传感器与检测技术复习纲要整理2.docx

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传感器与检测技术复习纲要整理2

复习重点：

1、半桥、全桥差动电路Uo计算:

2、

3、应变片贴法（弹性元件上粘贴电阻应变片构成,粘合剂形成的胶层必须准确迅速地将披测件应变传进到敏感栅上）；

4、相敏检波电路分析

；

5、差动整流电路；

6、电涡流式传感器的应用

；

习题1：

第一章——绪论

一、选择题

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。

2.随着人们对各项产品技术含量要求的不断提高，传感器也朝向智能化方面发展。

其中，典型的传感器智能化结构模式是（D）

A.传感器+通信技术B.传感器+微处理器

C.传感器+多媒体技术D.传感器+计算机

3.传感器主要完成两方面的功能：

检测和（D）

A.测量B.感知C.信号调节D.转换

4.传感技术的作用以下说法正确的是：

（C）

A.传感技术是产品检测和质量控制的重要手段

B.传感技术在系统安全经济运行监测中得到了广泛应用

C.传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分

D.传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步

5.传感技术的研究内容主要包括：

（C）

A.信息获取B.信息转换C.信息处理D.信息传输

6.传感器的下列指标全部属于静态特性的是（C）

A.线性度、灵敏度、阻尼系数

B.幅频特性、相频特性、稳态误差

C.迟滞、重复性、漂移

D.精度、时间常数、重复性

7、一阶传感器输出达到稳态值的90%所需的时间是（D）

A.延迟时间B.上升时间C.峰值时间D.响应时间

8.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。

9.仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差）来表示的

10.测量范围为－20mA到20mA模拟指针仪表，测得一个实际值是10mA

的电流，测得的结果是11mA，则满度相对误差

＝2.5%。

11.不能实现非接触式测量的传感器是A。

A压电式传感器B电涡流式传感器

C光电式传感器D超声波传感器

12.传感器的组成部分中，直接感受被测物理量的的是__B____。

A转换元件B敏感元件C转换电路D放大电路

13.以下误差在数据处理时应该剔除的是A。

A粗大误差B绝对误差

C系统误差D随机误差

14.传感器能感知的输入变量越小，表示传感器的____C__。

A重复性越好B可靠性越高

C分辨率越高D稳定性越好

15.下列传感器中，属于发电型测力传感器的是__C______。

A电容式传感器B自感式传感器

C压电式传感器D电阻式传感器

16.非线性度的计算公式

二，填空题

1.

传感器的能感受被测量并按照__一定规律和精度______转换成可用输出信号的器件或装置，通常由直接响应于被测量的__敏感元件______、产生可用信号输出的___传感元件_____以及相应的____转换电路____组成。

2.传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的___转换规律_____，将__被测量______转换成___电量_____。

3.____检测技术___是人们为了被检测对象所包含的信息进行定性了解和定量掌握所采取的一系列技术措施。

4.

某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mV，其灵敏度为________。

=300mv/5mm

三、简答

什么是传感器的静态特性？

它有哪些指标？

如何用公式表示这些性能指标？

表示传感器在被测量处于稳定状态时的输出输入关系。

希望输出与输入具有确定的对应关系，且呈线性关系。

主要指标有：

线性度

、灵敏度、迟滞、重复性、零点漂移=、温度漂移。

某1.0级电流表，满刻度值

，求测量值分别

时的最大标称相对误差

。

习题2：

第二章——电阻式传感器原理与应用

一，选择题

1.影响金属导电材料应变灵敏系数K的主要因素是（AB）

A.导电材料电阻率的变化B.导电材料几何尺寸的变化

C导电材料物理性质的变化D.导电材料化学性质的变化

2．电阻应变片的线路温度补偿的方法有（A）

A.差动电桥补偿法B.补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法

C.补偿线圈补偿法D.恒流源补偿电路法

3．当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义是（B）

A.应变片电阻变化率与试件主应力之比

B.应变片电阻变化率与试件主应力方向的应变之比

C.应变片电阻率与试件主应力方向的应变之比

D.应变片电阻率与试件作用力之比

4．由（A）、应变片以及一些附件（补偿元件，保护罩）组成的装置称为应变式传感器。

A.弹性元件B.调理电路C.信号采集电路D.敏感元件

5．电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一，将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器，这些参数包括（A）

A.位移B.加速度C.力D.力矩

二，填空题

1．单位应变引起的__电阻相对变化量______称为电阻丝的灵敏系数。

2．金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称为___应变_____效应；半导体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称为__温度效应______效应。

3．应变式传感器是利用电阻应变片将__应变______转换为__电阻______变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴__电阻应变片______元件构成，弹性元件用来_将被测量转化成应变_______，__应变______元件用来__处理并输出被测量______。

4．要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用________或________。

5．减小或消除非线性误差的方法有________和采用差动电桥。

其中差动电桥可分为_半桥差动_______和__全桥差动______两种方式。

6.电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属_材料和②____半导体__体材料。

它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由_电阻应变效应形成的，而②的电阻变化主要是由温度效应造成的。

半导体材料传感器的灵敏度较大。

7.电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属_材料和②____半导体__体材料。

它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由_电阻应变效应形成的，而②的电阻变化主要是由温度效应造成的。

半导体材料传感器的灵敏度较大。

习题3：

第三章——变阻抗式传感器原理与应用

一、选择题

1.如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（B）。

A.保持不变B.增大一倍C.减小一倍D.增大两倍

2.当变间隙式变容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（A）。

A.灵敏度增加B.灵敏度减小C.非线性误差增加D.非线性误差不变

3.用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（C）。

A.变间隙式B.变面积式

C.变介电常数式D.空气介质变间隙式

4.电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（D）。

A.变面积型电容传感器B.变介质型电容传感器

C.变电荷型电容传感器D.变极距型电容传感器

5.关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是（）。

A.适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器

B.适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特征

C.适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特征

D.适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性

二、填空题

1.电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容量的变化来实现对物理量的测量。

2.变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成线性关系。

3.移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量

与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成线性关系。

4.变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高了1倍，而非线性误差转化为线性关系而得以大大降低。

5.电容式传感器信号转换电路中，调频电路和运算放大器电路用于单个电容量变化的测量，双T形电桥电路和脉宽调制电路用于差动电容量变化的测量。

6.电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。

（2分）

7.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，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。

7.已知变面积式电容传感器电容两极板间的距离为20mm，ε=50PF/m，电容两极板的几何尺寸均为30×20×5mm,在外力的作用下，动极板在原来的位置上移动了10mm，试求ΔC。

8.测量范围大的电容式位移传感器的类型为____A______

A．变极板面积型B．变极距型

C．变介质型D．容栅型

电感式：

1.在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。

2.在变压器式传感器中，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。

3.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（①增大②减小③不变）。

4.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?

涡流传感器能否测量大位移量?

为什么?

涡流存在的条件：

①存在交变磁场②导电体处于交变磁场中

应用：

对位移、厚度、材料损伤等进行非接触式连续测量。

电涡流传感器测量电路

主要有调频式、调幅式电路两种。

1、位移测量2、振幅测量3、转速测量4、无损探伤

5.涡流传感器的分类？

高频反射式电涡流传感器、低频透射式电涡流传感器、

6.在生产过程中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。

试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。

（15分）

三、7.简述电涡流式传感器的工作原理（每空1分，共11分）

传感器的激磁线圈通正弦交变电流时，在其周围产生交变磁场，使被测金属导体内产生电涡流。

它的存在在消弱激磁线圈内磁场的变化。

使线圈

等效阻抗发生变化（对比无被测金属时变小）。

该变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。

而电涡流效应的大小与被测金属导体的电阻率、磁导率及几何形状有关，又与线圈的几何尺寸、线圈中激磁电流的频率有关，还与线圈与被测金属导体间的距离等参数有关。

如果保持上述中的其它参数不变，而只改变其中的一个参数，则传感器的线圈的阻抗就仅仅是这个参数的单值函数。

通过测量线圈阻抗的变化量，即可实现对该参数的测量。

压电传感器

一、选择题

1、压电式加速度传感器是（D）传感器。

A．结构型B．适于测量直流信号的

C．适于测量缓变信号的D．适于测量动态信号的

2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（）。

A．晶体不产生压电效应B．在晶体的电轴x方向产生电荷

C．在晶体的机械轴y方向产生电荷D．在晶体的光轴z方向产生电荷

3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（）。

A．正压电效应B．逆压电效应

C．横向压电效应D．纵向压电效应

4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（），压电陶瓷的稳定性（）。

A．高，差B．高，好

C．低，差D．低，好

5、沿电轴y方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（）。

　　A．横向压电效应B．纵向压电效应

C．正压电效应D．逆压电效应

6、为提高压电传感器的输出灵敏度，将两片压电片并联在一起，此时总电荷量等于（）倍单片电荷量，总电容量等于（）倍单片电容量。

　A．1，2B．2，2

　C．1，1/2D．2，1

7、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了（）原理。

A．磁阻效应B压阻效应

C．正压电效应D逆压电效应

8、以下因素在选择合适的压电材料时必须考虑的有（）

A．转换性能B.电性能C.时间稳定性D.温度稳定性

二、填空题

1．压电式传感器可等效为一个和一个并联，也可等效为一个与相串联的电压源。

2．压电式传感器是一种典型的传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的为基础，来实现非电量检测的目的。

3.压电式传感器使用放大器时，输出电压几乎不受连续电缆长度的影响。

4.压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有和两种形式。

5.某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为

效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称效应。

二、简答题

1压电式传感器为何不能测量静态信号？

2压电式传感器连接前置放大器的作用是什么？

电压式与电荷式放大器有何区别？