传感器题库及答案(20200514000027)

压电式传感器一、选择填空题：1、压电式加速度传感器是（ D ）传感器。

A、结构型B、适于测量直流信号C、适于测量缓变信号D、适于测量动态信号2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（ A ）。

A、晶体不产生压电效应B、在晶体的电轴x方向产生电荷C、在晶体的机械轴y方向产生电荷D、在晶体的光轴z方向产生电荷3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（ B ）。

A、正压电效应B、逆压电效应C、横向压电效应D、纵向压电效应4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（ C），压电陶瓷的稳定性（ C ）。

A、高，差B、高，好C、低，差D、低，好5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。

A、正压电效应B、逆压电效应C、横向压电效应D、纵向压电效应6、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。

7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器和电荷放大器两种形式。

二、简答题1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。

通常把沿电轴X－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－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。

2、压电式传感器为何不能测量静态信号？答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。

所以压电式传感器不能测量静态信号。

3、压电式传感器连接前置放大器的作用是什么？答：前置放大器的作用：一方面把传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗，另一方面是放大传感器输出的微弱信号。

电容式传感器一、选择填空题1、变极距型电容传感器的灵敏度K= 2/d0。

2、电容式传感器采用电容器作为传感元件，将不同的被测物理量的变化转换为电容量的变化。

3、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为面积变化型电容传感器、极距变化型电容传感器和介质变化型电容传感器。

4、电容式传感器常用的转换电路有：二极管双T形交流电桥、差动脉冲调制电路运算放大电路、调频电路和电桥电路等。

转换为电量的变化，进而实现非电量的测量。

5、移动电容式传感器的动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量的变化，传感器电容改变量⊿C与动极板水平位移成反比关系，⊿C与动极板角位移成反比关系。

6、电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（B）。

A、变极距式B、变介电常数式C、变面积式D、空气介质变极距式7、电容式传感器采用差动连接的目的是（D）。

A、改善回程误差B、提高固有频率C、提高精度D、提高灵敏度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、增大一倍C、减小一倍D、增大两倍9、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、非线性误差不变二、计算题1、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm，假设与被测工件的初始间隙为d0=，极板间介质为空气。

试求：如果传感器与工件的间隙减少Δd=10μm，电容的变化量。

2、一个以空气为介质的平板电容式传感器，其中 a=10mm，b=16mm，两极板间距d=1mm。

测量时，若上极板在原始位置上向左平移了2mm，求该传感器的电容变化量。

3、一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm，工作初始间隙为，空气介质，所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF ，读数仪表灵敏度为5格/mV 。

如果工作时传感器的间隙产生2μm 的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？电阻式传感器一、填空选择题1、与金属箔式应变片相比，半导体应变片的最大优点是灵敏度高。

2、应变直流电桥测量电路中，全桥灵敏度是单臂电桥灵敏度的 4 倍。

3、应变直流全桥电路中，相邻桥臂的应变片的应变极性应一致（选一致或相反）。

4、将电阻应变片贴在各种弹性敏感元器件上可以构成测力、位移、加速度等参数的传感器。

5、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称为金属电阻应变效应。

固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称为电阻应变效应。

要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需要采用特别设计的测量电路，通常采用交流电桥电路或直流电桥电路。

6、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的电桥补偿法C 、补偿线圈补偿法D 、恒流源温度补偿电路法7、电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。

将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器，这些参数包括（ ABC ）。

A 、位移B 、加速度C 、力D 、力矩二、简答题1、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。

三、计算题1、如果将100?的应变片贴在弹性试件上，若试件截面积S ＝×10－4mm 2，弹性模量E=2×1011N/m 2，若由5×104N 拉力引起的应变片电阻变化为1?，试求该应变片的灵敏系数。

2、如题图1-1所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数05.2k ，未受应变时1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108，求：（1）应变片电阻变化量1R 和电阻相对变化量11/R R 。

（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3v ，求电桥输出电压是多少。

热电式传感器1、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。

2、热电偶产生热电势必须具备的基本条件是1?两种导体的材料不同、2??? 两接触点的温度不同 ?????? 。

3、热电偶中热电势的大小仅与导体材料的性质、接触点的温度有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。

4、常用的热电式传感元件有热电偶、热电阻和热敏电阻。

5、在各种热电式传感器中，以将温度转换为电势或电阻的方法最为普遍，例如热电偶是将温度变化转换为电势的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为电阻的测温元件。

6、半导体热敏电阻包括：（ ABC）。

A 、正温度系数热敏电阻 B、负温度系数热敏电阻 C 、临界温度系数热敏电阻D 、非温度系数热敏电阻7、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（ B ）。

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8、热电偶中热电势由（B C ）组成。

A 、感应电动势B 、温差电动势C 、接触电动势D 、切割电动势9、工程（工业）中，热电偶冷端处理方法有（C D ）A 、热电动势修正法B 、温度修正法 C、0℃恒温法 D、冷端延长法10、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11、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、反向电压都可以D 、不需加电压12、简述热电偶能够工作的两个条件是什么？答：1、两金属电极的材料不同2、两接触点的温度不同13、简述热电偶测温原理？答：可见：只要测出EAB （T,T0）的大小，就能得到被测温度T ，这就是利用热电偶测温的原理14、什么是中间导体定律和中间温度定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？答：中间导体定律：将由A 、B 两种导体组成的热电偶的冷端（T0端）断开而接入的三种导体C 后，只要冷、热端的T0 、T 保持不变，则回路的总热电势不变。

根据此定律，只要仪00(,)()()()()AB E t t f t f t f t Ct表两接入点的温度保持一致(T0 )仪表的接入就不会影响热电势。

而且A 、B 结点的焊接方法也可以是任意的。

中间温度定律EAB （T1, T3）=EAB （T1, T2）+EAB （T2, T3）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就是利用了热电偶的中间温度定律传感器基础1、传感器主要完成两方面的功能：检测和（D）。

A 、测量B 、感知 C、信号调节D 、转换2、属于传感器静态特性指标的是（A C ）。

A 、重复性B 、固有频率C 、灵敏度D 、漂移3、传感器的主要功能是（A）。

A 、检测和转换B 、滤波与放大C 、调制与解调D、传输与显示4、传感器的下列指标中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5、一个实用的传感器由那几部分构成？各部分的功用是什么？用框图标示出你所理解的传感器系统。

答：敏感元件：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，是传感器的核心。

转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量的电信号。

测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步的转换和处理，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。

被测量电信号非电信号电感式传感器1、电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感或互感的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现非电量的测量。

2、电感式传感器可以对（ABC）等物理量进行测量。

A 、位移B 、振动 C、压力D 、流量3、差动变压器结构形式有相敏检波电路、差分整流电路和直流差分变压器电路等，它们的工作原理基本一样，都是基于线圈互感量的变化来测量的。

敏感元件转换元件测量电路辅助电4、为什么电感式传感器一般都采用差动形式?解：差动式结构，除了可以改善非线性，提高灵敏度外，对电源电压、频率的波动及温度变化等外界影响也有补偿作用；作用在衔铁上的电磁力，是两个线圈磁力之差，所以对电磁力有一定的补偿作用，从而提高了测量的准确性。

5、涡流式传感器的主要优点是什么?解：电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小，灵敏度高，频率响应宽等特点，应用极其广泛。

6、电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？解：还可以对厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量。

霍尔式传感器1．说明霍尔效应的原理？解：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。