1、 13一、判斷題（在正確的后面劃，錯誤的后面劃×）1. 傳感器是獲取信息的重要途徑和手段，它相當于人的五官。傳感器技術是構成現代信息技術的三大支柱之一，在一定程度上它決定著機器人水平的高低。（ ）2. 傳感器正從傳統的分立式朝著集成化、微型化、多功能化、智能化、網絡化、光機電一體化的方向發展。（ ）3. 物聯網是將各種信息傳感器設備按約定的協議與互聯網結合起來，形成一個巨大的網絡，進行信息交換和通信，以實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。（ ）4. 傳感器實際輸入輸出曲線偏離理想擬合直線的程度稱為線性度，通常用最大偏差與滿量程輸出之比的百分數來表示。（ ）5. 在穩定

2、工作條件下，傳感器的靈敏度是一個無單位的常數，它與外加電源電壓無關。（ ）6. 在相同條件下，傳感器在正行程（輸入量由小到大）和反行程（輸入量由大到小）期間，所得輸入、輸出曲線不重合的現象稱重復性。（ ）7. 一階傳感器系統的動態響應主要取決于時間常數t，t越小越好，減少時間常數t可以改善傳感器頻率特性，加快響應過程。（ ）8. 二階傳感器對階躍信號響應和頻率響應特性的好壞很大程度上取決于阻尼系數和固有頻率。（ ）9. 直線電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度相同，但應變不同，圓弧部分使靈敏度下降，這種現象稱為橫向效應。敏感柵越窄，基片越長的應變片，橫向效應越小。（ ）10. 壓阻式傳感器是利用半導體

3、材料壓阻效應制作的電阻式應變傳感器，其性能優于金屬應變效應制作的電阻式應變傳感器，主要用于壓力測量。（ ）11電容傳感器本身電容量較大，連接電纜的電容量很?。棵讕装倨しǎ?，這樣在低頻時電纜的容抗較大，對傳感器靈敏度影響就較大，因此低頻工作時的電容傳感器連接電纜的長度不能任意變化。（ ）12脈沖寬度調制電路適用于任何形式的電容傳感器，并有理論線性度。該電路不需解調、檢波，對電源也沒有什么嚴格要求，是電容傳感器的常用電路。（ ）13根據電渦流效應制作的傳感器稱電渦流傳感器。電渦流傳感器的最大特點是能夠對被測量進行非接觸測量，并且靈敏度與被測對象的材質無關。（ ）14用石英晶體制作的壓電傳感器，晶

4、面上產生的電壓與作用在晶面上外力成正比，而與晶片的厚度和面積無關。（ ）15壓電傳感器是一種有源傳感器，但由于其輸出信號很弱，內阻很高，要求前置放大器有相當高的輸入阻抗，將傳感器高阻抗輸出變換為低阻抗輸出，在放大微弱信號的同時完成阻抗變換。（ ）16壓電陶瓷是人工制造的多晶體，是由無數細微的電疇組成。電疇具有自發的極化方向，經過外加電場極化的壓電陶瓷才具有壓電效應。（ ）17集成溫度傳感器是利用晶體管PN的電流電壓特性隨溫度變化的關系制作的熱電傳感器，主要用于低溫測量。（ ）18. 熱電偶的冷端也稱參比端，在用熱電偶測溫時參比端溫度要保持恒定，當參比端溫度不是0時，測得的溫度應加上參比端的溫度

5、才是真正的待測溫度。（ ）19磁電感應式傳感器是一種有源型傳感器，工作時必須外加工作電源。該類傳感器只能測量運動速度。（ ）20減少霍爾元件溫度誤差的補償方法是采用恒流源激勵，同時并聯一個負溫度系數的熱敏電阻分流，以達到霍爾電勢保持不變。（ ）21磁敏電阻是一種基于磁阻效應制作的磁敏傳感器，其電阻值隨著磁場的增加而增大。但磁敏電阻沒有判斷極性的能力，只能與輔助磁鋼并用，才具有識別磁極的能力。（ ）22磁敏二極管都是長“基區”（本征區）的P+-I-N+型二極管結構。在弱磁場情況下可獲得較大的輸出電壓，但輸出電壓不對稱，這是磁敏二極管與霍爾元件和磁敏電阻所不同之處。（ ）23超聲波傳感器主要是利用

6、壓電材料(晶體、陶瓷)的壓電效應，其中超聲波的發射器利用逆壓電效應制成，將高頻電振動轉換為機械振動產生超聲波；超聲波接收器利用正壓電效應制成，將超聲波機械振動轉換為電信號。（ ）24人體輻射紅外線波長在812mm范圍，人活動頻率范圍一般在0.110Hz之間，熱釋電傳感器可以監控人的活動情況。（ ）25. 光電傳感器的工作原理是利用各種光電效應。光敏電阻、光電管和光電二極管都是基于光電導效應制作的光電傳感器。（ ）26光電池是基于光生伏特效應制成的一種有源光電傳感器，作為測量元件使用時，應按電流源的形式應用。（ ）27半導體色敏傳感器相當于兩只結構不同的光電二極管，淺結的光電二極管對短波長的紫外

7、光靈敏度高，深結的光電二極管對長波長的紅外光靈敏度高。（ ）二、選擇題1. 一位移傳感器的靜態數學模型為y=2.16x+0.02。x為輸入位移量，單位mm；y為輸出電壓量，單位V。則此位移傳感器的靈敏度為 。A2.18V/mm B2.16V/mm C2.14V/mm D1.08V/mm 2. 金屬應變片的靈敏系數為k，被測應變為e，采用單臂電橋作測量電路時，如果電源電壓為U，則其輸出電壓和非線性誤差分別為 。A， B，C， D，3. 一差動變極距型電容傳感器，初始極距d 0為1mm，被測量引起的最大極距變化Dd 為0.02mm，則此電容傳感器的相對非線性誤差為 。A2.0% B0.04%C0.

8、2% D0.02%4. 已知某一階傳感器的傳遞函數為，則該傳感器的靜態靈敏度和時間常數分別為 。Ak=10，t =5 Bk=1，t =0.5Ck=5，t =0.2 Dk=2，t =0.25. 傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的 。A閾值越低 B分辨率越高C遲滯越小 D線性度越好6. 為了獲得較好的動態特性，在二階傳感器設計時，一般阻尼系數選擇 。Ax >1 Bx 0Cx = 1 Dx 0.77. 利用電渦流式傳感器測量位移時，為了得到較好的線性和靈敏度，其激勵線圈半徑r與被測物體的距離x應該滿足 Ar x Br > xCr >>x Dr < x8. 為了增

9、大霍爾元件的靈敏度，霍爾元件多選用 制作。 A金屬材料 B絕緣材料CN型半導體 DP型半導體9. 設單個壓電晶片的電荷量為Q、電壓為U、電容為C，則如圖連接的壓電晶片的電荷量、電壓和電容分別為 。AQ、U、C BQ、2U、C/2CQ、2U、2CD2Q、U、2C10. 磁電感應式傳感器的輸出電動勢正比于 。A位移 B應力C速度 D溫度11. 適合測量紫外線的光電傳感器是 A光電管 B光敏電阻C光電池 D光敏三極管12. 現代傳感器正從傳統的分立式朝著集成化方向發展，下列能夠集成的傳感器是 。A電渦流式傳感器 B壓阻式傳感器C磁電感應式傳感器 D超聲波傳感器13. 按照傳感器的一般分類方法，熱電偶

10、屬于 。A無源結構型傳感器 B有源結構型傳感器C無源物性型傳感器 D有源物性型傳感器14. 在傳感器的組成部分中，直接感受被測量的是 。A敏感元件 B轉換元件C放大元件 D轉換電路15. 一電機軸的周圍等距離嵌有極性相反的6對永久磁鐵，當電機以60p/s的角速度轉動時，開關型集成霍爾傳感器的輸出信號頻率為 。A300Hz B180 Hz C450Hz D150Hz。16. 磁電感應式傳感器測量加速度時，其后應接入下面如圖所示的電路 。A BC D三、填空題1. 傳感器一般由 、 和 三部分組成。分辨率和穩定性屬于傳感器的 特性，幅頻特性和相頻特性屬于傳感器的 特性。2. 在采用直線擬合線性化時

11、，傳感器輸出輸入的實際曲線與其擬合直線之間的最大偏差，通常用相對誤差 g L來表示，稱為 ，即 g L= ±(Lmax/yFS)×100%，其中Lmax為最大非線性誤差，yFS為 。3. 理論上講，差動變壓器式傳感器的鐵心位于 位置時，輸出電壓應為零，而實際上輸出電壓不為零，這個電壓稱為 電壓，這主要原因是兩個次級線圈繞組的 不完全相同。 電路對該誤差有很好的抑制作用，又能正確反映位移的大小和方向。4. 金屬應變片工作原理是利用 效應；半導體應變片工作原理是利用 效應。二者靈敏系數主要區別是：金屬應變片的電阻變化主要由 引起的，半導體應變片的電阻變化主要由 引起的。5. 電

12、容傳感器可分為 、 和 三種基本結構形式。為了減小非線性誤差，傳感器通常做成 結構。6. 電容傳感器，變極距型多用于檢測 ，變面積型主要用于檢測 ，變介質型可用于檢測 。在工作頻率 時，電容傳感器連接電纜的長度不能任意變化；常采用 技術，克服分布電容的影響，提高傳感器的穩定性。7. 為減小直流電橋的非線性誤差，通常可采用的方法有： ； ；和 。8. 集成溫度傳感器利用晶體管 伏安特性與溫度的關系進行溫度測量，一般測溫范圍為 至 。AD590是典型的 輸出型集成溫度傳感器。9. 光電倍增管是基于 效應制作的光電傳感器，它主要由光電陰極、陽極和 組成；其電流增益很高，且與 有關，要求工作電源有極好

13、的 。10. 光電池是基于光生伏特效應制作的有源光電傳感器，其 與光照度成線性關系， 與光照度成非線性關系。硅光電池的開路電壓一般可達 。11. 內光電效應又分為 效應和 效應，光敏二極管是基于 效應制作的光電傳感器?；谕夤怆娦谱鞯墓怆妭鞲衅饔?和 。12. 頻率高于 Hz的機械波稱為超聲波，超聲波在液體中的傳播速度 于其在空氣中的傳播速度；超聲波傳感器的檢測方式有 式和 式兩種，其測量流量主要是根據超聲波 的變化來實現測量的。13. 超聲波傳感器的檢測方式有 式和 式兩種；超聲波傳感器的發射利用 效應，超聲波的接收利用 效應；超聲波傳感器測距精度取決于 ，測距范圍取決于 。14. 壓電

14、傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式： 放大器和 放大器，后接 放大器時，可不受連接電纜長度的限制。15. 磁電感應式傳感器按電磁感應原理可以分為 式和 式兩類，它只適用于 測量，直接測量的是物體的 或 。若要測量位移時則應接入 電路，測量加速度時應接入 電路。16. 由兩種不同性質的導體A、B串接成閉合回路，若兩接合點處的溫度不同，則在兩導體間產生熱電勢，并在回路中有一定大小的電流，這種現象稱 。此閉合回路中兩種導體稱為 ；兩個結點中，一個稱 ，另一個稱 。17熱電效應是指兩種 類型的金屬導體兩端分別接在一起構成閉合回路，當兩個結點溫度 時，導體回路里有電流流動，產生熱電勢的現象。熱電

15、勢由 和 兩部分組成。以0為基準端溫度的條件下，給出測量端的溫度與該熱電勢的電壓數值對照表，稱為熱電偶 。18. NTC型熱敏電阻為 溫度系數的熱敏電阻，隨著溫度的升高，電阻 ，同時靈敏度也有所 。四、簡答題1什么是傳感器？一般由哪幾部分組成？它們之間的作用及相互關系怎樣？2. 什么是靈敏系數？半導體應變片靈敏系數范圍是多少，金屬應變片靈敏系數范圍是多少？說明金屬絲電阻應變片與半導體應變片的相同點和不同點。3為什么高頻工作時電容傳感器連接電纜的長度不能任意變化？什么是驅動電纜技術？4. 什么是零點殘余電壓？說明差動變壓器式傳感器產生零點殘余電壓的原因及減少此電壓的有效措施。5何為霍爾元件的不等

16、位電勢？說明其產生的原因，以及減小不等位電勢的有效方法。6半導體磁敏元件有哪些？各有什么特點？它們可以檢測什么物理量？7壓電傳感器為什么要采用前置放大電路？前置放大電路都有哪些類型？各有何特點？8什么是超聲波？簡述超聲波傳感器測距的原理。9比較說明光電倍增管、光敏電阻和光電二極管的工作原理、特性和適用范圍。10什么是溫標？我國目前實行的是什么溫標？常用接觸式溫度測量的傳感器都有哪些？各有什么特點？11厚度測量可以采用哪些傳感器（列舉不少于3種）？各有什么要求和特點？12轉速測量可以采用哪些傳感器（列舉不少于3種）？各有什么要求和特點？ 13.哪些傳感器能進行非接觸測量？分別有什么特點？13.說

17、明你身邊都用到了哪些傳感器？它們分別作什么用的？ 五、綜合題1說明熱電偶的中間導體定律，并證明之。2畫出霍爾元件的溫度補償電路，并說明具體的補償方法。3畫出磁電感應式傳感器測量加速度的電路，并推導出電壓靈敏度公式。說明磁電感應式傳感器的特點。4畫出電阻應變片的半橋差動測量電路。并推導出電壓靈敏度公式，說明半橋差動電路的特點。5對于初始電容的電容傳感器，試求變間距式電容傳感器的靈敏度和線性度？為了增加靈敏度和減小非線性誤差，一般采用什么結構？6某壓電加速度傳感器的動態特性可用下列微分方程描述式中q為輸出電荷量（pC）,a為加速度（m/s2）。確定該傳感器的固有頻率、阻尼系數和靜態靈敏度。7某壓電

18、加速度傳感器的電容為Cs=100pF，電荷靈敏度Kq=2.5pC/g。(1) 求壓電加速度傳感器的電壓靈敏度；(2) 外接電纜和示波器組成一個測量系統，電纜電容Cc=100pF，示波器的輸入阻抗為Ri=100M和并聯電容為Ci=50pF，如測量系統允許的幅值誤差為5%，最低可測頻率是多少？8如圖a所示的懸臂梁，距梁端部為L位置上下各粘貼完全相同的電阻應變片R1、R2、R3、R4。已知電源電壓U=4V，R為固定電阻，并且R=R1=R2=R3=R4 =250W，當有一個力F作用時，應變片電阻變化量為R=2.5W，試分別求圖b、c、d、e四種橋臂接法的橋路輸出電壓。9電容式差壓傳感器結構及轉換電路如圖所示。(1). 說明電容式差壓傳感器的工作原理；(2). 當壓力P2>P1時，給出一個周期內負載RL上的平均電壓的大小，并指出電壓的方向。10圖示為一種測溫電路，其中Rt =2R0(1+0.01t) kW 為熱電阻，RB為可調電阻，Us為工作電壓；G為檢流計。(1). 基于該測溫電路的工作機理，請給出調節電阻RB隨溫度t