传感器测试卷

传感器与检测技术小测验
一、填空题（每空0.5分，共15分）
1.活塞式压力计利用力平衡（或压力相平衡）原理制成。

2.传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。

3.传感器在正反行程器件，其输出-输入特性曲线不重合的现象称为迟滞。

4.线性度和灵敏度是传感器的__ _静态_ __指标，而频率响应特性是传感器的动态指标。

5.内部信息传感器要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。

外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态。

6.电阻应变式传感器由弹性元件和电阻应变片构成。

7.电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

8.横向效应给测量带来了误差，其大小与敏感栅的构造及尺寸有关。

9.半桥差动电路不仅能消除非线性误差，而且还能使电桥的输出灵敏度比单臂工作时提高了一倍，同时还能起到温度补偿的作用。

R采用负温度系数且阻10.下图为压阻式传感器工作时的零点温度补偿电路，其中并联电阻
P
值较大的热敏电阻。

11.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是__金属_____。

12.变极距型的电容位移传感器有较高的灵敏度，其电容变化与极距变化之间为非线性关系。

13.自感式传感器是把被测量变化转换成自感的变化，通过一定的转换电路转换成电压（或电流）输出。

14.下图为自感式传感器使用中，非相敏整流电路（图a）和相敏整流电路（图b）输出电压比较，从图中可以看出使用相敏整流，输出电压U0不仅能反映衔铁位移的大小和方向，而且还能消除零点残余电压的影响。

15.差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式、和螺线管式等。

二、判断题（每题1分，共10分）
1、对于具体的测量，准确度高的精密度一定高。

（×）
2、物性型传感器的性能随材料的不同而不同。

（√）
3、能量控制型传感器在信息变换的过程中，其能量不需要外电源供给。

（×）
4、在标定传感器是，所用的测量仪器的精度至少要比被标定的传感器的精度高一个等级。

（√）
5、半导体应变片的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数小。

（×）
6、敏感栅的纵栅越窄、越长，而横栅越宽、越短，则横向效应的影响越小。

（√）
7、应变片的灵敏系数K恒大于电阻丝的灵敏系数0K。

（×）
8、高频反射式电涡流传感器可用来测量材料的厚度。

（×）
9、变极距型电容传感器的输出特性是非线性的，可采用差动结构来改善，可以完全消除。

（×）
10、磁场变化频率越低，涡流的集肤效应越显著。

（×）
三、选择题（每题2分，共20分）
1、按敏感元件与被测对象之间的能量关系，传感器可分为（）传感器。

D
A．温度型和速度型B．物性型和结构型
C．机械型和电子型D．能量转换型和能量控制型
2、为了减小非线性误差，采用差动变隙式电感传感器，其灵敏度和单线圈式传感器相比，( D )。

A. 降低二倍
B. 降低一倍
C. 提高二倍
D. 提高一倍
3、传感器的主要功能是（B）
A 传递信息
B 感受被测量
C 分析、处理信号
D 执行要求的操作
4、下列不属于传感器的静态标定设备的有（）A
A.激振器
B. 力标定设备
C. 压力标定设备
D. 温度标定设备
5、若两个应变量变化完全相同的应变片接入测量电桥的相对桥臂，则电桥的输出将（A ）。

A．增大B．减小C．不变D．可能增大，也可能减小
6、下图中所表示的是哪种类型的应变片（）B
A. 金属电阻丝应变片
B. 金属箔式电阻应变片
C. 金属薄膜应变片
D. 半导体应变片
7、电子秤使用的是() B
A．超声波传感器B．压力传感器C．温度传感器D．红外传感器
8、右图所示传感器是（ A ）
A. 变介电常数型电容传感器
B. 变气隙式自感传感器
C. 差动变压器
D. 光电式传感器
9、差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M（）B
A. 始终保持不变
B. 随被测位移的变化而变化
C. 不随被测位移的变化而变化
D. 随线圈电流的变化而变化
10、某一电涡流转速传感器，若旋转盘端部开20个齿，已测得传感器输出频率为10Hz，则轴的转速为（）C
A. 10转/分
B. 20转/分
C. 30转/分
D. 200转/分
四、简答题（每题4分，共20分）
1、什么是传感器？简述传感器各组成部分分别起到什么作用？
答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

2、什么是横向效应？
答：横向效应，是指将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但由于应变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数k较电阻丝的灵敏系数k0小的现象。

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要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。

4、什么叫电涡流效应？
答：一块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作用切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭和的电流，这种电流叫电涡流，这种现象叫做电涡流效应。

5、检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。

下图给出了检测系统的组成框图。

被测量
传感器测量
电路
电源
指示仪
记录仪
数据处
理仪器
检测系统的组成框图
传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。

测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。

通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。

根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。

显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。

五、应用题（每题6分，共12分）
1、有三台测温仪表，量程均为0~800℃，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500℃的温度，要求相对误差不超过2.5％，选那台仪表合理?
解：2.5级时的最大绝对误差值为20℃，测量500℃时的相对误差为4％；2.0级时的最大绝对误差值为16℃，测量500℃时的相对误差为3.2％；1.5级时的最大绝对误差值为12℃，测量500℃时的相对误差为2.4％。

因此，应该选用1.5级的测温仪器。

2、下图所示传感器是哪种传感器，并标注其组成1、2、3的名称，说明此传感器的工作原
理。

A 1
1
2L 2δ
A 2W
3
答： 右图所示传感器是变气隙式自感传感器，图中1为线圈，2为铁心，3为衔铁。

（3分）
在变气隙式自感传感器中，铁芯和衔铁之间有空气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。

当衔铁上下移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，导致电感线圈的电感量变化，通过测量电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。

（5分）
六、计算题（共23分）
1、某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：
铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃
电桥： 0.02V/Ω
放大器： 100(放大倍数)
笔式记录仪： 0.2cm/V
求：(1)测温系统的总灵敏度；（3分）
(2)记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值。

（4分）
解：
（1）测温系统的总灵敏度为
18.02.010002.045.0=⨯⨯⨯=K cm/℃
（2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为
22.2218
.04==∆=∆K x t ℃
3.如图所示正方形平板电容器,极板长度a =4cm,极板间距离δ=0.2mm.若用此变面积型传感器测量位移x ,试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的特性曲线.极板间介质为空气,F/m 1085.812-0⨯=ε。

（9分）
x
a
解：这是个变面积型电容传感器，共有4个小电容并联组成。

δε2
004a C =
δε)
(4
0x a a C x -=，
δεax
C C C x 004-=-=∆
8
.701021041085.84432
120-=⨯⨯⨯⨯⨯-=-=∆=---δεa
x C K pF/cm 10
20
30
40
pF
C x 1234x cm 0。