传感器原理与工程应用考试题库.docx

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传感器原理与工程应用考试题库

7、电阻应变片一样由__灵敏栅__、基片、覆盖层、引线四个部份组成，其中__灵敏栅____是核心部件。

8、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生转变，这种现象称___应变_____效

应；半导体受到作使劲后电阻率要发生转变，这种现象称_______压阻_____效应。

9、电阻应变式传感器的核心元件是电阻应变片，其工作原理是基于电阻应变效应

。

10、半导体应变片工作原理是基于压阻效应效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大。

11、应变式传感器产生温度误差的缘故为电阻温度系数的阻碍和试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的阻碍。

通常采纳的温度补偿方式有线路补偿法、应变片自补偿法等。

12、电感式传感器是利用_电磁感应__原理，将被测量的转变转化成__电感_____转变的一种机电转换装置。

13、自感式传感器要紧有变间隙式、变截面式和螺管式三种类型。

14、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而事实上由于两线圈的结构及参数不相等，差动变压器输出电压不为零，此电压称为_零点残余电压______。

15、在电感式传感器中，线圈之间的没有耦合的是自感式传感器，被测对象也是磁路一部份的是电涡流传感器。

16、电感式传感器是成立在电磁感应基础上的，电感式传感器能够把输入的物理量转换为线圈的自感或互感的转变，并通过测量电路进一步转换为电量的转变，进而实现对非电量的测量。

17、电感式传感器依照工作原理的不同可分为自感式、互感式和电涡流式等种类。

18、差动变压器结构形式有变隙式、变面积式和螺线管式等，但它们的工作原

理大体一样，都是基于电感量的转变来进行测量，实际应用最多的是螺线管式差动变压器。

19、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加（①增加，

②减少）。

20、电容式传感器按结构特点可分为变极距型、变介电常数型和变面积型等三种。

21、电容式传感器利用了将非电量的转变转换为电容的转变来实现对物理量的测量。

22、电容式传感器依照其工作原理的不同可分为电容式传感器、电容式传感器和电容式传感器。

23、变极距型电容式传感器单位输入位移所引发的灵敏度与两极板初始间距成反比关系。

24、忽略边缘效应，变面积型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性（线性、非线性），变介质型电容式传感器输入量与输出量的关系为线性（线性、非线性），变极距型电容式传感器输入量与输出量的关系为非线性（线性、非线性）。

25、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平方反比关系而得以大大降低。

26、将电能转变成机械能的压电效应称为逆压电效应。

27、压电式传感器是一种典型的有源型传感器（或发电型传感器），其以某些电介质的压线效应为基础，来实现非电量电测的目的。

28、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，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。

29、为了分析方便，在晶体学中把石英晶体用三根相互垂直的轴x、y、z来描述，别离称为电轴、机械轴和光轴。

30、石英晶体沿Z轴（光轴）方向施加作使劲可不能产生压电效应，没有点电荷产生。

31、石英晶体的X轴称为电轴_，垂直于X轴的平面上纵向压电效应最强；Y轴称为机械轴，沿Y轴的横向压电效应最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。

32、正压电效应将机械能转变成电能，逆压电效应将电能转化为机械能（或机械运动）。

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

34、压电式传感器利用电压放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度转变的阻碍。

35、压电元件测量电路采纳前置放大器的目的是：

一是把它的高输出阻抗变换成低输出阻抗、二是放大传感器输出的微弱信号。

目前常常应用的前置放大器有电压放大和电荷放大两种。

36、目前压电式传感器的经常使用的材料有压电晶体、压电陶瓷和高分子电致伸缩材料等三类，其中压电晶体具有良好的温度稳固性，经常使用于高精度的测量。

压电材料的逆压电效应还能够用来产生超声波。

37、霍尔元件有两对电极，一对用来施加_鼓励电压或电流，称为_______________电极，另一对用来输出_输出引线_，称为________________电极。

38、霍尔效应指：

金属或半导体置于磁场中，当有电流流过时，在_垂直于电流和磁场方向上会产生电动势。

39．光电效应分为外光电效应、光生伏特效应和内光电效应三大类。

光电效应分为内光

电效应和外光电效应两大类，其中，光敏电阻的原理是基于内光电效应效应的。

三、名词说明：

1、传感器：

传感器是能感受规定的被测量并依照必然的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

2、重复性：

用本方式在正常和正确操作情形下，由同一操作人员，在同一实验室内，利用同一仪器，并在短时间内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95%概率水平两个独立测试结果的最大差值

3、线性度：

测试系统的输出与输入系统可否像理想系统那样维持正常值比例关系（线性关系）的一种气宇。

2、正压电效应答：

压电效应：

某些电介质物体在沿必然方向受到压力或拉力作历时发生变形，而且在其表面上会产生电荷，假设将外力去掉，它们又从头回到不带电的状态。

具有压电效应材料有石英晶体、人工制造的压电陶瓷、锆钛酸铅等。

逆压电效应：

是指对晶体施加交变电场引发晶体机械变形的现象四、简答题

1、说明什么是传感器？

传感器的大体组成包括哪两大部份？

这两大部份各自起什么作用？

答：

传感器是能感受规定的被测量并依照必然的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。

通常传感器由灵敏元件和转换元件组成。

灵敏元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部份，转换元件是指传感器中将灵敏元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部份。

2、什么是传感器的静态特性，描述静态特性的技术指标有哪些？

3、答：

传感器的静态特性是指被测量的值处于稳固状态时的输出—输入关系。

与时刻无关。

4、要紧性能指标有：

线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性和量程等。

3．金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

答：

金属电阻的应变效应主若是由于其几何形状的转变而产生的，半导体材料的应变效应那么要紧取决于材料的电阻率随应变所引发的转变产生的。

4、简要说明电容式传感器的工作原理。

答：

电容式传感能将被测量转换为传感器电容转变。

传感器有动静两个板板，板板间的电容为：

C0rA0，式中：

ε0真空介电常数εr介质的相对介电常数

δ两极板间的距离有关A极板的有效面积

当动板板运动或极板间的介质转变就会引发传感器电容值的转变，从而组成变极距式、变面积式和变介质型的电容式传感器。

5、什么是电涡流效应？

答:

依照法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于转变的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈漩涡状的感应电流，此电流叫电涡流，这种现象成为电涡流。

6、石英晶体x、y、z轴的名称及其特点是什么？

X轴叫做电轴，y轴叫做机械轴，轴叫做光轴。

通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴y方向上的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。

沿z轴方向的力作历时不产生压电效应。

7、画出压电元件的两种等效电路

8、画出压电式传感器中采纳电荷放大器的电路图，并分析证明输出电压几乎不受联接电缆长度转变的阻碍。

9．试说明压电式传感器中，压电片并联和串联后对测量的阻碍。

答：

压电元件能够方便地组合应用，起到提高电压输出灵敏度的作用，这是压电式传感器的一个特点（2分）。

组合的大体方式有串联和并联。

并联的特点是：

输出电压相等，电容相加，总电荷量相加，因此输出的电荷量增加，适用于电荷输出场合（3分，图1分）。

串联的特点是总电荷量不变，电压相加，电容减小，因此，电灵敏度提高，适用于电压输出场合（3分，图1分）。

10.什么是霍尔效应？

答：

在置于磁场的导体或半导体中通入电流，假设电流与磁场垂直，那么在与磁场和电流都垂直的方向上会显现一个电势差，这种现象确实是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发觉的。

产生的电势差称为霍尔电压。

11．光电效应有哪几种?

与之对应的光电元件各有哪些?

答：

光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。

基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。

12、什么是内光电效应？

列举几种基于内光电效应工作的光电器件（很多于三个）。

答：

在光线作用下，物体的导电性能（电阻率）发生转变或产生光生电动势的现象称为内光电效应。

（包括光电导效应和光生伏特效应）

13、什么是外光电效应？

什么是内光电效应？

在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。

当光照射在物体上，使物体的电阻率ρ发生转变，或产生光生电动势的现象叫做内光电效应。

依照工作原理的不同，内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应两类。

五、分析计算题