傳感器技術與應用試題一及答案

傳感器技術與應用試題一及答案

一?填空：

1、傳感器就是把韭電量轉換成電量的裝置。

2、傳感器是由敏感元件、轉渙元件和測量電路組成。

3、按照其被測量，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)特性主要由測量范圍、量程、精度、靈敏度、線性度、分辨率、重復

性、遲滯、漂移、穩(wěn)定性等量來描述。

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

舀

6、檢測系統(tǒng)是由被測對象、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

成

7、線性電位器式傳感器又可分為直線位移式的和角位移式的，分別用來測直線位移和

角位移。

8、常用的線繞式電位器通常由電阻絲、電刷及骨架構成。

9、應變效應是指導體或半導體材料在受到外界力（拉力或壓力）作用時，將產(chǎn)生機械變

進而導致其電阻值的變化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、電位器是一種把線位移或箱位移轉換成電阻或電壓輸出的傳感元件。(V)

2、電阻應變片的溫度誤差補黨方法有自補償法、線路補償法、計算補償。(x)

3、自感式傳感器由線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原理上的傳感器，它主要實現(xiàn)接觸測量,(x)

5、變面積式電容傳感器的是非線性的。(x)

6、壓電效應產(chǎn)生的電荷大小和極性與施加力大小和方向無關,(x)

7、熱電偶兩端的熱電動勢是由兩種導體的接觸電荷和單一導體的溫差電動勢所組成。

(X)

8、熱電動勢是熱電效應產(chǎn)生的電動勢，它包括接觸電動勢和溫差電動勢。(V)

9、光電傳感器能夠將光量的變化轉換為電量的變化，其基本原理就是光電效應。(V)

10、微波以波的形式向四周輻射，當波長遠小于物體尺寸時，微波具有似光性；當波

長和物體尺寸有相同數(shù)量級時，微波又有近于聲學的特性,(V)

三、簡答題：

1、簡述傳感器的發(fā)展趨勢？

答：(1)發(fā)現(xiàn)利用新現(xiàn)象、新效應;

(2)開發(fā)新材料；

(3)采用高新技術；

(4)拓展應用領域；

(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)絡化。

2、什么是測量誤差？

答：在檢測過程中，被測對象、檢測系統(tǒng)、檢測方法和檢測人員都會受到各種變動因

素的影響6而對被測量的轉換，有時也會改變被測對象原有的狀態(tài)。這就造成了檢測結果

和被測量的客觀真值之間存在一定的差別，這個差值稱為測量誤差。簡言之，測量誤差就

是測量值與真實值之間的差值，它反映了測量的精度。測量誤差的主要來源可以概括為工

具誤差、環(huán)境誤差、方法誤差和人員誤差等。

3、電阻應變片的主要特性有哪些？

答：1.橫向效應

2.機械滯后、零漂和蠕變

3.溫度效應o

4、壓電效應？

答：壓電效應就是指當沿著一定方向對某些物質施力（拉力或壓力）而使其變形時，在

它的兩個表面上會出現(xiàn)電荷的聚集，當外力去掉后，又重新恢復不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。

四、問答題：

1、測量方法有幾種？

答：1）直接測量、間接測量和組合測量

（1）直接測量。在使用儀表進行測量時，對儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運算，就能直接

表示測量所需要的結果，稱為直接測量6

（2間接測量。有的被測量無法或不便于直接測量這就要求在使用儀表進行測量時，

首先對與被測物理量有確定函數(shù)關系的幾個量進行測量，然后將測量值代入函數(shù)關系式,

經(jīng)過計算得到所需的結果,這種方法稱為間接測量。

（3）組合測量（又稱聯(lián)立測量）。經(jīng)過求解聯(lián)立方程組，才能得到被測物理量的最后結

具，則稱這樣的測量為組合測量。

2）偏差式測量、零位式測量與微差式測量

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

表的零位指示檢測測量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，在測量系統(tǒng)平衡時，用已知的標準量決定被測量

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

置方法。它將被測量與已知的標準量相比較，取得差值后，再用偏差法測得此差值。

3）等精度測量與非等精度測量

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

樣的環(huán)境條件下，對同一被測量進行多次重復測量，稱為等精度測量。

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

進行多次重復測量稱為非等精度測量。

4）靜態(tài)測量與動態(tài)測量

被測量在測量過程中認為是固定不變的,這種測量稱為靜態(tài)測量。若被測量在測量過

程中是隨時間不斷變化的，這種測量稱為動態(tài)測量6

在實際測量過程中，一定要從測量任務的具體情況出發(fā)，經(jīng)過認真的分析后，再決定

選用哪種測量方法。

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，進而引起電阻的變化，這種效應稱為

壓阻效應。半導體材料的壓阻效應特別強。對于半導體應變片，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，半導體材料電阻的變化主要由半導體材料電阻率的變化所造成的，則

竺?竺

又因半導體電阻率相對變化量，所以

式中，匹為半導體材料的壓阻系數(shù),它與半導體材料種類、應力方向、雜質濃度及環(huán)

境溫度有關」為半導體材料的彈性模量6因此

生a,

RpI

上式說明，半導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

化是由應變引起的。

由此可見，當半導體應變片受到外界應力的作用時，其電阻(率)的變化與受到應力的

天小成正比，這就是壓阻傳感器的工作原理。

五、計算題：

1、現(xiàn)有0.5級的0~300℃和1.0級的0~100℃的兩個溫度計，欲測量80℃的溫度,

試問選用哪一個溫度計好？為什么？

解：0.5級溫度計測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差、測量8(TC可能出現(xiàn)的最大示值相

對誤差分別為

A聞=0.5%x(300-0)=l?5

V.=1-^100%=—xl(X)%=1.875%

0力80

1.0級溫度計測量時可能出現(xiàn)的最大絕對誤差、測量8(rc時可能出現(xiàn)的最大示值相對

誤差分別為

聞冊2:7獻?A-=1.0%x(100-0)=l

MH_L25%

送=Z100%=80X10()%=1

計算結果，顯然用1。級溫度計比0.5級溫度計測量時，示值相對誤差反而小。因此

在選用儀表時，不能單純追求高精度，而是應兼顧精度等級和量程，

2、鎮(zhèn)銘-鎮(zhèn)硅熱電偶，工作時其自由端溫度為30℃,測得熱電勢為39.17mV,求被

測介質的實際溫度