传感器试题(2007秋本科c卷)

一、判断对错（正确：√，错误：×，每题1分，共15分）

1、某传感器给定的精度为0.1%，这意味着在满量程内测量任意值的最大相对误差不会超过0.1%。[ ]

2.传感器A采用最小二乘法拟合算得线性度为±0.8%，传感器B采用端点连线法算得线性度为±0.6%，则可以肯定传感器B的线性度优于传感器A。[ ]

3.接触式传感器将会产生测量力，从而带来测量误差，影响测量精度。[ ]

4.幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可用于高精度动态测量。[ ]

5.半导体应变传感器的灵敏度远远高于金属应变传感器，主要是因为半导体材料的压阻效应占主要地位。[ ]

6.用于测量金属板材厚度的电涡流传感器，常采用两个测头和较高的激励频率，以便满足大多数板材厚度的测量需求。[ ]

7.电荷放大器是将传感器输出的电荷进行放大的前置放大器，由于它可以使用较长的电缆并不受分布电容的影响，因而收到欢迎。[ ]

8.压电式力传感器既可以测量静态力，也可以测量动态力。[ ]

9.热敏电阻的电阻值将随着温度的升高而下降。[ ]

10.热电偶的工作机理是导体的热电效应。而热电势的产生必须具备两个条件，即两种导体材质不同且两个节点的温度不同。[ ]

11.由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不宜用作精密测量元件。[ ]

12.光栅位移传感器具有较高的测量精度，主要原因是栅线密集而且加工精度高，所以保证了测量精度。[ ]

13.光纤的纤芯的折射率小于包层的折射率。[ ]

14.由于光电池的开路输出电压与光强成正比，因此可以用于测量光强。[ ]

15.电感式位移传感器由于属于接触式测量，所以不适于高频动态位移的测量。[ ]

二、选择题（请选择一个你认为最为适合的答案，每题1分，共15分）

1. 测量微位移工作台的位移量（行程200μm，分辨力1μm），可选用：[ ]

a. 应变传感器

b. 电感传感器

c. 电容传感器

2. 测量炮弹发时炮筒内壁的压力且不影响安全发射，可采用的传感器为：[ ]

a. 压电式传感器

b. 应变式传感器

c. 压阻式传感器

3. 为一个旋转式机械分度装置增加数显系统，可采用的角度传感器为：[ ]

a. 增量式编码器

b. 绝对码编码器

c. 电容传感器

4. 对生产流水线上的塑料零件进行自动计数，可采用的传感器为：[ ]

a. 光电传感器

b. 霍尔传感器

c. 电容传感器

5. 你认为自动感应式干手机中的人手感应器应为：[ ]

a. 红外传感器

b. 超声波传感器

c. 图像传感器

6. 差动变压器一般具有几个线圈：[ ]

a. 1个线圈

b. 2个线圈

c. 3个线圈

7. 在线测量高速金属回转零件的主轴径向偏摆量，可选用：[ ]

（a）差动变压器（b）电涡流传感器（c）压电式传感器

8. 下列那类传感器可以具有防水功能：[ ]

（a）电阻应变式传感器（b）电涡流传感器（c）电容式传感器

9. 为了在报纸印刷的生产流水线上监测印刷缺陷，可以采用哪一种传感器：[ ]

（a）面阵CCD传感器（b）线阵CCD传感器（c）硅光电池

10. 数码照相机中用于自动调焦的测距传感器为：[ ]

（a）红外传感器（b）超声波传感器（c）CCD传感器11. 一小型光学仪器中用于控制光斑二维位置变化的传感器可采用：[ ]

（a）线阵CCD传感器（b）面阵CCD传感器（c）PSD传感器

12. 实现三维动态力测量的最佳方法，是采用：[ ]

（a）应变片传感器（b）压阻传感器（c）压电传感器

13. 测量油库储油罐内油的液位高度，适于采用：[ ]

（a ）超声波测距传感器 （b ）电容液位传感器 （c ）光纤液位开关 14. 家用空调中的测温元件采用何种传感器最好？[ ] （a ）热电阻 （b ）热敏电阻 （c ）热电偶 15. 电容式液位传感器属于下列那一种型式：[ ]

（a ）变极距型 （b ）变面积型 （c ）变介质型

三、简答题（每题5分，共30分）

1、图1为典型的由质量、弹簧、阻尼构成的二阶系统，其固有频率

和阻尼对幅频特性的影响规律。（5分）

2、简述电涡流效应的原理，并说明如何实现测距（参见图

2）。（5

分）

图2 电涡流效应 图1 典型KMC 系统

3、根据图3简述霍尔效应的基本原理，并说明如何实现电子罗盘。（5分）

4、简述正压电效应和逆压电效应的原理（见图4）。（5分）

5、简述图5传感器差动布局消除环境影响的原理 。（5分）

6、解释图6所示差动电感传感器相敏检波电路的辨向原理（图中Z 1、Z 2为差动电感传感器的两个线圈感抗）。（5分）

图3 霍尔效应

图4 压电效应

图5 传感器差动布局

图6 相敏检波电路

四、已知某二阶系统传感器的幅频特性如右图所示，其固有频率f n =20kHz ，阻尼比ξ=0.8，若要求传感器的输出信号幅值误差小于5%，试确定该传感器的工作频率范围。（本题10分）（提示：二阶环节幅频特性222]/2[])/(1[/)(n n K A ωξωωωω+-=）

五、拟采用电容传感器测量液位高度，请您叙述测量系统构成（图示说明）、测量原理和有关的测量公式。（本题15分）

六、有一测力传感器利用等强度梁制成，梁的上下面各粘贴两片相同的电阻应变片，并构成全等臂桥路，如下图所示。

(1) 请在电桥的四个桥臂上填写正确的应变片符号； (2) 请推导全等臂电桥输出公式：R

dR U

U O =； (3) 若l=50mm ，b=5mm ，t=1mm ，E =1*105N/mm 2，应变片的灵敏系数K =2.5，供桥电

压U =5V ，问当输出电压U 0=36mV 时，被测力F 为多少？（已知等强度梁的应力为：

2

6bt Fl

=σ）（15分）