1、0928 傳感器與測試技術1、超聲波傳感器的波型有:（ 縱波 ）2、屬于傳感器動態特性指標的是（固有頻率）3、下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是（溫度）4、利用相鄰雙臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（兩個橋臂應當 分別用應變量變化相反的工作應變片 ） 5、測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（ 容柵型 ）7、在變壓器式傳感器中，一次側和二次側互感8、在變壓器式傳感器中，一次側和二次側互感9、在變壓器式傳感器中，一次側和二次側互感6、按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（光電式傳感器 ）M 的大小回路中磁阻成（ 不成比例 ）M 的大小與二次側線圈的匝數成（正比）

2、M 的大小與一次側線圈的匝數成（ 反比 ）10、在平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關系中，（ 變面積型 ）是線性的關系11、 變面積式自感傳感器， 當銜鐵移動使磁路中空氣縫隙的面積增大時， 鐵心上線圈的電感量（ 增大 ）12、電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關系，除（變極距型 ）外是線性的13、將電阻R 和電容 C 串聯后再并聯到繼電器或電源開關兩端所構成的 RC 吸收電路，其作用是（ 消除電火花干擾）14、測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（容柵型 ）15、屬于傳感器動態特性指標的是（固有頻率 ）16、在下列光電器件中，屬于外光電效應的器件是（光電管 ）17、 導體或

3、半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，其電阻值發生相應變化的現象，稱（ 應變效應 ）18、半導體應變片具有（靈敏度高 ）等優點兩個橋臂應當19、利用相鄰雙臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（分別用應變量變化相反的工作應變片）20、結構型傳感器是依靠傳感器（結構參數） 的變化實現信號變換的21、常用于測量大位移的傳感器有（感應同步器）22、半導體應變片具有（靈敏度高）等優點23、非線性度是表示校準曲線（偏離擬合直線 ）的程度24、信號傳輸過程中，產生干擾的原因是（干擾的耦合通道 ）25、常用于測量大位移的傳感器有（感應同步器）26、結構型傳感器是依靠傳感器（結構參數） 的變

4、化實現信號變換的27、影響壓電式加速度傳感器低頻響應能力的是（前置放大器的輸入阻抗）28、測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（容柵型 ）29、屬于傳感器動態特性指標的是（固有頻率 ）30、利用相鄰雙臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（兩個橋臂應當分別用應變量變化相反的工作應變片 ）31、按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（ 光電式傳感器）32、 變面積式自感傳感器， 當銜鐵移動使磁路中空氣縫隙的面積增大時， 鐵心上線圈的電感量（ 增大 ）33、在變壓器式傳感器中，一次側和二次側互感M 的大小與一次側線圈的匝數成（ A1 正比， B1 反比， C1 不成比例），與二次側線

5、圈的匝數成（ A2 正比， B2 反比， C2 不成比例）選 （A2 正比 ）34、在平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關系中，（ 變面積型 ）是線性的關系。35、 導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，其電阻值發生相應變化的現象， 稱（ 應變效應 ）36、當半導體材料某一軸向受外力作用時，其電阻率發生變化的現象，稱（壓阻效應）37、半導體應變片具有（靈敏度高）等優點。38、下圖是圓光柵莫爾條紋原理：答：用兩片柵距相同的光柵，一片固定，稱為：主光柵，一片可以滑動，稱為：指示光柵，兩者刻面相對，柵線之間成一定的夾角仇這種結構就構成了圓形光柵副，其結構如下圖所示：（錯）39

6、、下圖表示的內容為傳感器閉環系統的非線性補償示意圖。X 5 隹. 二#器 發二代賽卜一（錯）40、直線式感應同步器的結構原理及示意圖如下：原理：直線感應同步器的定尺和滑尺由基板、絕緣繞組三部分組成。滑尺繞組的外面包有一層與繞組絕緣的接地屏蔽層， 基板采用導磁材料， 繞組用電解銅箔腐蝕制成， 絕緣材料一般選用酚醛玻璃環氧絲布和聚乙烯醇縮丁醛膠或用聚酰胺作固化劑的環氧樹脂，屏蔽層用鋁箔或鋁膜制成。結構如下圖:41、磁電式傳感器是利用導體和磁場發生相對運動而在導體兩端產生感應電勢的。（錯）42、電阻應變片式傳感器按制造材料可分為金屬 材料和半導體 體材料（錯）43、什么是光電效應？答：當用光照射物體

7、時，物體受到一連串具有能量的光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸收光子能量而發生相應的電效應（如電阻率變化、 發射電子或產生電動勢等）。這種現象稱為光電效應。（對）44、根據電容傳感器的工作原理說明它的分類，電容傳感器能夠測量哪些物理參量？答：原理：由物理學知，兩個平行金屬極板組成的電容器。如果不考慮其邊緣效應， 其電容為C=e S/q式中e為兩個極板間介質的介電常數，S為兩個極板對有效面積，b為兩個極板間的距離。由此式知，改變電容 C的方法有三：其一為改變介質的介電常數；其二為改變形成電容的有效面積； 其三為改變各極板間的距離，便得到輸出電參數為電容值的增量，這就組成了電容式傳感器。類型：變極

8、距型電容傳感器、變面積型電容傳感器、變介電常數型電容傳感器。電容傳感器可用來測量直線位移、角位移、振動振幅。尤其適合測溫、高頻振動振幅、精密軸系回轉精度、 加速度等機械量。 根本不可以用來測量壓力、差壓力、液位、料面、糧食中的水分含量、非金屬材料的涂層、油膜厚度、測量電介質的濕度、密度、厚度等。（對）45、磁柵式傳感器信號處理方法有哪些？答：靜態磁頭的信號處理方法：鑒幅法和鑒相法。動態磁頭的信號處理方法：記錄周期函數的方法來計算。（對）46、（1）壓電式傳感器與電壓放大器連接的電路，其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比，但容易受電纜電容的影響。（2）壓電式傳感器與電荷放大器連接的電路，其輸出電

9、壓與壓電元件的輸出電荷成正比，可是,電纜電容的影響小。（對）47、把一導體（或半導體）兩端通以控制電流I,在垂直方向施加磁場 B ,在另外兩側會產生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現象稱霍爾效應，這個電動勢稱為霍爾電勢。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現象成磁阻效應。（對）48、回答與直線式感應同步器有關的下列問題：（1）它由哪兩個繞組組成？答：由固定繞組和滑動繞組組成。（2）鑒相式測量電路的作用是什么？答：檢測感應電動勢的相位，從而根據相位確定位移量的大小和方向。（對）49、在靜態測量中，根據測量系統輸入量與對應輸出值所繪制的定度曲線可以確定那些靜態特性？答：在靜態測量中

10、，根據繪制的定度曲線，可以確定測量系統的三個靜態特性：靈敏度，非線性度，回程誤差。50、簡述壓磁式扭矩儀的工作原理。答：壓磁式扭矩儀的軸是強導磁材料。根據磁彈性效應，當軸受扭矩作用時，軸的磁導率發生變化，從而引起線圈感抗變化，通過測量電路即可確定被測扭矩大小。51、6.變氣隙式自感傳感器，當街鐵移動靠近鐵心時，鐵心上的線圈電感量（增加減小不變）（2分）7 .儀表的精度等級是用儀表的（相對誤差 絕對誤差 引用誤差）來表示的。（2分）8 .電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關系，除（ 變面積型 變極距型 變介電常數型）外是線性的。（2分）9 .電位器傳器的（線性），假定電位器全長為Xmax,其

11、總電阻為Rmax ,它的滑臂間的阻值可以用 Rx =（ Xmax/x Rmax,x/Xmax Rmax, Xmax/XRmax X/XmaxRmax）來計算，其中電阻靈敏度 Rr=（ 2P（b+h）/At, 2pAt/b+h, 2A（b+b）/pt, 2Atp（b+h）。答：6.變氣隙式自感傳感器，當街鐵移動靠近鐵心時，鐵心上的線圈電感量（增加減小 不變）（2分）10 儀表的精度等級是用儀表的（相對誤差絕對誤差 引用誤差）來表示的。（2分）11 電容傳感器的輸入被測量與輸出被測量間的關系，除（變面積型變極距型變介電常數型）外是線性的。（2分）12 電位器傳器的（線性），假定電位器全長為Xmax

12、,其總電阻為 Rmax,它的滑臂間的阻值可以用 Rx =（ Xmax/x Rmax,x/Xmax Rmax, Xmax/XRmax X/XmaxRmax）來計算，其中 電阻靈敏度 Rr=（ 2P（b+h）/At, 2pAt/b+h, 2A（b+b）/pt, 2Atp（b+h） 。 （ 4 分）52、把一導體（或半導體）兩端通以控制電流I,在垂直方向施加磁場 B ,在另外兩側會產生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現象稱為, 這個電動勢稱為 。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現象稱為 。答：把一導體（或半導體）兩端通以控制電流I,在垂直方向施加磁場 B,在另外兩側會產生一個與控

13、制電流和磁場成比例的電動勢，這種現象稱霍爾效應:文個電動勢稱為霍爾電勢。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現象稱為磁阻效應o（四臂電橋電路，但是同53、在應變片的轉換電路中， 橋式轉換電路輸出電壓最高的電路是:一橋臂上的應變片必須方向相反）54、傳感器常用的非線性校正方法有（開環式非線性補償法和非線性閉環補償法）兩種。如果兩個光柵距相等，即55、光柵傳感器中莫爾條紋的一個重要特性是具有位移放大作用。W=0.02mm ,其夾角0 =0.1, °則莫爾條紋的寬度 B= （11.43 mm）（提示：。值要用弧度計算！）(R1/R2=R3/R4 , R1R4=R2R3 )56、電源

14、不同分為直流和交流電橋，根據下圖推導出直流電橋平衡條件是:57、霍爾元件靈敏度的物理意義是（表示在單位磁感應強度相應的單位控制電流時的霍爾電 勢的大小。）。現象,58、第三類是利用在光線作用下效應,傳感器屬于這一類。答：第三類是利用在光線作用下光電材料的光勢壘現象，即光生伏特光敏二極管及光敏三極管、光電池傳感器屬于這一類。59、相對誤差定義及其表達式：其定義是: 其表達式為:，一般用百答：相對誤差定義及其表達式：其定義是：相對誤差是絕對誤差在真值中所占的比率分率;其表達式為:口 口 或r'60、絕對誤差是指實際測量值與被測量的真值 之差的絕對值。61、傳感器由哪幾部分組成的 （敏感元件

15、、轉換元件和轉換電路組成）62、1.測量系統的靜態特性指標主要有2 .霍爾元件靈敏度的物理意義是3 .光電傳感器的理論基礎是光電效應。通常把光線照射到物體表面后產生的光電效應分為三類。第一類是利用在光線作用下類元件有 ；第三類是利用在光線作用下這類元件有4 .熱電偶所產生的熱電動勢是電動勢和電動勢組成的，其表達式為Eab （T, To=。在熱電偶溫度補償中補償導線法（即冷端延長線法）是在連接導線和熱電偶之間，接入，它的作用是5.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質在外界機械力作用下，其內部產生機械壓力，從而引（2分），這種現象稱為（2分）。相反，某些鐵磁物質在外界磁場的作用下會產（2分），這

16、種現象稱為（2分）答：1.測量系統的靜態特性指標主要有線性度、遲滯、重復性、分辨力、穩定性、溫度穩定性、各種抗干擾穩定性等。（4分）2 .霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應強度相單位控制電流時的霍爾電勢的大 小。（4分）3 .光電傳感器的理論基礎是光電效應。通常把光線照射到物體表面后產生的光電效應分為三類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應，這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用下使材料內部電阻率改變的內光電效應（4分），這類元件有光敏電阻（2分）；第三類是利用在光線作用下使物體內部產生一定方向電動勢的光生伏特效應（4分），這類元件有光電池、光電儀表（

17、2分）。4 .熱電偶所產生的熱電動勢是兩種導體的接觸（2分）電動勢和單一導體的溫差（2分）電動勢組成的，其表達式為 Eab （T, To） =（ 2分）。在熱電偶溫度補償中補償導線法（即冷端延長線法）是在連接導線和熱電偶之間，接入延長線（2分），它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠并且環境溫度較穩定的地方，以減小冷端 溫度變化的影響（4分）。5 .壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質在外界機械力作用下，其內部產生機械壓力，從而引起極化現象（2分），這種現象稱為正壓電效應（2分）。相反，某些鐵磁物質在外界磁場的作用下會產生機械變形（2分），這種現象稱為負壓電效應（2分）。63、4.傳感器是

18、 （4分），傳感器通常由直接響應于被測量的 （2分）和產生可用信號輸出的 以及相應的 （2分）組成。6 .熱電偶所產生的熱電動勢是由（2分）電動勢和 （2分）電動勢組成。7 .偏差式測量是指在 （5分）的方法；零位測量是指 （5分）的方法；微差式測量是 （5分）的方法。答：4.傳感器是能感受規定的被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置（4分），傳感器通常由直接響應于被測量的敏感元件和產生可用信號輸出的轉換元件（2分）以及相應的信號調節轉換電路（2分）組成。5 .熱電偶所產生的熱電動勢是由兩種導體的接觸（2分）電動勢和單一導體的溫差（2分）電動勢組成。6 .偏差式測量是指在測量過程中

19、，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測量（5分）的方法；零位測量是指在測量過程中，用指零儀表的零位指示，檢測測量系統的平衡狀態；在測量系統 達到平衡時，用已知的基準量決定被測未知量（5分）的方法；微差式測量是綜合了偏差式測量法與零位式測量法的優點而提出（5分）的方法。64、二、什么是系統誤差（8分）？產生系統誤差的原因是什么（10分）？如何發現系統誤差（10分）？減少系統誤差有哪幾種方法（10分）？ （38分）答：什么是系統誤差：當我們對同一物理量進行多次重復測量時，如果誤差按照一定的規律性出現，則把這種誤差稱為系統誤差。（8分）系統誤差出現的原因有：工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本身不

20、完善所引起的誤差。方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進行近似的測量所引起的誤差。環境誤差：是由于測量儀表工作的環境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗時的標準狀 態，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。個人誤差：是指由于測量者本人不良習慣或操作不熟練所引起的誤差。（10分）發現系統誤差的方法有：實驗對比法：這種方法是通過改變產生系統誤差的條件從而進行不同條件的測量，以發現 系統誤差。這種方法適用于發現不變的系統誤差。 剩余誤差觀察法：是

21、根據測量數據的各個剩余誤差大小和符號的變化規律，直接由誤差數 據或誤差曲線圖形來判斷有無系統誤差。這種方法適用于發現有規律變化的系統誤差。 計算數據比較法：對同一量測量得到多組數據，通過計算比較數據比較，判斷是否滿足偶 然誤差條件，以發現系統誤差。（10 分）減小系統誤差的方法：引入更正值法替換法差值法正負誤差相消法選擇最佳測量方案（10分）65、二、簡答題：（50分）1 .簡述霍爾電動勢產生的原理。（6分）2 .簡述熱電偶的工作原理。（6分）3 .以石英晶體為例簡術壓電效應產生的原理。（6分）4 .簡述電阻應變片式傳感器的工作原理（6分）5 .什么是傳感器動態特性和靜態特性，簡述在什么頻域條

22、件下只研究靜態特性就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動態特性。（10分）6 .繪圖并說明在使用傳感器進行測量時，相對真值、測量值、測量誤差、傳感器輸入、輸出特性的概念以及它們之間的關系。（10分）7 .如圖所示，Rt是Pt100鉗電阻，分析下圖所示熱電阻測量溫度電路的工作原理，以及三線制測量電路的溫度補償作用。（6分）二、簡答題：（50分）1 .簡述霍爾電動勢產生的原理。（6分）答：一塊長為1、寬為d的半導體薄片置于磁感應強度為磁場（磁場方向垂直于薄片）中，當有 電流I流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢Uh。這種現象稱為霍爾效應，也是霍爾電動勢的產生原理。2

23、 .簡述熱電偶的工作原理。（6分）答：熱電偶的測溫原理基于物理的熱電效應所謂熱電效應，就是當不同材料的導體組成一個閉合回路時，若兩個結點的溫度不同，那么在回路中將會產生電動勢的現象。兩點間的溫差 越大，產生的電動勢就越大。引入適當的測量電路測量電動勢的大小，就可測得溫度的大小。3 .以石英晶體為例簡述壓電效應產生的原理。（6分）答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時，由于內部電極化現象同時在兩個表面上 產生符號相反的電荷，當外力去掉后，恢復到不帶電的狀態；而當作用力方向改變時，電荷的 極性隨著改變。晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。這種現象稱為正壓電效應。反 之，如對石英晶體施

24、加一定變電場，晶體本身將產生機械變形，外電場撤離，變形也隨之消 失，稱為逆壓電效應。石英晶體整個晶體是中性的，受外力作用而變形時，沒有體積變形壓電效應，但它具有良好的 厚度變形和長度變形壓電效應。4 .簡述電阻應變片式傳感器的工作原理（6分）答：電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，即在導體產生機械變形時，它的電阻值相應 發生變化。5 .什么是傳感器動態特性和靜態特性，簡述在什么頻域條件下只研究靜態特性就能夠滿足通常 的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動態特性。（10分）答：傳感器的動態特性是指當輸入量隨時間變化時傳感器的輸入一輸出特性。靜態特性是指當 輸入量為常量或變化極慢時傳感

25、器輸入一輸出特性。在時域條件下只研究靜態特性就能夠滿足通常的需要，而在頻域條件下一般要研究傳感器的動 態特性。6 .繪圖并說明在使用傳感器進行測量時，相對真值、測量值、測量誤差、傳感器輸入、輸出特 性的概念以及它們之間的關系。（10分）答：框圖如下:測量值是通過直接或間接通過儀表測量出來的數值。測量誤差是指測量結果的測量值與被測量的真實值之間的差值。當測量誤差很小時，可以忽略，此時測量值可稱為相對真值三、下面是熱電阻測量電路，試說明電路工作原理并計算（12分）1 .已知R是Pt100鉗電阻，且R t0 100,其測量溫度為T=50C,試計算出Rt的值和Ra的值，其中（R=10kQ , R=5kQ,R=10kQ , E=5V0 （6 分）(a)2 .電路中已知R、R、R和E,試計算電橋的輸出電壓 UAbo （6分）止匕時（R=R= R3=5k, E=5V0 答：1. 該熱電阻測量溫度電路由熱敏電阻、測量電阻和顯示儀表組成。圖中G為指示儀表，R、R、R為固定電阻，Ra為零位調節電阻。熱電阻都通過電阻分別為 上、小、R的三個導線和電橋連接，2和r3分別接在相鄰的兩臂，當溫度變化時，只要它們的R分別接在指示儀表和電源的回路中，其電阻變化也不會影響電橋的平衡狀態，電橋在零位