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1、航帆教育随堂知识题库传感器与应用一、填空题（每空1分，共25分）1传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 变化量 与输入变化量 的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是 一常数 .2用弹性元件和电阻应变片及一些附件可以组成应变片传感器，按用途划分用应变式 力 传感器、应变式 加速度传感器等（任填两个）。3.采用热电阻作为测量温度的元件是将温度 的测量转换为 电阻的测量。 4单线圈螺线管式电感传感器主要由线圈、铁磁性外壳和可沿线圈轴向 移动的活动铁芯 组成。5利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较好的灵敏度，应该让线圈与被测物的距离大大小于 线圈半径6空气介质变隙式电容传感器中，提高灵
2、敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用 差动 式电容传感器7振筒式传感器是以均匀 薄壁圆筒 作为敏感元件，将被测气体压力或密度的变化转换成 频率。8由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用光电阴极材料不同的光电管，以便利用光谱特性 灵敏度较高 的区段。9按热电偶本身结构划分，有 普通 热电偶、铠装热电偶、薄膜 热电偶。10硒光电池的光谱响应区段与 人类 相近，因而得到应用。11热敏电阻正是利用半导体 载流子数目随着温度变化而变化的特性制成的 温度 敏感元件。12当半导体材料在某一方向承受应力时，它的 电阻率发生显著变化的现象称为半导体压阻效应。用这个原理制成的电阻称固态 压敏
3、电阻 。13磁敏二极管工作时加 正向 电压。由于它的磁灵敏很高，特别适用于测量 弱磁场 。二、选择题（每小题2分，共16分，7、8两题答案不止一个）1电阻应变片的初始电阻数值有多种,其中用的最多的是 （B）。A 60B 120C 200D 3502电涡流式传感器激磁线圈的电源是（ C ）。A 直流 B 工频交流 C高频交流 D低频交流3变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（B）。A 正比关系B 反比关系C 无关系4单色光的波长越短，它的（A ）。 A 频率越高，其光子能量越大 B 频率越低，其光子能量越大C 频率越高，其光子能量越小 D 频率越低，其光子能量越小5热电偶可以
4、测量（ C ）。 A 压力 B 电压 C 温度 D 热电势6光敏电阻适于作为（B ）。 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7目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（ AD ）。A -200850 B -50850 C -200150 D -2006508差动变压器传感器的配用测量电路主要有 （ AB ）。A 差动相敏检波电路 B 差动整流电路 C 直流电桥 D 差动电桥传感器与应用试卷A填空选择题答案及评分标准一、填空题（每空1分，共25分）1变化量 变化量 常数2力 压力（加速度）3温度 电阻4铁磁性外壳 移动的活动铁芯5线圈与被测物 线圈半径6差动7薄壁圆筒 频率
5、8光电阴极材料 灵敏度较高9普通 薄膜10人类11载流子 温度12电阻率 压敏电阻13正向 弱磁场二、选择题（每小题2分，共16分）1B2C3B4A5C6B7A D8A B传感器与应用试卷A-综合题三、 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
6、，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。四、简答题（共8分） 1图1是 差动 式 电容 加速度传感器结构示意图。2图1中各编号名称：是 质量块 ；是 固定极板 。五、简答题（共7分）图21图2是 压阻 式加速度传感器结构示意图。2图2中各编号名称：是 四个扩散 电阻；是 硅梁 ；是 质量块 ；是 基座 ；六简答题（共6分）。 图 3在图3所示的电桥中，R1=1000，R3=1500，C2=1F时电桥平衡。电容C4是多少？ 答
7、：根据平衡条件，C4= C2 R1/ R3=1*1000/15000.667F七简答题（共15分）某CO2气体传感器在20。C，浓度范围为0100ppm时的输入特性表示为Rx=x+250(k),用差动法回答以下问题（其中R1=10M,E=2V）: 利用最简单的电阻-电压变换电路，绘出X，V0的关系图。 利用电桥进行电阻-电压变换电路，绘出20 。C时X，V0的关系图。另外，当30。C时，Rx=x+500(k)，在同一张图上再加上X，V0的关系图，然后进行比较。 采用两个差动法的传感器电路绘出20。C，30。C时X，V0的关系，然后与（2）中的图形进行比较。 答：20。C时，0100ppm对应得
8、电阻变化为250350 k。o V0在48.7867.63mV之间变化。 o 如果R2=10 M，R3=250 k，20。C时，V0在018.85mV之间变化。30。C时V0在46.46mV（0ppm）64.43mV（100ppm）之间变化。 20。C时，V0为018.85mV，30。C时V0为017.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。但相对（2）得情况来说有很大的改善。八简答题（12分）（1）采用超声波或光脉冲信号，由从对象反射回来的脉冲的时间进行距离检测，空气中的音速为340m/s，软钢中纵波的因素为5900 m/s，光的速度为3*108 m/s，求这三种情况下1 ms
9、的往复时间对应得距离。根据计算结果，比较采用光脉冲所需要系统得信号处理速度要比采用超声波脉冲时的系统速度快几倍？（2）根据（1）的结果，讨论利用脉冲往复时间测距，采用超声波和光波各有什么特点。答：（1）1 ms的时间内超声波在空气和软钢中的传播距离分别为0.17m和3.0m，而光的传播距离为1.5*105 m，故要求有105倍高的处理速度。（2）采用光时，1m的处理速度只能测量100m以上的距离，不能进行近距离测量。如果要求分辨力为1m，则要求10ns的处理速度。所以光脉冲法用于远距离分辨率要求不高的场合，而超声波用于近距离测量。传感器与应用试卷A-综合题答案2009-03-07 16:37三
10、、简述电涡流式传感器的工作原理（每空1分，共11分）交变电流 磁场 电涡流 磁场 等效阻抗 小 频率 距离 线圈的阻抗 单值 阻抗四、简答题（共8分）1差动 电容（4分）2质量块（2分）固定极板（2分）五、简答题（共7分）1压阻（固态压阻、扩散硅压阻）24个扩散电阻 硅梁 质量块 基座六简答题（共6分）。答：根据平衡条件，C4= C2 R1/ R3=1*1000/15000.667F。七简答题（共15分）答：20。C时，0100ppm对应得电阻变化为250350 k。o V0在48.7867.63mV之间变化。 o 如果R2=10 M，R3=250 k，20。C时，V0在018.85mV之间变
11、化。30。C时V0在46.46mV（0ppm）64.43mV（100ppm）之间变化。 o 20。C时，V0为018.85mV，30。C时V0为017.79mV，如果零点不随温度变化，灵敏度约降低4.9%。但相对（2）得情况来说有很大的改善。 八简答题（12分）答：（1）1 ms的时间内超声波在空气和软钢中的传播距离分别为0.17m和3.0m，而光的传播距离为1.5*105 m，故要求有105倍高的处理速度。（2）采用光时，1m的处理速度只能测量100m以上的距离，不能进行近距离测量。如果要求分辨力为1m，则要求10ns的处理速度。所以光脉冲法用于远距离分辨率要求不高的场合，而超声波用于近距离
12、测量。一,填空:(50分)1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为Eab(T,To)=.在热电偶温度补偿中,补偿导线法(即冷端延长线法)是在连接导线 和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响.(7分)2.光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应,目前所利用的光电效应大致有三大类:第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类器件有光电管,光电倍增管等;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应,这类器件有光敏电阻等;第三类是利用在光线作用下使物体内部
13、产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类器件有光电池,光电仪表.(6分)3.电位器或电阻传感器按特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器.线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系.假定电位器全长为Xmax,其总电阻为Rmax,它的滑臂间的阻值可以用Rx=来计算.假定加在电位器A,B之间的电压为Vmax,则输出电压为Vx=.其电阻灵敏度RI=.电压灵敏度RU=.(7分)4.压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械应力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应.相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应.(6分)5.磁电式传感器是
14、利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的.而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的.霍尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移,压力.(6分)6.测量过程中存在着测量误差.绝对误差是指测量值与被测量真实值之间的差值其表达式为;相对误差是指绝对误差与被测量真实值的比值其表达式为;引用误差是指绝对误差与测量仪表的上量限(满度)值A的百分比其表达式为.(7分)7.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用.如果两个光栅距相等,即W=0.02mm,其夹角=0.1,则莫尔条纹的宽度B=11.43莫尔条纹的放大倍数K= 573.2.(6分)8.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系 来表征
