《传感器原理》试卷及答案
传感器期末考试试题及答案
有 InSb,Hg0.8Cd0.2Te 等材料。
3．在用光开关检测物体的系统中，指出输出电压的时间波形。（5 分） 答：光进入受光器输出电压为 0V，光不进入，输出 6V，所以右图为所示波形。 4．由光电二极管二维阵列组成面型传感器进行图像检测，对图像的分辨率由光电二极 管的个数决定，试说明理由。（5 分） 答：面型传感器由许多销的单元构成二维平面，其中每一个小单元都是一个光电二极 管，称为像素。用面型传感器测量物体的形状所得的图像的分辨率最高只能是一个像 素。如果所测得图像长为 l ，对应 N 个像素，分辨率为 l/N。假设 N 为 200，则分辨 率最高只能使 1/200。 5．高温加热的钢板为红色，当温度继续升高时变为白色，试说明原因。（5 分） 答：与温度相对应，物体放射出具有一定波长分布的光，高温时，所有波长的能量增 大，波长分布的峰值向短波长方向移动。对应于黑体的波长分布可由普朗克分布规则 求得。1000。C 的钢板，波长分布的峰值在近红外区域，发出的光波长在 0.6μm 以 上，属于可视光的红光区域，因此看到的光呈现红色。温度升高使得波长分布的峰值 向短波方向移动。可视光的短波成分增加，可视光所有波长成分混合使钢板颜色接近 白色。 6．试举坑内甲烷气体量传感器的例子。（5 分）试举工厂排水污浊监视用传感器的例 子。试举汽车排气成分调整用传感器的例子。 答：接触燃烧式气体传感器。氧气传感器。氧气气体传感器。 7．已知某压力传感器的测定范围为 0～10000Pa，输入特性表示为 y=10(x0.00007x2+2000)请问这种传感器能使用吗？（5 分） 答：dy/dx=1-0.00014x。微分值在 x<7143Pa 时为正，x>7143Pa 时为负，故不能使 用。 8．某 CO2 气体传感器在 20。C，浓度范围为 0～100ppm 时的输入特性表示为 Rx=x+250(kΩ), 用差动法回答以下问题（其中 R1=10MΩ,E=2V）: （15 分）
传感器试卷及答案
传感器试卷及答案4(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--08信息传感器综合复习题一、填空题（将正确答案填入下列空白处）1、现代信息技术的三大支柱是____传感器___技术、通信技术和计算机技术.3、热电偶传感器的工作基础是热电效应，其产生的热电势包括 _接触___电势和_温差电势两部分。
4、基本误差是指传感器或仪表在规定的标准条件下所具有的___误差____.5、电容式加速度传感器的主要特点是频率响应快和量程范围大，大多采用_空气或其它气体作阻尼物质.6、传感器的静态特性可以用一组性能指标来描述，如：灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等。
7、物体受光照后，其内部原子释放出的电子不逸出_导体物体表面，而仍留在内部使物体的电阻率发生变化或产生光电动势的现像被称为内光电效应8、交流电桥平衡必须同时满足两个条件:__复阻抗模平衡条件和复阻抗角平衡条件。
9、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示一个霍尔元件在单位激励电流和单位磁感应强度时产生霍尔电势的大小 .10、用于制作压电传感器的常用压电材料是石英晶体和___压电陶瓷______.11、被测量作用到实际物体上，使其某些参数发生变化，参数承载了信息而成为信号。
12、超声波探头按其工作原理可分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等，其中以压电式最为常用。
13、变气隙式自感法感器，当衔铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加14、半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应.15、光纤传感器由光源、敏感元件和光接收器______ 三部分组成.16、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效应称为内光电效应 . 17．气敏传感器是用来检测气体类别、浓度和成分的传感器.18、红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的_物理效应来探测红外辐射的.19、因为开环测量系统是由多个环节串联而成的，因此系统的相对误差等于各环节相对误差之和.20、压电式传感器采取串联接法输出电压大，本身电容小，适宜用于以电压作输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合.21、根据测量数据中的误差所呈现的规律及产生的误差可将其分为系统误差、随机误差和粗大误差。
(完整版)传感器原理试题及答案
一、是非题１．动向特点好的传感器应拥有很短的瞬态响应时间和很窄的频率响应特点。
（× ）２．幅频特点是指响应与激励信号的振幅比与频率的关系。
（√ ）３．一阶系统的时间常数越小越好。
（√ ）４．二阶系统固有频率ωn 越小越好。
（×）５．二阶系数的固有频率ωn 越大，可测量的信号频率范围就越宽。
（√ ）６．信号经过一阶系统后的幅值减小，相位滞后。
（√）７．传感器的相频特点φ(j ω)表示了信号各频率重量的初相位和频率间的函数关系。
（× ）８．能完成参量感觉和变换的装置称之为传感器。
（√）９．传感器的矫捷度与量程呈反比。
（√）１０．为提高测试精度，传感器的矫捷度越高越好。
（× ）１１．传感器的线性范围越宽，表示其工作量程越大。
（√）１２．测量小应变时，应采用矫捷度高的金属丝应变片，测量大应变时，应采用矫捷度低的半导体应变片。
（× ）１３．依照压电效应，在压电资料的任何一个表面施加力，均会在相应的表面产生电荷。
（×）１４．压电式加速度传感器由于产生的是静电荷，且自己内阻很大，故不能够用一般电表测量。
（√）１５．用差动变压器式电感传感器作位移测量时，依照其输出就能鉴识被测位移的方向的正负极性。
（√ ）１６．变缝隙式电容或电感传感器，只要满足△ d<<d 0的条件，则矫捷度均可视为常数。
（√）１７．由同一资料组成的热电偶，即使两端点温度不等，也不会形成热电势。
（√）１８．用热电偶测温时，冷端温度的改变对测量结果是有影响的。
（√）１９．直流电桥的平衡条件是R1R3 ＝ R2R4。
其电桥矫捷度是供桥电源的函数。
（√ ）２０．交流电桥达到平衡时条件必定满足z1 z2 z3 z4， 1 2 34。
（×）２１．交流电桥可测静态应变，也可测动向应变。
（√）２２．调频波是频率不变，幅值也不变的已调波。
（× ）２３．电压放大器的连接电缆长度发生变化时，仪器的矫捷度不发生变化。
传感器原理复习题及答案
传感器原理复习题及参考答案1.什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。
我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。
从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。
我国标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够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和装置”。
定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。
按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。
2.传感器应满足的必要条件？（1）输出信号与被测量之间具有唯一确定的因果关系；（2）输出信号信号处理系统匹配；（3）具有尽可能宽的动态围、良好的响应特性、足够高的分辨率和信号噪声比；（4）对被测量的干扰尽可能小，尽可能不消耗被测系统的能量，不改变被测系统原有的状态；（5）性能稳定可靠，抗干扰能力强；（6）适应性强，具有一定的过载能力；（7）便于加工制造，具有互换性；（8）输成本低，寿命长，使用维护方便。
3.画出传感器组成框图，叙述各部分作用。
（1）敏感元件: 直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，如位移、应变、光强等。
（2）转换元件：把输入转换成适于传输或测量的可用信号，如电阻、电压、电荷等。
（3）信号调理电路：对可以信号进行转换、放大、运算、调制、滤波等。
4.传感器按工作机理分类有哪些类型？（1）物理型：利用敏感元件的物理结构或功能材料的物理特性及效应制成的传感器。
（2）化学型：利用电化学反应原理，将各种化学物质（如电解质、化合物、分子、离子）的状态、成分、浓度等转化成可用信号的传感器。
（3）生物型：利用生物反应（酶反应、微生物反应、免疫学反应等）原理，将生物体的葡萄糖、DNA等转换成可用信号的传感器。
传感器原理及应用期末考试试卷(含答案)
传感器原理及应用期末考试试卷(含答案)传感器原理及应用一、单项选择题(每题2分．共40分)1、热电偶的最基本组成部分是( )。
A、热电极B、保护管C、绝缘管D、接线盒2、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( )。
A、补偿导线法B、电桥补偿法C、冷端恒温法D、差动放大法3、热电偶测量温度时( )。
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4、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、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、要形成测温热电偶的下列哪个条件可以不要（）。
A、必须使用两种不同的金属材料；B、热电偶的两端温度必须不同；C、热电偶的冷端温度一定要是零；D、热电偶的冷端温度没有固定要求。
6、下列关于测温传感器的选择中合适的是（）。
A、要想快速测温，应该选用利用PN结形成的集成温度传感器；B、要想快速测温，应该选用热电偶温度传感器；C、要想快速测温，应该选用热电阻式温度传感器；D、没有固定要求。
7、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( )。
A、接线方便B、减小引线电阻变化产生的测量误差C、减小桥路中其他电阻对热电阻的影响D、减小桥路中电源对热电阻的影响8、在分析热电偶直接插入热水中测温过程中，我们得出一阶传感器的实例，其中用到了（）。
A、动量守恒；B、能量守恒；C、机械能守恒；D、电荷量守恒；9、下列光电器件中，基于光电导效应工作的是( )。
A、光电管B、光敏电阻C、光电倍增管D、光电池10、构成CCD的基本单元是( )。
A、 P型硅B、PN结C、光敏二极管D、MOS电容器11、下列关于光敏二极管和光敏晶体管的对比不正确的是( )。
A、光敏二极管的光电流很小，光敏晶体管的光电流则较大B、光敏二极管与光敏晶体管的暗电流相差不大C、工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏晶体管D、光敏二极管的线性特性较差，而光敏晶体管有很好的线性特性12、制作霍尔元件最合适的材料是（）。
传感器试题及答案
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（5分）
1、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）。
一、简答题（30分，6分/题）
1、从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。
答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。
三、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明势电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法（10分）
答： 热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。
2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。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,这类元件有光电管、光电倍增管；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，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。
霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。
传感器原理及应用习题答案(完整版)
2-4、现有栅长为3mm 和5mm 两种丝式应变计，其横向效应系数分别为5%和3%，欲用来测量泊松比μ=的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。
试问：应选用哪一种应变计为什么答：应选用栅长为5mm 的应变计。
由公式ρρεμd RdRx ++=)21(和[]x m x K C RdRεεμμ=-++=)21()21(知应力大小是通过测量应变片电阻的变化率来实现的。
电阻的变化率主要由受力后金属丝几何尺寸变化所致部分（相对较大）加上电阻率随应变而变的部分（相对较小）。
一般金属μ≈，因此(1+2μ)≈；后部分为电阻率随应变而变的部分。
以康铜为例，C ≈1，C(1-2μ)≈，所以此时K0=Km ≈。
显然，金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。
从结构尺寸看，栅长为5mm 的丝式应变计比栅长为3mm 的应变计在相同力的作用下，引起的电阻变化大。
2-5、现选用丝栅长10mm 的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m 2、密度ρ=cm 3的钢构件承受谐振力作用下的应变，要求测量精度不低于%。
试确定构件的最大应变频率限。
答：机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。
当它依次通过一定厚度的基底、胶层(两者都很薄，可忽略不计)和栅长l 而为应变计所响应时，就会有时间的迟后。
应变计的这种响应迟后对动态(高频)应变测量，尤会产生误差。
由][]e l vf e l l 66max max ππλ<=<或式中v 为声波在钢构件中传播的速度；又知道声波在该钢构件中的传播速度为：kgm m N E336211108.710/102--⨯⨯⨯⨯==ρν;s m kg s m Kg /10585.18.7/8.91024228⨯=⨯⨯⨯=；可算得kHz msm e l v f 112%5.061010/10585.1||634max =⨯⨯⨯==-π。
2-6、为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件 现用一等强度梁：有效长l =150mm ，固支处宽b=18mm ，厚h=5mm ，弹性模量E=2×105N/mm 2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。
《传感器原理与应用》期末试卷AB
5.金属线绕式应变片的灵敏系数由两个因素决定__________________,__________________
6.电感式传感器用于测量_________是比较精确的
7.直流电桥的平衡条件是_________
8.直流电桥的电压灵敏度正比与_________,是桥臂电阻比值n的函数,当n=_________灵敏度才最高.
A 1 ,2 B 1,3 C2,3 D 1,2,3
4.双臂直流电桥的电压灵敏度为Sv= ? ( )
A E B E C E D 2E
5.线饶电位器的负载特性在什么情况下才呈现线性特性( )
A RL=∞B RL=0 CRL=常数D不可能
6.差动式电感传感器的灵敏度S=? ( )
A S=2L0/3δ0BS=2L0/δ0CS=L0/3δ0DS=L0/δ0
E1=EAB(T1,T0)
E=EAB(T2,T0)
E==EAB(T3,T0)
六.设计题(2*13)
1.用热电偶设计测量平均温度的测温线路,并说明工作原理.
2.试设计一个电容式测厚传感器,并简述工作原理.
传感技术A卷答案
一.填空题
1.电阻率2. R1R4=R2R43.电桥供电电压, n=1 4. Z1Z4=Z2Z 5.面积变化形,极距变化形,介质变化形6.变空气隙厚度,变气隙面积7.接触电势,温差电势8.高频反射式,低频透射式9.并联法,串连法. 10.电涡流. 11.微小位移量12.温度变化,电量
7. 电涡流的大小与下列那些因素有关( )
(1)电阻率 (2)相对磁导率 (3)金属导体厚度(4)线圈激励信号频率 (5)线圈与金属之间的距离
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铜陵学院继续教育学院
2009-2010学年第二学期 《传感器原理与应用》考试试卷
（适用班级：08级电气工程专升本）
一、 填空题（每小题2分，共20分）：
1、传感器通常由 、 和 三部分组成。
2、根据测量误差出现的规律和产生的原因不同，误差可分为 、 和 三种类型。
3、电阻应变片由 、 、 和引线等部分组成。
4、单线圈变隙式电感传感器的结构主要由 、 、 三部分组成。
5、按照电涡流在导体内的贯穿情况，电涡流式传感器可分为 式和 式两类。
6、对于电容式传感器，改变 、 和 中任意一个参数都可以使电容量发生变化。
7、霍尔元件的零位误差主要由 、 、 和自激场零电势等原因产生。
8、热电偶测温回路的热电势由 和 两部分组成。
9、按测温转换原理的不同，接触式测温方法可分为 式、 式和 式等多种形式。
10、光栅式传感器一般由 、 和 组成。
二、简答题（每小题6分，共24分）：
1、什么叫迟滞?
2、螺旋管式差动变压器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
3、什么是霍尔效应？
4、热电偶的中间温度定律的内容是什么？
三、 论述题（每小题10分，共20分）：
1、下图是单管液柱式压力计示意图，已知大容器直径为
D ，通入被测压力1p ，玻璃管直径为d ，通入大气压2p ，且D 远大于d ，试论述该压力计测量被测压力的原理。
姓名 班级 学号 ―――――――――装――――――――――订―――――――――线―――――――――――
2、利用光电靶测量弹丸飞行速度的结构原理如图所示，试论述其工作原理。
光源
光束
光电元件
测时仪
四、计算题（每小题9分，共36分）：
1、已知被测电压范围为15~25V，现有（满量程）50V、0.5级和200V、0.1级两只电压表，应选用哪只电压表来进行测量？
2、有一金属应变片，其灵敏系数K=2.0，初始电阻值为120Ω，将应变片粘贴在悬臂梁上，悬臂梁受力后，使应变片阻值增加了1.2Ω，问悬臂梁感受到的应变是多少？
3、已知变面积式电容传感器的两极板间距离为10mm，极板间介质的介电常数为ε0＝50μF/m，两极板几何尺寸一样，为30mm×20mm，在外力作用下，其中动极板在原位置上向外移动10mm，试求电容变化量△C和传感器灵敏度K各为多少？
4、用R型热电偶测某高炉温度时，测得参比端温度t1=30℃；测得测量端和参比端之间的热电动势E（t，30）=11.402mV，试求实际炉温（已知：E（30，0）=0.172mV；E（1080，0）=11.574mV）。
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成教院09-10学年度08电气工程（专升本）班
《传感器原理》试卷参考答案
二、填空题（每小题2分，共20分）： 1、 敏感元件、转换元件、转换电路 2、 系统误差、随机误差、粗大误差 3、 敏感栅、基片、覆盖层 4、 线圈、铁芯、衔铁 5、 高频反射、低频透射
6、 极板面积、介电常数、极板距离
7、 不等位电势、寄生直流电势、感应零电势 8、 接触电势、温差电势 9、 膨胀、热阻、热电
10、光源、标尺光栅、光电器件
三、简答题（每小题6分，共24分）：
1、迟滞又称滞环，它说明传感器或检测系统的正向（输入量增大）和反向（输入量减少）输入时输出特性的不一致程度，亦即：%100max
⨯∆=
FS
H Y H δ(3分)，示意图如下(3分)：
y 100%
2、（1）螺旋管式差动变压器由线圈组合、活动铁芯和导磁外壳三部分组成。
(3分)
（2）线圈组合产生磁场，并根据磁场变化产生感应电势；活动铁芯用来感受外界位移的变化并使线圈感应电势发生变化；导磁外壳的作用是提供闭合磁回路和进行磁屏蔽与机械保护。
(3分)
3、1879年，霍尔发现在通有电流的金属板上加一个强磁场，当电流方向与磁场方向垂直时，在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面间出现电势差，这个现象称为霍尔效应（3分）。
产生的电势差称为霍尔电势，其大小E H =K H ·I·B ；其中K H 为霍尔元件的灵敏度系数，I 为金属板
中通过的电流，B 为外加磁场的磁感应强度（3分）。
4、有三个温度存在t>t 1>t 0，热电偶测量端温度t 相对于冷端温度t 0的热电势等于t 对于中间温度t 1的热电势加上中间温度t 1对于冷端温度t 0的热电势的总和。
（4分） 即：),(),(),(0110t t E t t E t t E AB AB AB +=。
（2分）
四、论述题（每小题10分，共20分）：
1、 p1,p2存在下列关系：g h D
d g h h g h p p p ρρρ122
2121)1()(+=+==-=∆(5分)；由于D
远大于d ，故d 2/D 2可以忽略不计，即h 2的变化可以忽略不计，故1h h ≈(3分)，则有
g h g h p ρρ1≈=∆，表示管内工作液面的高度即可以表示被测压力的大小(2分)。
2、 （略）
四、计算题（每小题9分，共36分）：
1、 表1的最大绝对误差V x 25.0%5.0501=⨯=∆(4分)；表2的最大绝对误差
V x 2.0%1.02002=⨯=∆(4分)；由于12x x ∆∆ ，故选用第二只电表测量(1分)。
2、 因为ε
R
dR K /=(4分)，所以有005.00
.2120
/2.1/===
K R dR ε。
（5分）
3、（1）F x d
b
C C C με101.001
.002
.05000-=⨯⨯-
=∆-
=-=∆；（5分）
（2）m F F
x C K /10001
.01μμ-=-=∆∆=。
（4分）
4、 (略)。