课题一 传感器与检测技术的基础理论
1-1 有一数字温度计，它的测量范围为-50～+150C ?，精度为0.5级。求当示值
分别为-20C ?、+100C ?时的绝对误差及示值相对误差。
1-2 欲测240V 电压，要求测量示值相对误差不大于0.6%±，问选用量程为250V
电压表，其精度为哪级？若选用量程为300V 和500V 电压表，其精度又为哪级？
1-3 已知待测电压约为80V 左右。现有两只电压表，一只为0.5级，测量范围为
0～300V ，另一只为1.0级，测量范围为0～100V 。问选用哪一只电压表测量较好？为什么？
1-4 用一台三位数字电子温度计测量温度，数字面板上显示如图1－1所示的数
值，求该仪表的分辨力、被测温度值、示值相对误差、满意相对误差。（提
示：该三位数字表的量程上限为199.9C ?）
1-5 有一台测量压力的仪表，测量范围为60~10a P ，压力p 与仪表输出电压之
间的关系为
2012o p p U a a a =++ 式中，2
550122,10(10),0.5(10)a a mV mV mV a a a P P ===-，求：
1）该仪表的输出特性方程。
2）画出输出特性曲线示意图（x 轴、y 轴均要标出单位）。
3）该仪表的灵敏度表达式。
4）画出灵敏度曲线图。
5）该仪表的线性度。
1-6 检测系统由哪几部分组成？说明各部分的作用。
1-7 非电量的电测法有哪些优点？
1-8 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？
1-9 某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm 变到5.0mm
时，位移测量仪的输图1－1 数字式电子温度计面板示意图
出电压由3.5V 减至2.5V ，求该仪器的灵敏度。
1-10 某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下：
铂电阻温度传感器： C Ω35.0
电桥： V 01.0
放大器： 100（放大倍数）
笔式记录仪： V cm 1.0
求：（1）测温系统的总灵敏度；
（2）纪录仪笔尖位移4cm 时。所对应的温度变化值。
1-11 有三台测温仪表，量程均为0~600C ，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500C 的温度，要求相对误差不超过2.5%，选哪台仪表合理？ 1-12什么是系统误差和随机误差？正确度和精密度的含义是什么？它们各反映
何种误差？
1-13 服从正态分布规律的随机误差有哪些特征？
1-14 等精度测量某电阻10次，得到的测量值如下：
Ω
=Ω=Ω=Ω
=Ω=Ω
=Ω=Ω
=Ω=Ω
=60.16782.16785.16700.16888.16787.16760.16760.16745.16795.16710987654321R R R R R R R R R R （1） 求10次测量的算术平均值R ，测量的标准误差σ和算术平均值的标准误
差s ；
（2） 若置信概率取99.7%，写出被测电阻的真值和极限值。
课题二 电阻式传感器
2-1 弹性元件在传感器中起什么作用？
2-2 试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。 2-3 绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力。
2-4 热电阻传感器有哪几种？各有何特点及用途？
2-5 简要说明气敏、湿敏电阻传感器的工作原理并举例说明它们的用途。 2-6 电阻应变片阻值为120Ω，灵敏系数K ＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m 的圆
形钢柱表面，钢材的112210E N m =?，0.3μ=。求钢柱受10t 拉力作用时，应变片的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？
2-7 有一额定负荷为2t 的圆筒荷重传感器，在不承载时，四片应变片阻值均为
120Ω，传感器灵敏度为0.82mV V ，应变片的K ＝2，圆筒材料的0.3μ=，电桥电源电压2i V U =，当承载为0.5t 时（1R 、3R 沿轴向粘贴，2R 、4R 沿圆周方向粘贴），求：1）1R 、3R 的阻值；2）2R 、4R 的阻值；3）电桥输出电压o U ；4）每片应变片功耗w P 。
2-8 有一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图3－1所示。1R 、3R 、2R 、4R 贴
在等截面轴上。已知等截面轴的截面积为20.00196
m ，弹性模量E 为1122.010N m ?，泊松比为0.30。1R 、3R 、2R 、4R 标称阻值均为120Ω，灵敏度为2.0，他们组合桥如图b 所示，桥路电压为2V ，测得输出电压为
2.6mV 。求：
1）等截面轴的纵向及横向应变。
2）重物m 有多少吨？
2-9 有一应变式等强度悬臂梁式力传感器，如图3－2所示。假设悬臂梁的热膨胀系数与应变片中的电阻热膨胀系数相等，12R R =，构成半桥双臂电路。1）求证：该传感器具有温度补偿功能；2）设悬臂梁的厚度0.5mn δ=，长度015mn l =，
图3－1 测量吊车起吊重物重量的拉力传感器示意图
2
34
o )a )b
固定端的宽度18b mn =，材料的弹性模量522.010E N m =?，桥路的输入电压2i V U =，输出电压为1.0mV ，K ＝2.0。求作用力F 。
2-10 铜电阻的阻值t R 与温度t 的关系可用下式表示
0(1)t t R R α=+
已知铜电阻的0R 为50Ω，温度系数α为34.2810C -??，求当温度为100C ?时的铜电阻阻值。
2-11直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别？
2-12热电阻测温时采用何种测量电路？为什么要采用这种测量电路？说明这种
电路的工作原理。
2-13 采用阻值为120Ω、灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的
固定电阻组成电桥，供桥电压为4V ，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
2-14采用阻值Ω=120R ，灵敏度系数K =2.0的金属电阻应变片与阻值Ω=120R
的固定电阻组成电桥，供桥电压为10V ，当应变片应变为1000με时，若要使输出电压大于10mV ，则可采用何种接桥方式（设输出阻抗为无穷大）？ 2-15下图所示为一直流电桥，供电电源电动势3=E V ，Ω==10043R R ，1R 和2R
为相同型号的电阻应变片，其电阻均为Ω100，灵敏度系数K =2.0。两只应变片分别粘贴于等强度梁同一截面的正反两面。设等强度梁在受力后产生的应变为5000με，试求此时电桥输出端电压O U 。
图3－2 应变式等强度悬臂梁力传感器
有一个额定荷重为20*103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度k为2mv/v，桥路电压ui为12v.求：
1）在额定荷重时的输出电压uom
2）在承载为5*103N时的输出电压uo
3）若在额定荷重时要得到10v的输出电压，放大器的放大倍数为多少倍
4）若要得到上述放大倍数，只用一级差分放大器行吗？为什么？应采用什么元件来微调放大倍数？放大第几级？
课题三 电容式传感器
3-1 电容式传感器有什么特点？试举出你所知道的电容传感器的实例。
3-2 图5-18所示为差动筒形电容传感器及转换电路。求证：当测杆上升H 时， 3-3 粮食部门在收购、存储粮食时，需测定粮食的干燥程度，以防霉变。请你根
据已学过的知识设计一个粮食水份含量测试仪（画出原理图、传感器简图，并简要说明它的工作原理及优缺点）。
3-4 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容传感器的灵敏度？为了提高传
感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？
3-5 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？
3-6 有一平面直线位移型差动电容传感器其测量电路采用变压器交流电桥，结构
组成如图所示。电筒传感器起始时mm b b b 2021===，mm a a a 1021===，极距mm d 2=，极间介质为空气，测量电路中t u i ωsin 3=V ，且i u u =。试求动极板上输入一位移量mm x 5=?时的电桥输出电压0u 。
3-7 变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。传感器的起始
电容量pF C x 200=，定动极板距离mm d 5.10=，pF C 100=，运算放大器为理想放大器（即∞→∞→i Z K ，），f R 极大，输入电压t u i ωsin 5=V 。求当电容传感器动极板上输入一位移量mm x 15.0=?使0d 减小时，电路输出电压0u 为多少？
3-8 如图所示正方形平板电容器，极板长度cm a 4=，极板间距离mm 2.0=δ。若
用此变面积型传感器测量位移x ，
试计算该传感器的灵敏度并画出传感器的
特性曲线。极板间介质为空气，m F /1085.8120-?=ε。
课题四 电感式传感器
4-1 电感式传感器有几大类？各有何特点？
4-2 什么叫零点残余电压？产生的原因是什么？
4-3 图4-24所示是一种差动整流的电桥电路，电路由差动电感传感器1Z 、2Z 以
及平衡电阻1R 、2R （12R R =）组成。桥的一个对角线接有交流电源i U ，另一个对角线为输出端o U 。试分析该电路的工作原理。
4-4 差动变压器式“差压变送器”见图4-16，其差压与膜盒挠度的关系、差动
变压器衔铁的位移与输出电压的关系如图所示。求：当输出电压50mV 时，差压P1-P2为多少帕斯卡？
4-5 用一电涡流式测振仪测量某种机器主轴的轴向振动，已知传感器的灵敏度为
20mV/mm 。最大线性范围为5mm 。现将传感器安装在主轴的右侧，如图4-26b 所示。问：
1）传感器与被测金属的安装距离l 为多少毫米时可得到良好的测量效果？
2）轴向振幅的最大值是多少？
3）主轴振动的基频f 是多少？
4-6 影响差动变压器输出线性度和灵敏度 的主要
因素是什么？
4-7 电涡流式传感器的灵敏度主要受哪些因素影响？
它的主要优点是什么？
4-8 试说明图所示的差动相敏检波电路的工作原理。 4-9如图所示的差动电感式传感器的桥式测 量电路，1L 、2L 为传感器的两差动电感线圈的电感，其初始值均为0L 。1R 、2R 为标准电阻，u 为电源电压。试写出输出电压0u 与传感器电感变化
量L ?间的关系。
4-10如图所示为一差动
整流电路，试分析电路的
工作原理。
o
U
图4-24 差动整流电桥电路
0U
课题五 压电式传感器
5-1 什么是压电效应？以石英晶体为例说明压电晶体是怎样产生压电效应的？ 5-2 常用的压电材料有哪些？各有哪些特点？
5-3 压电式传感器能否用于静态测量？为什么？
5-4 某压电式压力传感器的灵敏度为4810a pC P -?，假设输入压力为5
310a P ? 时的输出电压式1V ，试确定传感器总电容量。
5-5 用压电式加速度计及电荷放大器测量振动，若传感器灵敏度为7pC g （g
为重力加速度），电荷放大器灵敏度为100mV pC ，试确定输入3g 加速度时系统的输出电压。并计算此时该电荷放大器的反馈电容Cf 。
5-6 图6-9所示是用压电式传感器和电荷放大器测量某种机器的振动，已知传感
器的灵敏度为10mv/g ，测得输出电压峰值为Uom=0.04V,振动频率为100Hz 。
1）求机器振动的加速度最大值
am(m/s2);
2)假定振动为正弦波，求振动的速
度v(t)；
3）求出振动的幅度的最大值xm0
提示：
5-7 根据图6-10所示石英晶体切片上的 受力方向，标出晶体切片上产生电荷的
符号。
5-8 压电式传感器测量电路的作用是什么？其核心是解决什么问题？
5-9 一压电式传感器的灵敏度mPa pC K /101=，连接灵敏度pC K /008.02Ｖ=的
电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度Ｖ/253mm K =，当压力变化m P a p 8=?时，纪录笔在记录纸上的偏移为多少？
5-10 某加速度计的校准振动台，它能作50H Z 和1g 的振动，今有压电式加速度
图6-10 石英晶片的受力示意图
y y y y
ω图6-9 压电式加速度传感器测振示意图 1－传感器 2－机器 3－底座
计出厂时标出灵敏度g
，由于测试要求需加长导线，因此要重
100Ｖ
K/
m
新标定加速度计灵敏度，假定所用的阻抗变换器放大倍数为1，电压放大器放大倍数为100，标定时晶体管毫伏表上指示为9.13Ｖ试画出标定系统的框图，并计算加速度计的电压灵敏度。
5-11压电式单向脉动力传感器测一正弦变化的力，压电元件用两片压电陶瓷并联，压电常数为200*10-12C/N，电荷放大器的反馈电容Cf=2000pF，测得输出电压uo=5sinwt。求：
1）该压电传感器产生的电荷（瞬时值）
2）此时作用在其上的正弦脉动力（瞬时值）
课题六磁电式传感器
6-1 说明磁电式传感器的基本工作原理
6-2 试通过转速测量系统的实例说明磁电式转速传感器的应用。
6-3 磁电式振动传感器与磁电式转速传感器在工作原理上有什么区别？
6-4 采用SZMB-3型磁电式传感器测量转速，当传感器输出频率为1Kh Z的正弦波信号时，被测轴的转速是多少？
6-5 磁电式传感器能否检测表面粗糙度？试绘出其原理图。
6-6 请写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量。
6-7 图8-11是霍尔式钳型电流表结构图，请你分析它的工作原理。
6-8 图8-12是霍尔式加速度计示意图，请你分析其工作原理。
6-9 请你设计一种霍尔式液位控制器，要求：
1）画出磁路系统示意图；
2）画出电路原理简图；
3）简要说明其工作原理。
6-10 请你在分析了图8-6至8-12以后，说出在这几个霍尔传感器应用的实例中，哪几个采用的是线性霍尔集成电路？哪几个采用的是开关型霍尔集成电路？
6-11 什么是霍尔效应？
6-12 为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？
6-13 为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料？
6-14 霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系？
6-15 什么是霍尔元件的温度特性？如何进行补偿？
6-16 集成霍尔传感器有什么特点？
6-17 写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量。
6-18 设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统。要求画出磁路系统示意图和电路原理简图，并简要说明其工作原理。
6-19 下图是一个采用霍尔传感器的钳型电流表结构图，试分析它的工作原理。6-20 通过一个实例说明开关型集成霍尔传感器的应用。
6-21如图所示为一个交流钳形数字电流表的原理图。环形磁极束器的作用是将载流导线中被测电流产生的磁场集中到霍尔元件上，以提高灵敏度。设霍尔元件的灵敏度系数为K H，通入的控制电流为I C。作用于霍尔元件的磁感应强度B与检测电流I x成正比，比例系数为K B。现通过测量电路求得霍尔输出电压为U H，求被测电流I x及霍尔电压的电流灵敏度K。
课题七 热电偶传感器
7-1 什么是金属导体的热电效应？试说明热电偶的测量原理。
7-2 试分析金属导体产生接触电动势的原因。
7-3 补偿导线的作用是什么？使用补偿导线的原则是什么？
7-4简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。
7-5 试证明图9-17所示热电偶回路中，加入第三种材料C ，第四种材料D （无论
插入何处），只要插入材料两端温度相同，则回路总电动势不变（na>nB,t>t0）。
7-6用镍铬-镍硅（K ）热电偶测温度，已知冷端温度为40℃，用高精度毫伏表测
得这时的热电动势为29.188mV ，求被测点温度。
7-7 图9-18所示镍铬-镍硅热电偶，A ’、B ’为补偿导线，Cu 为铜导线，已知
接线盒1的温度t1=40.0℃，冰水温度t2=0.0℃，接线盒2的温度t3=20.0℃。
1）当U3=39.310mV 时，计算被测点温度t 。
2）如果A ’、B ’换成铜导线，此时U3=37.699mV ，再求t.
7-8 图9-19所示热电偶测温线路，A 、B 为热电极，A ’、B ’是两种廉价金属，
它们的电子浓度之比相等，即nA/nA ’=nB/nB ’。
1）求证：A ’、B ’与A 、B 连接后总的Uo 仅取决于A 、B 及T 、To ，而与Ta 及A ’、B ’无关。
2）A ’、B ’在测量中起什么作用？
t 接线盒1接线盒2
冰瓶图9-18 采用补偿导线的镍铬－镍硅热电偶测温示意图
t 0
t 图9-17 热电偶测量回路
7-9 试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。
7-10已知铂铑10-铂（S ）热电偶的冷端温度Ｃ 250=t ，现测得热电动势
()Ｖm t t E 712.11,0=，求热端温度t 是多少摄氏度？
7-11已知镍铬-镍硅（K ）热电偶的热端温度Ｃ 800=t ，冷端温度Ｃ 250=t ，求
()0,t t E 是多少毫伏？
7-12现用一支镍铬-康铜（E ）热电偶测温，其冷端温度为Ｃ 30，动圈显示仪表
（机械零位在Ｃ 0）指示值为Ｃ 400，则认为热端实际温度为Ｃ 430，对不对？为什么？正确值是多少？
7-13 如图所示之测温回路，热电偶的分度号为K ，仪表的示值应为多少摄氏度？
7-14用镍铬-镍硅（K ）热电偶测量某炉温的测量系统如图所示，已知：冷端温
度固定在Ｃ 0， Ｃ 300=t ，仪表指示温度为Ｃ 210，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线A '和B '相互接错了，问：炉温的实际温度t 为多少摄氏度？
课题八 光电传感器
8-1 光电效应有哪几种？与之对应的光电元件各是哪些？请简述其特点。 8-2 光电传感器可分为哪几类？请各举出几个例子加以说明。
8-3 某光敏三极管在强光照时的光电流为 2.5mA ，选用的继电器吸合电流为
50mA ，直流电阻为250。现欲设计两个简单的光电开关，其中一个是有强光
Ｃ400Ｃ300
T
图9-19 热电偶测温线路
照时继电器吸合，另一个相反，是有强光照时继电器释放。请分别画出两个光电开关的电路图（采用普通三极管放大），并标出电源极性及选用的电压值。
8-4 某光电开关电路如图7-23所示，请分析其工作原理，并说明各元件的作用，
该电路在无光照的情况下继电器K 是处于吸合还是释放状态？
8-5 某光电池的光电特性如图7-16所示，请你设计一个较精密的光电池测量电
路。要求电路的输出电压U 。与光照度成正比，且当光照度为10001X 时输出电压U 。=4V 。
8-6 造纸工业中经常需要测量纸张的“白度”以提高产品质量，请你设计一个自动检测纸张“白度”的测量仪，要求：
1）画出传感器简图；
2）画出测量电路简图；
3）简要说明其工作原理。
8-7 常用的半导体光电元件有哪些？它们的图形符号如何？
8-8 对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。
8-9 什么是光电元件的光谱特性？
8-10 光电传感器由那些部分组成？被测量可以影响光电传感器的那些部分？ 8-11 模拟式光电传感器有哪几种常见形式？
8-12 光纤传感器有那两种类型？说明各自的工作原理。
8-13 红外线的特性是什么？它与一般光线有什么不同？
8-14 红外探测器有几种？它们有什么不同？
8-15 请用红外传感器设计一台红外防盗装置（画出它的示意图），并说明其工作
原理？
8-16 激光是怎样形成的？它具有哪些特点？
8-17 激光器有几种？各自的特点是什么？
8-18 请用激光传感器设计一台激光测量汽车速度的装置（画出示意图），并论述
其测速的基本工作原理。
图7-23 光电开关电路
5V
课题九半导体传感器
1-1 简要说明气体传感器有哪些种类，并说明它们各自的工作原理和特点。
1-2 说明含水量检测与一般的湿度检测有什么不同。
1-3 烟雾检测与一般的气体检测有什么不同。
1-4 根据所学知识试画出自动吸排油烟机的电路原理框图，并分析其工作过程。
1-5 目前湿度检测研究的主要方向是什么。
课题十声波传感器
10-1 什么是纵波、横波和表面波？它们各有什么不同？
10-2什么是反射定律和折射定律？举例说明如何用这两个定律进行测量？
10-3 用超声波探头测工件时，往往要在工件与探头接触的表面上加一层耦合剂，这是为什么？
10-4请你依据已学过的知识设计一个超声波液位计（画出原理框图，并简要说明它的工作原理、优缺点）。1．超声波发生器种类及其工作原理是什么？它们各自特点是什么？
10-5 根据你已学过的知识设计一个超声波探伤实用装置（画出原理框图），并简要说明它探伤的工作过程？
10-6 比较微波传感器与超声波传感器有何异同。
课题十一数字式传感器
11-1 莫尔条纹是怎样产生的？它具有哪些特性？
11-2 在精密车床上使用刻线为5400条/周围光栅作长度检测时，其检测精度为
0.01mm，问该车床丝杆的螺距为多少？
11-3 试分析四倍频电路，当传感器做反向移动时，其输出脉冲的状况（画图表
示之），该电路的作用是什么？
11-4 动态读磁头与静态读磁头有何区别？
11-5 磁栅传感器的输出信号有哪几种处理方法？区别何在？
11-6 感应同步器传感器有哪几种？各有什么特点？
11-7 函数变压器在鉴幅型感应同步器数显表中的作用是什么？
11-8 简述码盘式转角-数字编码器的工作原理及用途。
11-9 机械工业中常用的数字式传感器有哪几种？各利用了什么原理？它们各有何特点？
11-10 什么是细分？什么是辨向？它们各有何用途？
11-11 数字式传感器及数显表采用微机后，有什么好处？
课题十二检测装置的信号处理技术
12-1 传感器输出的微弱电压信号进行放大时，为什么要采用测量放大器？
12-2 在模拟自动检测系统中为什么要用隔离放大器？变压器式的隔离放大器的结构特点是什么？
12-3 采用4—20mA电流信号来传送传感器输出信号有什么优点？
12-4 在模拟量自动检测系统中常用的线性化处理方法有哪些？
课题十三新型传感器技术简介13-1 生物传感器的信号转换方式有哪些？
13-2 生物传感器的种类有哪些，简要说明其工作原理。
13-3 高分子材料都在哪些传感器中有应用？
13-4 例举用半导体材料制成的传感器？
一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件， 测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与 距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式： ＋U C E R L 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示k（x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过 程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿
法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。 16. 传感器的静态特性有 灵敏度 、线性度、灵敏度界限、迟滞差 和稳定性。 17. 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为 外光电效应 ，入 射光强改变物质导电率的物理现象称为 内光电效应 。 18. 光电管是一个装有光电 阴极 和 阳极 的真空玻璃管。 19. 光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr （f ）=Sr 。/(1+4π2f 2τ2) 20. 内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21. 国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 22. 传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器 23. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k (x)=输出量的变化值/输入量的变化 值=△y/△x 24. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。 25. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类： 物理传感器 ，化学传感器 ，生物传感器。 P3 26. 应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为 柱式传感 器 、 轮辐式传感器 、 悬梁式传感器 和 环式传感器 27. 大多数接收器对所感受的波长是有选择性的，接受器对不同波长光的反应程度称为光谱灵敏度，其表达式为：) ()()(λφλλU S = 28.应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电阻 两部分组成。 29. 应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计 30. 传感器种类繁多，根据传感器感知外界信息的基本效应，可将传感器分为
压电式传感器 一、选择填空题： 1、压电式加速度传感器是（D ）传感器。 A、结构型 B、适于测量直流信号 C、适于测量缓变信号 D、适于测量动态信号 2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（A ）。 A、晶体不产生压电效应 B、在晶体的电轴x方向产生电荷 C、在晶体的机械轴y方向产生电荷 D、在晶体的光轴z方向产生电荷 3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（B ）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（C），压电陶瓷的稳定性（C ）。 A、高，差 B、高，好 C、低，差 D、低，好 5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 6、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器和电荷放大器两种形式。 二、简答题 1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？ 答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。 2、压电式传感器为何不能测量静态信号？ 答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。所以压电式传感器不能测量静态信号。
1、已知一等强度梁测力系统， R x 为电阻应变片，应变片灵敏系数 K=2，未 受应变时，R ＜ = 100 ?。当试件受力 F 时，应变片承受平均应变 ￡ = 1000卩m/m , 求： (1) 应变片电阻变化量 ？ R ＜和电阻相对变化量？ R x /R x 。 (2) 将电阻应变片 R ＜置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流 3V, 求电桥输出电压及电桥非线性误差。 (3) 若要使电桥电压灵敏度分别为单臂工作时的两倍和四倍，应采取 解: (1) RX K R X R X K R X 2 1000 100 0.2() 化时，电桥输出电压为 U O (3)要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 2倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上两 个相同的应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，形成半桥差动电桥, 且取其他桥臂电阻也为 Rx 。 1 R X 此时，U o — E - 0.003(V)，r L 0 2 R X 要使电桥电压灵敏度为单臂工作时的 4倍，则应该在等强度梁的正反面对应贴上四个相 同的应变片，2个受拉应变，2个受压应变，形成全桥差动电桥。 2、有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器(见下图) 。其中 a=16mm,b=24mm,两极板间距为4mm 。一块极板分别沿长度和宽度方向在原始位置 上平移了 5mm ，求： R X R X 0.2 100 0.2% (2)将电阻应变片 Rx 置于单臂测量电桥，取其他桥臂电阻也为 Rx 。当Rx 有？ Rx 的变 R X R X U O (云r i )E 3 (100 0.2 丄) 200 0.2 2 0.0015(V) 非线性误差: r L R X /2R X 1 R X /2R X 100% 0.1% 此时，U o R X R X 0.006(V)，r L 0
第一章检测技术的基本概念 一、填空题： 1、传感器有、、组成 2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。 3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度。 4、下面公式是计算传感器的。 5、某位移传感器的输入变化量为5mm，输出变化量为800mv，其灵敏度为。 二、选择题： 1、标准表的指示值100KPa，甲乙两表的读书各为 KPa和 KPa。它们的绝对误差为。 A 和 B 和 C 和 2、下列哪种误差不属于按误差数值表示。 A绝对误差 B相对误差 C随机误差 D引用误差 3、有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa，已知绝对误差最大值 P max=4 KPa，则该仪表的精度等级。 A 级 B 级 C 1级 D 级 4、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。应选购的仪表量程为测量值的 倍。 A3倍 B10倍 C 倍 D 倍 5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于测量， 而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于测量。 A偏位式 B零位式 C 微差式 6、因精神不集中写错数据属于。 系统误差 B随机误差 C粗大误差 7、有一台精度级，测量范围0—100 KPa，则仪表的最小分格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了。 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 9、传感器能感知的输入量越小，说明越高。 A线性度好 B迟滞小 C重复性好 D 分辨率高 三、判断题 1、回差在数值上等于不灵敏度 ( ) 2、灵敏度越大，仪表越灵敏（） 3、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（） 4、灵敏度其实就是放大倍数（） 5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（） 6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字（） 7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（） 四、问答题 1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。 答：指传感器的静态输入、输出特性。有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。
无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是：大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式（对） 2、SINK节点：亦称网关节点，与簇头结点的功能完全相同。（错） 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。（对） 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。（对） 三、选择题
1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是（B） A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括（C） （1）可快速部署 （2）可自组织 （3）隐蔽性强和高容错性 （4）成本高，代价大 A （1）（2）（4） B （2）（3）（4） C （1）（2）（3） D（1）（3）（4） 3、将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN 的研究，启动了EYES 等研究计划的组织是（D） A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是（A） A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统（SOC） D低功耗嵌入式技术
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
309题图：电容式差压传感器的结构与测量电路 309、左图是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C 1、C 2，两边压力分别为F 1、F 2。图2－5右为二极管双T 型电路，电路中电容是左图中差动电容，电源、E 是占空比为50%的方波。试分析：(1)当两边压力相等F 1＝F 2时负载电阻R L 上的电压U o 值； 2)当F 1＞F 2时负载电阻R L 上的电压U o 的大小和方向(正负)。 309、解： 310、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。 310答：当初始状态时，液面高度h=0,则 1 2ln l R r C π ε= ，当液面高度为h 时，则 由此可见，电容变化量ΔC 与液面高度h 成正比，只要将电容的变化量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。 311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合? 311、答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。 变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。 变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。 变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介 电常数发生改变的场合。
336题图差动脉冲宽度调制线路 314题图 差动变压器式加速度传感器 (a) 结构示意图 （b ）测量电路方框图l 一弹性支承2一差动变压器 2 D t 1 2 x 1 312、试说明由比较器A 1、A 2、双稳态触发器及电容充、放电回路组成差动脉冲宽度调制电路工作原理。 312答：设电源接通时，双稳态触发器的A 端为高电位，B 端为低电位，因此A 点通过R 1 对C 1充电，直至M 点的电位等于参考电压U F 时，比较器A l 产生一脉冲，触发双稳态触发器翻转，则A 点呈低电位，B 点呈高电位。此时M 点电位经二级管D 1迅速放电至零。而同时B 点的高电位经R 2向C 2充电，当N 点电位等于U F 时，比较器A 2产生一脉冲。使触发器发器又翻转一次，则A 点呈高电位，B 点呈低电位，重复上述过程。如此周而复始，在 双 稳态触发器的两输出端各自产生一宽度受C 1 、C 2调制的方波脉冲。 313、试说明什么电容电场的边缘效应？如何消除？313答：理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂得多，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了克服边缘效应，首先应增大初始电容量C o 。即增大极板面积，减小极板间距。此外，加装等位环是消除边缘效应的有效方法。 14、试说明图示的差动变压器式加速度传感器的工作原理。答：在被测加速度为零时，衔铁在初始位置状态，此时衔铁位于差动变压器线圈的中间位置，因而输出电压为零。当被测体有加速度时，由于弹性支承1受惯性力作用相对差动变压器2有位移，即带动衔铁相对被测体有相反方向的位移，从而使差动变压器输出电压。经检波、滤波后，其输出电压可反映被测加速度的数值。 315、电涡流式传感器有何特点？答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点；示意图：被测板1的上，下各装一个传感器探头2，其间距为D 。而他们与板的上，下表面分 别相距X 1和X 2，这样板厚t=D －(X 1+X 2),当两个传感器在工作时分别测得X 1和X 2，转换成电压值后相加。相加后的电压值与两传感器距离D 对应的设定电压再相减，
《传感器与检测技术》试题1 班级_______ 姓名学号成绩 一、填空:(20分) １、测量系统得静态特性指标主要有 。(2分) 2、霍尔元件灵敏度得物理意义就就是 。（2分) ３、光电传感器得理论基础就就是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就就是利用在光线作用下 效应,这类元件有；第二类就就是利用在光线作用下效应，这类元件有;第三类就就是利用在光线作用下效应，这类元件有。 4、热电偶所产生得热电动势就就是电动势与电动势组成得,其表达式为E ab(T，Ｔ0）= 。在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)就就是在与之间,接入，它得作用。 5、压磁式传感器得工作原理就就是: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,这种现象称为。相反,某些铁磁物质在外界磁场得作用下会产生，这种现象称为。(2分) 6、变气隙式自感法感器,当街铁移动靠近铁心时,铁心上得线圈电感量(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R max，它得滑臂间得阻值可以用Ｒｘ＝(①Ｘｍax／x R max,②x/X max R mａx,③X maｘ/ＸＲmaｘ④X/X maxＲmaｘ)来计算,其中阻灵敏度Ｒr=(①２p（ｂ+h）/Ａt, ② 2pＡt/b+h, ③ 2Ａ(ｂ+b)／pt，④２Atp(b＋ｈ)）。(４分) 二、用镍铬━镍硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电动势为－1、19ｍV,此时电位差计所处得环境温度为15℃,试求该时刻温箱得温度就就是多少摄氏度?(20分) 镍铬-镍硅热电偶分度表
第一章 检测技术的基本概念 一、填空题： 1、 传感器有 ____________ 、 、 __________ 组成 2、 传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 _______________ 与输入 _________ 的比值。 3、 从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度 ______________ 。 4、 下面公式是计算传感器的 ____________ 。 y max y min 5、某位移传感器的输入变化量为 5mm ，输出变化量为800mv ,其灵敏度为 _________________ 。 、 选择题: 1、 标准表的指示值 100KPa ，甲乙两表的读书各为 101.0 KPa 和99.5 KPa 。它们的绝对误差 为 ______________ 。 A 1.0KPa 禾口 -0.5KPa B 1.0KPa 禾口 0.5KPa C 1.00KPa 禾口 0.5KPa 2、 下列哪种误差不属于按误差数值表示 _____________________ 。 A 绝对误差 B 相对误差 C 随机误差 D 引用误差 3、 有一台测量仪表，其标尺范围 0— 500 KPa ，已知绝对误差最大值 Pmax=4 KPa ，则该仪表的精度等级 __________________ 。 A 0.5 级 B 0.8 级 C 1 级 D 1.5 级 4、 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。应选购的仪表量程为测量 值的 _______________ 倍。 A3 倍 B10 倍 C 1.5 倍 D 0.75 倍 5、 电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 ___________________ 测量， 而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于 ___________________ 测量。 A 偏位式 B 零位式 C 微差式 6、 因精神不集中写错数据属于 。 系统误差 B 随机误差 C 粗大误差 7、 有一台精度2.5级，测量范围0—100 KPa ,则仪表的最小分 _______________ 格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为 了 。 9、传感器能感知的输入量越小，说明 _________________ 越高。 三、判断题 1、 回差在数值上等于不灵敏度 （ ） 2、 灵敏度越大，仪表越灵敏 （ 3、 同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同 （ ） 4、 灵敏度其实就是放大倍数 （ ） 5、 测量值小数点后位数越多，说明数据越准确 （ ） A max 100% (1-9) 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 A 线性度好 B 迟滞小 C 重复性好 D 分辨率高
测验1 一、单项选择题 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（分数：2分） A. 工作量程愈大 B. 工作量程愈小 C. 精确度愈高 D. 精确度愈低 标准答案是：A。您的答案是：A 2、属于传感器静态特性指标的是（分数：2分） A. 固有频率 B. 灵敏度 C. 阻尼比 D. 临界频率 标准答案是：B。您的答案是：B 3、封装在光电隔离耦合器内部的是 （分数：2分） A. 两个发光二极管 B. 两个光敏二极管 C. 一个光敏二极管和一个光敏三极管 D. 一个发光二极管和一个光敏二极管 标准答案是：D。您的答案是：D 4、适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（分数：2分） A. 霍尔式 B. 涡流式 C. 电感式 D. 电容式 标准答案是：B。您的答案是：B 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 （分数：2分） A. 压阻效应 B. 应变效应 C. 霍尔效应 D. 压电效应 标准答案是：D。您的答案是：D 6、热电偶式温度传感器的工作原理是基于（分数：2分） A. 压电效应 B. 热电效应 C. 应变效应 D. 光电效应 标准答案是：B。您的答案是：B
7、矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（分数：2分） 气敏传感器A. 水份传感器B. 湿度传感器C. 温度传感器D. AA。您的答案是：标准答案是：分）（分数：28、高分子膜湿度传感器用于检测 温度A. 温度差B. C. 绝对湿度 D. 相对湿度 标准答案是：D。您的答案是：D 9、下列线位移传感器中，测量范围最大的类型是（分数：2分） A. 自感式 B. 差动变压器式 C. 电涡流式 D. 变极距电容式 标准答案是：B。您的答案是：B 10、 ADC0804是八位逐次逼近型的（分数：2分） A. 数/模转换器 B. 模/数转换器 C. 调制解调器 D. 低通滤波器 标准答案是：B。您的答案是：B 11、热电偶的热电动势包括（分数：2分） 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 标准答案是：A。您的答案是：A 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（分数：2分） A. 编码 B. 压缩 C. 前处理 D. 后处理 标准答案是：C。您的答案是：C 测验2 一、单项选择题 1、热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（分数：2分） A. 相对湿度
传感器原理及其应用习题 第1章传感器的一般特性 一、选择、填空题 1、衡量传感器静态特性的重要指标是_灵敏度______、__线性度_____、____迟滞___、___重复性_____ 等。 2、通常传感器由＿＿敏感元件＿＿、＿＿转换元件＿＿＿＿、＿转换电路＿＿＿＿三部分组成，是能把外界＿非电量＿转换成＿＿＿电量＿＿＿的器件和装置。 3、传感器的＿＿标定＿＿＿是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。 4、测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为粗大、系统和随机误差三类，其中随机误差可以通过对多次测量结果求平均的方法来减小它对测量结果的影响。 5、一阶传感器的时间常数τ越__________, 其响应速度越慢;二阶传感器的固有频率ω0越_________, 其工作频带越宽。 6、按所依据的基准直线的不同，传感器的线性度可分为、、、。 7、非线性电位器包括和两种。 8、通常意义上的传感器包含了敏感元件和（ C ）两个组成部分。 A. 放大电路 B. 数据采集电路 C. 转换元件 D. 滤波元件 9、若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为(B )。 A．眼睛 B. 感觉器官 C. 手 D. 皮肤 10、属于传感器静态特性指标的是（D ） A.固有频率 B.临界频率 C.阻尼比 D.重复性 11、衡量传感器静态特性的指标不包括（ C ）。 A. 线性度 B. 灵敏度 C. 频域响应 D. 重复性 12、下列对传感器动态特性的描述正确的是（） A 一阶传感器的时间常数τ越大, 其响应速度越快 B 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其工作频带越宽 C 一阶传感器的时间常数τ越小, 其响应速度越快。 D 二阶传感器的固有频率ω0越小, 其响应速度越快。 二、计算分析题 1、什么是传感器？由几部分组成？试画出传感器组成方块图。 2、传感器的静态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义。 作业3、传感器的动态性能指标有哪一些，试解释各性能指标的含义 第2章电阻应变式传感器 一、填空题 1、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称__应变_____效应；半导体或固体受到作用力后_电阻率______要发生变化，这种现象称__压阻_____效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度下降了，这种现象称为____横向___效应。 2、产生应变片温度误差的主要因素有＿电阻温度系数的影响、＿试验材料和电阻丝材料的线性膨胀系数的影响＿。 3、应变片温度补偿的措施有＿＿＿电桥补偿法＿、＿应变片的自补偿法、＿、。 4. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，_全桥__接法可以得到最大灵敏度输出。 5. 半导体应变片工作原理是基于压阻效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数大十倍
习题集及答案 第1章概述 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.3 简述传感器主要发展趋势，并说明现代检测系统的特征。 1.4 传感器如何分类？按传感器检测的范畴可分为哪几种？ 1.5 传感器的图形符号如何表示？它们各部分代表什么含义？应注意哪些问题？ 1.6 用图形符号表示一电阻式温度传感器。 1.7 请例举出两个你用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器，应该出现哪种 状况。 1.8 空调和电冰箱中采用了哪些传感器？它们分别起到什么作用？ 答案 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够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和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3答：（略）答： 按照我国制定的传感器分类体系表，传感器分为物理量传感器、化学量传感器以及生物量传感器三大类，含12个小类。按传感器的检测对象可分为：力学量、热学量、流体量、光学量、电量、磁学量、声学量、化学量、生物量、机器人等等。 1.5 答： 图形符号（略），各部分含义如下： ①敏感元件：指传感器中直接感受被测量的部分。 ②传感器：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,通 常由敏感元件和转换元件组成。 ③信号调理器：对于输入和输出信号进行转换的装置。 ④变送器：能输出标准信号的传感器答：（略）答：（略）答：（略） 第2章传感器的基本特性 2.1传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 表征了2.2传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度 L
试题A 一、填空（本题共39分，每空分） 1、传感器由、、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 的倍左右为宜。 3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为级。该表可能出现的最 大误差为，当测量100℃时的示值相对误差为。 4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。 5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。 6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。 7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。 8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬- 镍硅热电偶其正极是。 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 元件起来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件 起来。 10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而这一特性来测量温度的。 11、自动检测系统中常用的抗电磁干扰技术有、、 、、等。 12、金属电阻的是金属电阻应变片工作的物理基础。 13、电磁干扰的形成必须同时具备的三项因素是、、。 14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿 网络，其目 的是为了。 二、选择题（本题共30分，每题2分） 1、在以下几种传感器当中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 2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热电极的电导率 C、热端和冷端的温度 D、热端和冷端的温差 3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。 A、电容和电感均为变量 B、电容是变量，电感保持不变 C、电感是变量，电容保持不变 D、电容和电感均保持不变 4、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用 了 测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了 A、提高测量灵敏度 B、减小引线电阻的影响 C、减小非线性误差 D、提高电磁兼容性 6、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。 A、实心轴 B、弹簧管 C、悬臂梁 D、圆环 7、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。 A、补偿热电偶冷端热电势的损失 B、起冷端温度补偿作用 C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方 D、提高灵敏度 8、考核计算机的电磁兼容是否达标是指。 A、计算机能在规定的电磁干扰环境中正常工作的能力 B、该计算机不产生超出规定数值的电磁干扰 C、两者必须同时具备 10、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用。 A、冰浴法 B、仪表机械零点调整法 C、计算修正法 11、自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了。 A、提高灵敏度 B、将输出的交流信号转换为直流信号
一、填空题（每题3分） 1、传感器静态性是指 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时 ，输出量和 输入量之间的关系称为传感器的静态特性。 2、静态特性指标其中的线性度的定义是指 。 3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指 。 4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是 传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数 ，即A ＝ΔA/Y FS ＊100％。 5、最小检测量和分辨力的表达式是 。 6、我们把 叫传感器的迟滞。 7、传感器是重复性的物理含意是 。 8、传感器是零点漂移是指 。 9、传感器是温度漂移是指 。 10、 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态性。 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有 时间常数 。 12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率 、阻尼比。 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率、 阻尼比。 14、传感器确定拟合直线有 切线法、端基法和最小二乘法 3种方法。 15、传感器确定拟合直线切线法是将 过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法 。 16、传感器确定拟合直线端基法是将 把传感器校准数据的零点输出的平均值a 0和滿量程输出的平均值b 0连成直线a 0b 0作为传感器特性的拟合直线 。 17、传感器确定拟合直线最小二乘法是 用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法 。 25、传感器的传递函数的定义是 H(S)=Y(S)/X(S) 。 29、幅频特性是指 传递函数的幅值随被测频率的变化规律 。 30、相频特性是指 传递函数的相角随被测频率的变化规律 。 Y K X ?=?CN M K = max max 100%100%H H F S F S H H Y Y δδ????=±?=±?2或23100%K F S Y δδδ?-=±????0F S 100%Y Y 零漂＝max 100%F S T Y ???? max *100%L F S Y Y σ??=±
传感器试题库2011
传感器考试试卷 一：填空题（每空1分） 1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元 件，测量电路三个部分组成。 2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分 为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。 4.光电流与暗电流之差称为光电流。 5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计 和箔式应变计结构。 7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区 与距离的平方成反比关系。 8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感 器。 9.画出达林顿光电三极管内部接线方式： U CE 10.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为： 传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示 k （x）=Δy/Δx 。 11.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为、
线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最小二乘法线性度。 12.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大 类。 13.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换 过程。 14.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补 偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。 15.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。 16.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。 17.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入 射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。 18.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。 19.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4π2f2τ2) 20.内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。 21.国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按 照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 22.传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感 器
开放大学《传感器与测试基础》复习 1. 课程教材：《自动检测技术及应用》 梁森 （第2版），机械工业 2. 网上课堂：视频资料，课程ppt 资料，斌教授主讲 3. 主持教师联系方式： 25653399（周二、五）；https://www.doczj.com/doc/d56945731.html, 4. 期末考试比例（大约）：单项选择20分；填空20分；多项选择12分；简答题26分；分析设计题22分。 5. 复习样题 一、填空题 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。（灵敏度、分辨力、线性度、迟滞 误差、稳定性） 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 模拟式测量 和 数字式测量 。 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 在线测量 和 离线式测量 。 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 偏位式测量 、 微差式测量 和 零位式测量 。 5.某0.1级电流表满度值100m x mA ，测量60mA 的绝对误差为 ±0.1mA 。 6、服从正态分布的随机误差具有如下性质 集中性 、 对称性 、 有界性 。 7. 硅光电池的光电特性中，当负载短路时，光电流在很大围与照度与呈线性关系。 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 变压器 的基本原理制成的，其次级绕组都用 差动 形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 9、霍尔传感器的霍尔电势U H 为 K H IB 若改变 I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量 微小 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 频率太低 的被测量，特别是不能测量 静态值 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 好 灵感度提高 一 倍、测
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（） 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（）0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 &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）