测试技术课后题-传感器资料整理
传感器与检测技术复习资料
传感器与检测技术自测题及答案一、选择题（将正确答案写在题后的括号内，每题 2 分，共 20 分）1、误差按表示方法分为绝对误差和相对误差，其中不属于相对误差表示形式的是（ B ）。
A、实际相对误差B、基本相对误差C、标称相对误差D、引用相对误差2、工业上应用金属热电阻传感器进行温度测量时，为了消除或减少引线电阻的影响，通常采用（ C ）。
A、文氏电桥法B、双线制连接法C、三线制连接法D、混合连接法3、（ B ）不可以改变电感式传感器的电容。
A、改变极板间距离B、改变极板间电压C、改变极板面积D、改变介电常数4、在热电偶传感器中，热电偶回路的主要性质不包括( C )。
A、中间导体定律B、中间温度定律C、欧姆定律D、标准电极定律5、在下列元件中不属于光电元件的是（ A ）。
A、光纤B、光敏电阻C、光电池D、光敏晶体管6、在信号远距离传输中，常采用调制方法，当高频振荡的频率受缓慢变化信号控制时，称为（ A ）。
A、调频B、调相C、调幅D、鉴相8、在传感器信号的非线性校正中，下列那一项属于数字量的非线性矫正的常用方法的是（ C ）A、估值法B、转化法C、插值法D、中值法9、随着集成技术的发展，经常把传感器和一部分处理电路集成在一起，其中，（ D ）不能和传感器集成在电路中。
A、补偿电路B、阻抗变换电路C、信号数字化电路D、液体电容器10、下列哪一项不属于检测仪表的组成部分（ A ）A、控制部分B、传感部分C、显示记录部分D、转换放大部分11、下列那一项不属于隔离放大器的隔离指标的是（D ）。
A、绝缘阻抗B、绝缘电压抑制比C、绝缘电压范围D、增益范围12、当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及___D_____现象。
A.表面波B.兰姆波C.驻波D.波型转换13、改变电感传感器的引线电缆后，__C_____。
A.不必对整个仪器重新标定B. 必须对整个仪器重新调零C. 必须对整个仪器重新标定D. 不必对整个仪器重新调零15、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为____D____。
测试技术基础答案-常用传感器资料整理
4、介质变化型：可用来测量电介质的液位或某些材料的厚度、湿度
和温度等；也可用于测量空气的湿度。
(五)压电式传感器
1、压电传感器的工作原理是压电效应。
压电效应是指某些物质，如石英、鈦酸钡、鎬鈦酸铅等，当受到外
力作用时，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面上有电荷出
现，形成电场；当外力消失时，材料重新回复到原来状态，这种现象
x)
x RL
xp
RL xp
xp
关系。
由上式可见，只有当
Rp/RL0
时，才有 uo
x xp
ue
x
。所以要求后续
测量仪表的输入阻抗 RL 要远大于变阻器式传感器的电阻 Rp，只有这样
才能使输出电压和输入位移有较好的线性关系。
习题 3-9 试按接触式与非接触式区分传感器，列出它们的名称、变 换原理，用在何处？ 解：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容 式、磁电式、压电式、热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传 感器。 非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器 等。可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器。
称为压电效应。
三、习题解答
习题 3-2 试举出你所熟悉的五种传感器，并说明它们的变换原理。
解：涡电流式、热电偶式、压电式、差动变压器式、半导体应变片。
习题 3-3 电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各 有何优缺点？应如何针对具体情况来选用？ 解：电阻丝应变片主要利用导体形变引起电阻的变化，而半导体应变 片主要利用半导体电阻率的变化引起电阻的变化。电阻丝应变片主要 优点是性能稳定，线性较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。半 导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小；主要缺 点是温度稳定性差、灵敏度离散度大、非线性大。选用时要根据测量 精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。
现代测试技术《传感器》复习题
现代测试技术《传感器》复习题一、选择题1．下列器件不能够检测温度的是（）。
A. 红外探测器B. 热电偶C．热电阻D．CCD2．下列传感器不能测量位移的是（）。
A．迈克尔逊干涉仪B．电阻应变式传感器C．差动变压器式传感器D．催化传感器3．下列属于物性型传感器的是（）。
A. 热电偶B. 电容式传感器C．直线位移变阻器传感器D．磁电式速度传感器4．下列适合用作加速度传感器的是（）。
A. 压电晶体传感器B. 电容式传感器C．差动变压器式传感器D．电涡流传感器5．下列适合用作生物传感器的是（）。
A. 压电晶体传感器B. 电容式传感器C．应变电阻式传感器D．酶传感器二、判断题1．无论采用何种测量仪器和方法，都不能测量出被测对象的真值。
（）2．由于测量肯定存在误差，所以粗大误差不能消除。
（）3．任何信号都可以用数学关系式来描述。
（）4．测量仪器经过正确严格的标定后可以得到与标定系统相同的精度。
（）5．应变片式位移传感器不适合直接测量大位移。
（）6．电涡流传感器可以实现非接触距离测量。
（）7．一型系统能够消除速度误差。
（）8．磁电式速度计可以实现非接触式振动测量。
（）9．声波在空气中传播时，随着温度降低，速度升高。
（）10．设备表面粗糙程度不影响涡流位移传感器测量其振动幅值。
（）11．分贝数相同的噪声，人耳感觉到的响度也是一样的。
（）12．桥式电路能够提高测量灵敏度。
（）13．压电式传感器是能量控制型传感器。
（）14．电容式气体压力传感器可以用来间接测量流量。
（）15．虚拟仪器测量系统除了计算机，可以完全不依赖于其它硬件。
（）三、名词解释1．灵敏度：传感器在稳定工作条件下，输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。
2．线性度：是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。
3．结构型传感器：是利用物理学中的场的定律和运动规律等构成的，其被测参数变化引起传感器结构变化，从而使输出电量变化。
如：光栅式，电容式，电感式等。
《传感器与检测技术》课后习题答案（大学期末复习资料）
绪论1检测一个圆柱体的直径，请想出尽可能多的检测方法，并分析这些方法中的误差影响因素和大小。
答:a、使用游标卡尺测量，误差主要为人手安放直径相对位置的准确性；b、使用软绳沿直径轴向缠绕，多绕几圈求平均值，利用周长与直径的关系计算，误差主要是缠绕绳与轴线的垂直情况，与游标尺相比，减少了单个测量的误差；c，采用标准件，使用磁力表架进行测量，此种测量精度较高，一般在0.02mm。
2请举例说明动态特性和静态特性的区别。
答：动态特性的函数与时间相关，即时间不同，特征值不尽相同；而静态特性与时间无关。
如，温度传感器的线性度是通过一定时间稳定后才测量温度，而温度变化引起的温度传感器发生变化的滞后则属于动态特性。
3说明传感器与检测技术的发展趋势。
答：a、不断拓展检测范围，努力提高检测精度和可靠性；b、传感器逐渐向集成化、组合式、数字化方向发展；c、重视非接触式检测技术研究；d、检测系统智能化。
4说明频率域分析能解决的问题。
答: 频域描述反映信号的频率组成及幅值、相位关系。
为了解决不同的问题，往往需要掌握信号的不同方面的特征，因而可采用不同的信号描述方式。
例如，评定机器振动烈度，需要振动速度的均方根值作为判据，而在寻找振动源头时则需要掌握振动信号的频率分量，需要采用频域描述。
项目一1设想一个方案使用光电接近开关检测转速。
答：在转轴上粘接一个小面积的反光板，试验光电接近开关的敏感距离，安放光电接近开关，这样，转轴每转一圈，光电开关输出一个脉冲，利用计数器表头，或者人工计数，计量转动圈数的时间，利用转速公式获得转速。
2使用数显表配合接近开关，设计一个方案，检测传送带上的输运物料的个数。
答：在传送带边上设计一个接近开关，并测试其对物料的敏感距离，然后将其信号线按照实训任务中的方法连接，即可在数显表上显示来料个数。
3上网查找一个接近开关的生产厂家，并介绍其生产接近开关的型号和应用场合。
答：/products.asp?id=65，上海巨马。
传感器与检测技术课后习题和答案(陈杰)
4.3 有一个直径为2m、高5m的铁桶，往桶内连续注 水，当注水数量达到桶容量的80%时就应当停止， 试分析用应变片式或电容式传感器系统来解决该 问题的途径和方法。
4.4 总结电容式传感器的优缺点，主要应用场合以 及使用中应注意的问题。
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第4章
4.5 试推导图F1-8所示变电介质电容式位移传感器 的特性方程C=f(x)。设真空的介电系数为ε 0, ε 2＞ε 1 ，以及极板宽度为W。其他参数如图F18所示。 4.6 在上题中，设δ =d=1mm，极板为正方形（边长 50mm)。 ε 1 =1,ε 2=4试在x=0到50mm范围内，输 出磁位移传感器的特性曲线，并给以适当说明。 4.7 简述电容式传感器用差分脉冲调宽电路的工作 原理及特点。
的固定方法有哪些？
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第11章
11.1 什么是智能传感器？ 11.2 智能传感器有哪些主要功能？有哪些特点？ 11.3 如何获取指纹图像？ 11.4 指纹识别的过程分为哪几步？
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第12章
12.1 传感器静态校准的条件是什么？
12.2 如何确定标定仪器设备的精度等级？
第0章
0.1 传感器在检测系统中有什么作用和地位？ 0.2 解释下列名词术语：
1)敏感元件;2)传感器; 3)信号调理器;4)变送器。
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第1章
1.1 某位移传感器，在输入量变化5 mm时，输出电 压变化为300 mV,求其灵敏度。 1.2 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成， 各环节的灵敏度为：S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV、 S3=5.0mm/V，求系统的总的灵敏度。 1.3 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：
传感器课后题答案
第一章1.何为准确度、精密度、精确度？并阐述其与系统误差和随机误差的关系。
答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。
精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。
精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。
4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用？答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
14.何为传感器的静态标定和动态标定？试述传感器的静态标定过程。
答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
静态标定过程：①将传感器全量程分成如干等间距点。
②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。
③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。
④按②、③所述过程，对传感器进行正反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。
⑤对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。
第二章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。
答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。
工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即：∆RR=K0ε(K0：电阻丝的灵敏系数、ε：导体的纵向应变)2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别？各有何优缺点？答：区别：金属电阻变化主要是由机械形变引起的；半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。
优缺点：金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小，半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。
传感器课后题答案
第一章1.何为准确度、精密度、精确度并阐述其与系统误差和随机误差的关系。
;答：准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。
精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。
精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的的影响程度，其定量特征可用测量的不确定度表示。
4.为什么在使用各种指针式仪表时，总希望指针偏转在全量程的2/3以上范围内使用答：选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好，为了充分利用仪表的准确度，选用仪表前要对被测量有所了解，其被测量的值应大于其测量上限的2/3。
14.何为传感器的静态标定和动态标定试述传感器的静态标定过程。
答：静态标定：确定传感器的静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态标定：确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
（静态标定过程：①将传感器全量程分成如干等间距点。
②根据传感器量程分点情况，由小到大一点一点地输入标准量值，并记录与各输入值相应的输出值。
③将输入值由大到小一点一点减小，同时记录与各输入值相对应的输出值。
④按②、③所述过程，对传感器进行正反行程往复循环多次测试，将得到的输出-输入测试数据用表格列出或作出曲线。
⑤对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、迟滞和重复性等静态特性指标。
第二章~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。
答：应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械形变的大小而发生相应的变化的现象称为金属应变效应。
工作原理：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即：=K0(K0：电阻丝的灵敏系数、：导体的纵向应变)2.金属电阻应变片与的工作原理有何区别各有何优缺点答：区别：金属电阻变化主要是由机械形变引起的；半导体的阻值主要由电阻率变化引起的。
优缺点：金属电阻应变片的主要缺点是应变灵敏系数较小，半导体应变片的灵敏度是金属电阻应变片50倍左右。
-6.什么是直流电桥若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种各自的输出电压如何计算答：直流电桥：电桥电路的工作电源E 为直流电源，则该电桥称为直流电桥。
测试技术课后题答案4传感器
习题4常用传感器4.6 电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r =4mm ，工作初始极板间距离 δ0=0.3mm ，介质为空气。
问:① 如果极板间距离变化量Δδ=±l μm ，电容的变化量ΔC 是多少?② 如果测量电路的灵敏度S 1=100mv/pF,读数仪表的灵敏度S 2=5格/mV ，在Δδ= ±1μm 时，读数仪表的变化量为多少?解δδ∆-≈∆C C 220πδδεδδ∆-=∆-=∆r C C 2362312)103.0()10()104(14.31085.8----⨯±⨯⨯⨯⨯-= pF 1094.41094.4315--⨯=⨯=pF )1094.4(/m V 5m V /pF 100321-⨯⨯⨯=∆=∆ 格C S S x格472. =4-1 什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？一般情况下，应变片的灵敏系数小于电阻丝的灵敏系数。
原因是：当应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上时，由于基底和粘结剂的弹性模量与敏感栅的弹性模量之间有差别等原因，弹性体或试件的变形不可能全部均匀地传递到敏感栅；丝栅横向效应的影响。
4-2 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？前者利用金属应变引起电阻的变化；而后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻效应）。
4-3 试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。
不同点：自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。
相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管性三种类型。
4-4在自感式传感器中,螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什么在实际应用中却应用最广泛？答：在自感式传感器中，虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、线性也较好；同时还具备自由行程可任意安排、制造装配方便、可互换性好等优点。
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习题4常用传感器
4.6 电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径r =4mm ，工作初始极板间距离
δ0=0.3mm ，介质为空气。
问:
① 如果极板间距离变化量Δδ=±l μm ，电容的变化量ΔC 是多少?
② 如果测量电路的灵敏度S 1=100mv/pF,读数仪表的灵敏度S 2=5格/mV ，在Δδ= ±1μm 时，读数仪表的变化量为多少?
解
δ
δ∆-≈∆C C 2
20πδδεδδ∆-=∆-=∆r C C 2362312)
103.0()10()104(14.31085.8----⨯±⨯⨯⨯⨯-= pF 1094.41094.4315--⨯=⨯=
pF )1094.4(/m V 5m V /pF 100321-⨯⨯⨯=∆=∆ 格C S S x
格472. =
4-1 什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不
同？为什么？
一般情况下，应变片的灵敏系数小于电阻丝的灵敏系数。
原因是：当应变片粘贴于弹性体表面或者直接将应变片粘贴于被测试件上时，由于基底和粘结剂的弹性模量与敏感栅的弹性模量之间有差别等原因，弹性体或试件的变形不可能全部均匀地传递到敏感栅；丝栅横向效应的影响。
4-2 金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？
前者利用金属应变引起电阻的变化；而后者是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化（压阻效应）。
4-3 试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。
不同点：自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。
相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、截面型和螺管性三种类型。
4-4在自感式传感器中,螺管式自感传感器的灵敏度最低，为什
么在实际应用中却应用最广泛？
答：在自感式传感器中，虽然螺管式自感传感器的灵敏度最低，但示值范围大、线性也较好；同时还具备自由行程可任意安排、制造装配方便、可互换性好等优点。
由于具备了这些优点，而灵敏度低的问题可在放大电路方面加以解决，故目前螺管式自感传感器应用中最广泛。
4-5 为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？
(1)传感器两极板之间的电容很小，仅几十个pF，小的甚至只有几个pF。
(2)而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容，如屏蔽线的电容最小的l米也有几个pF，最大的可达上百个pF。
这不仅使传感器的电容相对变化大大降低，灵敏度也降低，更严重的是电缆本身放置的位置和形状不同，或因振动等原因，都会引起电缆本身电容的较大变化，使输出不真实，给测量带来误差。
(3)解决的办法，一种方法是利用集成电路，使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部，这样传输导线输出是直流电压信号，不受分布电容的影响;
(4)采用屏蔽传输电缆，适当降低分布电容的影响。
由于电缆分
布电容对传感器的影响，使电容式传感器的应用受到一定的限制。
4-6 用压电式传感器能测量静态或变化很缓慢的信号吗？为什么？
由于不可避免地存在电荷泄漏，利用压电式传感器测量静态或准静态量值时，必须采取一定措施，使电荷从压电元件经测量电路的漏失减小到足够小的程度；
动态测量时，电荷可以不断补充，从而供给测量电路一定的电流，故压电式传感器适宜做动态测量。
4-7什么是物性型传感器?什么是结构型传感器?试举例说明。
物性型传感器依靠敏感元件材料本身的物理变化来实现信号变换。
例如利用水银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温；利用石英晶体的压电效应制成压电测力计等。
结构型传感器依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换。
例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。
4-8有源型传感器和无源型传感器有何不同?试举例说明。