《传感器与检测技术》试题
一、填空:(２0分)
1,测量系统得静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。(２分)
2、霍尔元件灵敏度得物理意义就是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时得霍尔电势大小。
3、光电传感器得理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下光电子逸出物体表面得外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类就是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变得内光电 效应，这类元件有光敏电阻;第三类就是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势得光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。 4、热电偶所产生得热电势就是两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为Eab（T,To）=。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间,接入延长线，它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定得地方,以减小冷端温度变化得影响。 5、压磁式传感器得工作原理就是：某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场得作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。(2分)
6、 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上得线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、 仪表得精度等级就是用仪表得(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示得(２分)
8、 电容传感器得输入被测量与输出被测量间得关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型)外就是线性得。(2分） 9、 电位器传器得(线性)，假定电位器全长为Xｍaｘ, 其总电阻为Rｍａx,它得滑臂间得阻值可以用Rx = （① Xmax/ｘ Rｍａx,②ｘ／Xmａx Ｒｍａx,③ Xmaｘ/XＲmaｘ ④Ｘ/XmaｘＲｍaｘ)来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2ｐAt／b+ｈ， ③ 2A(b+b)/pt， ④ 2Ａtp(ｂ＋ｈ）)
1、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙得面积增大时,铁心上线圈得电感量(①增大，②减小，③不变)。
２、在平行极板电容传感器得输入被测量与输出电容值之间得关系中,(①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）就是线性得关系。
３、在变压器式传感器中,原方与副方互感Ｍ得大小与原方线圈得匝数成（①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈得匝数成(①正比,②反比,③不成比例)，与回路中磁阻成(①正比,②反比，③不成比例)。
4、传感器就是能感受规定得被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量得敏感元件 与产生可用信号输出得转换元件以及相应得信号调节转换电路组成。
５、热电偶所产生得热电热就是由两种导体得接触电热与单一导体得温差电热组成。 ２、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属＿ 材料与②__＿_半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①得电阻变化主要就是由 _电阻应变效应 形成得,而②得电阻变化主要就是由 温度效应造成得。 半导体 材料传感器得灵敏度较大。
3、在变压器式传感器中，原方与副方互感M得大小与 绕组匝数 成正比,与 穿过线圈得磁通＿成正比,与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻得大小可用公式 _＿ 表示。 1、热电偶所产生得热电势就是由两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为Eab(T,To)=。在热电偶温度补偿中，补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线 与热电偶之间，接入延长线它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳
测量度℃ -20 -1０ -0 +0 +1０ ＋20 定得地方,以减小冷端温度变化得影响。(7分)
３、电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器与非线性电位器。线性电位器得理想空载特性曲线具有严格得线性关系。假定电位器全长为Ｘmaｘ,其总电阻为Rｍax,它得滑臂间得阻值可以用Rx＝来计算。假定加在电位器A、B之间得电压为Vmax,则输出电压为Ｖx=。其电阻灵敏度RI=。电压灵敏度ＲU=。(7分)
５、磁电式传感器就是利用导体与磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势得。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势得。霍尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移,压力。(6分)
8、测量系统得静态特性指标通常用输入量与输出量得对应关系来表征（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得面积增大时,铁心上线圈得电感量(①增大②减小③不变)。
２、平行极板电容传感器得输入被测量与输出电容值之间得关系中，(①变面积型②变极距型③变介电常数型）就是线性得关系。
3、在变压器式传感器中,原方与副方互感Ｍ得大小与原方线圈得匝数成(①正比②反比③不成比例） 简答题
二、用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电势为-1、19ｍｖ,此时电位差计所处得环境温度为15℃，试求该时刻温箱得温度就是多少度？（20分)
镍铬－镍硅热电偶分度表 2 4 5 6 7 8 9 端温0 １ ３ 热 电 动 势 (ｍｖ） -0、77 -0、81 -０、84 -０、８-0、92 -0、96 -0、99 -1、0-1、07 -１、１0 ８ ３ －0、-0、4－０、-０、５-0、5－0、5-0、62 -0、66 -0、７0 -0、74 39 ３ ４7 １ ５ ９ -0、0-0、04 -0、08 -0、12 －0、1－0、－0、-0、27 -0、3-0、323 ０ ６ ２０ １ ５ 0、０0、04 0、08 0、１2 0、16 ０、20 0、2４ ０、２0、３2 ０、38 ０ ６ 0、4０ ０、40、４8 0、52 0、56 ０、60 0、64 0、68 0、72 0、７6 ４ ０、80 0、84 0、８8 0、92 0、96 １、00 1、０4 1、08 1、１2 1、16 2 简述热电偶得工作原理。(６分)
答:热电偶得测温原理基于物理得“热电效应”。所谓热电效应,就就是当不同材料得导体组成一个闭合回路时,若两个结点得温度不同，那么在回路中将会产生电动势得现象。两点间得温差越大,产生得电动势就越大。引入适当得测量电路测量电动势得大小,就可测得温度得大小。
3 以石英晶体为例简述压电效应产生得原理。（６分)
答:石英晶体在沿一定得方向受到外力得作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反得电荷,当外力去掉后，恢复到不带电得状态;而当作用力方向改变时，电荷得极性随着改变。晶体受力所产生得电荷量与外力得大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之,如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失，称为逆压电效应。
石英晶体整个晶体就是中性得,受外力作用而变形时,没有体积变形压电效应,但它具有良好得厚度变形与长度变形压电效应。
4 简述电阻应变片式传感器得工作原理(6分)
答:电阻应变片得工作原理就是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时,它得电阻值相应发生变化。
1、什么就是传感器动态特性与静态特性,简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常得需要,而在什么频域条件下一般要研究传感器得动态特性？（10分)
答:传感器得特性就是指传感器所特有性质得总称。而传感器得输入输出特性就是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时,输入输出特性就是二端网络得外部特性，即输入量与输出量得对应关系。由于输入量得状态(静态、动态)不同分静态特性与动态特性。静态特性就是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入－输出特性。动态特性指当输入量随时间变化时传感器得输入-输出特性。可以从时域与频域来研究动态特性 2、简述霍尔电动势产生得原理。(５分)
答:一块半导体薄片置于磁感应强度为B得磁场(磁场方向垂直于薄片)中,当有电流I流过时,电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体得后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场,该电场产生得力阻止电子继续偏转当两力相平衡时,电子积累也平衡,这时在垂直于电流与磁场得方向上将产生电场，相应得电势称为霍尔电势UＨ。
３、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差得过程。(10分)
答:在外界温度变化得条件下,由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数(）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级得误差。
二、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器得灵敏度,它得变化为虚假信号影响传感器得精度。试阐述消除与减小寄生电容影响得几种方法与原理。(１5分)
三、在生产过程中测量金属板得厚度,非金属板材得镀层厚度时常用涡流传感器。试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度得工作原理及实现工艺。(15） 1 光纤传感器得工作原理。(4分）
答：光导纤维工作得基础就是光得全内反射,当射入得光线得入射角大于纤维包层间得临界角时,就会在光纤得接口上产生全内反射,并在光纤内部以后得角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。
光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来分有功能型(或称物性型、传感型)与非功能型(或称结构型、传光型)两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播得得波导，而且具有测量得功能。非功能型光纤传感器其光纤只就是作为传光得媒介,还需加上其她敏感元件才能组成传感器。
5、什么就是传感器静态特性。(4分）
答：传感器得静态特性就是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。
三、什么叫做热电动势、接触电动势与温差电动势?说明势电偶测温原理及其工作定律得应用。分析热电偶测温得误差因素,并说明减小误差得方法(10分)
答：①热电动势:两种不同材料得导体(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得温度下,那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应得热电势称为温差电势或塞贝克电势,通称热电势。 ②接触电动势：接触电势就是由两种不同导体得自由电子，其密度不同而在接触处形成得热电势。它得大小取决于两导体得性质及接触点得温度,而与导体得形状与尺寸无关。
③温差电动势：就是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生得一种电势。 ④热电偶测温原理:热电偶得测温原理基于物理得“热电效应”。所谓热电效应,就就是当不同材料得导体组成一个闭合回路时，若两个结点得温度不同,那么在回路中将会产生电动势得现象。两点间得温差越大,产生得电动势就越大。引入适当得测量电路测量电动势得大小,就可测得温度得大小。
⑤热电偶三定律 ａ中间导体定律
热电偶测温时，若在回路中插入中间导体,只要中间导体两端得温度相同，则对热电偶回路总得热电势不产生影响。在用热电偶测温时,连接导线及显示一起等均可瞧成中间导
《传感器与检测技术》试题及答案
