2015年1月
一、单项选择题（每小题4分，共40分）
1.差动变压器属于(C )。
A. 电容式传感器
B. 压电式传感器
C. 电感式传感器
2. 利用(A )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。
A. 外光电效应
B.压电效应
C. 声光效应
3. 压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有(C )。
A.消除电缆电容对灵敏度的影响
B. 减小测量误差
C. 把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗
4. 以下(B )是影响CMOS 传感器性能的首要问题。
A. 暗电流
B. 噪声c.像素的饱和
5. 超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以(B )的应用最为广泛。
A. 电动式换能器
B. 压电式换能器
C. 电磁式换能器
6. ( B)被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探
伤、测厚以及测量物体的密度等。
A.α射线
B.y 射线 c. x 射线
7. 首先对红外辐射进行(A ) ，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释电红外传感器产生，并输出交变信号。
A. 调制
B.滤波 c.补偿
8. 以下（C）不属于虚拟仪器技术所具有的特点。
A. 集成性强
B. 扩展性强 c.开发时间长
9. 超声波的频率高，因而(A ) ，绕射现象小，方向性好，能够形成射线而定向传播。
A. 波长短
B. 波长长 c.速度慢
10. 金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数(B )。
A. 大
B. 小 c.相等
二、填空题(每空2 分，共10 分)
11. 光电效应是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而发生了相应的电效应现象。
12. 红外传感器是将红外辐射量的电量变化转换成变化的器件。
13. 热释电探测器多用在非接触、被动式检测应用中。
14. 超声波是频率比声波频率高的机械波。
15. 虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
三、论述及分析题{每小题20 分，共40 分)
16. 以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路?哪个是恒压源驱
动电路?并简述这两种驱动电路的特点。(20 分)
图1是恒流源驱动电路，图2是恒压源驱动电路驱动。
对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强
度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。(5 分)
恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求
确定驱动方式。(5分)
17. 根据红外传感器测试系统框图(图3) ，给出图中A 、B 、C 、D 四处的名称，并简要叙述
其在红外传感器测试系统中的工作过程。(20 分〉
答:A-光学接收器
光学接收器接受目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。
B-辐射调制器
辐射调制器会把来自待测目标的辐射调制成交变的辐射光。
C一红外探测器
红外探测器是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射。
D-信号处理系统
信号处理系统将探测的信号进行放大、滤波等处理，然后将这些信息转化成所需要的格式
四、计算题(1 0 分}
18. 如图4 所示电路，乱，凡.R3.R4 为同一类型金属应变片电阻，灵敏系数为100. 电路
初始状态为电桥平衡状态，直流输入电压叭=的，当测试件受力后.4 个应变片产生应变分别
为:El =0.001 .E2 =0.0005. 白=0.001.ε 4 =0.0005. 求电桥在测试件受力后的输出电压Uoo
解z 以上电桥中，当测试件受力后，产生的输出电压为
根据已知数据，可得
进一步计算得U o =0.1v
2014年7月
一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。每空3分，共12分）
1.应变片绝缘电阻Rm 是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求
Rm 的恰当范围是(C )以上。
A. 70-100MΩ
B. 60-100MΩ
C. 50-100MΩ
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(B )。
A.大
B.小
C. 相等
3. 磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为(A )磁头和(B )磁头。
A. 静态
B.动态
C. 鉴幅
D.鉴相
二、简答题{每小题5分，共2 0分}
4. 静特性z 指传感器在输人量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系.
5. 分辨力z 传感器在规定测量范围内所能检测出被测输人量的最小变化值。
6. 多普勒效应z 当声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为多普勒效应。
7. 霍尔效应: 金属或半导体薄片两端通以控制电流，在与薄片垂直方向上施加一定磁感应强度的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势，该电动势的大小与控制电流和磁感应强度成正比，这一现象称为霍尔效应。
三、问答题{每小题6 分，共2 4 分)
-8 气元失真检测的条件是什么?
答z无失真检测条件是z幅频特性应当是常数(即水平直线) ;相频特性应该是线性关系。
9. 热电阻式传感器有哪些类型?
答:热电阻式传感器的类型包括铀热电阻、铜热电阻、锢电阻、锺电阻等。
10. 磁电式传感器有何优点?
答z磁电式传感器直接从被测试件吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。
1 1. 声波形成干涉条件是什么?
答:频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相遇。
四、综合题{共4 4 分)
12. 简述传感器的选用原则及设计测试系统时应考虑的因素。(12 分)
答案要点:
传感器的选用原则：
(1)仔细研究所测试的信号、分析测试环境和干扰因素、根据测试范围确定选用什么样的传感器、确定测试方式、考虑传感器的体棋在被测位置是否能安装下，传感器的来源、价格等因素。
(2) 传感器灵敏度、频率响应特性、稳定性、精度。(3 分〉
设计测试系统时应考虑的因素:灵敏度、精确度、响应特性、线性范围、稳定性、测量方式、各环节之间的配合、并尽量兼顾体积小、重量轻、结构简单、易于维修、价格便宜、便于携带、通用化和标准化等一系列因素。( 6分，要求回答5个要点以上〉
13. 以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路? 哪个是恒压源驱动电路?并简述这两种驱动电路的优缺点。(1 6 分)
图1恒流驱动，图2恒压驱动。
(1)对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。
(2) 恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。
14. 以下是霍尔钳形电流表的工作原理图，请标出图中1 、2 、3 处的名称，并简述霍尔钳形
电流表的工作原理。(1 6 分)
答案要点：1一霍尔元件(2 分);2-环形铁心(2 分);3一导线(2 分)
(1)霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导
体周围会产生一正比于该电流的磁场。( 5分)
(2) 霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势: UH =KHIB 。电流表中霍尔元件的灵敏度KH ，控制电流I为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。( 5分)
2014年1月
一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。每空3分，共12分）
1.应变片绝缘电阻是指己粘贴的应变片的( C)之间的电阻值。
A. 覆盖片与被测试件
B. 基片与被测试件 C 引线与被测试件D. 敏感栅与被测试件
2. 如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与街铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产
生位移，使空气隙δ发生变化。这种结构可作为传感器用于(D)
A、仅用于静态测量 B. 仅用于动态测量 C. 既不能用于静态测量，也不能用于动态测量 D.静态测量和动态测量
3. 利用( D)可制成半导体光敏电阻。利用(A )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。
A. 外光电效应
B. 压电效应 C 磁电效应 B 光电导效应 E. 声光效应
二、简答题{每小题5分，共2 0分)
4. 线性度: 实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出、输入的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度(或非线性误差)。
5. 静特性: 指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。
6. 压阻效应z 沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。
7. 莫尔条纹: 将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角。，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。
三、问答题(每小题6分，共2 4分)
8. 传感器是由哪几部分组成? 各有何功能?
答:传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输入转换成电路参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。
9. 金属应变片有哪些类型?
答:①电阻丝应变片;②金属筒式应变片。
10. 什么叫涡流效应?
答:当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应
1 1. 何为传感器的分辨力和阔值?
答z分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化值。阔值是能使传感器的输出产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。
四、综合题(共4 4 分)
12. 测试系统的组成框图如图所示，请将图中"传感器"后边两个框中的内容填写完整，并说明各组成部分的作用。(1 2分)
答案要点：
(1)传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器将被测量转换成电信号;(2) 信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、补偿、校正、模数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录; (3)显示与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。
13. 激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分辨力强。如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源， B是分光镜， M!是固定反射镜， M2 是可动反射镜， p是观察屏处，试介绍其工作原理;当M2 每移动半个光波波长时，写出被测长度x的公式。(1 6 分)
答案要点:
(1)来自光源S的光经半反半透分光镜B后分成两路，一路由固定反射镜M1反射，另一路经可动反射镜M2和B反射，在观察屏P 处相遇产生干涉。
(2) 当M2 每移动半个光波波长时，干涉条纹亮暗变化一次，因此被测长度为x = Nλ0/2n 式中， X一被测长度；N一干涉条纹亮暗变化次数；λ0一真空中光波波长;n一空气折射率
14.以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路? 哪个是恒压源驱动电路?并简述这两种驱动电路的优缺点。(1 6 分)
图1恒流驱动，图2恒压驱动。
(1)对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。
(2) 恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。2013年7月
一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。每空3分，共12分）
1.应变片绝缘电阻Rm 是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求Rm 的范围是 C
A. 50~100kΩ
B. 1~50MΩ
C. 50MΩ以上
D. 100~1000kΩ
2. 码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数
字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、 B 和 D 种。
A. 磁电式
B. 光电式
C. 感应同步器
D. 电磁式
3. 在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫 A
A. 外光电效应
B. 声光效应
C. 磁电效应
D. 压电效应
二、篱答题{每小噩5分，共20分}
4. 钱性度：实际测试获得传感器静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏簇，就称为线性皮(或非线性说越)。
5. 静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定软态时的撞击与输入关系，即当输入量是常量就变化极慢时，输出与输入的关系。
6. 光栅：在玻璃尺成砸璃盘上类似于刻线标尺就肢盘那样，进行长刻线( 一般为1 0 12mm)的密集刻划，得到黑白相阅、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的发黑，不激光。这就是光棚。
7. 阻电效应：某些晶体，当沿着一班方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等梓号相反的电荷F当外力去掉后，又恢复到不带电状态;当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种混象叫压电放应。
三、问答题(每小题6分，挟2 4分}
8. 测定频响函数的方法是什么? 常见标准输入信号有哪几种?
确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃俯号。
9. 什么叫金属应变片的横向效应?
沿应当E片轴向的应变Ex必然引起脂变片电阻的相对变化，而沿垂班于应变片轴向的横向应变乌也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。
10. 简述电容式传感器的优点。
①温度稳定性好;②结构简单，适应性强;③动态响应好z④可以实现非接触测量，具有平均效应;⑤灵敏度、分辨力高。
1 1. 什么叫涡流效应?
当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。
四、综合题(共4 4 分)
12. 画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(14 分)
答案要点:
(1)传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器将被测量转换成电信号; (3 分)
(2) 信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、补偿、校正、模数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录; (3 分〉
(3) 显示与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。(3 分〉
13. 常用的超声波探伤方法有哪些? 各有什么特点? (1 6 分)
答案要点:常用的超声波探伤方法有共振法、穿透法z脉冲反射法。( 4分)
共振法的特点是:可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管;工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。( 4分〉
穿透法具有以下特点:
(1)探测灵敏度较低，不易发现小缺陷；(2) 根据能量的变化即可判断有元缺陷，但不能定位;(3)适宜探测超声波衰减大的材料: (4) 吁避免盲区，适宜探测薄板;(5) 指示简单，便于启动摆在；(6) 对两探头的相对距离和位置主要求较高。(4分)
脉冲反射法的特点是:(1)探测灵敏度高;(2) 能准确地确定缺陷的位置和探路;(3) 可用不同波型揣测，应用范围广。
14. 激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分辨力高。如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源， B是分光镜， M1是固定反射镜， M2 是可动反射镜， p是观察屏处，试介绍其工作原理。(1 4分)
答案要点：
(1)来自光源S的光经半反半透分光镜B后分成两路，一路由固定反射镜M1 反射，另一路经可动反射镜M2 和B反射，在观察屏P 处相遇产生干涉。( 6 分〉
(2) M2 每移动半个光披波长时，干涉条纹亮暗变化一段，因此被测长度为x = Nλo /2n
式中， X…被测长度p；N一干涉条纹亮暗变化次数;λo…真空中光波波长;n一空气折射率。
2013年1月
一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。每空3分，共12分）
1.为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括 B 、 E 和桥路补偿法等。
A.温度补偿法
B. 双丝自补偿法
C. 电流补偿法
D. 电压补偿法
E. 单丝自补偿法
2. 固态压阻式传感器灵敏度高( 比金属丝高50~80 倍) ，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于 C 测量。
A. 精确
B.静态
C. 动态
D.随机
3. 零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个:一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于 D
A. 电源幅值及频率的不稳定
B. 温度变化引起线圈的铜电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化
C. 骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小
D. 磁性材料磁化曲线的非线性
二、简答题{每小题5分，共20分}
4. 静特性: 指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。
5. 分辨力: 传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。
6. 压阻效应: 沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。
7. 标定：在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。
三、问答题{每小题6分，共2 4分}
8. 传感器是由哪几部分组成? 各有何功能?
答:传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，
并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输入转换成电路
参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。
9. 热电阻式传感器有哪些类型?
答:热电阻式传感器的类型包括铀热电阻、铜热电阻、锢电阻、锺电阻等。
10. 什么叫涡流效应?
答:当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中
旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。
1 1. 声波形成干涉条件是什么?
答:频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相遇。
四、综合题{共4 4 分}
12. 影响测试系统正常工作的干扰有哪些? 如何防护? (1 2分)
答案要点:
(1)机械干扰。采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶。( 3分)
(2) 光干扰。将元件封闭在不透光的壳体内，注意对光的屏蔽。"(3 分〉
(3) 温、湿度干扰。采用导热性良好的金属材料制成屏蔽罩将需要防护的装置屏蔽起来，并使罩内温度分布均匀。对于高精度的计量测试工作，可安排在恒温室内进行，在测试的过程中还可采用温度补偿的方法以减小环境温度变化对测试结果的影响。环境去湿或在设计测试装置时采取防潮措施，如对电气元件和印刷电路板等浸渍防潮漆或用机硅橡胶或环氧树脂等灌装。( 3分〉
(4) 电磁干扰。屏蔽、接地和滤波等。(3 分)
13. 请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。(16 分)
答案要点:
(1)对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。( 4分)
(2) 恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。( 4分)
14. 简述利用PSD 进行三角法测距的原理。(16 分〉
答案要点:(1)光源发出的光经透镜L l聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD上，形成一个光点。( 4 分)
(2) 只要测出PSD 的光点位置坐标x 的值，即可测出待测体的距离。(4 分)
(3) 若透镜L1 与L2 间的中心距离为b ，透镜L2 到PSD 表面之间的距离( 即透镜L2 的焦距)为f ，聚焦在P SD表面的光点距离透镜L2中心的距离为x ，则根据相似三角形的性质，可得出待测距离D为2
D=bf/x
2012年7月
一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。每空3分，共12分）
1.在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫 C
A. 声光效应
B. 热释电效应 c.光生伏特效应 D. 光电导效应
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 B
A. 大
B. 小
C. 相等
3. 利用 D 可制成半导体光敏电阻。利用 A 制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。
A. 外光电效应
B.压电效应
C. 磁电效应
D. 光电导效应
E. 声光效应
二、简答题(每小题5分，共2 0分)
4. 传感器: 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、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。
5. 稳定性: 又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。一般以室温条件下经过一规定时间间隔后，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有时也用标定的有效期来表示。
6. 多普勒效应: 当声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为多普勒效应。
7. 霍尔效应: 金属或半导体薄片两端通以控制电流I ，在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势U H， U H的大小与控制电流I 和磁感应强度B成正比，这一现象称为霍尔效应。
三、问答题(每小题6 分，共2 4 分)
8. 无失真检测的条件是什么?
答:无失真检测条件是:幅频特性应当是常数(即水平直线);相频特性应该是线性关系。
9. 金属应变片有哪些类型?
答:①电阻丝应变片;②金属宿式应变片。
10. 磁电式传感器有何优点?
答:磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，
调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。
11. 何为传感器的分辨力和阀值?
答:分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化值口阔值是能使传感器的输出产生可测变化量的最小被测输人量值，即零点附近的分辨力。
四、综合题{共4 4 分}
12. 请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。(16 分)答案同2015.1月的16题。
13. 电桥是传感器的常用变换电路，请画出直流电桥与交流电桥的电路图，并列出各自的
平衡条件。( 1 6 分)
答案要点:
(1)直流电桥的平衡条件是: R 1 R 3 =R2R4
(2) 交流电桥的平衡条件是：Z1Z3 =Z2Z4Z j =
也可表达为：z 1 e jψ1 z j e jψ3 =z 2e jψ2 z 4e jψ4 即Z1Z3 =Z2Z4，ψ1+ψ3=ψ2+ψ4
14. 简述传感器的选用原则及设计测试系统时应考虑的因素。(12 分)
答案要点:传感器的选用原则:(1)仔细研究所测试的信号、分析测试环境和干扰因素、根
据测试范围确定选用什么样的传感器、确定测试方式、考虑传感器的体积、被测位置是否能安
下，传感器的来源、价格等因素。( 3分)
(2) 传感器灵敏度、频率响应特性、稳定性、精度。(3 分〉
设计测试系统时应考虑的因素z灵敏度、精确度、响应特性、线性范围、稳定性、测量方式、
各环节之间的配合、并尽量兼顾体积小、重量轻、结构简单、易于维修、价格便宜、便于携带、通
用化和标准化等一系列因素。( 6分)
2012年1月
一、简答题{每题6分，共2 4分}
1.压阻效应z沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。
2. 莫尔条纹z 将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角。，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。
3. 光栅z 在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线( 一般为10-12mm) 的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的发黑，不透光。这就是光栅。
4. 测定频响函数的方法有哪几种? 确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。
二、选择题{每空3分，共3 0分)
1.固态压阻式传感器灵敏度高(比金属丝高5 0 ~ 8 0 倍) ，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于( A)测量。
A. 动态c.精确
B. 静态D.随机
2. 超声波是( C )的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。
A. 电磁波
B.纵波 c.机械波 D. 表面波
3. 传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器( A )。
A. 其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近
B. 其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小
C. 其输出量中与被测输入量元关的不需要的变化小
D. 其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示
4. 改变电感传感器的引线电缆后， ( C )。
A. 不必对整个仪器重新标定
B. 必须对整个仪器重新调零
C. 必须对整个仪器重新标定
D.不必对整个仪器重新调零
5. 超声波的频率高( 可达10 9 Hz) ，因而( B ) ，绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播。
A. 速度快
B.波长短 c.波长长D.速度慢
6. 在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫( B )。
A. 声光效应
B. 光生伏特效应
C. 光电导效应
D. 热释电效应
7. 当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是→单色光，当入射光功率不变时，光电流随人射光披长变化而变化的关系I =
f (λ)，称为( C )。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。
A. 温度特性
B.光照特性 c.光谱特性 D.伏安特性
8. 电参量式传感器包括电阻式、( D )和( E )三种基本形式。
A. 电阻式
B.磁电式 c.压磁式 D.电容式 E. 电感式
9. 为使探头有效地向工件发射和接收超声波，必须使探头和工件探测面之间有良好的声藕合，藕合方式可分为直接接触法和( D )法。
A.液介
B. 气介
C. 固介
D. 液浸
三、综合题(共4 6分)
1.为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施? (1 0 分)
答案要点:粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，在环境温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，因此采用温度补偿措施。
2. 如何用磁电式传感器测量位移和加速度? (1 2 分)
答案要点:当传感器结构参数和磁场的磁感应强度确定后，磁电式传感器的感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度ν或φ成正比，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。
3. 什么是传感器? 画出其组成框图并介绍各环节的功能。(12 分)
答案要点:(1)传感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精确处理的另外一种量的测量装置或系统。
(2) 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
(3) 敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量; 转换元件把敏感元件的输出量转换成电路参量(电阻、电容、电感) ;转换电路将转换元件输出的电路参数转换成电量输出。(3分)
4. 图示是BYM 型压力传感器的结构原理图。弹簧管1 的自由端与差动式电感传感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。(1 2分)
答案要点:(1)线圈和衔铁构成差动变气隙自感式电感传感器，当压力P发生变化时，弹簧管1的自由端产生位移，使衔铁2产生移动，使两差动线圈5和6的电感值一个增加，一个减少。( 6 分)
(2) 衔铁位移的大小决定传感器输出信号的大小，衔铁移动的方向决定输出信号的相位，传感器输出信号的大小和相位与两差动线圈电感值的变化、衔铁的位置、压力之间有一个确定的关系，由此可以测得压力的大小。( 6分)
2011年7月
一、简答题(每题6 分，共2 4 分)
1. 塞贝克效应: 两种不同的导体或半导体组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，4J!U回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，称为热电势，这种现象称为塞贝克效应。
2. 稳定性: 又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。一般以室温条件下经过一规定时间间隔后，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有时也用标定的有效期来表示。
3. 测定频响函数的方法有哪几种?
确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。
4. 金属应变开有哪些类型? ①电阻丝应变片;②金属街式应变片。
二、选择题(每空3 分，共3 0 分)
1. ( A)是测试系统的第一环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。
A. 传感器
B.转换元件 c. 敏感元件 D. 被测量
2. 传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应，而与动态响应有关的参数，对一阶传感器有( E) ;对二阶传感器有固有频率和(D )。
A. 上升时间
B. 稳定时间 c. 超调量 D. 阻尼比 E. 时间常数
3. 磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为(C )磁头和(D )磁头。
A. 鉴幅
B. 鉴相 c. 静态D. 动态
4. 改变电感传感器的引线电缆后， (A)。
A. 必须对整个仪器重新标定
B. 必须对整个仪器重新调零 c. 不必对整个仪器重新标定 D. 不必对整个仪器重新调零
5. 固态压阻式传感器灵敏度高( 比金属丝高50~80 倍) ，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于(B )测量。
A. 静态
B. 动态 c. 精确D. 随机
6. 螺管型电感传感器按照其工作原理应属于(C )传感器。
A. 差动变压器式
B. 互感式c. 自感式D. 涡流式
7. 影响压电式传感器工作性能的因素很多，产生误差的原因主要有: （B）、（D）环境湿度的影响、基座应变的影响、噪声的影响等。
A. 声压的影响
B. 环境温度的影响c. 静电搞合的影响D. 横向灵敏度
三、综合题(共4 6分)
1. 什么是传感器? 画出其组成框图并介绍各环节的功能。(12 分)答案同201
2.7月的四、3题。
2. 何为热电阻式传感器? 常用的热电阻类型有哪些? (12 分〉
答案要点: ( 1 )利用导电材料的电阻率随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器，称为热电阻式传感器。( 6分)
(2) 热电阻的类型包括铅热电阻、铜热电阻、锢电阻、短电阻等。(6 分)
3. 用涡流传感器测量金属板厚度时需不需要恒温，为什么? (10 分)
答案要点:导体的电阻率ρ随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率p与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。
4. 如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。(12 分)
答案要点: ( 1 )如图所示是白发自收单换能器方式，换能器安装在最高液位之上的空气或气体中，超声换能器发出的超声脉冲在气体中从换能器传至液面，反射后再从液面返回同一换能器而被接收。( 6分)
(2) 如换能器至液面的垂直距离为L ，从发到收经过的时间为t ，超声波在气体中的传播速度为c ，则:L=1/2ct 2011年1月
一、选择题(选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空3 分，共12 分)
1.应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的 C 之间的电阻值。
A.覆盖片与被测试件
B. 基片与被测试件c.引线与被测试件D. 敏感栅与被测试件
2、此题同2014.1月的一、2小题。D
3. 磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为 A 磁头和 B 磁头。
A.静态
B.动态c. 鉴幅D. 鉴相
二、简答题{每小题5分，共2 0分}
4. 动特性: 指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
5. 线性度：实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度(或非线性误差〉。
6. 塞贝克效应: 两种不同的导体或半导体A 和B 组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为To ，则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，称为热电势，这种现象称为塞贝克效应。
7. 莫尔条纹：将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角。，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。
三、问答题(每小题6分，共2 4分}
8. 传感器是由哪几部分组成? 各有何功能?
答:传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确
定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输入转换成电路参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。
9. 测定频响函数的方法是什么? 常用输入标准信号有哪几种?
答:确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。
10. 磁电式传感器有何优点?
答:磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。
1 1. 超声肢的波型有几种? 是根据什么来分类的?
答:超声波的波型有纵波、横波、表面波(亦称瑞利披)、兰姆波。
依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来进行分类。
四、综合题{共4 4 分}
12. 螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点? (1 4分)
答案要点：
(1)变气隙型电感传感器灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重，为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内，通常为气隙乱的1/5以下，同时，这种传感器制造装配困难。( 7分) (2) 螺管型电感传感器的灵敏度低，但量程大，线性性较好，制造装配方便，批量生产的互换性强。
13. 画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原理。
答案要点:
(1)霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导体周围会产生→正比于该电流的磁场。
(2) 霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势:U H= K
H IB 。电流表中霍尔元件的灵敏度K
H
、控制电流I 为定值，霍尔
元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。
14. 接近开关有哪些? 选择接近开关应考虑哪些因素? (1 4分)
答案要点:(1)接近开关有涡流式、电容式、霍尔式、光电式、热释电式，以及利用多普勒效应制成的超声波、微波接近开关。( 6分)
(2) 选择接近开关应考虑应用对象、重复定位精度、开关频率、负载接法、动作差程、以及工作电压范围、负载电流大小、工作温度范围、动作距离、通态压降、以及断态漏流等。
2010年7月
一、简答题(每题6分，共2 4分)
1.动特性:指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。
2. 分辨力: 传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。
3. 光栅: 在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线( 一般为10-12mm) 的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的发黑，不透光。这就是光栅。
4. 标定: 在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。
二、选择题(每空3分，共3 0分)
1.金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数( B)。
A. 大
B.小c.相等
2. 码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、( A )和( C )三种。
A. 光电式
B.暗电式
C. 电磁式
D. 感应同步器
3. 在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫( D )。
A. 压电效应
B. 声光效应c.磁电效应D. 外光电效应
4. 当光栅付中任一光栅沿垂直于刻线方向移动时，莫尔条纹就会沿近似( A)的方向运
动。当光栅改变运动方向时，莫尔条纹也随之改变运动方向，两者具有相对应的关系。因此可以通过测量莫尔条纹的运动来判别光栅的运动。
A. 垂直于光栅移动方向
B. 平行于光栅移动c.与光栅移动方向成4 5。角D.与光栅移动方向成1 3 5。角
5. 应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、( C)和( D )等。
A.测量范围的选择
B. 电源的选择c.阻值的选择D. 尺寸的选择E. 精度的选择
6. 应变片绝缘电阻是指巳粘贴的应变片的(B)之间的电阻值。
A. 覆盖片与被测试件
B. 引线与被测试件c.基片与被测试件D. 敏感栅与被测试件
7. 当声波传播至两介质的分界面，→部分能重返回原介质，称为反射波; 另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为( C)。
A. 驻波
B. 兰姆波c.折射波D. 波型转换
8. 零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个：一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零;二是由于( A)。
A. 磁性材料磁化曲线的非线性
B. 温度变化引起线圈的铜电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化
c.电源幅值及频率的不稳定D. 骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小
三、综合题(共4 6 分)
1.用涡流传感器测量金属板厚度时需不需要恒温，为什么? ( 1 0 分)
答案要点:导体的电阻率ρ随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率ρ与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。
2. 如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10 分)
答案要点:使电极2的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。
3. 只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法。
答案要点; (l)线圈与磁场发生相对运动; (2) 磁路中磁阻变化;(3) 恒定磁场中线圈面积变化。
4. 如图所示是PSD 光学三角法测距系统的工作原理图，光源发出的光经透镜Ll聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD上，形成一个光点。令透镜Ll与L2间的中心距离为b ，透镜L2到P SD表面之间的距离(即透镜L2的焦距)为f ，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为X ，求待测距离D的值。(1 4 分)
答案要点;(1)光源发出的光经透镜L l聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜LZ
聚焦到一维P SD上，形成一个光点。( 4 分)
(2) 只要测出PSD 的光点位置坐标x 的值，即可测出待测体的距离。(4 分)
(3)若透镜L l与L2间的中心距离为b ，透镜L2到PSD表面之间的距离(即透镜L Z的焦距)为j ，聚焦在P SD表面的光点距离透镜LZ中心的距离为x ，则根据相似三角形的性质，可得出待测距离D为:D=bf/x
2010年1月
一、简答题(每小题6分，共24分)
1. 霍尔效应:金属或半导体薄片两端通以控制电流 I,在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势、UH,UH的大小正比于控制电流I和磁感应强度B，这一现象称为霍尔效应。
2. 压电效应:某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷;当外力去掉后，又恢复到不带电状态;当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫压电效应。
3. 传感器无失真检测的条件是什么?
传感器无失真检测条件是:幅频特性应当是常数(即水平直线);相频特性应该是线性关系。
4. 什么叫金属应变片的横向效应?
沿应变片轴向的应变εx必然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变εy也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。
二、选择题(每空3分，共30分)
1．超声波在固体中可穿透几十米的长度，在液体、固体中衰减( )，碰到杂质或分界面
就会有显著( C )。
A. 小B．大C. 反射D．折射E. 透射
2．压电材料开始丧失压电特性时的温度叫( D )。
A．压电系数 B．弹性系数C. 机电耦合系数D. 居里点
3．改变电感传感器的引线电缆后，( C )。
A.不必对整个仪器重新标定B．必须对整个仪器重新调零 C.必须对整个仪器重新标定D．不必对整个仪器重新调零
4．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数
字式的传感器。码盘按结构可以分为( C )、( D )和电磁式三种。
A. 感应同步器B．磁电式 C. 接触式 D. 光电式
5．应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片( B )的之间的电阻值。
A．覆盖片与被测试件B．引线与被测试件C. 基片与被测试件 D．敏感栅与被测试件
6．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变
化，这种现象称为( D )。
A. 磁电效应 B．声光效应 C. 光生伏特效应 D．光电导效应
7．如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙δ发生变化。这种结构可作为传感器用于( C )。
A．静态测量B．动态测量C. 静态测量和动态测量D．既不能用于静态测量，也不能用于动态测量
8．环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变，这种现象称为( D )。温度升高会引起光敏元件的光电流及光谱特性等变化。
A.光谱特性
B.光照特性
C.频率特性
D.温度特性
三、综合题(共46分)
1. 由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工作原理。(10分)
答案要点 :由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势:UH=KHIB。电流表中霍尔元件的灵敏度KH、控制电流I为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通;UV磁场的测量可间接测得电流的大小。
2．粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。(10分)
答案要点 :(1)环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻相对变化;(5分) (2) 环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长(或压缩)，引起电阻的相对变化。
3．只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法?(12分)
答案要点:(1)线圈与磁场发生相对运动;(2)磁路中磁阻变化;(3)恒定磁场中线圈面积变化。
4。如图所示是两种光电转速传感器的工作原理图，试介绍其工作原理。(14分)
答案要点 :反射型光电转速传感器在电机的转轴上沿轴向均匀涂上黑白相间条纹。光源发出的光照在电机轴上，再反射到光敏元件上。由于电机转动时，电机轴上反光面和不反光面交替出现，所以光敏元件间断地接收光的反射信号，输出相应的电脉冲。电脉冲经放大整形电路变换为方波，根据方波的频率，就可测得电机的转速。(5分)
直射型光电转速传感器在电机轴上装有带孔的圆盘，圆盘的一边设置光源，另一边放置光电元件。当光线通过圆盘上的孔时，光电元件产生一个电脉冲。当电机转动时，圆盘随着转动，光电元件就产生一列与转速及圆盘上的孔数成正比的电脉冲数，由此可测得电机的转速。电机的转速n为：n= 60 f /N 式中，N—圆盘的孔数或白条纹的条数;f一电脉冲的频率。
《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
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。
一、单项选择题（每小题4分，共40分） 1.差动变压器属于(C )。 A. 电容式传感器 B. 压电式传感器 C. 电感式传感器 2. 利用(A )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。A. 外光电效应 B.压电效应 C. 声光效应 3. 压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有(C ) A.消除电缆电容对灵敏度的影响 B. 减小测量误差 C. 把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 4. 以下(B )是影响CMOS 传感器性能的首要问题。 A. 暗电流 B. 噪声 c.像素的饱和 5. 超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以(B )的应用最为广泛。 A. 电动式换能器 B. 压电式换能器 C. 电磁式换能器 6. ( B)被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探伤、测厚以及测量物体的密度等。 A.α射线 B.y 射线 c. x 射线 7. 首先对红外辐射进行(A ) ，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释电红外传感器产生，并输出交变信号。 A. 调制 B.滤波 c.补偿 8. 以下（C）不属于虚拟仪器技术所具有的特点。 A. 集成性强 B. 扩展性强 c.开发时间长 9. 超声波的频率高，因而(A ) ，绕射现象小，方向性好，能够形成射线而定向传播。 A. 波长短 B. 波长长 c.速度慢 10. 金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数(B )。 A. 大 B. 小 c.相等 11.应变片绝缘电阻Rm 是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求Rm 的恰当范围是(C )以上。 A. 70-100MΩ B. 60-100MΩ C. 50-100MΩ 12. 磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为(A )磁头和(B )磁头。 A. 静态 B.动态 C. 鉴幅 D.鉴相 13.应变片绝缘电阻是指己粘贴的应变片的( C)之间的电阻值。 A. 覆盖片与被测试件 B. 基片与被测试件 C 引线与被测试件 D. 敏感栅与被测试件 14. 如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与街铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙δ发生变化。这种结构可作为传感器用于(D)
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。（×）
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
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；
最新国家开放大学电大本科《传感器与测试技术》期末题库及答案 考试说明：本人针对该科精心汇总了历年题库及答案，形成一个完整的题库，并且每年都在更新。该题库对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。 《传感器与测试技术》题库及答案一 一、简答题(每小题5分。共20分) 1．传感器： 2．静特性： 3．霍尔效应： 4．压电效应： 二、选择题(选择正确的答案，将其对应的字母填入括号内。每空3分。共12分) 5．在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫( )。 A ．声光效应 B ．热释电效应 C ．光电导效应 D ．光生伏特效应 6．应变片绝缘电阻R m 是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常 要求R m 的范围是( )。 A ．50～100ΩM 以上 B ．10～100ΩM 以上 C ．50～l00ΩK 以上 D ．100～500ΩM 以上 7．利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。利用( )可制成半导体光敏电阻。利用( )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。 A ．压电效应 B ．外光电效应 C ．磁电效应 D ．声光效应 E ．光电导效应 三、问答题(每小题6分，共24分) 8．无失真检测的条件是什么? 9．什么叫金属应变片的横向效应? 10．磁电式传感器有何优点? 11．简述电容式传感器的工作原理。 四、简答题(16分)
《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
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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。
d .尺寸的选择 e.精度的选择 、简答题（每小题 5 分，共 20分） 1．传感器： 2．静特性： 3．超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？ 4．简述电容式传感器的工作原理。 二、选择题（每空 3分，共 27 分） 1．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘 按结构可以分为接触式、 __________________________________ 和 __________ 三种。 a. 光电式 b .磁电式 c .电磁式 d.感应同步器 2．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。 a .表面波 b .兰姆波 c .驻波 d .波型转换 3. 改变电感传感器的引线电缆后， ________________ 。 a. 不必对整个仪器重新标定 b. 必须对整个仪器重新调零 c. 必须对整个仪器重新标定 d. 不必对整个仪器重新调零 4. ____________________________________________________ 应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、 、 等。 a .测量范围的选择 b.电源的选择 c .阻值的选择 f .结构的选择 5. ____________________________________ 应变片绝缘电阻是指已粘贴的 应变片的之间的电阻值。
a.覆盖片与被测试件 b.引线与被测试件c基片与被测试件d.敏感栅与被测试件 6.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为 a.磁电效应 b .声光效应c.光生伏特效应d.光电导效应 7?如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙， 空气隙厚度为'o传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生 位移，使空气隙15发生变化。这种结构可作为传感器用于_____________________ o a.静态测量 b .动态测量c.静态测量和动态测量 d.既不能用于静态测量，也不能用于动态测量三、综合题（共53 分） 1.激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分辨力高。如图所示是 迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜，M1是固定反射镜，M2是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。（15分）
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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。
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
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。
最新国家开放大学电大《传感器与测试技术（本）》网络核心课形考网考作业及答案 100%通过 考试说明：2018年秋期电大把《传感器与测试技术》网络核心课纳入到“国开平台”进行考核，它共有四个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。做考题时，利用本文档中的查找工具，把考题中的关键字输到查找工具的查找内容框内，就可迅速查找到该题答案。本文库还有其他网核及教学考一体化答案，敬请查看。 形考作业1 一、判断题（共20小题，每小题5分，共100分） 题目1 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。选择一项： 对 错 题目2 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。 选择一项： 对 错 题目3 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。 选择一项： 对 错 题目4 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。 选择一项： 对 错 题目5 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。 选择一项：对 错 题目6 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。 选择一项： 对 错 题目7 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。 选择一项： 对 错 题目8 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。 选择一项： 对 错 题目9 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。选择一项： 对 错 题目10 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。 选择一项：
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
传感器与测试技术课程设计 《荷重传感器及电子秤》 课程设计
分校（站、点）： 年级、专业：机械制造及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期： 2012、6 一，设计简述 随着现代化生产的发展，电子秤在许多商业活动中已成为不可缺少的计量工具。电子秤作为一个典型的自动检测系统，也可归纳为由三大环节所组成。 如图1所示一次仪表通常指的是传感器，它是由敏感元件，电路，机构等组成，是利用某些特殊材料对某些物理量具有一定的敏感，然后转换成电量（电压，电流）。通常来自一次仪表的电信号比较弱小，不足以驱动显示器。为此采用二次仪表对信号进行放大；来自一次仪表的电信号往往还夹带外部的干扰信号，必须把它去除，一般二次仪表还包括滤波电路用以消除干扰。传感器的转换关系往往并不服从线性关系，所以有时还需要进行适当的线性补偿处理。故称二次仪表为测量与显示部件。
二次仪表的输出信号可能是模拟量，也可能是数字量。三次仪表是采用了计算机技术，所以要求二次仪表的输出信号必须是数字信号。三次仪表将进一步对信号进行处理并形成控制量输出。作为规模较小的仪表系统，三次仪表主要是以中央处理器为核心的数字电路，组成智能化仪表。使整个测量系统的性能与功能大大提高。 图2所示的以单片机为核心部件组成三次仪表，它大大丰富了电子秤功能。 各种各样形式的电子秤的仪表结构都是大同小异的，都必须利用荷重传感器来采集重量信号并变换成相应大小的电信号。电子秤的二次仪表把来自荷重传感器的微弱电压信号进行放大，滤波。这不仅为了提高灵敏度，更重要的是与下一环节的电路进行正确匹配。目前大多数电子秤是数字显示方式，所以模拟信号还必须作模数转换。有了AD转换器的数码信号，就可以进行自动标度变换、自动超载报警、自动数字显示。还可以增加人机对话键盘、与外部设备的数据交换与通信、输出模拟或数字控制信号等功能。由此大大提高了性能。 二，设计过程 1、荷重传感器电子称传感器的选用 荷重传感器的形式有电阻式、电容式、压磁式等多种形式。电阻式传感器又分为