鄭州大學(xué)西亞斯學(xué)院2011-2012學(xué)年第二學(xué)期期末試卷（供2009級(jí) 電子工程系 系 自動(dòng)化 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應(yīng)用-試卷類型；A備注：（閉卷、可使用計(jì)算器）題號(hào)二四五總分得分試題一填空題（共12分，每空1分）1、 一精度等級(jí)為0.5級(jí)、量程范圍0—600oC的溫度傳感器，它最大允許絕對(duì)誤差是TOC\o"1-5"\h\z±3oC 。2、傳感器由 和一轉(zhuǎn)換元件一組成。3、測(cè)量誤差按其呈現(xiàn)的規(guī)律及產(chǎn)生的原因分為系統(tǒng)誤差、—— 、和一 。4、用一光電式編碼器測(cè)角位移，若采用6位二進(jìn)制碼盤，其輸出讀數(shù)初始位置時(shí)為:000001，終點(diǎn)位置時(shí)為：000011，這個(gè)角位移為—42? 。5、電容式傳感器可分為變極距型、— 、— 三種。6、智能式傳感器是 和—微處理機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)的試題二單選題（共18分，每題3分）1、 光敏電阻是基于（C）而工作的。A外光電效應(yīng)B光生伏特效應(yīng)C光電導(dǎo)效應(yīng)D熱電效應(yīng)2、 下列傳感器不屬于非接觸式測(cè)量的是（C）。A超聲波傳感器 B電渦流式傳感器C差動(dòng)變壓器式傳感器 D微波傳感器3、 下列測(cè)力傳感器中，屬于發(fā)電型測(cè)力傳感器的是（C）A自感式傳感器 B電容式傳感器C磁電感應(yīng)式傳感器 D應(yīng)變式傳感器4、 下列器件中最合適作轉(zhuǎn)速測(cè)量的傳感器是（D）。A應(yīng)變式傳感器 B變磁阻式電感式傳感器C差動(dòng)變壓器式傳感器 D變磁通式磁電式傳感器5、 下列屬于熱探測(cè)器工作機(jī)理的是（A）A熱釋電效應(yīng)B熱電效應(yīng)C內(nèi)光電效應(yīng)D外光電效應(yīng)6、 MOS二極管氣敏元件對(duì)氫氣的檢測(cè)是利用MOS二極管的（A）特性的變化。A電容—電壓B電阻—電壓C閾值電壓D電阻—電流試題三簡(jiǎn)答題（共30分，每題5分）1、 傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有哪些？（不少于5個(gè)）答：傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有：靈敏度，線性度，重復(fù)性，遲滯、漂移2、 簡(jiǎn)述差動(dòng)變磁阻式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理的區(qū)別。答：差動(dòng)式電感傳感器是利用改變線圈的自感系數(shù)來工作的；而差動(dòng)變壓器式則是利用改變?cè)€圈與兩個(gè)次級(jí)差動(dòng)式副線圈的互感系數(shù)來工作的。3、 光纖傳感器測(cè)量的基本原理是什么？光纖傳感器分為哪兩類？它們?cè)趺磪^(qū)別？答：光纖傳感器測(cè)量的基本原理是基于光在光纖中傳輸過程中被測(cè)量發(fā)生變化時(shí)光的相應(yīng)特性參數(shù)發(fā)生變化。光纖傳感器分為：功能型、非功能型區(qū)別：功能型光纖傳感器光纖除了傳光還能感受被測(cè)量的變化，非功能型光纖傳感器光纖只起傳光作用4、 壓電式傳感器能否測(cè)量靜態(tài)信號(hào)？為提高壓電式傳感器輸出靈敏度壓電元件的連接形式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：不能壓電式傳感器壓電元件的連接形式有兩種:串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)接法輸出電荷大，電容大，適合在測(cè)量慢變信號(hào)并且以電荷為輸出量的場(chǎng)合。串聯(lián)接法輸出電壓大，電容小，適合以電壓作為輸出信號(hào)，并且測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。5、 微波傳感器由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？答：由微波振蕩器、微波天線及微波檢測(cè)器組成。微波振蕩器產(chǎn)生微波信號(hào)；微波天線發(fā)射微波信號(hào)；微波檢測(cè)器接收信號(hào)。6、簡(jiǎn)述壓電式超聲波傳感器的工作原理。利用一超聲波傳感器用時(shí)差法測(cè)量一容器內(nèi)被測(cè)介質(zhì)低部到頂部的高度，請(qǐng)給出測(cè)量方法，并說明工作原理。答：壓電式超聲波傳感器的工作原理：是基于壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能把高頻的電振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。試題四計(jì)算題（共24分，每題8分）1、一電阻應(yīng)變片的電阻R1=100Q，靈敏系數(shù)K=2，當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受應(yīng)變￡=500pm/m，試求：AR⑴電阻的相對(duì)變化量亍亠。（2分）⑴電阻的相對(duì)變化量1⑵若采用直流電橋測(cè)量電路，請(qǐng)畫出測(cè)量電路圖。（3分）⑶若供電電源E=5V，求電橋的輸出電壓U°=?（3分）AR解：⑴i=K=2x1000x10-6=2x10-3R1E（A1E（AR）Uo=-~4（才）=-2x10-3（V）EAR⑶ Uo=-~2(〒)=-4X10一 請(qǐng)列舉三種能檢測(cè)濕度的傳感器，并說明其工作原理。（8分） 現(xiàn)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字顯示濕度計(jì)，請(qǐng)給出設(shè)計(jì)方案，并給出數(shù)字顯示濕度計(jì)系統(tǒng)組成框圖。（8分）答： 請(qǐng)列舉三種能檢測(cè)濕度的傳感器，并說明其工作原理。（8分） 現(xiàn)要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字顯示濕度計(jì)，請(qǐng)給出設(shè)計(jì)方案，并給出數(shù)字顯示濕度計(jì)系統(tǒng)組成框圖。（8分）答：1、電容式傳感器，濕敏電阻傳感器，微波傳感器電容式傳感器：濕度變化時(shí)其介電常數(shù)發(fā)生變化將引起電容式傳感器電容的變化。微波傳感器：濕度變化時(shí)微波功率將發(fā)生變化。濕敏電阻傳感器：濕度變化時(shí)電阻率隨濕度變化而變化。2、可采用濕敏電阻傳感器做測(cè)濕元件，可采用單片機(jī)作為控制部分，采用LCD顯示12、某測(cè)溫系統(tǒng)由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：鉑電阻溫度傳感器： 0.45Q/°C電橋： 0.01V/Q放大器： 100（放大倍數(shù)）筆式記錄儀： 0.2cm/V求：（1） 測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度；（4分）（2） 記錄儀筆尖位移2cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值。（4分）解：(1)測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度為cm/CS=0.45X0.02X100X0.2=0.18cm/C（2）記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值為4t= =22.22C0.18C3、將一支靈敏度0.05mV/oC的熱電偶與電壓表相連，電壓表接線端處溫度為25oC。電壓表上讀數(shù)為50mV,求熱電偶的熱端溫度。（8分）解.EC,50）=EC,0）-E（50,0）EC,0)=E(t,50)+E(50,0)=50+50x0.06二53mV53t=——=883.3oC0.06數(shù)字顯示溫度計(jì)系統(tǒng)組成框圖試題五分析設(shè)計(jì)題（共16分，每題8分）數(shù)字顯示溫度計(jì)系統(tǒng)組成框圖鄭州大學(xué)西亞斯學(xué)院2011-2012學(xué)年第二學(xué)期期末試卷（供2009級(jí) 電子工程系 系 自動(dòng)化 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應(yīng)用 試卷類型：—B一備注：（閉卷、可使用計(jì)算器）題號(hào)三四五總分得分試題一填空題（共12分，每空1分）1、光柵傳感器由 和一 組成。2、誤差的表示方法有多種，能夠表示測(cè)量質(zhì)量好壞的 誤差，儀表的精度等級(jí)是根 誤差確定的。3、一位移傳感器每位移1mm時(shí)，輸出變化2mv,此傳感器的靈敏度=—2mv/mm 。4、 電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩大類。5、為提高壓電式傳感器輸出靈敏度壓電元件的連接形式有串^和一兩種。6、根據(jù)微波傳感器的原理微波傳感器分為—— 、一遮斷式 兩大類。7、光敏二極管是基于 效應(yīng)工作的。試題二單選題（共18分，每題3分）1、 下列傳感器中最適合作角度檢測(cè)的是（D）。A超聲波傳感器 B應(yīng)變式傳感器C電渦流傳感器 D變面積型電容傳感器2、 下列器件是基于外光電效應(yīng)工作的是（D）。A光電池 B光敏電阻C光敏二極管D光電管3、 MOS二極管氣敏元件對(duì)氫氣的檢測(cè)是利用MOS管的（A）特性的變化。A電容—電壓B電阻—電壓C閾值電壓D電阻—電流4、下列器件中可以作1000°C以上的溫度檢測(cè)的是（D）AAD590BPt100鉑熱電阻 CCu50銅熱電阻 D熱電偶5、 用一光電式編碼器測(cè)角位移，若采用6為二進(jìn)制碼盤其最小分辨的角度是（C）。A10.2o B11.2o C5.6o D2.8o6、 下列是熱探測(cè)器工作原理的是（D）。A壓電效應(yīng)B應(yīng)變效應(yīng)C霍爾效應(yīng)D熱釋電效應(yīng)試題三簡(jiǎn)答題（共25分，每題5分）1、 傳感器由哪幾部分組成？它們的作用及相互關(guān)系如何？答：傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件實(shí)現(xiàn)直接感受相應(yīng)被測(cè)量;轉(zhuǎn)換元件將敏感元件感受的相應(yīng)被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。2、 差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是：傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱；以及磁性材料的非線性。消除它的方法：工藝上保證對(duì)稱;選擇合適的測(cè)量電路，如整流和相敏檢波電路。3、 簡(jiǎn)述濕敏電阻的工作機(jī)理。答：濕敏電阻的工作原理：由于水分子吸附在半導(dǎo)瓷濕敏電阻的表面使表面電勢(shì)下降，將吸引更多的空穴到達(dá)表面，于是其表面層的電阻下降。濕度上升，電阻下降。4、 什么是霍爾元件的不等位電勢(shì)？不等位電勢(shì)產(chǎn)生的原因是什么？畫出霍爾元件的符號(hào)。答：當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為丨時(shí)，元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，霍爾電勢(shì)不為零的電勢(shì)。霍爾元件產(chǎn)生不等位電勢(shì)的原因有：霍爾電極安裝不對(duì)稱或不在同一等電位面上；

半導(dǎo)體材料不均勻；激勵(lì)電極接觸不良。5、熱電偶為什么進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償？常用的冷端溫度補(bǔ)償方法有哪幾種？答：熱電偶進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償?shù)脑颍簾犭妱?shì)只與熱端和冷端溫度有關(guān)，只有在冷端溫度恒定時(shí)，熱電偶的熱電勢(shì)和熱端溫度才有單值關(guān)系；熱電偶的分度表是以冷端溫度OoC為基準(zhǔn)進(jìn)行分度的，實(shí)際使用時(shí)，冷端溫度不為OoC。冷端溫度補(bǔ)償方法有：冷端溫度修正法;冷端OoC恒溫法；冷端溫度自動(dòng)補(bǔ)償法。四計(jì)算題（共20分，每題10分）1、現(xiàn)用一變極距式電容式傳感器測(cè)量位移，電容量為CX=￡s/d，若采用運(yùn)算放大器式測(cè)量電路畫出測(cè)量電路圖。（5分）求輸出電壓與極距d的關(guān)系。（5分）解：①解：①②輸出電壓為CUo=-CUiX可變換為電容變化與極距間的關(guān)系Uo=-U7S通過測(cè)量輸出電壓的值可得出極距的變化。2、若某光柵傳感器的光柵密度為100條/mm,標(biāo)尺光柵和指示光柵之間的夾角0=O.O1rad.求其形成的莫爾條紋間距Bh是多少？（5分）若采用四只光敏二極管接受莫爾條紋信號(hào)，并且光敏二極管響應(yīng)時(shí)間為10-6S，問此光柵允許最快的運(yùn)動(dòng)速度v是多少？（5分）解：100=0.01mm0.010.01=1解：100=0.01mm0.010.01=1mm0.0110-6=10m/s五分析設(shè)計(jì)題（共25分）現(xiàn)需用金屬應(yīng)變式傳感器設(shè)計(jì)一數(shù)字電子稱1、簡(jiǎn)述應(yīng)變式傳感器的工作原理。（10分）2、試給出設(shè)計(jì)方案，并畫出數(shù)字電子稱系統(tǒng)組成框圖。（15分）答：1、應(yīng)變式傳感器的工作原理：基于應(yīng)變效應(yīng)而工作，應(yīng)變片受力變形產(chǎn)生電阻阻值的變化，靈敏度一定時(shí)2、鄭州大學(xué)西亞斯學(xué)院2011-2012學(xué)年第二學(xué)期期末試卷（供2010級(jí) 電子工程系 系 應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應(yīng)用 試卷類型一A 備注：（閉卷、可使用計(jì)算器）題號(hào)三四五總分得分試題一填空題（共10分，每空0.5分）測(cè)量結(jié)果可由數(shù)值大小 、 組成。2、 熱電偶傳感器的熱電勢(shì)由溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)組成。3、電渦流式傳感器可分為高頻反射式 和 兩大類。4、傳感器由—敏感元件 和—轉(zhuǎn)換元件 組成。5、 基于內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電器件有光敏電阻、— 等。6、 電容式傳感器可分為變極距型、便面積型、— 三種。7、石英單晶各向異性，沿X軸方向施力產(chǎn)生__縱向 壓電效應(yīng)，沿丫軸方向施力產(chǎn)生一橫向 壓電效應(yīng)，沿Z軸方向施力—不產(chǎn)生 壓電效應(yīng)。8、 測(cè)量?jī)x表靜態(tài)特性非線性的校正方法有開環(huán)式非線性校正法和非線性反饋校正法兩種。9、測(cè)量誤差是―測(cè)得值減去被測(cè)量真值，誤差的表示方法有多種，能夠表示測(cè)量質(zhì)量好壞的——相對(duì) 誤差。試題二名詞解釋（共15分，每題3分）1、 應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象。2、 外光電效應(yīng)：在光線作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)。3、 壓電效應(yīng)：某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向，向其施力而使它變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。4、 霍爾效應(yīng)：某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向，向其施力而使它變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。5、 信噪比：在信號(hào)通道中，有用信號(hào)成分與噪聲信號(hào)成分之比。試題三簡(jiǎn)答題（共30分，每題5分）1、差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是：傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱；以及磁性材料的非線性。消除它的方法：工藝上保證對(duì)稱;選擇合適的測(cè)量電路，如整流和相敏檢波電路。2、 什么是霍爾元件的溫度特性？如何進(jìn)行補(bǔ)償？答：霍爾元件的溫度特性：霍爾元件的內(nèi)阻及其輸出與溫度之間的關(guān)系。補(bǔ)償方法：（1）輸入回路串電阻（2）輸出回路負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償。3、 請(qǐng)列舉三種溫度傳感器，并說明其工作原理。答：熱電阻傳感器，熱電偶傳感器，熱釋紅外傳感器熱電阻傳感器：電阻值隨溫度的增加而增加。熱電偶傳感器：基于熱電效應(yīng)而工作。熱釋紅外傳感器：基于熱釋電效應(yīng)而工作。4、壓電式傳感器壓電元件的連接形式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？答：兩種，串聯(lián)和并聯(lián)。并聯(lián)接法輸出電荷大，電容大，適合在測(cè)量慢變信號(hào)并且以電荷為輸出量的場(chǎng)合。串聯(lián)接法輸出電壓大，電容小，適合以電壓作為輸出信號(hào)，并且測(cè)量電路輸入阻搞很高的場(chǎng)合。5、光電傳感器由哪幾部分組成？被測(cè)量可以影響光電傳感器的哪幾部分？答:光電傳感器由光路系統(tǒng)、光源和光電器件三部分組成。被測(cè)量可以影響光電傳感器的光路系統(tǒng)和光源。6、簡(jiǎn)述壓電式超聲波傳感器的工作原理。答：壓電式超聲波探頭的工作原理是：利用壓電效應(yīng)而工作的。逆壓電效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能把高頻的電振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。正壓電效應(yīng)把高頻的機(jī)械振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的電振動(dòng)信號(hào)，因而可作超聲波接收器。試題四計(jì)算題（共20分，每題10分）1、圖示直流應(yīng)變電橋。電路中E=5V,R1為金屬應(yīng)變片，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2，未受應(yīng)變時(shí)，R1=100Q。當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受應(yīng)變￡=500pm/m，試求：其余為外接固定電阻R2=R3=R4=100Q，電橋輸出電壓U0=?（4分）當(dāng)R1和R2都是應(yīng)變片，且感受應(yīng)變極性相反，且AR1=AR2，電橋輸出電壓U0=?（3分）當(dāng)R1和R2都是應(yīng)變片，且感受應(yīng)變極性相同，且△R1=AR2，電橋輸出電壓U0=?（3分）解：①AR二KR二2x1000x106x100二0.2（Q）RRTOC\o"1-5"\h\z2 4—Uo=E（R+AR+R-R+R）=-0.15（V）1 1 2 3 4UO=0（V）\o"CurrentDocument"R-AR R 2 2 4 UO=E（R+AR+R-AR一R+R）=-0.3（V）1 1 2 2 3 4

2、現(xiàn)用一變極距式電容式傳感器測(cè)量位移，電容量為CX=￡s/d，若采用運(yùn)算放大器式測(cè)量電路①畫出測(cè)量電路圖。（5分）②求輸出電壓與極距d的關(guān)系。（5分）解：①②輸出電壓為CUO=-CUiX可變換為電容變化與極距間的關(guān)系CU°=-Ui飛d通過測(cè)量輸出電壓的值可得出極距的變化。試題五分析題（共25分）圖示為光敏電阻式光控開關(guān)。1、 分析光敏電阻的工作原理。（10分）2、 敘述此系統(tǒng)的工作過程。（15分）答：1、光敏電阻的工作原理：光敏電阻是利用半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)進(jìn)行工作的光電器件。2、工作過程：光線變暗一光敏電阻（CdS）f-V1f截止-V2、V3、V4導(dǎo)通一燈亮鄭州大學(xué)西亞斯學(xué)院2011-2012學(xué)年第_學(xué)期期末試卷（供 一級(jí)電子工程系 院/系測(cè)控技術(shù)與儀器一專業(yè)4班使用）考試科目：一傳感器原理及應(yīng)用 試卷類型： 一試題一填空題（共12分，每空試題一填空題（共12分，每空1分）1、某一線性位移傳感器當(dāng)被測(cè)位移由4.5mm變到5.0mm閱卷人得分時(shí),傳感器的輸出電壓由2.5V變化題號(hào)三四五總分得分到3.5V，此傳感器的靈敏度=2V/fflm2、一精度等級(jí)為0.5級(jí)、量程范圍600—1200oC的溫度傳感器，它最大允許絕對(duì)誤差是3C3、微波傳感器由微波發(fā)生器 、微波天線、微波檢測(cè)器三部分組成。4、用一光電式編碼器測(cè)角位移，若采用6位二進(jìn)制碼盤，其最小分辨的角度是56 。5、 有一光纖傳感器光纖的折射率分別為小=1.48、n2=1.46，若外部空氣n0=1,則光纖的數(shù)值孔徑NA=424

6、若某光柵傳感器的光柵密度為 50條/mm,標(biāo)尺光柵和指示光柵之間的夾角8=0.01rad，其形成的莫爾條紋間距BH=2mm 。7、傳感器的智能化是 和— 結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。閱卷人得分類。8、電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩大類。試題二單選題（共18分，每題3分）1、光敏電阻是基于（C）而工作的。A外光電效應(yīng)B光生伏特效應(yīng)C光電導(dǎo)效應(yīng)D熱電效應(yīng)2、下列傳感器屬于非接觸式測(cè)量的是（B）。A電容式傳感器 B電渦流式傳感器C差動(dòng)變壓器式傳感器 D壓電式傳感器3、下列傳感器中不適合作角度測(cè)量的是（D）。A變面積型電容式傳感器 B編碼器式傳感器C圓感應(yīng)同步器式傳感器 D螺線管式差動(dòng)變壓器式傳感器4、下列器件中最合適作轉(zhuǎn)速測(cè)量的傳感器是（ D）。A應(yīng)變式傳感器 B變磁阻式電感式傳感器C差動(dòng)變壓器式傳感器 D變磁通式磁電式傳感器5、 下列屬于熱探測(cè)器工作機(jī)理的是（A）。A熱釋電效應(yīng)B熱電效應(yīng)C內(nèi)光電效應(yīng)D外光電效應(yīng)6、 有ABC三臺(tái)測(cè)溫儀表，量程均為0—800oC,A儀表精度等級(jí)為2.5級(jí)，B儀表精度等級(jí)為2.0級(jí)，C儀表精度等級(jí)為1.5級(jí)，現(xiàn)要測(cè)500oC的溫度，要求相對(duì)誤差不超過2.5%,選哪臺(tái)儀器合理。 （C）A選A B選B閱卷人得分C選C D選BC均可試題三簡(jiǎn)答題（共30分，每題5分）1、傳感器由哪幾部分組成？它們的作用及相互關(guān)系如何？答：傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件實(shí)現(xiàn)直接感受相應(yīng)被測(cè)量;轉(zhuǎn)換元件將敏感元件感受的相應(yīng)被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。2、簡(jiǎn)述差動(dòng)變磁阻式傳感器與差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理的區(qū)別。答：差動(dòng)式電感傳感器是利用改變線圈的自感系數(shù)來工作的；而差動(dòng)變壓器式則是利用改變?cè)€圈與兩個(gè)次級(jí)差動(dòng)式副線圈的互感系數(shù)來工作的。2、什么是霍爾元件的不等位電勢(shì)？不等位電勢(shì)產(chǎn)生的原因是什么？畫出霍爾元件的符號(hào)。答：當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流為丨時(shí)，元件所處位置磁感應(yīng)強(qiáng)度為零，霍爾電勢(shì)不為零的電勢(shì)。霍爾元件產(chǎn)生不等位電勢(shì)的原因有：霍爾電極安裝不對(duì)稱或不在同一等電位面上；半導(dǎo)體材料不均勻；激勵(lì)電極接觸不良。4、 什么是壓電效應(yīng)？正壓電效應(yīng)傳感器能否測(cè)量靜態(tài)信號(hào)？為什么？答：某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向，向其施力而使它變形時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)。不能，因?yàn)闃?gòu)成壓電材料的電介質(zhì)，盡管電阻很大，但總有一定的電阻，外界測(cè)量電路的輸入電阻也不可能無窮大，它們都將將壓電材料產(chǎn)生的電荷泄漏掉，所以正壓電效應(yīng)式不能測(cè)量靜態(tài)信號(hào)。5、 簡(jiǎn)述熱電偶與熱電阻的測(cè)溫原理。答：熱電偶測(cè)溫原理：基于熱電效應(yīng)，將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。熱電阻的測(cè)溫原理：利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫6、 簡(jiǎn)述壓電式超聲波傳感器的工作原理。利用一超聲波傳感器用時(shí)差法測(cè)量一容器內(nèi)被測(cè)介質(zhì)低部到頂部的高度，請(qǐng)給

出測(cè)量方法，并說明工作原理。答：壓電式超聲波傳感器的工作原理：是基于壓電效應(yīng)。逆壓電效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能把高頻的電振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。正壓電效應(yīng)把高頻的機(jī)械振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的電振動(dòng)信號(hào)，因而可作超聲波接收器。利用時(shí)差法t=2h/ch=ct/2試題四計(jì)算題（共20分，每試題四計(jì)算題（共20分，每10分）⑵若采用直流電橋測(cè)量電路，請(qǐng)畫出測(cè)量電路圖。（4分）⑶若供電電源E=4V,求電橋的輸出電壓U0=?（3分）AR解.①i=K=2x1000x10-6=2x10-3R1閱卷人得分2x10-3(2x10-3(V)UO=-4(R1=-1③EAR2。=邁（〒）=-4X10-3（V）12、某測(cè)溫系統(tǒng)由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成,各自的靈敏度如下.鉑電阻溫度傳感器： 0.45Q/°C電橋： 0.02V/Q放大器： 100（放大倍數(shù)）筆式記錄儀： 0.2cm/V求：（1）測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度；（5分）（2）記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值。（5分）

解：（1）測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度為cm/乜S=0.45X0.02X100X0.2=0.18cm/乜（2）記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度變化值為4t= =22.22<0.18p閱卷人得分酒精測(cè)試儀，請(qǐng)給出設(shè)計(jì)方案，試題五分析題（共20分）酒精測(cè)試儀，請(qǐng)給出設(shè)計(jì)方案，1、 簡(jiǎn)述半導(dǎo)體氣敏傳感器的工作機(jī)理。（10分）2、 若要采用半導(dǎo)體酒敏傳感器做檢測(cè)元件設(shè)計(jì)一數(shù)字式并畫出數(shù)字式酒精測(cè)試儀系統(tǒng)組成框圖。（10分）答：1、是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。N型半導(dǎo)體，當(dāng)氧化型氣體吸附時(shí)，電阻值增大，還原性氣體吸附時(shí)，電阻值減少。P型半導(dǎo)體，當(dāng)氧化型氣體吸附時(shí)，電阻值減少，還原性氣體吸附時(shí)，電阻值增大。2、采用半導(dǎo)體酒敏傳感器做檢測(cè)元件，采用單片機(jī)控制，采用2、采用半導(dǎo)體酒敏傳感器做檢測(cè)元件，采用單片機(jī)控制，采用LCD顯示鄭州大學(xué)西亞斯學(xué)院2010-2011學(xué)年第二學(xué)期期末試卷（供 一級(jí)電子工程系 院/系 —專業(yè)班使用）閱卷人得分時(shí),時(shí),傳感器的輸出電壓由1.5mV變題號(hào)三四五總分得分試題一填空題（共12分，每空1分）1、某一線性位移傳感器當(dāng)被測(cè)位移由4.5mm變到5.0mm化到2.0mV，此傳感器的靈敏度= 。2、測(cè)量結(jié)果可由一數(shù)值2、測(cè)量結(jié)果可由一數(shù)值曲線 、——圖形 表示。和一粗太誤3、測(cè)量誤差按其呈現(xiàn)的規(guī)律及產(chǎn)生的原因分為 、——隨機(jī)誤差和一粗太誤TOC\o"1-5"\h\z差 。4、用一光電式編碼器測(cè)角位移，若采用6位循環(huán)碼碼盤，其最小分辨的角度 56—。5、光纖的數(shù)值孔徑NA越大表明集光能力 越強(qiáng) 。6、光電池是基于一光生伏特效應(yīng) 效應(yīng)工作的。閱卷人得分組成。7、光柵傳感器由—光柵讀數(shù)頭 和光柵數(shù)顯表組成。試題二單選題（共18分，每題3分）1、下列器件中可以作1000oC以上的溫度檢測(cè)的是：D）AAD590BPt100鉑熱電阻CCu50銅熱電阻D熱電偶

2、 石英單晶各向異性，沿光軸Z軸方向的力作用下產(chǎn)生的壓電效應(yīng)為（C）A橫向壓電效應(yīng)B縱向壓電效應(yīng)C無壓電效應(yīng)D反相壓電效應(yīng)3、 下列測(cè)力傳感器中，屬于發(fā)電型測(cè)力傳感器的是（ B）A自感式傳感器 B磁電感應(yīng)式傳感器C電容式傳感器 D應(yīng)變式傳感器4、下列器件中最合適作轉(zhuǎn)速測(cè)量的傳感器是（D）。A應(yīng)變式傳感器 B電渦流式傳感器C差動(dòng)變壓器式傳感器 D霍爾式傳感器5、下列屬于熱探測(cè)器工作機(jī)理的是（A）。A熱釋電效應(yīng)B熱電效應(yīng)C內(nèi)光電效應(yīng)D外光電效應(yīng)6、封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的是（6、封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的是（DA一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)發(fā)光三極管）B一個(gè)光敏二極管和一個(gè)光敏三極管C兩個(gè)發(fā)光二極管或兩個(gè)光敏三極管試題三簡(jiǎn)答題（共30分，每題C兩個(gè)發(fā)光二極管或兩個(gè)光敏三極管試題三簡(jiǎn)答題（共30分，每題5分）D—個(gè)發(fā)光二極閱卷人得分管和一個(gè)光敏三極管3、 傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有哪些？（不少于5個(gè)）答：傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有：靈敏度，線性度，重復(fù)性，遲滯、漂移4、 差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是什么？怎樣減小和消除它的影響？答：差動(dòng)變壓器式傳感器的零點(diǎn)殘余電壓產(chǎn)生的原因是：傳感器的兩次級(jí)繞組的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱；以及磁性材料的非線性。消除它的方法：工藝上保證對(duì)稱;選擇合適的測(cè)量電路，如整流和相敏檢波電路。6、 光纖傳感器分為哪兩類？它們?cè)趺磪^(qū)別？答：光纖傳感器分為：功能型（或傳感型）光纖傳感器和非功能型（或傳光型）的光纖傳感器兩類。功能型（或傳感型）光纖傳感器是利用光纖本身的某種敏感特性或功能制成的傳感器。非功能型光纖傳感器光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光纖端面或中間加裝其它敏感元件感受被測(cè)量的變化7、 微波傳感器由幾部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？答：由微波振蕩器、微波天線及微波檢測(cè)器組成。微波振蕩器產(chǎn)生微波信號(hào)；微波天線發(fā)射微波信號(hào)；微波檢測(cè)器檢測(cè)信號(hào)。5、 請(qǐng)列舉三種溫度傳感器，并說明其工作原理。答：熱電阻傳感器，熱電偶傳感器，熱釋紅外傳感器熱電阻傳感器：電阻值隨溫度的增加而增加。熱電偶傳感器：基于熱電效應(yīng)而工作。熱釋紅外傳感器：基于熱釋電效應(yīng)而工作。6、簡(jiǎn)述壓電式超聲波傳感器的工作原理。利用—超聲波傳感器用時(shí)差法測(cè)量—容器內(nèi)被測(cè)介質(zhì)低部到頂部的高度，請(qǐng)給出測(cè)量方法，并說明工作原理。答：1）壓電式超聲波探頭的工作原理是：利用壓電效應(yīng)而工作的。逆壓電效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能把高頻的電振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生超聲波，因而可作超聲波發(fā)聲器。正壓電效應(yīng)把高頻的機(jī)械振動(dòng)通過壓電元件轉(zhuǎn)換為高頻的電振動(dòng)信號(hào)，因而可作超聲波接收器。2）

試題四計(jì)算題（共20分，每10分）1、如圖所示，R1為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2,當(dāng)試件受力F時(shí)，應(yīng)變片承受應(yīng)變￡=500pm/m，試求：閱卷人得分未受應(yīng)變時(shí)，R1=100Q。A閱卷人得分未受應(yīng)變時(shí)，R1=100Q。電阻的相對(duì)變化量R1。1若直流應(yīng)變電橋電路中E=10V，若要使電橋輸出電壓最大其它橋臂的固定電阻阻值如何設(shè)置？電橋的輸出電壓U0=?若R1和R2都是應(yīng)變片，且感受應(yīng)變極性相反，電橋輸出電壓U0=?ARrARr1=K￡=2x500x10-6=0.0011②若要使電橋輸出電壓最大其它橋臂的固定電阻阻值都為1000，為等臂電橋。△0=0.001^=0.01x100=0.10RR2 4—Uo=E(R+AR+R一R+R)1 1 2 3 4100100=10(100+0.1+100-100+100)=-0.0025(V)

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"R-AR R2 2 4③u°=E（R+AR+R-AR一R+R）1 1 2 2 3 4100-0.1100=10（100+0.1+100-0.1-100+100）=-0.005（V）2、現(xiàn)用一變極距式電容式傳感器測(cè)量位移，若采用理想運(yùn)算放大器式測(cè)量電路，解決變極距式電容式傳感器的非線性，傳感器的起始電容CXo=2OPF,定動(dòng)極板距離d0=2.5mm,固定電容C0=2OOPF,,U=5sinwt（V）。畫出測(cè)量電路圖。求電容式傳感器動(dòng)極板上輸入一位移量Ax=0.15mm使d0減小時(shí)，輸出電壓Uo=?②輸出電壓為②輸出電壓為CUCUCiXieA2002020020x2.5(2.5-0.15)x5sin①t試題五分析題（共2O分）=-47sin①t(V)試題五分析題（共2O分）閱卷人得分圖示為酒精測(cè)試儀工作原理。（1） 簡(jiǎn)述電阻型半導(dǎo)體氣敏傳感器的工作機(jī)理。（10分）（2） 若MQJ1型的器件為N型半導(dǎo)體器件，請(qǐng)敘述酒精測(cè)試儀工作過程。（10分）61315MQ-J1嫌色14vdl61315MQ-J1嫌色14vdl虹芭答：（1）是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化而制成的。N型半導(dǎo)體，當(dāng)氧化型氣體吸附時(shí)，電阻值增大，還原性氣體吸附時(shí)，電阻值減少。P型半導(dǎo)體，當(dāng)氧化型氣體吸附時(shí)，電阻值減少，還原性氣體吸附時(shí)，電阻值增大。（2）如圖所示，氣敏傳感器是MQJ1型的器件，此器件隨著酒精濃度的增加其電阻值下降。當(dāng)氣體傳感器探測(cè)不到酒精時(shí)，加在A的第5腳電平為低電平；當(dāng)氣體傳感器探測(cè)到酒精時(shí)，其內(nèi)阻變低，從而使A的第5腳電平變高。A為顯示推動(dòng)器，它共有10個(gè)輸出端，每個(gè)輸出端可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管，顯示推動(dòng)器A根據(jù)第5腳電壓高低來確定依次點(diǎn)亮發(fā)光二極管的級(jí)數(shù)，酒精含量越高則點(diǎn)亮二極管的級(jí)數(shù)越大。上面5個(gè)發(fā)光二極管為紅色，表示超過安全水平。下面5個(gè)發(fā)光二極管為綠色，代表安全水平口。鄭州大學(xué)西亞斯學(xué)院2011-2012學(xué)年第二學(xué)期期末試卷（供2010級(jí) 電子工程系 系 應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè)使用）考試科目：傳感器原理及應(yīng)用 試卷類型:一B 備注：（閉卷、可使用計(jì)算器）題號(hào)三四五總分得分試題一填空題（共10分，每空0.5分）1、測(cè)量結(jié)果可用 一曲線 和 一表示。2、 熱電偶傳感器的熱電勢(shì)由溫差電紅和接觸電勢(shì)組成。3、 基于外光電效應(yīng)制成的的光電器件有光電^―、一 等。4、傳感器的靈敏度S= 一，線性度最大非線性絕對(duì)誤差值與滿量程輸出值之比 。。5、 光纖傳感器可分為功能型（或傳感型）和非功能型（或傳光型）兩大類。6、電容式傳感器可分為 、一 三種。7、光電傳感器由 戲源 和光電器件三部分組成。8、噪聲一般可分為 和 內(nèi)部噪聲 兩大類。9、誤差的表示方法有多種，儀表的精度等級(jí)是根__引用 誤差確定的。試題二名詞解釋（共15分，每題3分）1、 壓電效應(yīng)：某些介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向，