2013年4月考试传感器与测试技术第一次作业
一、单项选择题（本大题共60分，共 15 小题，每小题 4 分）
1. 测试工作的任务是从复杂的信号中提取( )。
A. 正弦信号
B. 频域信号
C. 有用信息
D. 干扰噪声信号
2. 无源RC低通滤波器从( )两端引出输出电压。
A. R
B. L
C. RC
3. 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是( )传感器。
A. 压电式
B. 电阻式
C. 电涡流式
D. 电容式
4. 电桥的分类方法有多种，按( )可分为平衡电桥和不平衡电桥。
A. 被测电阻的接入方式
B. 工作方式
C. 不同的电桥电源
D. 不同种类的桥臂阻抗
5. 设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为( )。
A. 脉冲函数
B. 有延时的脉冲函数
C. 零
D. 常数
6. 输出电动势是每个热电动势之和的热电偶是（）
A. 普通热电偶
B. 并联热电偶
C. 串联热电偶
D. 薄膜热电偶
7. 压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（）。
A. 很低
B. 很高
C. 较低
D. 较高
8. 将电网的零线与各种电气设备的外壳连接在一起，并直接与大地连接，保证机壳与大地等电位，从而确保人身及设备的安全，这种地称为（）
A. 安全地
B. 信号源地
C. 数字信号地
D. 模拟信号地
9. 用电桥进行测量时，可采用零测法和偏差测量法，其中零测法具有( )的特
点。
A. 测量精度较高
B. 测量速度较快
C. 测量速度较慢
D. 适于测量动态值
10. （）的电阻值将随环境相对湿度的改变而变化，从而实现对湿度的电测量。
A. 氯化锂湿敏元件
B. 半导体陶瓷湿敏元件
C. 热敏电阻湿敏元件
D. 高分子膜湿敏元件
11. 当使用高灵敏度直流检测仪器时，静止电荷又在仪器上感应出异性静电荷而可能使指针发生偏转，影响测量精度，甚至使测量无法进行。消除这种静电场干扰的主要方法是采用（）
A. 静电屏蔽
B. 低频磁感应屏蔽
C. 高频磁感应屏蔽
12. 测量小空间动态温度，最好采用( )温度传感器。
A. 热电偶
B. 热敏电阻
C. 金属热电阻
D. 磁热敏传感器
13. 位移阻抗又称为( )。
A. 动刚度
B. 动柔度
C. 导纳
D. 视在质量
14. 主要用于变化比较缓慢的参数的滤波方法是（）
A. 限定最大偏差法
B. 算术平均值法
C. 加权平均滤波法
15. 以下可用于测量平均温度的热电偶是（）
A. 普通热电偶
B. 并联热电偶
C. 串联热电偶
D. 薄膜热电偶
二、多项选择题（本大题共40分，共 10 小题，每小题 4 分）
1. 传感器的静态标定设备（标准值发生器）有（）
A. 力标定设备
B. 压力标定设备
C. 温度标定设备
D. 激振台
E. 力锤
2. 传感器的基本参数有（）
A. 测量范围
B. 量程
C. 过载能力
D. 灵敏度
E. 静态精度
3. 压电元件的连接方式有（），其中（）方式输出电荷量大。
A. 多片串联
B. 多片并联
4. 在金属热电阻中，其测温特性最好的是( )，在精度要求不高的场合和测温范围较小时，普遍使用( )。
A. 铜电阻
B. 镍电阻
C. 铂电阻
D. 锰电阻
5. 串联两个热电偶的输出电动势是( )，因而可以用于测量( )。
A. 各热电动势的平均值
B. 各热电动势的代数和
C. 两点之间温度之和（差）
D. 两点的平均温度
6. 形成干扰的条件是( )。
A. 干扰源
B. 信号是缓变信号
C. 干扰的耦合通道
D. 干扰的接收回路
E. 信号是交流信号
7. 测量信号经过频率调制后，所得到调频波的( )是随( )而变化的。
A. 幅值
B. 频率
C. 信号幅值
D. 信号频率
8. 选用不同导体材料做热电极，会影响热热电偶温度传感器的( )。
A. 灵敏度
B. 精度
C. 测量范围
D. 稳定性
9. 通常采用的压力敏感元件有( )。
A. 模片
B. 柱形弹性元件
C. 波登管
D. 波纹管
E. 梁形弹性元件
10. 电桥的分类方法有多种，按( )可分为直流电桥和交流电桥。按( )可分衡电桥和不平衡电桥。按( )可分为单臂电桥、差动电桥和全臂电桥。
A. 被测电阻的接入方式
B. 工作方式
C. 不同的电桥电源
D. 不同种类的桥臂阻抗
答案：
一、单项选择题（60分，共 15 题，每小题 4 分）
1. C
2. B
3. C
4. B
5. D
6. C
7. B
8. A
9. A 10. A 11. A 12. B 13. A 14. A 15. B
二、多项选择题（40分，共 10 题，每小题 4 分）
1. ABC
2. ABCDE
3. AB
4. AC
5. BC
6. ACD
7. BC
8. ABCD
9. ACD 10. ABC
1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。
1?传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有____ 、____ 、—、—、等。P18— P20 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为—和_。P7 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以 分为_和________ 。P7 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以 分为_、_和________ 。P7 5. 某0.1级电流表满度值X m = 100mA，测量60mA的绝对误差为—。 &服从正态分布的随机误差具有如下性质 ______ 、—、____ 。P13 7. ____________________________ 硅光电池的光电特性中，当___________ 时，光电流在很大范围内与照度呈__________ 。 P230 8、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 的基本原理制成的，其次级绕组都用______ 形式连接，所以又叫差动变压器式传感 器。P67 9、霍尔传感器的霍尔电势U H为_若改变—或 _就能得到变化的霍尔电势。 P183 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量—的位移。 11、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量________ 的被测量，特别是不能测量_________ 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 _____ 灵感度提高倍、测量精度高。 13、热电偶冷端温度有如下补偿方法：、、、仪表机械零点调整法。 P210 14. 空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾 的，为此实际中大都采用_______式电容传感器。
1． 属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D 粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A 、接近真值 B 、偏离拟合直线 C 、正反行程不重合 D 、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A 、转换元件 B 、敏感元件 C 、转换电路 D 、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C ） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B ） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D 热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ） A 测量 B 感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C ）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C ）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D 粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。 （×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度 高的准确度不一定高 （×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n 次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n 。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定 传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足 通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指 当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够 满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输 出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。 输入 输出 相对真值 测量误差 测量值
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1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×）
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第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分 布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变， 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果， 应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特 征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高， 则精密度和准确度都高。
第一章课后习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象；
福建工程学院软件学院“2011”级2012—2013学年第一学期 《传感器技术》期中试卷____卷 考核形式：闭卷 任课教师：王婷婷 出卷教师：王婷婷 试卷适用年级专业：物联网1101 层次：专科 草稿纸：不需 年级：___专业：_____________班级：____姓名：________学号：________________座号：____ 2、考试结束后，考生不得将试卷、答题纸和草稿纸带出考场。 一、选择题(每小题2分，共20 1、下列图中，哪一个是不正确的（ A ） A B C D 2、石英晶体在沿电轴X 方向的力作用下会( D )。 A 、不产生压电效应 B 、产生逆向压电效应 C 、产生横向压电效应 D 、产生纵向压电效应 3、光敏二极管在光照射时产生的电流称为（ C ） A ．暗电流 B ．截止电流 C ．光电流 D ．放大电流 4、能否发生光电效应，取决于（ C ） A.光通量大小 B. 电子逸出速度
C.光子能量是否大于电子逸出功 D.光子具有初始动能 5、利用外光电效应原理制成的光电元件是（ B ） A ．光敏电阻 B ．光电管 C ．光电池 D ．光敏晶体管 6、SnO 2和ZnO 半导体材料常用于（ A ） A ．气敏传感器 B ．电感式传感器 C ．光电传感器 D ．电阻式传感器 7、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 8、下图为N 型半导体吸附气体时器件阻止变化图，其中图中A 、B 处应为（ C ）型气体。 A.还原型、氧化型 B.还原型、还原型 C ．氧化型、还原型 D.氧化型、氧化型 9、当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及 现象。（ D ） A.表面波 B.兰姆波 C.驻波 D.波型转换 10、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的（ C ） A 、应变效应 B.电涡流效应 C.压电效应 D.逆压电效应 二、填空题(每空2分，共30分) 1、传感器由 敏感元件 、 转换元件 、 辅助元件 三部分组成。其中核心组成部分是转换元件。 2、压电效应是指某些晶体在外力作用下产生变形后，会在一定的表面产生符号相反的电荷，外力去掉后，电荷 消失 ，力的方向改变时，电荷的符号 改变 (改变/不变)。 3、压磁效应定义：由于 应力 作用使磁铁材料发生 磁化强度变化 的现象。
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的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.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，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的作用下会产 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，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 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的面积增大时，铁心上线圈 的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（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、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信 号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和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的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的
思考与练习 2-5对某轴直径进行了15次测量，测量数据如下：26.2，26.2，26.21，26.23，26.19，26.22，26.21，26.19，26.09，26.22，26.21，26.23，26.21，26.18试用格拉布斯准则判断上述数据是否含有粗大误差，并写出其测量结果。 解: (1)求算数平均值及标准差估计值 15次算数平均值: 标准差的估计值: (2)判断有无粗大误差：采用格拉布斯准则 取置信概率 查表2-4，可得系数G=2.41，则有： 故剔除U9 (3)剔除粗大误差后的算术平均值及标准差估计值如下： 算数平均值为： 标准差的估计值为： 重新判断粗大误差： 取置信概率 查表2-4，可得系数G=2.41，则有： 故无粗大误差。 (4) 测量结果表示： 算术平均值的标准差： 199 .2615 1 15 1 == ∑=i i U U () () () mV x x v i i s 0335.014 015695 .01151152 21== --= -= ∑∑σ9 0807.00335.041.2νσ<=?=?s G 207 .2614 114 1 == ∑=i i U U () ()() mV x x v i i s 02507.013 00817.01141142 2 2== --= -= ∑∑ σ95 .0=αP 95 .0=αP 20594.002507.037.2i s G νσ>=?=?mV s X 0067.014 02507 .0n 2 ≈=＝ σσ
所以测量结果为： 2-6 对光速进行测量，的到如下四组测量结果： 求光速的加权平均值及其标准差。 解：权重计算：用各组测量列的标准差平方的倒数的比值表示。 加权算术平均值为： 加权算术平均值的标准差为： 3-3用一个时间常数为0.355秒的一阶传感器去测量周期分别为1秒、2秒和3秒的正弦信号，问幅值误差为多少？ 3-4 有一个温度传感器，其微分方程为30dy/dt+3y=0.15x ,其中y---输出电压 8 110 01915.0?=v 8 210 01415.0?=v 8 310 00075.0?-=v 8 410 00015.0?-=v ()s m P v P i i i i i x p /1000124.0148 4 1 4 1 2?=-= ∑ ∑==σ3(26.2070.02)x x x mV σ=±=±() %73.99=a P % 7.19%803 .0)(3%2.33%668.0)(2% 1.59%1001 ) (1%409.0)(1) (11)(71.0233322211112 =≈==≈==?-= ≈=+= = = A A s T A A s T A A A s T A T T ωωωωτωωπτωπω时， 当时，当时，当幅值由s m c s m c s m c s m c /10)00100.099930.2(/10)00200.099990.2(/10)01000.098500.2(/10)01000.098000.2(8483828 1?±=?±=?±=?±=100 :25:1:11 : 1 : 1 : 1 :::24 23 22 21 4321== σ σ σ σ P P P P s m P P x x i i i i i p /1099915.2/8 4 1 4 1 ?== ∑∑ ==
1、简答题 1．传感器有几部分组成，各部分的功能是什么? 答：传感器由以下三部分组成: 传感器组成框图 （1）敏感元件：是传感器中能直接感受被测量的部分，即直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量。 （2）转换元件：是传感器中将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 （3）转换电路：将电路参数转换成便于测量的电压、电流、频率等电量信号。 2．为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征? 答： 下图为变间隙式电容传感器的原理图。图中1为固定极板，2为与被测对象相连的活动极板。当活动极板因被测参数的改变而引起移动时，两极板间的距离d 发生变化，从而改变了两极板之间的电容量C 。 设极板面积为A ，其静态电容量为 ，当活动极板移动x 后，其电容量为 2 011x d x C x d A C -+ =-=ε （1） 当x<
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2018电大本科《传感器与测试技术》形考1-4 形考作业一 一、判断题（Y对/N错） 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。Y 2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。Y 3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。N 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。N 5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。Y 6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。Y 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。N 8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。Y 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。Y 10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。Y 11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。Y 12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。Y 13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。Y 14．线性度是指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。Y 15．测量误差越小，传感器的精度越高。Y 16．传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。N 17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。Y 18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。N 19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。Y
. 上海中华职业技术学院20 10 ～20 11学年第 二 学期 2009 级 电气自动化 专业 编号＿＿＿ 传感器原理及应用 课程 期末 考试试卷 [A 卷]答案 考试形式说明：笔试开卷，允许带教材及笔记 考试时间：90分钟 一、 填空题：（每空1分，共计20分） 1、热电偶用于感温的一端称为 热 (热,冷)端,自由端是指 冷 端。 2、光敏电阻受光照时的电阻变 小(大,小),其响应较 慢 (快,慢)。 3、金属热电阻的电阻值随着温度的升高而 增大 ，一般表征为 正 （正、负）温度特性。 4、电容式传感器主要分为三类，分别为： 变介电常数型 、 变面积型
和 变间距型 。 5、检测方法按照被测量是否随时间变化分类分为： 静态测量 和 动态测量 。 6、超声波的发生基于 逆压电 效应，超声波的接收基于 正压电 效应。 7、一般传感器由三部分组成，分别为 敏感元件 、 转换元件 、 基本转换电路 。 8、目前国际上常用的温标有 摄氏温标 、 华氏温标 、 热力学温标、 国际实用温标 。 二、选择题（每题2分，共计30分） 1、 湿敏电阻的输出电阻值随着湿度的增加而 B 。 A 、增大 B 、减少 C 、不变 D 、不定 2、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为 C 。 A 、20dB B 、1 dB C 、0 dB 3、下列传感器不能用来测位移的是 C 。 A 、电阻式传感器 B 、电容式传感器 C 、压电式传感器 D 、电感式传感器
4、如图所示，R1为固定电阻，R2为负温度系数的热敏电阻，L为小灯泡，当温度降低时： C A、R1两端的电压增大 B、电流表的示数增大 C、小灯泡的亮度变强 D、小灯泡的亮度变弱 5、用摇控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程．下列属于这类传感器的是 A A、红外报警装置 B、走廊照明灯的声控开关 C、自动洗衣机中的压力传感装置 D、电饭煲中控制加热和保温的温控器 6、传感器的输出量通常为 B A 非电量信号 B 电量信号 C 位移信号 D 光信号 7、人造卫星的光电池板利用了A 。 A光电效应B光化学效应C光热效应D感光效应 8、下列物理量中可以用气敏传感器来测量的是 D A 位移量 B 湿度 C 速度 D 烟雾浓度
传感器与测试技术习题及答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 4．某位移传感器，在输入量变化5 mm 时，输出电压变化为300 mV ，求其灵敏度。 5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。 6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？ 7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。 8、 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm 2。试求 10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数 05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-?=ε，求 （1）应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。 （2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥 输出电压是多少。 （a ） （b ） 图等强度梁测力系统
11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。 12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。 13. 交流电桥的平衡条件是什么？ 14．涡流的形成围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响? 15．涡流式传感器的主要优点是什么? 16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？ 17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。问： （1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=?，电容的变化量C ?是多少？ （2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=?时，读数仪表的变化量为多少？ 18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。 19．简述电容式传感器的优缺点。 20．电容式传感器测量电路的作用是什么？ 21．简述正、逆压电效应。 22．压电材料的主要特性参数有哪些？ 23．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。 24．能否用压电传感器测量静态压力？为什么？ 25．说明霍尔效应的原理？ 26．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？ 27．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？ 28．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。 29．将一只灵敏度为0.08mv/℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60 mv, 求热电偶热端的温度为多少? 30．试比较热电阻与热敏电阻的异同。
第一次作业答案 1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√ 1、敏感元件、转换元件 2、电容式 3、被测构件 4、线性度 5、高 6、输出、输入 7、传感器的分辨率、分辨率 8、高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥 三、 1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器 2.p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR、LC或晶体谐振滤波器）、根据构成滤波器的电路性质进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类（模拟滤波器和数字滤波器） 3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为应变电阻效应。 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中，Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号με表示。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4.课本74页
5.课本71页 6.当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后，在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的 横向效应。
考试过程中不得将试卷拆开 第 页（共 6 页） 1 XX 大学课程考试试卷 （ 2012～ 2013 学年度 第 二 学期 ） 课程名称：传感器与检测技术 试卷类型：（A 、B ） 命题教师签名：命题小组 教研室主任签名： 主管院长签名： 一、填空题（每小题2分，共12分） 1．传感器采用差动结构，不仅能够减小 误差，还能够提高 测量灵敏度和减小 的影响。 2．已知某系统误差的表达式为ε(t ）＝3+2t ，则该误差属于 性系统误差，可在测量中采用 法予以消除或减少。 3. 压电材料所具有的将机械能变为电能的现象称为 压电效应， 将电能变为机械能的现象称为 压电效应。 4. 超声波倒车雷达中的超声波发射探头，是利用压电材料的 向压 电效应工作的，而接收探头是利用 向压电效应原理工作的。 5.如图1所示的红外热释电测温仪结构框图中，调制盘的作用是通过“斩光”将恒定的红外辐射变成 的辐射，而前置放大器的作用是进行 和阻抗变化。 6. 若标尺光栅移动1个栅距W ，则莫尔条纹上、下移动 个条纹间 距。为了辨别位移的方向，光栅传感器至少需要安装 个光电元件。 装订线（答题不得超过此线） 图1 指示 器
二、单项选择题（每小题2分，10小题共20分） 1. 某步枪经校验，发现其准星存在较小的系统误差，而标准偏差较大，若使用 该步枪向靶子射击10发子弹，则最有可能的弹着点分布为图2中的 A. 图(a) ； B. 图（b）； C. 图(c); D. 图(d)。 图2 图3 2．如图3所示防雷保护示意图，当雷电击中电缆时，若希望热敏电阻Rt的阻值急剧增大以防止设备被大电流损坏，则Rt应选择 A. PTC型热敏电阻； B. NTC型； C. CTR型； D. 以上三者均可。 3．半导体应变片与金属电阻应变片相比较，具有的特点是 A．灵敏度低，非线性误差大；B．灵敏度高，非线性误差大； C．灵敏度低，非线性误差小；D．灵敏度高，非线性误差小。 4．以下属于线绕式电位器式传感器特点的是 A.不存在阶梯特性； B.可通过增大电阻丝的直径提高电压分辨率； C.存在电刷磨损问题，寿命比光电式电位器短； D.输出信号需要放大。 图4 图5 5．以下关于图4所示的压电式加速度传感器的说法中错误的是 A. 适合于测量动态信号； B.其输出信号不需要进行放大； C.为提高测量灵敏度应采用压电系数较大的压电晶片； D.把多片压电晶片进行组合可提高测量灵敏度。 6．如图5所示电容式测厚仪，上电容极板固定不动，当被测带材的厚度发生变化时，传感器的电容值发生变化，通过测量电容的大小可知板材的厚度，此电容式传感器属于 A．变极距型；B．变介电常数型；C．变面积型；变介质截面积型。 7．某光电式绝对编码器的角度分辨率为22.5°，则其码道数至少为 A. 4码道； B. 5码道； C. 16码道； D. 32码道。 8．以下最适宜于在工业现场进行较高温度（1000°C左右）测量的是。 A．NTC型热敏电阻；B．铜热电阻；C．S型热电偶；D. DS18B20芯片。 2 考试过程中不得将试卷拆开第页（共6 页）
班级： 姓名： 学号： 密封线 重庆铁路运输技师学院期末试卷 考题书写要求：上下不得超过黑线两端点 课程： 传感器与检测技术 分数： 一、填空（每题2分，共20分） 1、传感器的动态数学模型一般采用 和 描述。 2、半导体应变片的工作原理基于半导体材料的 效应。 3、直流电桥的平衡条件 ；桥臂比为 时，电压灵敏度最大。 4、电感式传感器是利用线圈 的变化来实现测量的一种装置。 5、金属导体置于变化着的磁场中会产生感应电流的现象称为 。 6、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为 电容传感器 电容传感器和变介电常数型电容传感器。 7、某些电介质当沿一定的方向对其施力时内部产生极化现象，同时在它的表面形成符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为 效应。 8、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生感应电动势，这种现象称为 效应； 9、目前应用最广泛的热电阻材料是 和 。 10、工业上通常采用 法进行传感器的标定，俗称背靠背法。 二、判断题（每题2分，共20分） （ ）1、传感器的敏感元件通常情况下直接感受被测量； （ ）2、压电传感器能测量恒定不变的信号； （ ）3、电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度和减小非线性； （ ）4、涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器； （ ）5、半导体应变片的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数小。 （ ）6、电阻式传感器中，差动电桥由环境温度变化引起的误差为零。 （ ）7、光栅式传感器的工作原理是用光栅的莫尔条纹现象进行测量。 （ ）8、压电传感器是一种典型的有源传感器。 ( ）9、热电阻温度计在一定范围内温度越高电阻越小。 （ ）10、霍尔元件不等位电势产生的原因是极间电阻分布不均匀。 三、选择题（每题2分，共20分） 1.计算机技术、通信技术和（ ），被列为现代信息技术的三大支柱。 A.汽车制造 B.数据采集 C.测量技术 D.传感技术 2.传感器主要完成两方面的功能：检测和（ ）。 A.测量 B.感知 C.信号调节 D.转换 3.仪表的精度等级是用仪表的（ ）来表示的。 A.相对误差 B.绝对误差 C.引用误差 D.粗大误差 4.电阻式传感器是将被测量变化转换成（ ）变化的传感器。 A.电子 B.电压 C.电感 D.电阻 5.差动变压器属于（ ）。 A.物性式传感器 B.结构式传感器 C.电阻式传感器 D.电感式传感器 6.涡流式传感器利用涡流效应将压力变化转换为线圈的（ ）。 A.电阻变化 B.电容变化 C.涡流变化 D.阻抗变化 7.电容式传感器是将被测量的变化转换为（ ）变化的传感器。 A.电容量 B.电感量 C.介电常数 D.距离 8.回程误差表明的是在（ ）期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 A.多次测量 B.同次测量 C.正反行程 D.不同测量 9.半导体热敏电阻随温度的上升，电阻率（ ）。 A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 10.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ ）。 A.压力 B.力矩 C.温度 D.厚度 共 2页 第 1页