传感器期末复习题.docx

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传感器期末复习题

一、填空题（每题3分）

1、传感器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转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。

3、半导体材料的压阻效应是　指应力作用下半导体电阻率的变化，这种现象称为压阻效应。

4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是受到压力时应变，从而导致材料的电阻发生变化。

5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是　灵敏度　金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。

7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称　　压阻　　　效应。

8、应变式传感器是利用电阻应变片将　应变/变形　转换为电阻变化的传感器。

9、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。

14、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　电桥　电路。

16、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的　2　倍。

22、电涡流传感器可用于　位移测量　、振幅测量、转速测量和无损探伤。

26、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和　低频透射两大类。

28、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个　电容　并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。

33、热电动势来源于两个方面，一部分由两种导体的　接触电势　构成，另一部分是单一导体的温差电势。

34补偿导线法常用作热电偶的冷端温度补偿它的理论依据是中间导体律。

35、常用的热电式传感元件有　热电偶　和热敏电阻。

36、热电偶是将温度变化转换为电动势变化的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电动势变化的测温元件。

38、热电阻最常用的材料是　铂　和铜，工业上被广泛用来测量中低温区的温度，在测量温度要求不高且温度较低的场合，铜热电阻得到了广泛应用。

40、霍尔效应是指　垂直于电流方向加上磁场，由于载流子受到洛伦磁力的作用，则在平行于电流和磁场的两端　的现象。

41、制作霍尔元件应采用的材料是　N型半导体　，因为半导体材料能使截流子的迁移率与电阻率的乘积最大，而使两个端面出现电势差最大。

43、按照工作原理的不同，可将光电式传感器分为　光电效应传感器、红外热释电传感器、固体图像传感器和光纤传感器。

45、光电传感器的理论基础是　光电效应。

46、用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的　电荷　　与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片　　几何尺寸　　和面积无关。

48．电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。

52、物质的光电效应通常分为外光电效应、光电效应和光生伏特效应三类。

53、压电式传感器的工作原理是以晶体的压电效应为理论依据。

56、霍尔电势与半导体薄片的厚度成反比。

59、红外测温仪是利用热辐射体在红外波段波段的辐射通量来测量温度的。

67、霍尔传感器是利用霍尔效应原理将被测量转换为电势的传感器。

76、热电偶回路产生的电势由接触电动势电势和温差电势两部分组成。

77、光电管是利用　　　外光电　　效应制成的光电元件。

82、光电效应通常分为外光电效应、光电和光生伏特效应。

90、光电池是基于光生伏特效应。

二、选择题（每题2分，15题共30分）

1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B）来决定的。

A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化

C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化

2、不能用涡流式传感器进行测量的是（D）。

A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料

3、不能采用非接触方式测量的传感器是：

（C）。

A、霍尔传感器；B、光电传感器；C、热电偶；D、涡流传感器

4、通常所说的传感器核心组成部分是指：

（B）

A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件

C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源

5、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：

（C）

A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管

6、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：

（C）。

A、半桥双臂各串联一片电阻应变片B、半桥双臂各并联一片电阻应变片；

C、适当提高电桥的电源电压；D、增大应变片的初始电阻值。

7、一阶传感器输出达到稳态值的10%到90%所需的时间是（　B）。

A、延迟时间　B、上升时间　C、峰值时间　D、响应时间

8、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

8、属于传感器动态特性指标的是（B　）。

A、重复性　　B、固有频率　　C、灵敏度　　D、漂移

8、影响金属导电材料应变灵敏度系数K的主要因素是（　B）。

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

8、电阻应变片的线路温度补偿方法有（　　B　）。

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、恒流源温度补偿电路法

8、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、增大为原来的一倍　

C、减小一倍　D、增大为原来的两倍

8、试题关键字：

变间隙式。

当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（　B）。

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

8、试题关键字：

平衡条件。

交流电桥的平衡条件为（　B　）。

A、相邻桥臂阻抗值乘积相等　　　B、相对桥臂阻抗值乘积相等

C、相对桥臂阻抗值比值相等　　　D、相邻桥臂阻抗值之和相等

8、下列说确的是（　　B）。

A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。

B、差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向。

C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。

D、相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向。

8、试题关键字：

压电式传感器。

石英晶体和压电瓷的压电效应对比正确的是（　B　）。

A、压电瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好

B、压电瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好

C、石英晶体比压电瓷的压电效应明显，稳定性也比压电瓷好

D、石英晶体比压电瓷的压电效应明显，稳定性不如压电瓷好

7、试题关键字：

石英晶体。

石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会（　　D）。

A、不产生压电效应　B、产生逆向压电效应

C、产生横向压电效应　D、产生纵向压电效应

267、热电偶的最基本组成部分是（　A）。

A、热电极B、保护管　C、绝缘管D、接线盒

268、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括（　D）。

A、补偿导线法　B、电桥补偿法　C、冷端恒温法　D、差动放大法

269、热电偶测量温度时（　D）。

A、需加正向电压　B、需加反向电压　

C、加正向、反向电压都可以　D、不需加电压

270、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪个基本定律（　A）。

A、中间导体定律　B、中间温度定律　　

C、标准电极定律　D、均质导体定律

5．在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（A）。

A．外光电效应B．光电效应

C．光电发射D．光导效应

7.超声波传感器的声波频率（D）

A．低于16Hz　Ｂ．低于10kHz　　Ｃ．高于10kHzＤ．高于20kHz

10.为了检测我们生活环境周围的有害的气体的浓度，常采用（C）

A．湿度传感器　　Ｂ．温度传感器　　Ｃ．气敏传感器　Ｄ．力敏传感器

7.超声波在以下介质中传播时强度会发生衰减，其中衰减最大的是（C）

A．半导体　　Ｂ．石油　　　Ｃ．空气　　　Ｄ．水

10.用来测量一氧化碳、二氧化硫等气体的固体电介质属于（D）

A．湿度传感器　　Ｂ．温度传感器Ｃ．力敏传感器　Ｄ．气敏传感器

11.SnO2和ZnO半导体材料常用于（A）

A．气敏传感器　Ｂ．电感式传感器　Ｃ．光电传感器Ｄ．电阻式传感器

18.光敏二极管在光照射时产生的电流称为（C）

A．暗电流　Ｂ．截止电流　　　Ｃ．光电流　　Ｄ．放大电流

7.固体受到作用力后电阻率发生变化的现象称为（B）

A．电压效应　Ｂ．压阻效应　　Ｃ．磁阻效应　Ｄ．力阻效应

8.当超声波从液体垂直入射到气体时，反射系数接近1，此时超声波会（D）

A．几乎全部透射　Ｂ．几乎全部吸收Ｃ．几乎全部折射Ｄ．几乎全部反射

19.电涡流传感器常用的材料为（D）

A．玻璃　　Ｂ．瓷　　　Ｃ．高分子　　　Ｄ．金属

11.影响超声波的衰减程度的因素有介质和（B）

A．温度　Ｂ．频率　　　Ｃ．湿度　　　Ｄ．浓度

6.利用外光电效应原理制成的光电元件是（B）

A．光敏电阻　　　Ｂ．光电管　　　　Ｃ．光电池　　Ｄ．光敏晶体管

7.光敏二极管在没有光照时产生的电流称为（A）

A．暗电流　　Ｂ．亮电流　　　Ｃ．光电流　　Ｄ．导通电流

12.超声波传播速度最快的介质是（D）

A．水　　　Ｂ．空气　　　　Ｃ．氧气　　　　Ｄ．钢铁

17.最适合制作霍尔传感器的物质是（D）

A．绝缘体　　　Ｂ．金属　　　　Ｃ．P型半导体Ｄ．N型半导体

三、判断题（在你认为对的判断后打，错的判断后打，每题1分，10题共10分）

1，压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。

（）

2，光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。

这样光敏电阻的灵敏度就高。

（）

21.线性度是传感器的静态特性之一。

（√）

22.电涡流式传感器可以进行无接触测量和探伤。

（√）

23.光电三极管不是根据光电效应原理制成的。

（×）

改正:

光电三极管是根据光电效应原理制成的。

24.应变片式压力传感器仅能对压力进行测量。

（×　）

改正:

应变片式压力传感器可以对压力进行测量。

25.热敏电阻除了用于温度传感器外，还可用于湿度传感器。

（√）

23.光敏二极管是根据压电效应原理制成的。

（×）

改正:

光敏二极管是根据光电效应原理制成的。

24.电阻应变片式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。

（√　）

24.电容式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。

（√）

23.在电磁波谱的可见光围，紫光携带的能量最大。

（√）

25.超声波测流速的机理是它在静止流体和流动流体中的传播速度不同。

（√）

四、简答题（4题，共18分）

316、何谓电涡流效应?

怎样利用电涡流效应进行位移测量?

答：

:

电涡流效应指的是这样一种现象：

根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电动势，该电动势在导体产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。

利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化

。

323、什么是正压电效应?

什么是逆压电效应?

什么是纵向压电效应?

什么是横向压电效应?

答：

正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。

当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。

沿石英晶体的x轴（电轴）方向受力产生的压电效应称为"纵向压电效应"。

沿石英晶体的y轴（机械轴）方向受力产生的压电效应称为"横向压电效应"。

331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。

答：

0、均质定律1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、中间温度定律

实用价值：

略

332、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？

常用的补偿方法有哪些？

答

（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。

（2）A：

补偿导线法B：

冷端温度计算校正法C：

冰浴法D：

补偿电桥法。



339、什么是光电效应和光电器件?

常用的光电器件有哪几大类?

答：

所谓光电效应，是指物体吸收了具有一定能量的光子后所产生的电效应。

根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件。

常用的光电器件主要有外光电效应器件和光电效应器件两大类。

340、试解释外光电效应器件和光电效应器件各自的工作基础并举例。

答：

外光电效应器件的工作基础基于外光电效应。

所谓外光电效应，是指在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。

相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。

光电效应器件的工作基础是基于光电效应。

所谓光电效应，是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象，它可分为光导效应和光生伏特效应。

光电效应器件主要有光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管。

五、计算综合题（3题，共22分）

1..如图所示为一直流电桥，供电电源电动势E=3V，R3=R4=100Ω，R1和R2为同型号的电阻应变片，其电阻均为50Ω，灵敏度系数K=2.0。

两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。

设等强度梁在受力后产生的应变为5*10-3，试求此时电桥输出端电压U0。

解：

U4=R3/（R3+R4）*E=100/200*3V=1.5V

U2=（R2-&R）/（R1+&R+R2-&R）*E==（R2-&R）/（R1+R2）*E=（50-2.0*5*10-3*50）/100*3V

=（50-0.5）/100*3V=1.485V

U0=U4-U2=0.015V

2.已知某霍尔传感器的激励电流I=5A，磁场的磁感应强度B=5×10-3T，导体薄片的厚度d=1mm，霍尔常数RH＝0.8，试求薄片导体产生的霍尔电势UH的大小。

解：

由霍尔电动势的计算公式知，UH=RH*（IB）/d

将已知数据代入上式得，

UH=0.8*5*5×10-3/1*10-3=20V

1、如图为实验室常采用的冰浴法热电偶冷端温度补偿接线图，

（1）图中依据了热电偶两个基本定律，分别指出并简述其容；（4分）

（2）将冷端至于冰水槽的主要原因是什么？

（2分）

（3）对补偿导线有何要求？

（2分）

答案：

（1）中间导体定律：

在热电偶回路中，只要接入的第三导体两端温度相同，则对回路的总的热电动势没有影响。

中间温度定律：

热电偶AB的热电势仅取决于热电偶的材料和两个结点的温度，而与温度沿热电极的分布以及热电极的参数和形状无关。

（2）热电偶分度表以0摄氏度为基准；

（3）与导体材料A、B有相同热电特性

（不同型号的热电偶所配用的补偿导线不同；连接补偿导线时要注意区分正负极，使其分别与热电偶的正负极一一对应；补偿导线连接端的工作温度不能超出（0~100℃），否则会给测量带来误差。

）