傳感器原理 試題：《傳感器原理及其應用》期末考試

目錄《傳感器原理及其應用》期末考試題庫一、填空題（每空一分）二、判斷題三、單項選擇題四、簡答題五、計算題
《傳感器原理及其應用》期末考試題庫
一、填空題（每空一分）
1、依據傳感器的工作原理，傳感器分為 敏感元件、轉換元件、測量電路 三個部分組成。
2、半導體應變計應用較普遍的有 體型、薄膜型、擴展型、外延型 等。
3、光電式傳感器是將光信號轉化為電信號的光敏元件，根據光電效應可以分為 內光電效應、外光電效應、熱釋電效應 三種。
4、光電流與暗電流的差稱為 光電流 。
5、光電管的工作點應選在 光電流 與 陽極電壓 無關的飽和區域內。
6、金屬絲應變傳感器設計過程中為了減小橫向效應，可以采用 直線柵式應變計 和 箔式應變計 結構。
7、反射式光纖位移傳感器 在 位移 - 輸出曲線的前坡呈 線性 關系，在后坡與 距離的平方成反比 關系。
8、根據熱敏電阻的三種類型，其中 臨界溫度系數型 最適合開關型溫度傳感器。
9、畫出達林頓光電三極管內部接線方式：略
10、靈敏度是描述傳感器的 輸出量 與 輸入量 敏感程度的特性參數，其定義為：傳感器 輸出量的變化值 與相應的 被測量變化值 之比，用公式表示為：(k(x)= Delta y / Delta x) 。
11、線性度是指傳感器的 輸出量 與 輸入量 之間是否保持理想線性特性的一種度量。按照所依據的基準線不同，線性度分為 理論線性度、 端基線性度、 獨立線性度 、 最小二乘法線性度 等。最常用的是 最小二乘法線性度 。
12、根據敏感元件材料的不同，將應變計分為 金屬式 和 半導體式 兩大類。
13、利用熱效應的光電傳感器包含 光---熱 、熱---電 兩個階段的信息變換過程。
14、應變傳感器的設計過程中，通常需要考慮溫度補償，溫度的補償方法有 電橋補償法、 計算機補償法、 應變計補償法、 熱敏電阻補償法 。
15、應變傳感器一般是由 電阻應變片 和 測量電路 兩部分組成。
16、傳感器的靜態特性有 靈敏度、 線性度、 遲滯、 穩定性、 靈敏度界限 。
17、 在光照射條件下，電子逸出物體表面向外發射的現象稱為 外光電效應 ，入射光改變物質導電率的物理現象稱為 內光電效應 。
18、光電管是一個裝有 陰極 和 陽極 的真空玻璃管。
19、光電管的頻率響應是指一定頻率的調制光照射時光電輸出的電流隨頻率變化的關系，與其 物理結構、 工作狀態、 負載 以及入射光波長等因素有關。多數光電器件靈敏度與調制頻率的關系為：(Sr(f)= Sr / (1+4pi^2 f^2 T^2)) 。
20、內光電效應可分為 廣電導效應 和 光生伏特效應 。
21、國家標準 GB 7665--87 對傳感器的定義是：能夠感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成 可用輸出信號 的器件或裝置，通常由 敏感元件 和 轉換元件 組成。
22、傳感器按輸出量是模擬量還是數字量，可分為 模擬量傳感器 和 數字量傳感器 。
23、傳感器的靜態特性的靈敏度用公式表示為： (k_(x)= 輸出量變化值 / 輸入量的變化值= Delta y / Delta x) .
24、應變計的粘貼對粘貼劑的要求主要有：有一定的粘貼強度；能準確的傳遞應變； 蠕變小 ； 機械滯后小 ； 疲勞性好 ；具有足夠的穩定性；對彈性元件和應變計不產生化學腐蝕作用；有適當的存儲期；應有較大的溫度適用范圍。
25、根據傳感器感知外界所依據的基本效應，可以將傳感器分為三大類：物理傳感器、 化學傳感器、 生物傳感器 。
26、應變式測力與稱重傳感器根據彈性的結構形式的不同可分為 柱式傳感器、 輪輻式傳感器、 懸梁式傳感器 和 環式傳感器 。
27、大多數接收器對所感受的波長是有選擇性的，接收器對不同波長的反應程度稱為光譜靈敏度，其表達式為：(S(lambda)= dfrac{U(lambda)}{phi(lambda)}) 。
28、應變式傳感器一般是由 電阻應變片 和 測量電阻 兩部分組成。
29、應變式傳感器的基本構成通常可以分為兩部分： 彈性敏感元件 、 應變計 。
30、傳感器的種類繁多，根據傳感器感知外界信息的基本效應，可將傳感器分為 基于物理效應、基于化學效應、 分子識別 三大類。
31、長為1、截面積為A、電阻率為( ho)、的金屬絲或半導體絲，其電阻為：(R= ho dfrac{l}{A}) 。
32、傳感器的靜態特性有 靈敏度、線性度、 遲滯、穩定性、靈敏度閾值 。
33、溫度補償的方法有：電橋補償法、 計算機補償法、 應變計補償法、 熱敏電阻補償法 。
34、在應變片設計過程中，為了減小橫向效應，可以采用 直角柵式 應變計或 箔式 應變計。
35、光電傳感器是將光信號轉換為電信號的光敏元件，其中內光電效應可分為 光電導效應 和 光生伏特效應 。
36、應變計允許的最高工作頻率 f 是應變計的重要參數，若應變波幅測量的相對誤差為 e ，在該材料中的傳播速度為 v ，則對于 L 的應變計，其 f=(dfrac{v}{pi l}sqrt{6e}) 。
37、應變計根據敏感元件的材料不同，可分為 金屬式 和 半導體式 。
38、應變測力傳感器由 彈性體、 應變計 和 外殼 組成。
39、光敏電阻的溫度特性公式是：(alpha= dfrac{R_2-R_1}{(T_2-T_1)R_2} imes 100%) （(R_1) 為在一定光照下溫度為 (T_1) 時的阻值）。
40、電阻應變計，也稱 應變計 或 應變力 ，是一種能將機械構件上的 應變的變化 轉換成 電阻變化 的傳感元件。
41、一個高階系統的傳感器總可以看成是由若干個 零階 系統、一階 和 二階 系統組成。
42、敏感光柵越窄，基長越長的應變計，其橫向效應引起的誤差越 小 （ 大 / 小 ）。
43、應變計的自補償方法包括 選擇式自補償應變計 和 雙金屬敏感柵自補償應變計 。
44、光電倍增管是利用 二次電子釋放效應 ，將光電流在管內部放大。它由 光電陰極、 若干增極、 和 陽極 三部分組成。
45、傳感器線性度公式 (e_t= pm dfrac{Delta_{max}}{Y_{FS}} imes 100%) ，其中 (Y_{FS}) 表示的是 傳感器滿量程輸出平均值 （100后面有個百分號）。
46、兩個各有 (G_1(s) 和 G_2(s)) 傳遞函數的系統串聯以后，如果其阻抗匹配合適，相互之間不影響彼此的工作狀態，那么其傳遞函數為: (G(s)= G_1(s) * G_2(s)) 。
47、實驗表明，金屬線材的應變計實際靈敏度 k 恒 < （>、< 或=）理論靈敏度系數 (k_0) ，其原因除了粘合劑、基片傳遞變形失真外，主要原因是存在 橫向效應 。 48、輸入逐漸增加到某一值，與輸入逐漸減小到同一入值時的輸出值不相等，叫做 遲滯 現象， 遲滯差 表示這種不相等的程度。其值以 滿量程 的輸出 (Y_{FS}) 的百分數表示。 49、懸臂梁作為彈性敏感元件，根據其截面形狀的不同，一般可分為 等截面梁 和 等強度梁 。 50、線性度和靈敏度式傳感器的 靜態 指標，頻率響應特性是傳感器的 動態 指標。 51、光纖的類型按折射率變化類型有 躍階折射率光纖 ， 漸變折射率光纖 ， 按傳播的模式分類有 單模光纖 , 多模光纖 。 52、相位型光纖傳感器通常使用相位檢測的方法，該方法包括： 零差檢測 ， 外差檢測 ， 合成外差檢測 等三種方法。 53、厚度剪切模的石英振子固有共振頻率為 ： (f= dfrac{1}{2h} imes sqrt{dfrac{C^D_{66}}{ ho}}) 。 54、法布里 - 珀羅干涉儀是由兩塊平行的部分透射平面鏡組成的，這兩塊平面鏡的 反射率 通常是非常大的，一般大于或等于 95% 。 55、能保證一個濕敏器件正常工作的環境最大變化范圍稱為 濕度量程 。 56、光線傳播過程中由于 材料的吸收 , 散射 ， 彎曲處的輻射損耗 等的影響，不可避免的有所損耗。 57、測量加速度的傳感器種類很多，目前使用最廣泛、最普遍的是 壓電加速度傳感器 。
58、光纖的結構由 纖芯 ， 包層 ， 護套 三個部分組成。
59、依據干涉型光纖傳感器的基本原理，目前光纖傳感器中采用四種不同的干涉測量結構，分別是 邁克耳孫 ， 馬赫 - 澤德 ， 薩格奈克 和 法布里 - 珀羅 。
60、熱敏電阻有三種類型，即 正溫度系數型 ， 負溫度系數型 ， 臨界溫度系數型 。
61、光纖的導光能力取決于 纖芯 和 包層 的光學性能，數值孔徑作為光纖的幾個重要參數，根據光纖 纖芯折射率 (n_1) 和 包層折射率 (n_2) ，數值孔徑可以定義為 ：  (NA= sqrt{n_1^2 - n_2^2})  , 單模傳輸條件是： V < 2.404 。 62、紅外熱輻射傳感器，從原理上可分為： 熱電型 和 光量子型 。 63、光量子型傳感器可以分為： 光導型 ，光電型 ， 光電磁型 ， 肖特基型 。 64、傳感器按工作原理可以分為：應變式 ， 電容式 ， 電感式 等。 65、傳感器靈敏度的定義為：(k(x)= dfrac{Delta y}{Delta x}) 。 66、光電二極管是利用 PN結單向導電性 的結構光電器件。 67、依據光纖傳感器的原理可以分為 強度型（振幅型）光纖傳感器 與 干涉型光纖傳感器 。 68、從傳感器的機理上，光纖傳感器可以分為 振幅型 和 相位型 兩種。 69、某些晶體沿一定方向伸長或壓縮時，其表面會產生電荷，這種效應叫 壓電效應 。 70、溫度傳感器從使用上大致可分為 接觸型 和 非接觸型 。 71、半導體應變片工作原理是基于 壓阻 效應，其靈敏系數比金屬應變片的靈敏度系數 大十倍 。 二、判斷題 1、一個復雜的高階系統總是可以看成是由若干個零階、一階和二階系統串聯而成的。   （√） 2、應變計的非線性度一般要求在 0.05%或1%以內。 （√） 3、電阻絲的橫向效應可以用 (H= k_y / K_x= (n-l)l_s/[2nl_1+(n-1)l_s]) 表示，可見 (l_s(r)) 越小，(l_1) 越大，H越小。即敏感柵越窄，基長越長的應變計，其橫向效應引起的誤差越小。 （√） 4、等臂電橋當電源電壓及電阻相對變化一定時，電橋的輸出及其靈敏度與各臂橋阻值的大小無關。 （√） 5、應變計粘合劑不但要求粘接力強，而且要求粘合層的剪切彈性模量最大，能真實的傳遞試件的應變。另外，粘合層應高的絕緣電阻、良好的防潮性防油性能以及使用簡便等特點。 （√） 6、光生伏特效應就是半導體材料吸收光能后，在PN結上產生電動勢的效應。   （√） 7、傳感器動態特性可用瞬態響應法和頻率響應法分析。  （√） 8、 三、單項選擇題 四、簡答題 1、光生伏特效應如何產生？ 答： 2、什么是壓電效應？壓電傳感器有哪些？ 答： 3、當吸附膜是絕緣材料、導電體或金屬氧化物半導體時，SAW 氣敏傳感器的敏感機理？ 答： 4、簡述光纖傳感器的優點？ 答： 5、相位跟蹤系統是由什么組成并簡述其功能？ 答： 6、什么叫安時特性？ 答： 7、數值孔徑的定義？ 答： 8、什么叫絕對濕度？ 答： 9、光纖分類： ①功能型： ②非功能型： 10、光導纖維為什么能夠導光？光導纖維有哪些優點？光纖式傳感器中光纖的主要優點有哪些？ 答： ① ② ③ 11、 五、計算題 1、對于鋼材 v=5000 m/s ,若要 e=1%時，對L=1 mm 的應變計，其允許的最高工作頻率是多大？ 解： (f=dfrac{vsqrt{6e} }{pi l}=dfrac{5 imes 10^6 imessqrt{6 imes 0.01}}{pi imes 1}=390 kHz) 2、某溫度傳感器特性方程為 ,其中y為輸出電壓（mV），x為輸入溫度（℃），求該傳感器的時間常數 T 和靜態靈敏度 k 。 解： (T=dfrac{dt}{dy}=dfrac{20}{5}=4) (k=dfrac{Delta y}{Delta x}=dfrac{0.15}{5}=0.03) 3、已知均勻光纖的折射率為 (n_1=1.50) , 相對折射率差為 (Delta=0.01) , 纖芯半徑為 a=25 (mu m) ,試求該光纖 (LP_{01}) 模的截止波長。若 (lambda_0=1mu m) , 試計算光纖的歸一化截止頻率 V 及其中傳輸的模數量 N 各等于多少。 解： 由 (Delta=dfrac {n_1-n_2} {n_1}=0.01) 得 (n_2=1.485) (lambda_c=dfrac{2pi a}{V_c}sqrt{n_1^2-n_2^2}=11.28 mu m) (V=dfrac{2pi a}{lambda}sqrt{n_1^2-n_2^2}=27.14 Hz) (N=dfrac{V^2}{2}=368) 4、某應變片的電阻 (R_0=120 Omega , K=2.05) ,用作應變為 (800 mu m/m) 的傳感元件。求：（1） (Delta R 與 dfrac{Delta R}{R})  ，（2）若電源電壓 (U_i=3 V) ，求其惠斯通測量電橋的非平衡輸出電壓 (U_0) 。 解： 由 (k=dfrac{Delta R/R}{epsilon}) 得 (dfrac{Delta R}{R}=K epsilon=2.05 imes dfrac{800mu m}{10^6mu m}=1.64 imes 10^{-3}) 則 (Delta R=1.64 imes 10^{-3} imes R=1.64 imes 10^{-3} imes 120 Omega=0.197 Omega) (U_0=dfrac{U_i}{4}·dfrac{Delta R}{R}=dfrac{3}{4} imes 1.64 imes 10^{-3}=1.23 imes 10^{-3}    (V)=1.23    (mV)) 5、已知某霍爾元件尺寸長 L=100 mm , 寬 b=3.5 mm , 厚 d=1 mm 。沿 L 方向通以電流 I=1.0 mV , 在垂直于 (b imes d) 兩方向上加均勻磁場 B=0.3 T ， 輸出霍爾電勢 $U_H=6.55 mV $ 。 求該霍爾元件的靈敏度系數 (K_H) 和載流子濃度 n 是多少？ 解： 霍爾電動勢表達式 (U_H=K_N · I · B) 得 $K_H=dfrac{U_H}{I B}=dfrac{6.55}{1 imes 0.3}=21.8 mV/mA·T $ 靈敏度系數 (K_H=dfrac{1}{ned}) , 式中電荷量 (e=1.602 imes 10^{-19}      c) , (n=dfrac{1}{K_H e d}=dfrac{1}{21.8 imes 1.602 imes 10^{-19} imes 10^{-3}}=2.86 imes 10^{20}) 6、某電熱偶的熱電勢 E(600,0)=5.257 mV , 若冷端溫度為 0℃ 時，測某爐溫輸出熱電勢 E=5.267 mV 。試求該加熱爐實際溫度 t 是多少？ 解： 方法一： 已知熱電偶靈敏度為 0.04mV/℃ ，放在溫度為 1200℃ 處的溫度場，若指示表（冷端）處溫度為 50℃ ，則中間溫度為： 1200 - 50=1150 ℃ 熱電勢為： (0.04 mV/℃ imes 1150 ℃=46 mV) 方法二： (E_{AB}(T,0)=E_{AB}(T,1200) + E_{AB}(50,0)=1200℃ imes 0.004 mV/℃ - 50℃ imes 0.04 mV/℃=46 mV) [E_{AB}(T,0)=E_{AB}(T,1200) + E_{AB}(50,0)=1200℃ imes 0.004 mV/℃ - 50℃ imes 0.04 mV/℃=46 mV ]

傳感器原理 試題：《傳感器原理及應用》的試題及答案

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1、傳感器原理及應用的試題及答案一、填空（30分，每空1.5分）1、有一溫度計，它的量程范圍為0200，精度等級為0.5級。該表可能出現的最大誤差為 ，當測量100 時的示值相對誤差為 。2、在選購線性儀表時，必須考慮應盡量使選購的儀表量程為欲測量的 倍左右為宜。3、傳感器由 、 、 三部分組成。 4、利用熱敏電阻對電動機實施過熱保護，應選擇 型熱敏電阻。5、已知某銅熱電阻在0時的阻值為50，則其分度號是 ，對于鎳鉻-鎳硅熱電偶其正極是 。6、霍爾元件采用恒流源激勵是為了 。7、用水銀溫度計測量水溫,如從測量的具體手段來看它屬于 測量。二、選擇題(30分，每題2分)1、在以下幾種傳感器當中 屬于自

2、發電型傳感器。 A、電容式 B、電阻式 C、壓電式 D、電感式2、 的數值越大,熱電偶的輸出熱電勢就越大。A、熱端直徑 B、熱端和冷端的溫度C、熱端和冷端的溫差 D、熱電極的電導率3、將超聲波（機械振動波）轉換成電信號是利用壓電材料的 。A、應變效應 B、電渦流效應 C、壓電效應 D、逆壓電效應4、在電容傳感器中，若采用調頻法測量轉換電路，則電路中 。A、電容和電感均為變量 B、電容是變量，電感保持不變C、電感是變量，電容保持不變 D、電容和電感均保持不變5、在兩片間隙為1mm的兩塊平行極板的間隙中插入 ，可測得最大的容量。A、塑料薄膜 B、干的紙 C、濕的紙 D、玻璃薄片6、熱電阻測量轉換電

3、路采用三線制是為了 A、提高測量靈敏度 B、減小非線性誤差 C、提高電磁兼容性 D、減小引線電阻的影響7、當石英晶體受壓時，電荷產生在 。A、Z面上 B、X面上 C、Y面上 D、X、Y、Z面上8、汽車衡所用的測力彈性敏感元件是 。 A、懸臂梁 B、彈簧管 C、實心軸 D、圓環9、在熱電偶測溫回路中經常使用補償導線的最主要的目的是 。A、補償熱電偶冷端熱電勢的損失 B、起冷端溫度補償作用C、將熱電偶冷端延長到遠離高溫區的地方 D、提高靈敏度10、減小霍爾元件的輸出不等位電勢的辦法是 。A、減小激勵電流 B、減小磁感應強度 C、使用電橋調零電位器11、測得某檢測儀表的輸入信號中,有用信號為20毫伏

4、,干擾電壓也為20毫伏, 則此時的信噪比為 。A、20dB B、1 dB C、0 dB12、發現某檢測儀表機箱有麻電感,必須采取 措施。A、接地保護環 B、將機箱接大地 C、抗電磁干擾13、在仿型機床當中利用電感式傳感器來檢測工件尺寸，該加工檢測裝置是采了 測量方法。A、微差式 B、零位式 C、偏差式15、在實驗室中測量金屬的熔點時,冷端溫度補償采用 。A、計算修正法 B、儀表機械零點調整法 C、冰浴法三、證明熱電偶的參考電極定律：EAB（t,t0）=EAC（t,t0）- EBC（t,t0）,并畫出原理圖（本題10分）四、有一額定荷重為N的等截面空心圓柱式荷重傳感器，其靈敏度KF為

5、2mV/V。激勵源電壓為12V，求：1、在額定荷重時的輸出電壓Uom,2、當承載為5103N時的輸出電壓Uo。(本題10分）六、已知待測拉力約為70N左右，現有兩只測力儀表，一只為0.5級，測量范圍為0500N；另一只為1.0級，測量范圍為0100N。問選用哪一只測力儀表較好?為什么?(寫出計算過程)(本題10分）參考答案一、填空題：1、1，1% 2、15倍 3、敏感元件、傳感元件、測量轉換電路4、NTC突變 5、CU50，鎳鉻 6、減小溫漂 7、偏位式 8、干擾源，干擾途徑，敏感接收器 9、屏蔽，浮置，接地，濾波，光電隔離 10、X面二、選擇題1、C 2、C 3、C 4、B 5、D 6、D

6、7、B 8、C 9、C 10、C11、C 12、B 13、B 14、C 15、C四、24 mV，6 mV五、K撥至1位，反復調節R0，使儀表指示為0，K撥至3位，反復調節RF，使儀表指示為滿偏，K撥至2位，進行測量。六、選用1.0級，測量范圍為0100N的測力儀表。一、填空（本題共39分，每空1.5分）1、傳感器由 、 、 三部分組成。2、在選購線性儀表時，必須考慮應盡量使選購的儀表量程為欲測量的 倍左右為宜。3、有一溫度計，它的量程范圍為0200，精度等級為0.5級。該表可能出現的最大誤差為 ，當測量100 時的示值相對誤差為 。 4、利用熱敏電阻對電動機實施過熱保護，應選擇 型熱敏電阻。5

7、、在壓電晶片的機械軸上施加力,其電荷產生在 。6、霍爾元件采用恒流源激勵是為了 。7、用水銀溫度計測量水溫,如從測量的具體手段來看它屬于 測量。8、已知某銅熱電阻在0時的阻值為50，則其分度號是 ，對于鎳鉻-鎳硅熱電偶其正極是 。9、壓電材料在使用中一般是兩片以上，在以電荷作為輸出的地方一般是把壓電元件 起來，而當以電壓作為輸出的時候則一般是把壓電元件 起來。10、熱電阻主要是利用電阻隨溫度升高而 這一特性來測量溫度的。12、金屬電阻的 是金屬電阻應變片工作的物理基礎。14、在動圈式表頭中的動圈回路中串入由NTC組成的電阻補償網絡，其目的是為了 。二、選擇題（本題共30分，每題2分）3、在電容

8、傳感器中，若采用調頻法測量轉換電路，則電路中 。A、電容和電感均為變量 B、電容是變量，電感保持不變C、電感是變量，電容保持不變 D、電容和電感均保持不變4、在仿型機床當中利用電感式傳感器來檢測工件尺寸，該加工檢測裝置是采用了 測量方法。A、微差式 B、零位式 C、偏差式5、熱電阻測量轉換電路采用三線制是為了 A、提高測量靈敏度 B、減小引線電阻的影響 C、減小非線性誤差 D、提高電磁兼容性10、在實驗室中測量金屬的熔點時,冷端溫度補償采用 。A、冰浴法 B、儀表機械零點調整法 C、計算修正法11、自感傳感器或差動變壓器采用相敏檢波電路最重要的目的是為了 。A、提高靈敏度 B、將輸出的交流信號

9、轉換為直流信號C、使檢波后的直流電壓能反映檢波前交流信號的幅度和相位12、要測量微小的氣體壓力之差，最好選用 變換壓力的敏感元件。 A、懸臂梁 B、平膜片 C、彈簧管 D、膜盒13、以下四種傳感器中，屬于四端元件的是 。A、霍爾元件 B、壓電晶體 C、應變片 D、熱敏電阻 14、下列 不能用做加速度檢測傳感器。 A、電容式 B、壓電式 C、電感式 D、熱電偶15、將超聲波（機械振動波）轉換成電信號是利用壓電材料的 。A、應變效應 B、電渦流效應 C、壓電效應 D、逆壓電效應三、我國的模擬儀表有哪些精度等級？現欲測量240V左右的電壓，要求測量示值相對誤差的絕對值不大于0.6%，問：若選用量程為

10、250V的電壓表，其精度應選哪一級？若選用量程為500V的電壓表，其精度又應選哪一級？（本題10分）四、熱電偶參考電極定律有何實際意義？以知在某特定條件下材料A與鉑配對的熱電動勢為13.967mv, 材料B與鉑配對的熱電動勢為8.345mv,求出在此特定條件下材料A與B配對后的熱電動勢？此時哪種材料為正極？（本題10分）五、根據你所學的傳感器相關知識，請分別列出下列物理量可以使用什么傳感器來測量？（本題11分） 1、加速度：2、溫度： 3、工件尺寸： 4、壓力：參考答案一、填空題：1、敏感元件、傳感元件、測量轉換電路 2、15倍 3、1，1%4、NTC突變 5、X面 6、減小溫漂 7、偏位式

11、8、CU50，鎳鉻9、并聯，串聯 10、增大 11、屏蔽，浮置，接地，濾波，光電隔離12、應變效應 13、干擾源，干擾途徑，敏感接收器 14、溫度補償二、選擇題1、C 2、D 3、B 4、B 5、B 6、A 7、C 8、C 9、A 10、C11、D 12、A 13、D 14、C 15、C三、01 02 05 10 15 25 50選用量程為250V的電壓表，其精度應選05級，選用量程為500V的電壓表，其精度應選02級四、大大簡化了熱電偶的選配工作，5622 mv，A為正極五、1、電阻應變片，電容等2、熱電偶，熱電阻等3、電感，電容等4、壓電，霍爾等二、如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應變片，工作時R1受拉，R4受壓，R=0，橋路處于平衡狀態，當應變片受力發生應變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓Ucd表示應變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-（E/2）(R/R)。（10分）證明：

傳感器原理 試題：傳感器原理及應用期末考試試卷(含答案)

傳感器原理及應用
一、單項選擇題(每題2分．共40分)
1、熱電偶的最基本組成部分是( )。
A、熱電極
B、保護管
C、絕緣管
D、接線盒
2、為了減小熱電偶測溫時的測量誤差，需要進行的溫度補償方法不包括( )。
A、補償導線法
B、電橋補償法
C、冷端恒溫法
D、差動放大法
3、熱電偶測量溫度時( )。
A、需加正向電壓
B、需加反向電壓
C、加正向、反向電壓都可以
D、不需加電壓
4、在實際的熱電偶測溫應用中，引用測量儀表而不影響測量結果是利用了熱電偶的哪
個基本定律( )。
A、中間導體定律
B、中間溫度定律
C、標準電極定律
D、均質導體定律
5、要形成測溫熱電偶的下列哪個條件可以不要（）。
A、必須使用兩種不同的金屬材料；
B、熱電偶的兩端溫度必須不同；
C、熱電偶的冷端溫度一定要是零；
D、熱電偶的冷端溫度沒有固定要求。
6、下列關于測溫傳感器的選擇中合適的是（）。
A、要想快速測溫，應該選用利用PN結形成的集成溫度傳感器；
B、要想快速測溫，應該選用熱電偶溫度傳感器；
C、要想快速測溫，應該選用熱電阻式溫度傳感器；
D、沒有固定要求。
7、用熱電阻測溫時，熱電阻在電橋中采用三線制接法的目的是( )。
A、接線方便
B、減小引線電阻變化產生的測量誤差
C、減小橋路中其他電阻對熱電阻的影響
D、減小橋路中電源對熱電阻的影響
8、在分析熱電偶直接插入熱水中測溫過程中，我們得出一階傳感器的實例，其中用到了（）。
A、動量守恒；
B、能量守恒；
C、機械能守恒；
D、電荷量守恒；
9、下列光電器件中，基于光電導效應工作的是( )。
A、光電管
B、光敏電阻
C、光電倍增管
D、光電池
10、構成CCD的基本單元是( )。
A、 P型硅
B、PN結
C、光敏二極管
D、MOS電容器
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傳感器原理 試題：傳感器原理試題含答案.doc

4-7 已知一差動整流電橋電路如題4－7圖所示。電路由差動電感傳感器Z1、Z2及平衡電阻R 1、R2（R1=R2）組成。橋路的一個對角接有交流電源，另一個對角線為輸出端，試分析該電路的工作原理。
解：忽略R3 、R4的影響，可知U0 ＝ UCD=UD－UC 。
若電源電壓時，VD1 、VD 導通，等效電路如圖（a）所示。
當差動電感傳感器Z1 ＝Z＋(Z，Z2 ＝Z－(Z時，UC > UD，U0 為負。
當差動電感傳感器Z1 ＝Z－(Z，Z2 ＝Z＋(Z時，UC < UD，U0 為正。 若電源電壓時，VD2 、VD 導通，等效電路如圖（b）所示。 當差動電感傳感器Z1 ＝Z＋(Z，Z2 ＝Z－(Z時，UC > UD，U0 為負。
當差動電感傳感器Z1 ＝Z－(Z，Z2 ＝Z＋(Z時，UC < UD，U0 為正。因此，無論電源電壓的正負如何，輸出電壓U0 的大小反映(Z的大小，U0 的正負極性反映(Z的正負情況（例如銜鐵的移動方向）。4-8 已知變隙式電感傳感器的鐵芯截面積A＝1.5cm2，磁路長度L＝20cm，相對磁導率，氣隙，，真空磁導率，線圈匝數，求單端式傳感器的靈敏度。若將其做成差動結構形式，靈敏度將如何變化？解：已知：A0＝1.5cm2，，。 單端式傳感器的靈敏度為 若將其做成差動結構形式，則靈敏度為單線圈式的兩倍，且線性度也會得到明顯改善。 55 題55圖為電容式傳感器的雙T電橋測量電路，已知，，，，，，。求的表達式及對于上述已知參數的值。 解：5-6 差動電容式傳感器接入變壓器交流電橋，當變壓器副邊兩繞組電壓有效值均為U時，試推到電橋空載輸出電壓與的關系式。若采用變截距型電容傳感器，初始截距均為，改變后，求空載輸出電壓與之間的關系式。 解：（1）設，， 由圖可知，把上式代入可得：； （2）設，， ∴。 （或者：，有） 6-5 電荷放大器所要解決的核心問題是什么？試推導其輸入與輸出的關系。 【答】 1、傳感器的靈敏度與電纜電容無關，更換電纜或使用較長的電纜時，不用重新校正傳感器的靈敏度。改進了電壓放大器的缺點。 2、輸入與輸出的關系 電荷放大器常作為壓電傳感器的輸入電路，由一個反饋電容Cf和高增益運算放大器構成。由運算放大器基本特性，可求出電荷放大器的輸出電壓：   通常A=104~108，因此,當滿足(1+A)Cf>>Ca+Cc+Ci時，上式可表示為

補充:  如圖所示電荷前置放大器電路。已知Ca=100pF，Ra=∞，CF=10pF。若考慮引線Cc的影響，當A0=104時，要求輸出信號衰減小于1％。求使用90pF／m的電纜其最大允許長度為多少?

解：由電荷前置放大器輸出電壓表達式

可知，當運算放大器為理想狀態A0→∞時上式可化簡為

則實際輸出與理想輸出信號的誤差為

由題意已知要求δ<1% 并代入Ca、CF、A0得   得 Cc<900pF 所以電纜最大允許長度為   7-8 試分析霍爾元件輸出接有負載RL 時，利用恒壓源和輸入回路串聯電阻RT 進行溫度補償的條件。 補償電路如圖(a)所示，輸入回路與輸出回路的等效電路如圖(b)、(c)所示。設RL不隨溫度改變，由于霍爾元件輸出電阻Rout隨溫度變化，輸出霍爾電勢UH也隨溫度變化，使得負載電阻上的輸出電壓 與溫度有關。 (a) 霍爾元件接有負載                (b) 輸入回路等效電路                (c) 輸出回路等效電路 溫度為T0 時，負載電阻上的輸出電壓為   設RT 的溫度系數，霍爾元件內阻溫度系數為，靈敏度溫度系數為， 則溫度升高后，負載電阻上的電壓為 要實現溫度補償，應使，即 消去二階小量（即含或的項），解得 為了獲得最大的輸出功率，可使，則   7-9要進行兩個電壓U1，U2乘法運算，若采用霍爾元件作為運算器，請提出設計方案，并畫出測量系統的原理圖？利用霍爾元件的輸出電壓UH與外加磁場B和控制電流I乘積成正比的關系，可構成乘法運算器。這是霍爾元件在數學運算器方面的基本應用。（1）電流乘法器霍爾元件的輸出電壓UH∝I1B，外加磁場可由電流I2產生B∝I2， 則有UH∝I1I2，因此霍爾元件可作為電流乘法器。（2）電壓乘法器I1和I2由電壓U1和U2產生，則有UH∝U1U2，因此霍爾元件可作為電壓乘法器     其中 將上兩式聯立得   上式表明， 接入第三種導體后， 并不影響熱電偶回路的總熱電勢。 (a) 具有三種導體的熱電偶回路 （2）如圖(b)所示的回路中，由于溫差電勢可忽略不計，則回路中的總熱電勢等于各接點的接觸電勢之和，即   (b) 具有三種導體的熱電偶回路 2、這樣就可以用