tyut传感器与射频识别复习题没答案.docx
《tyut传感器与射频识别复习题没答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《tyut传感器与射频识别复习题没答案.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
tyut传感器与射频识别复习题没答案
第一章
传感器是技术和的重要部件。
传感器测试对象分为：
与
传感器是获取中信息的主要途径与手段。
传感器可狭义的定义为:
“将外界的变换为的一类元件。
”
传感器的发展：
1、什么是传感器？
按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义。
2、传感器由哪几部分组成。
试述它们的作用和相互关系。
3、传感器的图形符号如何表示？
它们各部分代表什么含义？
4、空调和电冰箱中采用了哪些传感器？
它们分别起到什么作用？
第二章
1．今有0.5级的0℃～300℃和1.0级的0℃～100℃两个温度计，要测80℃的温度，试问采用哪一个温度计好？
2．对某一重物进行了十次等精度测量，测值为
20.6220.8220.7820.8220.70
20.7820.8420.7820.8520.85（单位：
g）
求：
（1）测量值的算术平均值
（2）测量值的标准差3）测量结果的表达
3．有一组等精度无系统误差的独立测量列，16个测量值分别为：
39.44,39.27,39.94,39.44,38.91,39.69,39.48,40.56，39.78,39.35,39.86,39.71,39.46,40.12,39.39,39.76。
试判断粗大误差
4．某超声波测距传感器装置，检查范围为0~500m，在整个测量范围内，与理想线性输出的最大误差为3m，其线性度为多少？
5．测得某检查装置的一组输入输出数据如下：
x
1
2
3
4
5
6
y
2.20
4.00
5.98
7.9
10.10
12.05
求:
（1）端基线性度
（2）最小二乘线性度
6玻璃水银温度计通过玻璃温包将热量传递给水银，可用一阶微分方程式来表示。
现已知某玻璃水银温度计特性的微分方程是
，y代表水银柱高（m），
x代表输入温度（℃）。
求该温度计的时间常数及静态灵敏度
7.用某一阶环节的传感器测量100Hz的正弦信号，如要求幅值误差限制在±5%以内，时间常数应取多少？
如果用该传感器测量50Hz的正弦信号，其幅值误差和相位误差各为多少？
1、误差按表示方法划分可分为（）和（），按误差出现的规律划分可分为（），（）和（），按被测量随时间变化的速度划分可分为（）和（），按使用条件划分可分为（）和（）。
2、数据处理的基本方法有（），（）和（）。
3、传感器的静态特性是什么？
由哪些性能指标描述？
它们一般可由哪些公式表示？
4.传感器动态特性的主要技术指标有哪些？
它们的意义是什么？
5.传感器的线性度是如何确定的？
确定拟合直线有哪些方法?
6.测得某检查装置的一组输入输出数据如下：
（考了）
x
0.9
2.5
3.3
4.5
5.7
6.7
y
1.1
1.6
2.6
3.2
4.0
5.0
求:
（1）采用端点连线拟合，求线性度及灵敏度
（2）采用最小二乘法拟合，求线性度及灵敏度0.5291580.633852
2.5有一温度传感器，微分方程为
，其中
为输出电压（mV）,
为输入温度（℃）。
试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。
2.6有一温度传感器，当被测介质温度为t1，测温传感器显示温度为t2时，可用下列方程表示：
。
当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器的时间常数τ0=120s，试求经过350s后该传感器的动态误差。
第三章
电阻应变式传感器主要利用金属电阻或者半导体材料的制成敏感元件，是测量变化的理想传感器。
金属丝电阻应变片分为式和两种
金属丝电阻应变片U形：
制作简单但较大
电阻丝式应变片因使用的基片材质又可以分为、和等种类。
电阻应变片的工作原理是基于，即导体在外界作用下产生（拉伸或压缩）时，其相应发生变化
在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即k为。
因此，将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应变片敏感栅的电阻变化减小，因而其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，这种现象称为应变片的。
为了减小横向效应产生的测量误差，现在多采用
计算题：
将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，如果试件截面积S＝0.5×10-4m2，弹性模量E＝2×1011N／m2，若5×104N的拉力引起应变计电阻变化为1Ω，求电阻应变片的灵敏度系数。
温度误差补偿的目的是消除由于温度变化引起的应变输出对测量应变的干扰。
常用方法有、
等。
一般应变片工作时需要接入放大器进行放大，由于放大器输入阻抗比桥路大得多，所以当电桥接入放大器时，将视为开路情况。
电桥电压灵敏度定义为：
应变片的相对变化引起的电桥。
可见，当E、ΔR/R1一定时，输出电压U0、电压灵敏度Ku是，并且与各桥臂电阻的阻值大小。
可见，全桥差动电路输出电压灵敏度不仅没有，而且电压灵敏度为单臂电桥工作时的倍，同时具有作用。
计算题：
【例】某全对称电桥接有灵敏度为2的电阻应变片，若电桥工作电压为4V，应变片承受1000×10-6的微应变，试求：
（1）单臂电桥的开路输出电压U0
（2）单臂电桥的非线性误差
【例】在材料为钢的实心圆柱试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的金属应变片R1和R2，把这两应变片接入差动电桥。
若钢的泊松比µ=0.285，应变片的灵敏系数K=2，电桥的电源电压Ui=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电阻变化值△R=0.48Ω，试求
（1）电桥的输出电压U0；
（2）若柱体直径d=10mm，材料的弹性模量E=2×1011N/m2，求其所受拉力大小。
调幅就是用调制信号x去控制高频载波信号的。
就是用调制信号x去控制高频载波信号的频率。
就是从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号的过程，这一过程又称为。
相敏检波电路是具有鉴别相位和的检波电路。
可通过相敏检波电路区分。
相敏检波电路将相同信号检波变换为，将反相180°信号建波变换为。
悬臂梁式传感器是一种低外形、高精度、抗偏、抗侧性能优越的称重测力传感器，采用和作为转换原件主要有两种形式：
和。
【例】一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上、下各贴两片相同的电阻应变片（K=2）如图（a）所示。
已知l=100mm、b=11mm、t=3mm，E=2×104N/mm2。
现将四个应变片接入图（b）直流桥路中，电桥电源电压U=6V。
当力F=0.5kg时，求电桥输出电压U0=？
（a）
（b）
压阻式传感器是利用制作的电阻式应变传感器，其工作原理是基于半导体材料的，主要用于压力测量。
压阻效应——固体受到作用力后发生变化的现象。
压阻式传感器的主要缺点是大
等截面梁测力时，因为应变片的应变大小与力的作用的距离有关，所以应变片应粘贴在距固定端较的表面，顺梁的方向上下各粘贴两个应变片，四个应变片组成。
电阻式传感器是将转换成的器件或装置。
电阻应变式传感器主要利用或者制成敏感元件，是测量的理想传感器。
导体在受到外界拉力或压力的作用时会产生机械变形，同时机械变形会引起的变化，这种因导体材料变形而使其阻值发生变化的现象称为。
1、金属电阻在外力的作用下发生机械形变，导致其（）发生变化是金属电阻应变片工作的物理基础。
应变式传感器在外力作用下主要是（）发生变化，压阻式传感器在外力作用下主要是（）发生变化。
2、直流应变全桥的灵敏度是半桥的（）倍，是单臂电桥的（）倍。
3、什么叫横向效应？
为什么增加应变片两端电阻条的横截面积能减小横向效应？
3.5一应变片的电阻R=120Ω，灵敏系数k=2.05，用作应变为
的传感元件。
求：
①
和
；②若电源电压U=3V，初始平衡时电桥的输出电压U0。
3.6已知：
有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数
）,将其粘贴在梁式测力弹性元件上，如图3-30所示。
在距梁端
处应变计算公式为
设力
，
，
，
，
。
求：
①说明是一种什么形式的梁。
在梁式测力弹性元件距梁端
处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；②求出各应变片电阻相对变化量；③当桥路电源电压为6V时，负载电阻为无穷大，求桥路输出电压U0是多少？
3.9图3-31为一直流电桥，负载电阻RL趋于无穷。
图中E=4V，R1=R2=R3=R4=120Ω，试求：
①R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为ΔR1=1.2Ω时，电桥输出电压U0=?
②R1、R2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电压U0=?
③R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且ΔR1=ΔR2=1.2Ω，电桥输出电压U0=?
第四章
电容式传感器是以作为传感元件，将被测非电量变化转换为的变化的一种传感器。
易实现测量，本身发热影响小等。
多数情况下，电容传感器是指以为介质的两个平行金属极板组成的可变电容器。
这种变极距电容式传感器只适合位移测量。
例：
一单极板变极距型平板电容传感器，初始极距为δ0=1mm，要求测量的线性度是0.1%，求允许极距下所测量的最大变化量是多少？
变面积式电容传感器的电容相对变化量与位移的相对变化量就是关系，因此适合位移测量。
变面积式电容传感器的灵敏度是
可见，电容C理论上与液面高度hx成，只要测出传感器电容C的大小，就可得到液位高度。
当信号频率增高时，电容阻抗减小，Rp可以忽略。
但RS、L和C构成串联谐振电路，当谐振发生时，会破坏传感器电路的。
要求供电电源频率低于谐振频率的1/3至1/2。
克服寄生电容的耦合常采用：
，
跟随器的输出与传感器输入幅值相位相同，使传输电缆信号与内屏蔽层，可消除芯线对内层屏蔽层的寄生电容的影响。
内屏蔽层与外屏蔽层之间存在，但是隔离在传输回路之外，不会对信号产生干扰。
电容转换电路有调频电路、、脉冲宽度调制电路、运算放大器式电路、等
目前的指纹采集技术主要有光学采集、采集、超声波采集。
传感器阵列数据的读取是以为单位，一行300个图像数据同时读出，可通过编程改变RAH和RAL中的数据进行指定行的读取。
1、电容式传感器采用（）作为传感元件，将不同的被测物理量的变化转换为（）的变化。
根据工作原理的不同，电容式传感器可分为（），（）和（）。
2、移动电容式传感器的动极板，导致两极板有效覆盖面积S发生变化的同时，将导致电容量的变化，传感器电容改变量⊿C与动极板水平位移成（）关系。
3、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（）；当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离增加时，将使传感器的灵敏度（）、非线性误差（）。
4.3差动式变极距型电容传感器，若初始容量
，初始距离
，当动极板相对于定极板位移了
时，试计算其非线性误差。
若改为单极平板电容，初始值不变，其非线性误差有多大？
4.5一平板式电容位移传感器如图4-5所示，已知：
极板尺寸
，极板间隙
，极板间介质为空气。
求该传感器静态灵敏度；若极板沿
方向移动
，求此时电容量。
4.6已知：
圆盘形电容极板直径
，间距
，在电极间置一块厚
的云母片（
），空气（
）。
求：
①无云母片及有云母片两种情况下电容值
及
是多少？
②当间距变化
时，电容相对变化量
及
是多少？
第五章
电感式传感器是利用原理把被测得物理量，转换成线圈的或的变化，根据结构可分为、和三种。
变磁阻式传感器工作原理，结构线圈、铁芯和衔铁三部分组成。
可见，当气隙或改变时，电感L就发生改变。
当传感器线圈接入测量电路后，电感的变化进一步转换成电压、电流或频率的变化，实现非电量到电量的转换。
变间隙式电感传感器的测量范围与灵敏度及线性度相矛盾，因此变间隙式电感式传感器适用于测量的场合。
一般取测量范围在Δδ=0.1∽0.2mm较适宜。
谐振式测量电路分类：
谐振式电路和谐振式电路。
谐振式调频电路输出特性有严重的，这种传感器限制在动态范围在较小的情况下使用。
因此调频电路只有在谐振频率较大情况下才能达到较高精度。
当差动变压器的衔铁处于中间位置时，理想条件下其输出电压为零。
但实际上，当使用桥式电路时，在零点仍有一个微小的电压值（从零点几mV到数十mV）存在，称为。
由于差动变压器两个次级绕组不可能完全一致，因此它的等效电路参数（互感M、自感L及损耗电阻R）不可能相同，从而使两个次级绕组的感应电动势数值不等。
分量主要由导磁材料磁化曲线的非线性引起。
由于磁滞损耗和铁磁饱和的影响，使得激励电流与磁通波形不一致产生了非正弦（主要是三次谐波）磁通，从而在次级绕组感应出非正弦电势。
二极管相敏检波电路
当衔铁在中间位置时，位移x（t）=0，传感器输出电压ui=0,只有us起作用
当衔铁在零位以上时，位移x（t）>0，传感器输出电压ui与us同频相
当衔铁在零位以下时，位移x（t）>0，传感器输出电压ui与us同频相
电涡流传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、抗干扰能力强、测量线性范围大，而且又具有测量的优点
因为金属存在，涡流只存在于金属导体的表面薄层内,存在一个涡流区。
涡流区内各处的涡流密度不同,存在和。
要增加测量范围需线圈直径，传感器体积增大,这是电涡流传感器应用的局限性。
1、电感式传感器是建立在（）基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的（）或（）的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现非电量的测量。
2、对自感式传感器，当气隙变小时，电感（），对交流电的阻碍能力变大，电流变小。
3、电涡流效应既与被测体的（）、磁导率μ以及（）有关，又与线圈几何参数、线圈中激磁电流频率有关，还与（）有关。
如果保持其他参数不变，而（），传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。
通过与传感器配用的测量电路测出阻抗Z的变化量，即可实现对该参数的测量。
第六章
1、通过（）将被测量转换为电信号的传感器称为磁电式传感器，磁电作用主要分为（）和（）两种情况。
2、载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为（），它是由于运动电荷受到（）作用的结果。
3、霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与（）成反比。
4、磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量（）
A.位移B.速度C.加速度D.光强
5、霍尔元件不等位电势产生的主要原因不包括（）
A.霍尔电极安装位置不对称或不在同一等电位上
B.半导体材料不均匀造成电阻率不均匀或几何尺寸不均匀
C.周围环境温度变化
D.激励电极接触不良造成电流不均匀分配
6、霍尔电势正比于激励电流及磁感应强度，其灵敏度与霍尔系数RH成正比而与霍尔片厚度d成反比。
为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。
7、霍尔元件误差：
测量误差一般表现为零位误差和温度误差。
8、在半导体上施加磁场时，由于洛伦兹力的作用，载流子的漂移方向将发生偏转，致使与外加电场同方向的电流分量减小，等价于电阻增大。
这种现象叫磁阻效应。
当电流和磁场的方向垂直时，称为横向磁阻效应。
若外加磁场与外加电场平行，称为纵向磁阻效应。
横向比纵向磁阻效应大。
9、磁敏二极管的P型和N型电极由高阻材料制成。
第八章
1、在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为（），向外发射的电子叫做（）。
入射光强改变物质导电率的现象称为（）效应。
半导体材料吸收光能后在PN结上产生电动势的效应称为（）效应。
2、光敏二极管用在电路中一般作（）器件用，具体讲就是：
受光照射时处于（）状态，不受光照射时处于（）状态。
其在电路中的接法是（）连接。
3、光电倍增管是利用（）效应，将光电流在管内部进行放大。
它由（）、（）和（）三部分组成。
4、光纤的传输损耗主要来源于（）、（）、（）。
5、光纤的参数主要有（）、（）和（）三部分。
6、下面的哪些传感器不属于内光电传感器（）
A.光电管
B.光电池
C.光敏电阻
D.光电二/三极管
7、封装在光电隔离耦合器内部的是（）
A.一个发光二极管和一个发光三极管
B.一个光敏二极管和一个光敏三极管
C.两个发光二极管或两个光敏三极管
D.一个发光二极管和一个光敏三极管
8、数值孔径NA是光纤的一个重要参数，以下说法不正确的是（）
A.数值孔径反映了光纤的集光能力
B.光纤的数值孔径与其几何尺寸有关
C.数值孔径越大，光纤与光源的耦合越容易
D.数值孔径越大，光信号的畸变也越大
9、光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号。
10、不同的物质具有不同的逸出功，这就表示每一种物质都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或长波限。
11、当光线照在物体上，使物体的电导率发生变化或者产生光生电动势的现象叫做内光电效应。
12、①PIN型硅光电二极管，高速光电二极管，响应时间达1nS，适用于遥控装置。
②雪崩式光电二极管，具有高速响应和放大功能，高电流增益，可有效读取微弱光线，用于0.8μm范围的光纤通信、光磁盘受光元件装置。
③光耦合器件，由一发光元件和一光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。
13、光电池是利用光生伏特效应把光直接转变成电能的器件。
又称为太阳能电池。
14、将临界入射角的正弦函数定义为光纤的数值孔径。
反映纤芯接收光量的多少，标志光纤接收性能。
无论光源发射功率有多大，只有2θic张角之内的光功率能被光纤接受传播。
大的数值孔径：
有利于耦合效率的提高。
但数值孔径太大，光信号畸变也越严重。
15、光纤模式，是指光波沿光导纤维传播的途径和方式。
16、构成光纤传感器除光导纤维之外，还必须有光源、光调制器、光探测器和相应的信号处理模块。
17、光纤传感器的调制类型：
18、光电倍增管，是利用二次电子释放效应，由光阴极、次阴极（倍增电极）以及阳极三部分组成，倍增极上涂有在电子轰击下能发射更多电子的材料。
19、损耗原因：
光纤纤芯材料的吸收、散射，光纤弯曲处的辐射损耗等的影响。
。
8.15光电传感器控制电路如图8-53所示，试分析电路工作原理：
①GP—IS01是什么器件，内部由哪两种器件组成？
②当用物体遮挡光路时，发光二极管LED有什么变化？
③R1是什么电阻，在电路中起到什么作用？
如果VD二极管的最大额定电流为60mA，R1应该如何选择？
④如果GP—IS01中的VD二极管反向连接，电路状态如何？
晶体管VT、LED如何变化？
9.8当光纤的折射率N1=1.46，N2=1.45时，如光纤外部介质N0=1，求最大入射角θc的值。
9.9什么是光纤的数值孔径？
物理意义是什么？
NA取值大小有什么作用？
有一光纤，其纤芯折射率为1.56，包层折射率为1.24，求数值孔径为多少？
第十二章
1、热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的传感器。
它是利用测温敏感元件的电或磁的参数随温度变化而改变的特性，将温度变化转换为电量变化达到测量温度的目的。
2、热电偶中热电势主要由接触电势和温差电势组成。
接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。
3、常见的热电偶结构形式主要有普通热电偶、薄膜热电偶、铠装热电偶、表面热电偶等。
4、热敏电阻的基本类型：
5、将温敏晶体管及其辅助电路集成在同一芯片的集成化温度传感器。
6、红外传感器主要由红外辐射源和红外探测器两部分组成
7、红外辐射本质上是一种热辐射。
8、红外探测器是能将红外辐射能转换为电能的热电或光电器件。
9、热探测器主要是利用红外辐射的热效应，热释电效应首先将光辐射能变成材料自身的温度，利用器件温度敏感特性将温度变化转换为电信号。
10、热释电材料有晶体、陶瓷、塑料等铁电体，
11、测量电路由热电偶、高增益低失调运放、零点调节电阻器RP0和增益调节电阻器RP2组成。
调节方法：
在T=0℃时，输出电压应为0mV，如果不为0，可以调节RP0使UOUT=0。
在T=600℃时，输出电压应为24.902mV，可以调节RP0使UOUT达到满度6V。
例如：
已知某热电偶热电动势有E（1000，0）=41.276mV,E（20，0）=0.798mV，E（30，20）=0.405mV。
试求热电偶热电动势E（30，0）=？
E（1000，20）=？
和E（30，1000）=？
1、温度传感器按照测量方法大致可分为（）和（）两大类。
按照工作原理不同常用的有（）、（）、（）、（）、（）
2、按热电偶本身结构划分，有（）热电偶、铠装热电偶、（）热电偶等。
3、按照温度系数的不同热敏电阻有（）、（）和（）三种。
4、判断对错：
热敏电阻的温度随温度减小而增大，所以低温时热敏电阻温度系数大，灵敏度高，故热敏电阻常用于高温测量。
5、下列哪一项不是热释电材料的来源：
（）
A、晶体B、金属C、陶瓷D、塑料
12.5某热电偶灵敏度为0.04mV/℃，把它放在温度为1200℃处的温度场，若指示表（冷端）处温度为50℃，试求热电势的大小？
12.6某热电偶的热电势在E（600,0）时，输出E=5.257mV，若冷端温度为0℃时，测某炉温输出热电势E=5.267mV。
试求该加热炉实际温度是多少？
RFID第一章
1、RFID技术是一项自动识别技术。
它是通过磁场或电磁场利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据，可识别高速运动物体并可同时识别多个目标。
无需直接接触，无需光学可视，无需人工干涉即可完成信息输入和处理，操作方便快捷。
2、RFID自动识别的优势及特点主要表现如下：
1.快速扫描
2.体积小型化、形状多样化
3.抗污染能力和耐久性
4.可重复使用
5.穿透性和无屏障阅读
6.数据的记忆容量大
7.安全性
3、一套完整的RFID系统通常由三部分组成：
即电子标签（tag），读写器（reader）和中央信息系统组成。
电子标签：
由IC芯片和无线通信天线组成。
每个标签具有唯一的电子编码，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得垫子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去。
读写器：
由射频接口、逻辑控制单元和天线3部分组成。
读取或写入标签信息的设备。
主机系统：
根据逻辑运算识别标签身份，针对不同的设定做出相应的处理和控制，最终发出信号控制读写器完成不同的读写操作。
3、根据观测点与天线的距离将天线周围的场划分为三个区域。
无功近场区：
也叫感应场在该区域中，电抗性储能场占支配地位。
辐射近场区：
超过电抗近场区就到了辐射场区，在辐射近场区中，辐射场占优势，并且辐射场的角度分布与距离天线口径的距离有关。
辐射远场区：
又称为夫朗荷费区。
在该区域中，辐射场的角分布与距离无关。
4、天线的方向性图是表示天线方向性的特性曲线，即天线各个方向上所具有的发射或接收电磁波相对强度的分布图形。
5、根据射频识别系统
升级会员 