2010-2011年传感器与检测技术复习提纲
一、填空题
1、传感器一般由和组成。传感器又称为
__________、_________或_________等。
2、在采用正弦输入研究二阶传感器频域动态特性时，常用
________特性和_______特性来描述传感器的动态特性，其重要指标是_____和______。
3、对于丝式应变片主要由_______、________、______、
_________组成。应变片的主要参数有______________________
4、电感式传感器是建立在_______上，利用线圈________或
________的改变来实现非电量电测的。电感式传感器可以分为_______、__________、____________等几大类型。
5、涡流式传感器的信号调理电路主要有___________、
____________、_____________几种形式。
6、
其突出优点是
7、机器人外界检测传感器可以分为_______、___________、
机器人触觉传感器包含的内容有
8、
9、感应同步器鉴幅型信号处理方式是在滑尺的正余弦绕组中
正余弦绕组中
分别加上同
、
10、
11、现代科学技术的
三大支柱是
12、衡量
传感器静态特性的重要指标
衡量
传感器动态特性的重要指标
是
13、
弹性敏感元件的基本特性包括
对弹
性敏感元件材料的基本要求有
14
、
化锂湿敏元件的典型产品
有
15
、
通过对热电偶回路的大量研究，获得了热电偶的几个基本
16、高频反射式涡流传感器其电感的变化取决
于
.
.
测的。电感式传感器可以分
为
18、 电感式传感器经信号调理电路输出的信号存在有残余电
压，残余电压产生的原因
是
19、 感应同步器鉴幅型信号处理方式的工作原理是在滑尺的
20、
21、
根据它的工作原理可分为
22、
、
登莫式湿度传感器主要由
23、 请列出几种用于高精度、小位移测量的传感
器
24、 流量测量的方
。
25、
传感器所能测量的最大被测量（即输入量的数值）称为
而用这两个数值表示的测量区间，
方法。
27、 石英晶体的X
X 轴的平面
最强；Y Y
Z 轴称为光轴或中性轴，Z 轴
方向上无压电效应。
28、 差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出
电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把
测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用
29、
发生变化，其中金属材料的电阻变化主要是
由
灵敏度较大。
30、 测量过程中存在着测量误差，按性质可被分
为
其
中
以通过对多次测量结
果求
31、 在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是
32、
光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作
用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm ，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度
；莫尔条纹的放大
倍数。
33、 ,
.
34、压电式传感器的工作
原理是基于某些介质材料
的
35、
36、要使直流电桥平衡
，必须使电桥相对臂电阻值的
37、在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温
度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶
的_____________定律。
38、压电式传感器的等效电路有__________、___________。允
许用长电缆连接的放大器称为_________。
39、为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用
__________技术。
二、选择题
1.选择二阶装置的阻尼比ζ=0．707，其目的是（ D ）。
A．阻抗匹配 B．增大输出量 C．减小输出量
D．接近不失真条件
2.用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可（）。
A．增加敲击力B．增加锤头硬度
C．增大锤重 D．减小冲击力
3.测量不能直接接触的高温物体温度，可采用（）温度传感器。
A．热电偶 B．亮度式 C．半导体三极管
D．半导体二极管
4.电容式湿度传感器只能测量（）湿度。
A．相对B．绝对C．任意
D．水分
5.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（ C ）的输出。
A．电阻B．电容C．电压
D．电荷
6.压电式加速度传感器是（）信号的传感器。
A．适于测量任意 B．适于测量直流
C．适于测量缓变D．适于测量动态
7.对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压（）8.电涡流式传感器激磁线圈的电源是（）。
A．直流 B．工频交流 C．高频交流D．低频交流
9.变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（）。
A．正比关系B．反比关系C．无关系10.单色光的波长越短，它的（）。
A．频率越高，其光子能量越大 B．频率越低，其光子能量越大
C．频率越高，其光子能量越小 D．频率越低，其光子能量越小
11.热电偶可以测量（）。
A 压力
B 电压
C 温度
D 热电势
12.目前我国使用的铂热电阻的测量范围是（）。
A -200～850℃
B -50～850℃
C -200～150℃
D -200～650℃
13.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ C ）
A．压力 B．力矩C．温度D．厚度
14.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
15.按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ A ）
A．光电式传感器 B．电容式传感器
C．压电式传感器 D．磁电式传感器
16.测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）
A．变极板面积型 B．变极距型
C．变介质型D．容栅型17.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ C ）
A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片
B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联
C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片
D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片18.影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ D ）
A．电缆的安装与固定方式 B．电缆的
.
长度
C ．前置放大器的输出阻抗
D ．前置放大器的输入阻抗
19. 固体半导体摄像元件CCD 是一种（ C ）
A ．PN 结光电二极管电路
B ．PNP 型晶体管集成电路
C ．MOS 型晶体管开关集成电路
D ．NPN 型晶体管集成电路
20. 将电阻R 和电容C 串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC 吸收电路，其作用是（ D ）
A ．抑制共模噪声
B ．抑制差模噪声
C ．克服串扰
D ．消除电火花干扰
21. 已知函数x （t ）的傅里叶变换为X （f ），则函数y （t ）=2x （3t ）的傅里叶变换为（ B ）
A ．2X （f 3）
B ．23X （f 3）
C ．23X
（f ） D ．2X （f ）
22. 周期信号的自相关函数必为（ ）
A ．周期偶函数
B ．非周期
偶函数
C ．周期奇函数
D ．非周期奇函数
23. 属于传感器动态特性指标的是（ B ） A ．迟滞 B ．过冲量 C ．稳定性 D ．线性度
24. 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的（ D ）
A ．线性度越好
B ．迟滞越小
C ．重复性越好
D ．分辨力越高 25. 感应同步器的作用是测量（ C ） A ．电压 B ．电流 C ．位移 D ．相位差
26. 下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是（ B ） A ．自感式传感器 B ．磁电感应式传感器 C ．电容式传感器 D ．应变式传感器 27. 热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（ C ） A ．温度 B ．温度差 C ．相对湿度 D ．绝对湿度
28. 若周期信号()t x 的周期为T ，则其基波角频率为（ A ）
A ．T π2
B ．T π
C ．T 2π
D ．T 1
29. 已知信号()t x 与信号()t y 完全不相关，则该二信号的互相关系数满足（ D ） A ．()1
>τρxy B ．
()1
=τρxy C ．
()10<<τρxy D ．
()0
=τρxy
30. 金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为（ ）
A ．霍尔效应
B ．光电效应
C ．应变效应
D ．压电效应
31. 在光线作用下，能使物体产生一定方向的电动势的现象称（ ）
Ａ．光电效应 B ．光生伏特效应 C ．内光电效应
D ．外光电效应
32. 在扩散硅压力传感器，其敏感元件周边固定圆膜片，当（Ｂ）具有最大负应力。
Ａ．r ＝０ Ｂ．r ＝r 0 Ｃ．r ＝0.635 r 0 Ｄ．r ＝0.812 r 0
33. 在霍尔元件的主要指标中，K H 是指（ ）灵敏度。
Ａ．磁 Ｂ．乘积 Ｃ．电流 Ｄ．电势 34. 在压电材料的主要特性参数中，（ ）是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电输出的灵敏度。
Ａ．压电常数 Ｂ．介电常数 Ｃ．居里点 Ｄ．弹性常数
35. 光纤按（ ）分，有玻璃光纤和塑料光纤。
Ａ．传输模式 Ｂ．纤芯和包层 Ｃ．折射率 Ｄ．敏感元件对光强制
36. 某些电介质，当在电介质极化方向施加电场，它会产生变形，这种现象称为（ ）
A ．逆压电效应
B ．正压电效应
C ．负压电效应
D ．无压电效应
37. 半导体热电阻式传感器简称（ ）。
A ．热敏晶体管
B ．热电偶传感器
C ．热电阻
D ．热敏电阻
38. 当光敏元件加一定电压时，光电流I 与光敏元件上光照度E 之间的关系，称为（ ）。
A ．温度特性
B ．光照特性
C ．光谱特性
D ．伏安特性
39. 在检测技术中，主要采用的是压电型换能器，发射超声波利用压电材料的（ C ），而接收信号则用（ D ）。
A ．多普勒效应
B ．多普勒频移
C ．逆压电效应
D ．正压电效应
40.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（A ）。
A．增大 B．减小 C．不变
41.红外线是位于可见光中红色光以外的光线，故称红外线。它的波长范围大致在（）到1000μｍ的频谱范围之内。
A．0.76nm B．1.76nm C．0.76μｍ D．1.76μｍ
42.在红外技术中，一般将红外辐射分为四个区域，即近红外区、中红外区、远红外区和（）。这里所说的”远近”是相对红外辐射在电磁波谱中与可见光的距离而言。
A．微波区 B．微红外区 C．X射线区D．极远红外区
43.红外辐射在通过大气层时，有三个波段透过率高，它们是0.2～2.6μｍ、3～5μm和（），统称它们为”大气窗口”。
A．8～14μｍ B．7～15μｍ C．8～18μｍ D．7～
14.5μｍ
44.红外探测器的性能参数是衡量其性能好坏的依据。其中响应波长范围（或称光谱响应），是表示探测器的（）相应率与入射的红外辐射波长之间的关系。
A．电流B．电压 C．功率 D．电阻
45.光子传感器是利用某些半导体材料在入射光的照下，产生（）。使材料的电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱。光子效应所制成的红外探测器。
A．光子效应 B．霍尔效应 C．热电效应 D．压电效应
46.当红外辐射照射在某些半导体材料表面上时，半导体材料中有些电子和空穴可以从原来不导电的束缚状态变为能导电的自由状态，使半导体的导电率增加，这种现象叫（）。
A．光电效应B．光电导现象 C．热电效应D．光生伏特现象
47.研究发现．太阳光谱各种单色光的热效应从紫色光到红色光是逐渐增大的，而且最大的热效应出现在（）的频率范围内。
A．紫外线区域 B．X射线区域C．红外辐射区域D．可见光区域
48.实验表明，波长在（）μm之间的电磁波被物体吸收时，可以显著地转变为热能。
A．8～14μｍ B．7～15μｍ C．2．6～14 D．0.1～1000
49.利用温差电势现象制成的红外传感器称为（）红外传感器，因其时间常数较大，响应时间较长，动态特性较差，调制频率应限制在10Hz以下。
A．热电偶型 B．热释电型 C．热敏电阻型 D．热电动型
50.（）传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。
A．热电动型 B．热释电型C．高莱气动型D．气热型
51.传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为（）。
A．非线性B．迟滞 C．重复性 D．灵敏度误差
52.应变式传感器是一种（）的测量装置。
A．只能测量应变 B．只能测量电阻的相对变化
C．可以测量能转化为应变的被测量 D．可以测量所有的被测量
53.差动电容传感器采用差动脉冲调宽电路时，其输出电压正比于（）。
A．2
1
C
C-B．
()()
2
1
2
1
C
C
C
C+
-
C．
()()
2
1
2
1
C
C
C
C-
+
D．2
2
1
1
/
/C
C
C
C?
+
?
54.直流电桥的平衡条件可以概括为（）。
A．对臂阻抗之积相等 B．对臂阻抗之比相等
C．相邻臂阻抗之积相等 D．相邻臂阻抗之和相等
55.电容式传感器在结构上加等位环的目的是为了（）。
A．补偿温度变化的影响 B．减小寄生电容
C．减小边缘效应 D．可以测量静态信号56.微机电系统的英文缩写为（）。
A．PSD B．PVDF C．PZT D．MEMS
57.应变式传感器采用半桥差动等臂电桥转换电路时，若电源电压为
U
时，其输出电压0
U
为（）。
A．0
U
=
U
B．0
U
=R
R
?
2
1
U
C．0
U
=R
R
?
4
1
U D．0
U
=R
R
?
U
58.热电阻传感器的测量引线采用3线制是为了（）。
A．消除引线电阻的影响 B．消除接触电动势的影响
C．减少绝缘电阻的影响 D．减少寄生电动势的影响59.气敏传感器中的加热器是为了（）。
.
A．去除吸附在表面的气体B．起温度补偿作用
C．去除传感器中的水分 D．去除吸附在表面的油污和尘埃
60.栅线密度为50线/mm的光栅，其栅线间距为（）。
A. 50mm
B. 0.05 mm
C. 0.02mm D．2mm
三、判断题
1.传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；√
2.对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好；
×
3.一般情况下，设计弹性敏感元件时，若提高灵敏度，则会
使其线性变差、固有频率提高；×
4.应变片的基长越长，则应变片的动态特性越好；×
5.变磁阻式电感传感器属于互感型的电感传感器；×
6.压电式传感器不能测量恒定不变的信号；√
7.惯性式振幅计，在设计时尽量使其固有频率低。√
8.传感器的重复性误差是属于系统误差；×
9.传感器的敏感元件通常情况下不直接感受被测量；×
10.传感器实现波形测试不失真的条件是：传感器的幅频特性
和相频特性均是常数；×
11.传感器弹性敏感元件的固有频率越高，则传感器的灵敏度
越低，线性度越差；×
12.应变式传感器采用半桥连接时，若供桥电源波动的误差为
2%，则由此引起的电桥信号输出波动的误差为1% 。×13.压电片采用并联连接后，更适合于测量快速变化的信号；
×
14.圆柱形弹性元件受力产生的应变大小与圆柱的长度无关；
√
15.驱动电缆法实际上是一种等电位屏蔽法；
√
16.差动变压器采用差动整流电路后，次级电压的相位和零点
残余电压都不必考虑；√
17.希望压电传感器的电阻率高，介电常数小；
×
18.半导体光吸收型光纤温度传感器是属于传光型光纤传感
器；√
19.传感器的动态灵敏度就是传感器静态特性曲线的斜率；
×
20.按照能量关系分类传感器可分为结构型传感器和物性型
传感器；×
21.激波管产生激波压力的恒定时间越长，则可标定的下限频
率越低；√
22.压阻效应中由于几何形状改变引起的电阻变化很小；
√
23.光导摄像管是一种固态图像传感器；
×
24.热释电型红外传感器必须进行调制。
√25.传感器的幅频特性为常数，则传感器进行信号的波形测量
时就不会失真。×
26.等截面梁的不同部位所产生的应变是不相等的。
√
27.一般来说，螺管型差动变压器的线性范围约为线圈骨架长
度的二分之一。×
28.压电常数d32所表示的含义是：沿着z轴方向受力，在垂
直于y轴的表面产生电荷；×
29.涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；×
30.金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电
阻率的改变；×
31.压电常数d ij中的下标i表示晶体的极化方向，j表示晶体
受力的性质；√
32.压电常数d ij中的下标i的取值范围是1～6。
×
33.时间常数τ越小越好。
×
34.红外传感器在使用时必须进行调制。
×
35.电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线
性。√
36.涡流渗透的深度与所加的信号频率成正比。
×
37.IEEE1451定义了智能化网络传感器的相关内容。
√
38.为了改善一阶传感器的动态特性，可以增大其时间常数。
×
39.等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的。
×
40.感应同步器中，感应正弦信号的绕组称为余弦绕组。
√
41.对于所有的二阶传感器，总是希望其固有频率越高越好。
×
42.压电式传感器不能测量静态信号。
√
43.金属丝的灵敏度Ks恒小于同一材料金属应变片的灵敏系
数K。×
44.透射式涡流传感器所加激励电源的频率越高越好。
×
45.热电偶的热接点尺寸越大，则其动态响应特性越好。
×
46.传感器的非线性误差属于随机误差。
×
47.热电偶回路热电势的大小只与材料和端点温度有关，与热
电偶的尺寸形状无关。√
48.红外探测器是红外传感器的核心，常见两大类：热探测器
和光子探测器√
49.把两种相同导体或半导体两端相接组成闭合回路，则回路
产生热电势，这种现象称热电效应。×
50.功能型光纤传感器，光纤不是敏感元件。
×
51.将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器。
×
.
52.红外线与可见光、紫外线、X射线、微波以及无线电波一
起构成了完整的无限连续的电磁波谱。（√）
53.红外辐射在大气中传播时，由于大气中的气体分子、水蒸
气等物质的吸收和散射作用，使辐射在传播过程中逐渐衰减。（×）
54.热敏电阻型红外探测器的热敏电阻是由锰、镍、钴等氧化
物混合烧结而制成的，热敏电阻一般制成圆柱状，当红外辐射照射在热敏电阻上时，其温度升高，内部粒子的无规则运动加剧，自由电子的数目随温度升高而增加，所以其电阻增大。（×）
55.当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量
足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。（×）
56.辐射出射度表征辐射源单位面积所发出的辐射功率。
（√）
57.当恒定的红外辐射照射在热释电传感器上时，传感器才有
电信号输出。（×）
58.使用光电导传感器时，需要制冷和加上一定的偏压，否则
会使响应率降低，噪声大．响应波段窄，以致使红外传感器损坏。（√）
59.当红外辐射照射在某些半导体材料的pn结上时，在结内
电场的作用下，自由电子移向P区．空穴移向n区。如果pn结开路，则在pn结两端便产生一个附加电势，称为光生电动势。（×）
60.光磁电传感器不需要致冷，响应波段可达7μm左右，时
间常数小，响应速度快。（√）
四、简答题
1、电容式传感器有哪几种常用的结构形式？影响电容式传感器精度的因素较多，请详细分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？
答：
电容式传感器的的常用结构形式有变间隙式、变面积式和变介电常数式。
电容式传感器的边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一个有效的方法。
电容式传感器的寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：①缩短传感器到测量线路前置级的距离；②
驱动电缆法；③整体屏蔽法。
2、为什么金属电阻测温时，其测量电路常采用三线制接法？请画图并说明其测量原理。
答：
如图是三线连接法的原理图。G为检流计，R1 ，R2 ，R3为固定电阻, Rα为零位调节电阻。热电阻R t通过电阻为r1 ，r2，g
R的三根导线和电桥连接，r1 ，r2分别接在相邻的两臂内，当温度变化时，只要它们的长度和电阻的温度系数α相等，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态。
3、请解释金属丝灵敏系数K s的物理意义? 分析横向效应对灵敏系数的影响？
答：
金属丝灵敏系数K s的物理意义是单位应变所引起的电阻
相对变化。
横向效应要点：1）由于弯曲部分，总的电阻变化小了；2）应变片的灵敏系数小于金属丝灵敏系数。
4、请画出电容式传感器的等效电路；分析如何消除电容式传感器的边缘效应与寄生参量的影响？
答：
1）等效电路
R p为并联损耗电阻；R s代表损耗电阻，即代表引线电阻、电容器支架和极板电阻的损耗。电感L 由电容器本身的电感和外部引线电感组成。
2）边缘效应
边缘效应相当于传感器并联了一个附加电容，其结果使传
.
感器的灵敏度下降和非线性增加。
为了尽量减少边缘效应，首先应增大电容器的初始电容量，即增大极板面积或减小极板间距。此外，加装等位环是一个有效的方法。
3）寄生参量使传感器电容改变。由于传感器本身电容量很小，再加上寄生电容又是极不稳定的，就会导致传感器特性的不稳定，从而对传感器产生严重干扰。
消除和减小寄生参量影响的方法归纳为以下几种：
①缩短传感器到测量线路前置级的距离。
②驱动电缆法
③整体屏蔽法
5、请详细说明电感式传感器产生零点残余电压的原因以
及减小零点残余电压的措施。
答：
产生零位误差的原因是：
（1）差动式传感器中，两个电感线圈的电气参数及导磁体的几何尺寸不可能完全对称；
（2）传感器具有铁损，即磁芯化曲线的非线性；
（3）电源电压中含有高次谐波；
（4）线圈具有寄生电容，线圈与外壳、铁芯间有分布电容。
零位信号的危害很大，会降低测量精度，易使放大器饱和。减小零位误差的措施是减少电源中的谐波成分，减小电感传感器的激磁电流，使之工作在磁化曲线的线性段；另外在测量电桥中可接入可调电位器，当电桥有起始不平衡电压时，可以调节电位器，使电桥达到平衡条件。
6、请画图并说明电磁流量计的构成与工作原理。
答：
如图为电磁流量计原理结构图。由电磁流量计由磁场系统、不导磁测量导管、及管道截面上的导电电极组成，磁场方向、管道轴线、电极连线三者在空间互相垂直。导电液体在管道中流动时，作切割磁力线的运动，在两电极上产生感应电势，其大小为：
BDV
E=
式中：E――感应电动势，V；
B――磁感应强度，T ；
v――平均流速，
s
m；
D――管道内径，m。
如果流体质点在整个管道截面上流速是均匀，就可以把液体看成许多直径为D且连续运动着的薄圆盘。薄圆盘等效于长度为D的导电体。
根据感应电势的大小即可计算出流量。
五、计算题
1、若温度传感器的灵敏度为33mV/C?，时间常数为1.5s，当输入的阶跃温度为20C?至 41C?时，求阶跃作用0.75s后，温度传感器的输出以及温度误差为多少？
答：
由题可知：
bi = (33mV/C?) (20C?) = 660mV
bf = (33mV/C?) (41C?) = 1353mV 且,
b(t) = bi +( bf - bi)[1-
τ/t
e-]
b(0.75) = 660+(1353 –660)[1 - 5.1/75.0-e] = 932.7 mV
对应的温度为：
T = 932.7/33 = 28.3C?
因为实际温度为 41C?，可得温度误差为 12.7C?。
2、有一台用于测量车辆重量的地秤，结构如下图所示，一块大型的钢板放置在由钢制成的圆柱体上，钢板与路面齐平。当车辆驶过钢板时，圆柱体产生纵向压缩。环境温度变化的范围是–20°C 至+40°C。钢圆柱体的热膨胀系数是10 ×10-6/°C。
h
d
r
解：
d
A
d
A
C0
r
ε
ε
ε
=
=
.
.
因为：A = 2πrh , 可得
d rh C 0
r 2επε= d r
dh dC 0r 2επε=
带入各参数：
m pF m m pF dh dC /347510105.2)/85.8)(5.2(232=?=--π
由于电容与h 成线性关系，可得电容的变化范围：
Cmin = (3475pF/m)(10-2
m) = 34.75pF
Cmax = (3475pF/m)(2×10-2
m) = 69.50pF
补充填空题答案
1、敏感元件、传感元件；变换器、检测器、探测器。
2、幅频、相频；固有频率
n ω；阻尼比 ζ
3、电阻丝、基底、覆盖层、引线；应变片电阻值（ R0）；
绝缘电阻；灵敏系数；允许电流；应变极限；机械滞后、零漂和蠕变。 4、电磁感应原理；自感；互感；变磁阻式；差动变压器式；涡流式
5、定频调幅；变频调幅；调频；
6、信号放大、阻抗变换；不受电缆电容的影响
7、视觉；听觉；嗅觉；味觉；触觉；接触觉；压觉；力觉；滑觉。
8、珀尔贴（Peltier ）效应；汤姆逊（Thomson ）效应；均质导体；中间导体；中间温度。 9、频率相同；相位相同；幅值不等；幅值不等；频率相同；相位差π/2 10、应变效应；压阻效应；压电效应；逆压电效应；压磁效应；热电效应…… 11、材料；能源；信息；测量技术（传感器技术）；通信技术；计算机技术。 12、线性度； 灵敏度； 迟滞； 重复性。上升时间；超调量；稳定时间。
13、弹性特性；弹性滞后；弹性后数；固有振动频率；弹性滞后和弹性后效要小；弹性模数的温度系数要小；线膨胀系数要小且稳定；弹性极限和强度极限要高；具有良好的稳定性和耐腐蚀性；具有良好的机械加工和热处理性能； 14、相对湿度；绝对湿度；登莫式；浸渍式；光硬化树脂；
15、均质导体；中间导体；中间温度。
16、线圈L 的外型尺寸；线圈L 至金属板之间的距离；金
属板材料的电阻率ρ；导磁率μ；s i
的频率。 17、电磁感应原理；自感；互感；变磁阻式；差动变压器式；涡流式。
18、结构不一致；杂散电容的存在；高次谐波。 19、频率相同；相位相同；幅值不等。 20、信号放大、阻抗变化；输出信号与电缆电容无关
21、 光的全反射；功能型光纤传感器 、传光型光纤传感
器 22、相对湿度、绝对湿度、露点；氯化锂感湿膜、衬底、引线 23、变间隙式电容传感器、变间隙式电感传感器、Y 型光纤位移传感器
24、差压法、电磁感应法、超声测量法 25、测量上限、测量下限、测量范围
26、单丝自补偿法、双丝自补偿法、桥路补偿法 27、电轴、压电效应、机械轴、机械变形 28、零点残余电压、相敏检波
29、金属、半导体；电阻应变效应、压阻效应；半导体 30、绝对误差、相对误差、引用误差；绝对误差、平均 31、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
32、B=11.43mm, K=573.2
33、变间隙式、变面积式、变介电常数式；差动 34、压电效应 35、居里温度 36、积 37、中间导体
38、电压等效电路、电荷等效电路；电荷放大器 39、细分
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
《传感器与检测技术》题库 一、名词解释 二、单项选择题 3.某采购员分别在三家商店购买100 kg大米.10 kg苹果.1 kg巧克力，发现均缺少约0.5 kg，但该采购员对卖巧克力的商店意见最大，在这个例子中，产生此心理作用的主要因素是 B 。 A.绝对误差 B.示值相对误差 C.满度相对误差 D.精度等级 4.在选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的 C 左右为宜。 A.3 倍 B.1.0 倍 C.1.5 倍 D.0.75 倍 5.用万用表交流电压档(频率上限仅为 5 kHz)测量频率高达500 kHz.10 V左右的高频电压，发现示值还不到 2 V，该误差属于B 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 6.用万用表交流电压档(频率上限仅为5 kHz)测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8 V，该误差属于 A 。 A.系统误差 B.粗大误差 C.随机误差 D.动态误差 7.重要场合使用的元器件或仪表，购入后需进行高、低温循环老化试验，其目的是为了 D 。
A.提高精度 B.加速其衰老 C.测试其各项性能指标 D. 提高可靠性 8.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0. 5级，试求 该表可能出现的最大绝对误差为 A 。 A.1℃ B.0.5℃ C.10℃ D.200℃ 9.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示值 为20 ℃时的示值相对误差为 B A.1℃ B.5％ C.1％ D.10％ 10.有一温度计，它的测量范围为0～200 ℃，精度为0.5 级，当示 值为100 ℃时的示值相对误差为 C 。 A. 1℃ B.5％ C. 1％ D.10％ 11.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 250 V电压表，其精度应选 B 级。 A. 0.25 B.0.5 C. 0.2 D.1.0 12.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于 0.6%，若选用量程为 300 V，其精度应选 C 级。 A.0.25 B. 0.5 C. 0.2 D.1.0 13.欲测240 V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于
传感器与检测技术试卷及答案精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
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。（×）
自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程 实验环节实施方案 一、实验要求 根据《传感器与检测技术》课程教学要求，实验环节应要求完成3个实验项目。考虑到自考课程教学实际情况，结合我院实验室的条件，经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论，确定开设3个实验项目。实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。 二、实验环境 目前，我院根据编制的《传感器》课程实验大纲，实验环境基本能满足开设的实验项目。实验环境主要设备为： 1、486微机配置 2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪 三、实验报告要求与成绩评定 学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩。成绩的评定按百分制评分。 四、实验考试 学生在完成所有实验项目后，再进行一次综合性考试。教师可以根据学生完成的实验项目，综合出3套考试题，由学生任选一套独立完成。教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。 五、附件
附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲 附件2 实验报告册样式 以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案，妥否，请贵校批示。 重庆信息工程专修学院 2009年4月14日
附件1 《传感器与检测技术》课程实验教学大纲 实验课程负责人：段莉开课学期：本学期 实验类别：专业课程实验类型：应用性实验 实验要求：必修适用专业：机电一体化 课程总学时：15 学时课程总学分： 1分 《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配
实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥 一、 实验目的 1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。 2、测试应变梁变形的应变输出。 3、比较各桥路间的输出关系。 二、 实验内容 了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。（用测微头实现） 三、 实验仪器 直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、电压表、主、副电源。 四、 实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： R Ku R ?=式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数, l u l ?=为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换 被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 14 O EKu U = 。 五、 实验注意事项 1、直流稳压电源打到±2V 档，电压表打到2V 档，差动放大增益最大。 2、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。 3、做此实验时应将低频振荡器的幅度旋至最小，以减小其对直流电桥的影响。 六、 实验步骤 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。 2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与电压表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使电压表显示为零，关闭主、副电源，拆去实验连线。 3、根据图１接线。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R X =R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V 档，电压表置20V 档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使电压表显示为零，然后将电压表置2V 档，再调电桥W1（慢慢地调），使电压表显示为零。
一、填空题(20分) 1.传感器由（敏感元件，转换元件，基本转换电路）三部分组成。 2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的（1.5 ） 倍左右为宜。 3.灵敏度的物理意义是（达到稳定工作状态时输出变化量与引起此变化的输入变化量之比。） 4. 精确度是指（测量结果中各种误差的综合，表示测量结果与被测量的真值之间的一致程度。） 5．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用（细分）技术。 6.热电阻主要是利用电阻随温度升高而（增大）这一特性来测量温度的。 7.传感器静态特性主要有（线性度，迟滞，重复性，灵敏度）性能指标来描述。 8.电容传感器有三种基本类型，即(变极距型电容传感器、变面积型电容传感器, 变介电常数型电容传感器) 型。 9.压电材料在使用中一般是两片以上在,以电荷作为输出的地方一般是把压电元件（并联）起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件（串联)起来 10.压电式传感器的工作原理是：某些物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为（顺压电效应）。相反，某些物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为（逆压电效应）。 11. 压力传感器有三种基本类型，即（电容式，电感式，霍尔式）型. 12.抑制干扰的基本原则有（消除干扰源，远离干扰源，防止干扰窜入）. 二、选择题（30分,每题3分）1、下列( )不能用做加速度检测传感器。D.热电偶 2、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的( ).C．压电效应 3、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）. C．温度 4、属于传感器动态特性指标的是（）.D．固有频率 5、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ).C.尽量高些 6、信号传输过程中，产生干扰的原因是( )C.干扰的耦合通道 7、在以下几种传感器当中( )属于自发电型传感器.C、热电偶 8、莫尔条纹光栅传感器的输出是( ).A.数字脉冲式 9、半导体应变片具有( )等优点.A.灵敏度高 10、将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器. C.弹性元件 11、半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ).B.迅速下降 12、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是( ). C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 13、在以下几种传感器当中( ABD 随便选一个)不属于自发电型传感器. A、电容式 B、电阻式 C、热电偶 D、电感式 14、( )的数值越大,热电偶的输出热电势就越大.D、热端和冷端的温差 15、热电阻测量转换电路采用三线制是为了( B、减小引线电阻的影响). 16、下列( )不能用做加速度检测传感器.B.压电式 三、简答题（30分） 1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和
一、选择题 1.传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（A） A.工作量程愈大C.精确度愈高 B.工作量程愈小D.精确度愈低 2.属于传感器动态特性指标的是（B） A.固有频率C.阻尼比 B.灵敏度D.临界频率 3.封装在光电隔离耦合器内部的是（D） A两个光敏二极管 C一个光敏二极管和一个光敏三极管B两个发光二极管 D一个发光二极管和一个光电三极管 4.适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（B） A.霍尔式C.电感式 B.涡流式D.电容式 5.当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（D） A压阻效应B应变效应C霍尔效应D压电效应 6.热电偶式温度传感器的工作原理是基于（B） A.压电效应C.应变效应 B.热电效应D.光电效应 7.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（A） A.气敏传感器C.湿度传感器 B.水份传感器D.温度传感器 8.高分子膜湿度传感器用于检测（D） A.温度C.绝对湿度 B.温度差D.相对湿度 9.下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（B） A自感式B差动变压器式C电涡流式D变极距电容式10. ADC0804是八位逐次逼近型的（B） A.数/模转换器C.调制解调器 B.模/数转换器D.低通滤波器 11.热电偶的热电动势包括（A） A接触电势和温差电势B接触电势和非接触电势
C非接触电势和温差电势D温差电势和汤姆逊电势 12. 为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（C） A 编码 B 压缩 C 前处理 D 后处理 13热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（B） A相对湿度B绝对湿度C温度D温度差 14衡量在同一工作条件下，对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一致程度的指标是（A） A.重复性C.线性度 B.稳定性D.灵敏度 15热电偶传感器通常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是（C） A扩大量程B提高灵敏度C确保测量精度D提高测量速度 16.便于集成化的有源带通滤波器由运算放大器和（A） A RC网络组成 B LC网络组成 C RL网络组成 D RLC网络组成 17.在下列传感器中，将被测物理量的变换量直接转换为电荷变化量的是（A）A压电传感器B电容传感器C电阻传感器D电感传感器 18.灵敏度高，适合测量微压，频响好，抗干扰能力较强的压力传感器是（A） A.电容式C.电感式 B.霍尔式D.涡流式 19.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是（D） A厚度B加速度C转速 D 温度 20.欲检测金属表面裂纹采用的传感器是（B） A压磁式B电涡流式C气敏式D光纤式 21.相邻信号在导线上产生的噪声干扰称为（B） A电火花干扰B串扰C共模噪声干扰D差模噪声干扰
《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
“传感器与检测技术”实验报告 学号： 913110200229 姓名：杨薛磊 序号： 83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流 1位数显万用表（自备）。 稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 2 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模板中的R1(传感器的左下)、R2(传感器的右下)、R3(传感器的右上)、R4(传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R6、R7是350Ω固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时用。
测试与传感器技术试题(1) 一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小 题2分，共10分) 1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B ) 2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A ) 3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A ) 5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号 内。每小题2分，共10分) 1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A ) A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器 B.A/D转换器 C.相敏检波器 D.滤波器 4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。 A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减 C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加 5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( B ) A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化 三、填空题(每空1分，共30分) 1.若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为___AW_____，加速度信号的振幅为 ______AW2__。 2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3.信号的频谱函数可表示为__幅值______频谱和___相位_____频谱。 4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率， ________共振频率，________共振频率。 5.高频情况下，多采用___压电式____测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统 进行____标定____。 6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上， 由于___压电_____效应，在压电晶片两表面上就有___电荷_____产生。 7.阻抗头由两部分组成，一部分是___力_____传感器，一部分是_加速度_______传感器。它 是用来测量驱动点__阻抗______的。 8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容C_______两端取出，RC称为__积分______时间常数， RC值越大，积分结果越__准确______，但输出信号___越小_____。 9.光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换 成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10.热电偶的热电势由________和________两部分组成。 @@@11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_______。 12.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。
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精品资料 “传感器与检测技术”实验报告 序号实验名称 1 电阻应变式传感器实验 2 电感式传感器实验 学号： 3 电容传感器实验913110200229 姓名：杨薛磊 序号：83
实验一电阻应变式传感器实验 （一）应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。 二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。 一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。 它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在 机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。 三、需用器件与单元：主机箱中的± 2V ～± 10V （步进可调）直流稳压电源、±15V 直 流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码； 4 12位数显万用表（自备）。 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明：应变传感器实验模板由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器 +5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。实验模 板中的 R1( 传感器的左下 )、R2( 传感器的右下 )、R3( 传感器的右上 )、R4( 传感器的左上)为称重传感器上的应变片输出口；没有文字标记的 5 个电阻符号是空的无实体，其中 4 个电阻 符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥接线方便而设；R5、R 6、R7是 350 Ω固定电阻， 是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其它桥臂电阻。加热器+5V是传感器 上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时用。多芯插头是振动源的振动梁上的应 变片输入口，做应变片测量振动实验时用。 1、将托盘安装到传感器上，如图 1 —4 所示。
《传感器与检测技术》试题 一、填空:(２0分) 1,测量系统得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、霍尔元件灵敏度得物理意义就是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时得霍尔电势大小。 3、光电传感器得理论基础就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就是利用在光线作用下光电子逸出物体表面得外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类就是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变得内光电效应，这类元件有光敏电阻;第三类就是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势得光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。 4、热电偶所产生得热电势就是两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为Eab（T,To）=。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间,接入延长线，它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定得地方,以减小冷端温度变化得影响。 5、压磁式传感器得工作原理就是：某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,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得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，铁芯上得线圈电感量(①增加②减小③不变)(2分) 7、仪表得精度等级就是用仪表得(①相对误差②绝对误差③引用误差)来表示得(２分) 8、电容传感器得输入被测量与输出被测量间得关系,除(①变面积型②变极距型③变介电常数型)外就是线性得。(2分） 9、电位器传器得(线性)，假定电位器全长为Xｍaｘ, 其总电阻为Rｍａx,它得滑臂间得阻值可以用Rx = （① Xmax/ｘ Rｍａx,②ｘ／Xmａx Ｒｍａx,③ Xmaｘ/XＲmaｘ④Ｘ/Xma ｘＲｍaｘ)来计算，其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2ｐAt／b+ｈ，③2A(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得面积增大时,铁心上线圈得电感量(①增大，②减小，③不变)。 ２、在平行极板电容传感器得输入被测量与输出电容值之间得关系中,(①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）就是线性得关系。 ３、在变压器式传感器中,原方与副方互感Ｍ得大小与原方线圈得匝数成（①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈得匝数成(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、传感器就是能感受规定得被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量得敏感元件与产生可用信号输出得转换元件以及相应得信号调节转换电路组成。 ５、热电偶所产生得热电热就是由两种导体得接触电热与单一导体得温差电热组成。 ２、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属＿材料与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得电阻变化主要就是由 _电阻应变效应形成得,而②得电阻变化主要就是由温度效应造成得。半导体材料传感器得灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方与副方互感M得大小与绕组匝数成正比,与穿过线圈得磁通＿成正比,与磁回路中磁阻成反比，而单个空气隙磁阻得大小可用公式 _＿表示。 1、热电偶所产生得热电势就是由两种导体得接触电势与单一导体得温差电势组成得,其表达式为E ab(T,T o)=。在热电偶温度补偿中，补偿导线法(即冷端延长线法)就是在连接导线与热电偶之间，接入延长线它得作用就是将热电偶得参考端移至离热源较远并且环境温度较稳
第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。
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。
传感器与自动检测技术验 指导书 张毅李学勤编著 重庆邮电学院自动化学院 2004年9月
目录 C S Y-2000型传感器系统实验仪介绍 (1) 实验一金属箔式应变片测力实验（单臂单桥） (3) 实验二金属箔式应变片测力实验（交流全桥） (6) 实验三差动式电容传感器实验 (9) 实验四热敏电阻测温实验 (12) 实验五差动变压器性能测试 (14) 实验六霍尔传感器的特性研究 (17) 实验七光纤位移传感器实验 (21)
CSY-2000型传感器系统实验仪介绍 本仪器是专为《传感器与自动检测技术》课程的实验而设计的，系统包括差动变压器、电涡流位移传感器、霍尔式传感器、热电偶、电容式传感器、热敏电阻、光纤传感器、压阻式压力传感器、压电加速度计、压变式传感器、PN结温度传感器、磁电式传感器等传感器件，以及低频振荡器、音频震荡器、差动放大器、相敏检波器、移相器、低通滤波器、涡流变换器等信号和变换器件，可根据需要自行组织大量的相关实验。 为了更好地使用本仪器，必须对实验中使用涉及到的传感器、处理电路、激励源有一定了解，并对仪器本身结构、功能有明确认识，做到心中有数。 在仪器使用过程中有以下注意事项： 1、必须在确保接线正确无误后才能开启电源。 2、迭插式插头使用中应注意避免拉扯，防止插头折断。 3、对从各电源、振荡器引出的线应特别注意，防止它们通过机壳造成短路，并 禁止将这些引出线到处乱插，否则很可能引起一起损坏。 4、使用激振器时注意低频振荡器的激励信号不要开得太大，尤其是在梁的自振 频率附近，以免梁振幅过大或发生共振，引起损坏。 5、尽管各电路单元都有保护措施，但也应避免长时间的短路。 6、仪器使用完毕后，应将双平行梁用附件支撑好，并将实验台上不用的附件撤 去。 7、本仪器如作为稳压电源使用时，±15V和0~±10V两组电源的输出电流之和 不能超过1.5A，否则内部保护电路将起作用，电源将不再稳定。 8、音频振荡器接小于100Ω的低阻负载时，应从LV插口输出，不能从另外两个 电压输出插口输出。
传感器与检测技术试题及 答案 The document was prepared on January 2, 2021
《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内部电阻率改变的内光电 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内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，其内部产生机械压力，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） 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）。