(qū)別？ 答：光纖傳感器大致可分為功能型和非功能型兩大類，它們的基本組成相似，由光源、入射 光纖、調(diào)制器、出射光纖、光敏器件等組成。 功能型又稱傳感型，這類傳感器利用光纖本身對外界被測對象具有敏感能力和檢測功能，光 纖不僅起到傳光作用，而且在被測對象作用下使光強、相位、偏振態(tài)等光學特性得到調(diào)制， 調(diào)制后的信號攜帶了被測信息。如果外界作用時光纖傳播的光信號發(fā)生變化，使光的路程改 變，相位改變，將這種信號接收處理后，可以得到與被測

32、信號相關(guān)的變化電信號。 非功能型又稱傳光型，這時光纖只作傳播光媒介，待測對象的調(diào)制功能是由其它轉(zhuǎn)換元件實 現(xiàn)的，光纖的狀態(tài)是不連續(xù)的，光纖只起傳光作用。 11、光纖可以通過哪些光的調(diào)制技術(shù)進行非電量的檢測，簡要說明原理。 答：光纖可以通過光強、相位、頻率等的調(diào)制技術(shù)進行非電量的檢測， 光強度調(diào)制：利用外界物理量改變光纖中的光強度，通過測量光強的變化測量被測信息。根 據(jù)光纖傳感器探頭結(jié)構(gòu)形式可分為透射、反射、折射等方式調(diào)制。 相位調(diào)制：一般壓力、張力、溫度可以改變光纖的幾何尺寸（長度），同時由于光彈效應光纖 折射率也會由于應變而改變，這些物理量可以使光纖輸出端產(chǎn)生相位變化，借助干涉儀可將 相位變

33、化轉(zhuǎn)換為光強的變化。干涉系統(tǒng)的種類很多，可根據(jù)具體情況采用不同的干涉系統(tǒng)。 頻率調(diào)制：當光敏器件與光源之間有相對運動時，光敏器件接收到的光頻率fs與光源頻率f 不同，這種現(xiàn)象稱為光的 多普勒效應”。頻率調(diào)制方法可以測量運動物體（流體）的速度、 12、什么是光纖的數(shù)值孔徑？物理意義是什么？ NA取值大小有什么作用? 答：（1）數(shù)值孔徑定義為：Na ,nf nf，表示了光纖的集光能力，無論光源的發(fā)射功率有 多大，只有在2 c張角之內(nèi)的入射光才能被光纖接收、傳播。若入射角超出這一范圍，光線 會進入包層漏光。 （2）Na越大集光能力越強，光纖與光源間耦合會更容易，但 Na越大光信號畸變越大，所以 要選

34、擇適當。 13、什么是內(nèi)光電效應？什么是外光電效應？說明其工作原理并指出相應的典型光電器件。 答：當用光照射物體時，物體受到一連串具有能量的光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸 收光子能量而發(fā)生相應的電效應（如電阻率變化、發(fā)射電子或產(chǎn)生電動勢等）。這種現(xiàn)象稱為 光電效應。 1）當光線照在物體上，使物體的電導率發(fā)生變化，或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象叫做內(nèi)光電效應， 內(nèi)光電效應又分為光電導效應和光生伏特效應。入射光強改變物質(zhì)導電率的物理現(xiàn)象稱光電 導效應，典型的光電器件有光敏電阻；光照時物體中能產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象叫光生伏 特效應，光電池、光敏晶體管。 2）在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)

35、射的現(xiàn)象稱為外光電效應，典型的光電 器件有光電管、光電倍增管。 14、什么是智能傳感器系統(tǒng)？簡述系統(tǒng)的基本組成形式及相互關(guān)系？ 答：智能傳感器系統(tǒng)是傳感器與微處理器相結(jié)合，兼有信息檢測和處理功能的傳感器系統(tǒng)。 基本組成：傳感器、調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換、計算機及其I/ O接口設備 相互關(guān)系：由傳感器獲取信號，并將被測參量轉(zhuǎn)換成電量輸出；但輸出的信號通常含有 干擾噪聲，需要通過調(diào)整電路進行信號的調(diào)理；調(diào)整后的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換 A/D、D/A 等，實現(xiàn)分時或并行采樣；最后經(jīng)過計算機及其 I/O接口設備對數(shù)據(jù)進行分析處理 四、計算題 1、某線性位移測量儀，測量范圍為 020mm。當被測位移由5

36、mm變到5.5mm時，位移測 量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5 V，求：（1）該儀器的靈敏度K ; （2）當測量儀的輸出電壓為一7. 5V時，被測位移是多少？ 解：（1） K 35 25 2V / mm 5 5.5 （2） K 35 口52V/mm （線性測量儀，K的值相同） 5 x x 10.5mm 2、有一溫度傳感器，理論滿量程測量范圍為（一30120 ）C，其實測的校準曲線與擬合直 線的最大偏差為 Lmax 3 C，求：（1）該傳感器的量程；（2）該傳感器的線性度。 解：（1）里程為：丫=120（ -30） =150C （2）線性度L 妒100%命100% 2% 3、某次壓力測量時，壓

37、電式傳感器的靈敏度為80.Onc/MPa，將它與增益為0.005V/nc的電 荷放大器相連，其輸出接到靈敏度為20mm/V的筆式記錄儀上， 求：（1）計算此系統(tǒng)的靈敏度； （2）當壓力變化10MPa時，記錄筆在紙上的偏移量是多少 ？ 解：（1）系統(tǒng)的總靈敏度 Ko k1k2k3 80.0nc/MPa 0.005V /n 20mm/V 8mm/ MPa （說明當壓力變化1MPa時，偏移量為8mm） 4、有一電阻應變片，靈敏度系數(shù) K=2，電阻R=120 。設其工作時應變?yōu)?000 。求 （1）應變片的電阻變化量 R ； （2）采用應變儀電橋，若 Ui=6V，計算U0的值。 解：（1）因為R/R

38、K 所以R K R 2 1000 10 6 1200.24 一片應變片采用應變儀電橋，所以為單臂形式 6 U0 K Uj/42 1000 106/4 3mV 5、用四片靈敏度系數(shù)K=2，初始電阻值均為120金屬絲應變片組成全橋，供橋直流電壓為 4V，當 RR2 R3R4，且電橋輸出電壓U0 = 6mV時， 求: (1) 應變片的應變值; (2) 應變片的電阻變化值 R 0 解: (1) Ui Uoi (- R1 R2 R3 民5R 4)- 41 Ui R 1 Ui k 0 4 R R R R4R R 6 10 3 4 2 4 7.5 10 (2) R1/ R k 1.5 10 3 R11.5

39、10 3 120 0.18 6、 霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號頻率為f =30r/min，被測物上的標記齒數(shù)為z=2 求:（ 1）所測轉(zhuǎn)速為多少？（2）角速度又是多少？ 解: （ 1）所測轉(zhuǎn)速為：n 60f/z 60 30/ 2 900r/mi n （2）角速度2 f /z 230/ 2 94.2rad/s 7、 有一電渦流位移傳感器用于測量轉(zhuǎn)速，輸出信號經(jīng)放大器放大后，由記錄儀記錄的情況為 0. 1秒內(nèi)輸出12個脈沖信號，所用帶齒圓盤的齒數(shù)為 z=12, 求: （ 1）被測轉(zhuǎn)速； （2）被測角速度。 1260f60 120 解: （ 1） f120Hzn600r/min 0.1z 12 /c、2 f 2 3.14 120 （2）62.8rad /s z12 8、已知光柵式位移傳感器的柵線為 50線/mm，無細分時，其分辨率為多少？若希望其分辨率 為0.005mm,采用何種細分電路。 解: （ 1）無細分時，分辨率為1/50=0.02mm （此時分辨率為柵線的倒數(shù)） （2）若希望其分辨率為0.005mm,因為0.02/0.005=4,所以可以采用四細分電路。 五、分析應用題