传感器与检测技术选择填空及计算题含答案.docx
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传感器与检测技术选择填空及计算题含答案
传感器与检测技术选择、填空及计算题（含答案）
一、单项选择题
1.某采购员分别在三家商店购买100kg大米.10kg苹果.1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是B。
A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级
2.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的C左右为宜。
A.3倍B.1.0倍C.1.5倍D.0.75倍
3.用万用表交流电压档（频率上限仅为5kHz）测量频率高达500kHz.10V左右的高频电压，发现示值还不到2V，该误差属于B。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差
4.用万用表交流电压档（频率上限仅为5kHz）测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于A。
A.系统误差B.粗大误差C.随机误差D.动态误差
5.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了D。
A.提高精度B.加速其衰老C.测试其各项性能指标D.提高可靠性
6.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，试求该表可能出现的最大绝对误差为A。
A.1℃B.0.5℃C.10℃D.200℃
7.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，当示值为20℃时的示值相对误差为B
A.1℃B.5％C.1％D.10％
8.有一温度计，它的测量范围为0～200℃，精度为0.5级，当示值为100℃时的示值相对误差为C。
A.1℃B.5％C.1％D.10％
11.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，若选用量程为250V电压表，其精度应选B级。
A.0.25B.0.5C.0.2D.1.0
12.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，若选用量程300V，其精度应选C级。
A.0.25B.0.5C.0.2D.1.0
13.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，若选用量程为500V的电压表，其精度应选A级。
A.0.25B.0.5C.0.2D.1.0
14.下图是射击弹着点示意图，（a）包含B误差，（b）包含C误差，（c）包含A误差。
（a）（b）（c）
射击弹着点示意图
A.系统B.粗大C.随机D.动态
15.电子秤中所使用的应变片应选择B应变片。
A.金属丝式B.金属箔式
C.电阻应变仪D.固态压阻式传感器
18.应变测量中，希望灵敏度高.线性好.有温度自补偿功能，应选择C测量转换电路。
A.单臂半桥B.双臂半桥C.四臂全桥D.独臂
21.过热保护中，温度大于突破点时，电流由十分之几毫安突变为几十毫安，则Rt应选择C热敏电阻。
A.NTC指数型B.CTRC.PTC突变型
27.用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是C。
A.接线方便
B.减小引线电阻变化产生的测量误差
C.减小桥路中其它电阻对热电阻的影响
D.减小桥路中电源对热电阻的影响
28.欲测量极微小的位移，应选择___A___自感传感器。
A.变隙式B.变面积式C.螺线管式
31.螺线管式自感传感器采用差动结构是为了__B___。
A.加长线圈的长度从而增加线性范围B.提高灵敏度，减小温漂
C.降低成本D.增加线圈对衔铁的吸引力
38.用电涡流的方法测量齿数Z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n等于_A____r/min。
A.400B.3600C.24000D.60
40.电子卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm，它的内部所采用的电容传感器型式是__B____。
A.变极距式B.变面积式C.变介电常数式
44.在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于B。
A.外光电效应B.内光电效应C.光电发射
51.变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d之间是B。
A.正比关系B.反比关系C.无关系
52.单线圈螺线管式电感传感器广泛用于测量C。
A.大量程角位移B.小量程角位移
C.大量程直线位移D.小量程直线位移
57.将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的C。
A.应变效应B.电涡流效应C.压电效应D.逆压电效应
58.蜂鸣器中发出“嘀……嘀……”声的压电片发声原理是利用压电材料的D。
A.应变效应B.电涡流效应C.压电效应D.逆压电效应
62.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量____C__。
A.人的体重B.车刀的压紧力
C.车刀在切削时感受到的切削力的变化量D.自来水管中的水的压力
63.动态力传感器中，两片压电片多采用_B_____接法，可增大输出电荷量。
A.串联B.并联C.既串联又并联
64.在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用____A__接法，可使输出电压达上万伏，从而产生电火花。
A.串联B.并联C.既串联又并联
67.用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70pC/g（g为重力加速度），电荷放大器灵敏度为10mV/pC，试确定输入3g（平均值）加速度时，电荷放大器的输出电压
（平均值，不考虑正负号）CmV。
A.441B.2100C.2.1D.100
68.用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70pC/g（g为重力加速度），电荷放大器灵敏度为10mV/pC，并计算此时该电荷放大器的反馈电容
CfDpF。
A.441B.2100C.2.1D.100
69.属于四端元件的是C。
A.应变片B.压电晶片C.霍尔元件D.热敏电阻
70.公式EH=KHIBcos中的角是指C。
A.磁力线与霍尔薄片平面之间的夹角
B.磁力线与霍尔元件内部电流方向的夹角
C.磁力线与霍尔薄片的垂线之间的夹角
71.磁场垂直于霍尔薄片，磁感应强度为B，但磁场方向=180时，霍尔电势A，因此霍尔元件可用于测量交变磁场。
A.绝对值相同，符号相反
B.绝对值相同，符号相同
C.绝对值相反，符号相同
D.绝对值相反，符号相反
72.霍尔元件采用恒流源激励是为了B。
A.提高灵敏度B.克服温漂C.减小不等位电势
73.减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是C。
A.减小激励电流B.减小磁感应强度C.使用电桥调零电位器
83.单晶直探头发射超声波时，是利用压电晶片的___B__。
A.压电效应B.逆压电效应C.电涡流效应D.热电效应
84.单晶直探头接收超声波时，是利用压电晶片的A。
A.压电效应B.逆压电效应C.电涡流效应
86._C____的数值越大，热电偶的输出热电势就越大。
A.热端直径B.热端和冷端的温度
C.热端和冷端的温差D.热电极的电导率
90.测量CPU散热片的温度应选用___C___型的热电偶。
A.普通B.铠装C.薄膜D.热电堆
91.测量锅炉烟道中的烟气温度，应选用_A_____型的热电偶。
A.普通B.铠装C.薄膜D.热电堆
92.测量100m深的岩石钻孔中的温度，应选用___B__型的热电偶。
A.普通B.铠装C.薄膜D.热电堆
96.在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是__C____。
A.补偿热电偶冷端热电势的损失B.起冷端温度补偿作用
C.将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D.提高灵敏度
97.下图中，在补偿导线延长热电偶后，新的冷端在_B____。
A.温度为t1处B.温度为t2处
C.温度为t3处D.毫伏表接线端子上
98.在实验室中测量金属的熔点时，冷端温度补偿采用__C____，可减小测量误差。
A.计算修正法B.仪表机械零点调整法
C.冰浴法D.冷端补偿器法（电桥补偿法）
99.在车间，用带微机的数字式测温仪表测量炉膛的温度时，应采用___B___较为妥当。
A.计算修正法B.仪表机械零点调整法
C.冰浴法D.冷端补偿器法（电桥补偿法）
100.用镍铬-镍硅（K）热电偶测温度，已知冷端温度t0为40C，用高精度毫伏表测得这时的热电势为29.186mV，求被测点温度。
答：
B。
A.741CB.740CC.40CD.29.184C
101.晒太阳取暖利用了C。
A.光电效应B.光化学效应C.光热效应D.感光效应
106.光敏二极管属于B。
A.外光电效应B.内光电效应C.光生伏特效应
107.光电池属于C。
A.外光电效应B.内光电效应C.光生伏特效应
108.光敏二极管在测光电路中应处于B偏置状态。
A.正向B.反向C.零
111.温度上升，光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管的暗电流A。
A.上升B.下降C.不变
116.欲利用光电池在灯光（约200lx）下驱动液晶计算器（1.5V）工作，必须将__C____片光电池串联起来才能正常工作。
A.2片B.3片C.5片D.20片
121.在光线的作用下能使电子逸出物体表面的现象称为C。
A.光电效应B.内光电效应C.外光电效应
122.在光线的作用下能使物体电阻率改变的现象B。
A.光电效应B.内光电效应C.外光电效应
123.光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定电压下C。
A.暗电阻大B.亮电阻大
C.暗电阻与亮电阻差值大D.暗电阻与亮电阻差值小
124.光敏电阻适于作为A。
A.光的测量元件B.光电导开关元件
C.加热元件D.发光元件
126.工程（工业）中，热电偶冷端补偿方法有D。
A.计算修正法B.温度修正法C.恒温法D.冷端延长法
127.实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是D。
A.纯金属B.非金属C.半导体D.合金
128.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为D。
A.磁电效应B.外光电效应C.光生伏特效应D内光电效应
130.光敏三极管工作时A。
A.基极开路、集电结反偏、发射结正偏
B.基极开路、集电结正偏、发射结反偏
C.基极接电信号、集电结正偏、发射结反偏
二、填空题
1.传感器是指一个能将被测的非电量变换成可用输出信号的器件。
2.传感器通常由敏感元件，转换元件和测量转换电路组成。
3.敏感元件是将被测量转化成与被测量有确定关系更易于转换的非电量。
转换元件是将输入量转化成电参量输出。
4.测量转换电路的作用是把传感元件输出的电参量转化成易于处理的电压、电流或频率量。
5.任何测量都不可能绝对真值，都存在误差。
6.绝对误差，即测量值与真值的差值。
真值可以分为理论真值、约定真值和相对真值三种。
7.根据被测量是否随时间变化，测量分为静态测量和动态测量。
8.根据测量的过程的不同，测量分为直接测量、间接测量和组合测量。
9.根据测量结果的显示方法，测量分为模拟式测量和数字式测量。
10.根据测量时是否与被测量对象接触，测量可分为接触测量和非接触测量。
11.测量地震属于非接触测量测量。
17.传感元件的作用是将非电量转换为电量。
43.测量转换电路有单臂工作桥、半桥工作方式和全桥工作方式三种工作方式。
44.金属应变片分为金属丝式、金属箔式和金属薄膜式三种。
46.电桥的三种工作方式中，全桥工作方式的灵敏度最高，半桥工作方式次之，单臂工作桥灵敏度最低。
47.从材料来看，金属热电阻目前应用比较广泛的有铂热电阻和铜热电阻两种；某热电阻的分度号为Pt100，其中100的含义是0℃时的阻值。
58.半导体热敏电阻按温度系数可分为PTC热敏电阻、NTC热敏电阻和CTR热敏电阻。
61.电感式传感器可分为自感式、互感式和电涡流三大类。
62.为了提高传感器的灵敏度，减小非线性误差，常常把传感器做成差动形式。
63.变面积电容传感器的输出特性是线性的，因此灵敏度是常数。
64.用电涡流传感器探测地雷属于非接触式测量。
65.自感式传感器常见的形式有变隙式，变面积式和螺线管式。
66.为了提高自感传感器的灵敏度我们使用了差动形式。
80.电容式传感器中，变间隙式一般用于测量微小的位移。
81.电容式传感器可分为__变面积式_____、_____变介电常数式___和___变间隙式_____三种。
82.差动式电感传感器的优点有改善非线性度、提高灵敏度和提高传感器的稳定性。
86.霍尔效应在金属中发现的，在高纯度半导体中表现较为显著。
88.霍尔集成元件可分为线性型和开关型两大类。
93.将超声波转化为电信号是利用压电材料的正压电效应。
96.压电式传感器的测量转换电路有电压放大电路和电荷放大电路。
106.热电效应的本质是热电偶本身吸收了外部的热能，在内部转换为电能的一种物理现象。
107.热电偶传感器是将热能转换成电能的一种测温传感器。
114.光电效应可分为内光电效应，外光电效应和光生伏特效应三种类型。
115.基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。
116.基于光生伏特效应的光电元件是光电池
。
121.光敏电阻的工作原理：
光敏电阻上可以加正向电压，也可以加逆向电压。
加上电压后，无光照射光敏电阻时，由于光敏电阻的导电性，电路中只有很小的电流，称暗电流；有光照射光敏电阻时，其因温度增加，电路中电流也就增加，称亮电流。
据光电流的大小，即可推算出入射光照度的大小。
122.光敏二极管的结构与普通二极管类似，它是在正向电压下工作的。
123.光敏二极管的工作原理：
光敏二极管的材料和结构与普通二极管相似，无光照射光敏二极管时，电路中仅有很小的反向
电流，相当于二极管截止。
128.通常把光电效应分为三类：
___内光电效应________.____外光电效应_________和__光生伏特效应_。
129.热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的____接触____电动势，另一部分是单一导体的___温差___电动势。
130热电偶产生热电势必须具备的基本条件是两种不同金属组成闭合回路和两端温度不同。
三、计算题
1.一线性位移测量仪，当被测位移由5mm变为8mm时，输出电压由3V变为4.5V，求仪器的灵敏度。
解：
2.有一温度计，它的测温范围为0～100℃，精度为0.5级，求：
（1）该表可能出现的最大绝对误差；
（2）当示值分别为20℃.80℃时的示值相对误差。
解：
（1）
℃
（2）20℃时相对误差：
80℃时相对误差：
3.已知待测拉力约为70N左右。
现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0～500N；另一只为1.0级，测量范围为0～100N。
问选用哪一只测力仪表较好？
为什么？
解：
用0.5级表测量时，可能出现的最大示值相对误差为：
用1.0级表测量时，可能出现的最大示值相对误差为：
计算结果表明，用1.0级表比用0.5级表的示值相对误差小。
所以更合适。
4.欲测240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6％。
问：
若选用量程为250V电压表，其精度比选择哪一级？
若选用量程为300V和500V的电压表，其精度应分别选哪一级?
解：
△=1.44V
量程为250V的选0.5级
量程为300V的选0.2级
量程为500V的选0.2级
5.被测电压的实际值为10V，现有精度等级为0.5级，量程为150V和精度等级为2.5级，量程为15V的两种电压表，试问选择哪一种电压表较好？
解：
用精度等级为0.5级的仪表测量时，最大标称相对误差为
用精度等级为2.5级的仪表测量时，最大标称相对误差为
由此可得
，显然用精度等级为2.5级的仪表测量比用精度等级为0.5级的仪表测量更合适。
因此，在选用传感器时应同时兼顾精度等级和量程。
6.用一台3位（俗称3位半）。
精度为0.5级（已包含最后一位的+1误差）的数字式电子温度计，测量汽轮机高压蒸汽的温度，数字面板上显示出如下图所示的数值。
假设其最后一位即为分辨力，求该仪表的：
（1）分辨力和分辨率。
（2）可能产生的最大满度相对误差和绝对误差。
（3）被测温度的示值。
（4）示值相对误差。
（5）被测温度实际值的上下限。
（提示：
该三位半数字表的量程上限为199.9℃，下限为0℃）
解：
（1）分辨力为0.1℃；分辨率是分辨力除以仪表的满度量程；该三位半数字表的量程上限为199.9℃；所以分辨率为0.1/199.9即0.5%。
（2）最大满度相对误差：
0.5%
绝对误差：
±0.5%×199.9=±1℃
（3）被测温度的示值为：
180.6
（4）示值相对误差：
（5）被测温度实际值的上下限：
180.6±1
数字式电子温度计面板示意图
7.铜电阻Cu50的阻值Rt与温度t的关系可近似用Rt=R0（1+at）表示。
已知温度系数a为=4.28×10-3℃-1，求
（1）根据上述表达式计算当温度为1000℃时的铜电阻值。
（2）通过给出的分度表查出1000℃时的铜电阻值，并求标称相当误差。
解：
将t=100，R0=50，a=4.28×10-30代入式Rt=R0（1+at）中，得出Rt=71.43Ω，查表知铜电阻值为71.40Ω。
标称相对误差：
8.用压电式传感器测量一个按正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电系
数d=200×
C/N，电荷放大器的反馈电容Cf=2000pF，输出电压uo=5sinωtV。
求用在压电式传感器上的正弦力为多少？
解：
由
及
可得
代入数值可得
F=50sinωt（N）
11.用压电式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70pC/g（g为重力加速度），电荷放大器灵敏度为10mV/pC，试确定输入3g（平均值）加速度时，电荷放大器的输出电压U0（平均值，不考虑正负号），并计算此时该电荷放大器的反馈电容Cf。
解：
70×3×10=2100Mv=2.1V
Cf=1/K=1/0.01=100PF
13.已知变面积式电容传感器的电容两极板间距离为10mm，ε＝50pF／m，电容两极板的几何尺寸均为30mm×20mm×5mm，在外力作用下，动极板在原位置上向外移动了10mm，试求△C。
解：
由
及
可得
，代人数值可得△C=1pF
（1）当Ux=39.314mV时，计算被测点温度tx。
（2）如果A'、B'换成铜导线，此时Ux=37.702mV，再求tx。
（3）直接将热电极A、B焊接在钢板上，是利用了热电偶的什么定律？
14.用镍铬-镍硅（K）热电偶测温度，已知冷端温度t0为40°C，用高精度毫伏表测得这时的热电势为29.186mV，求被测点温度。
解：
查上表得EAB（50℃，0℃）=2.023mV。
根据式（7-4）可得
EAB（t，0℃）=EAB（t，50℃）+EAB（50℃，0℃）
=（29.186+2.023）mV=31.209mV
反查上表，得到t=750℃。
附：
镍铬—镍硅热电偶分度表（部分）
16.用镍铬-镍硅热电偶测温度，已知冷端温度t0=50℃，用高精度的测温毫伏表测得这时的热电势为29.186mV，求热端温度。
16.解：
查表7-3得EAB（50℃，0℃）=2.023mV。
根据式（7-4）可得
EAB（t，0℃）=EAB（t，50℃）+EAB（50℃，0℃）
=（29.186+2.023）mV=31.209mV
反查表7-3，得到t=750℃。
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