西南大学2019春[0928]《传感器与测试技术》作业答案

一、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d. 尺寸的选择e.精度的选择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。

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，使空气隙发生变化??这种结构可作为传感器用于________。

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、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。

华中师范大学成人专科 学年第一学期《传感器与检测技术》试卷（B 卷）考试时间：90分钟 闭卷 任课老师：班级： 学号： 姓名： 成绩：1.题为10分，其余每小题2分，共计26分）、（a ）－（I ）分别为电容式传感器元件的各种结构形式，试在下列5个空格中选择填写：（1）属于变极距型有 ；（2）属于变介电常数型的有 ；（3）属于变面积型的有 ；（4）可以用来测量液位高低的是 ；（5）可以用来测量非导电固体介质湿度是 。

、下列有关传感器与微型计算机的接口描述正确的有： 。

A 、接口上通常有开关量接口方式、数字量接口方式和模拟量接口方式三种B 、开关量输入接口的主要技术指标是精度，抗干扰能力和可靠性可以稍作考虑C 、数字型传感器输出的数字量可通过三态门缓冲器或并行接口芯片传送给计算机D 、模拟量输入接口通常就是指模数转换接口、下列哪些是属于传感器静态特性的主要技术指标？ 。

A 、分辨力B 、量程C 、温漂和零漂D 、线性度E 、迟滞F 、灵敏度4、下列有关电感式传感器说法中有哪些是正确的？ 。

A 、电感式传感器的主要特征是具有线圈绕组B 、差动变压器式电感传感器的分辨率和精度都是很高的C 、电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置D 、电感式传感器的主要优点是频率响应高和宜用于快速动态测量E 、自感式传感器中，将传感器做成差动形式，可以提高灵敏度和改善非线性5、传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗为),,,,(x f r F Z μρ=，下列有关电涡流传感器应用原理的描述正确的有 等。

A 、当被测物体和传感器探头被确定后，x 与Z 之间是单值变化关系，这可用来测量位移B 、如果保持f r ，不变，这可用作物体的探伤C 、如果x f r ,,,ρ为恒定参量，则μ和Z 之间为单值函数，这可用来检测温度及材质的判断；（D ）如果x f r ,,,μ为恒定参量，则ρ和Z 之间为单值函数，这可用来应力及硬度的测试6、下列有关常见传感器及相关表示的描述正确的有 。

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《传感器与测试技术》题库及答案一一、简答题(每题6分。

共24分)1．静特性：2．线性度：3．涡流效应：4．磁电式传感器有何优点?二、选择题(每空3分，共30分)1．将电容量转换成电量的电路称作电容式传感器的转换电路，它们的种类很多，目前较常采用的有( )、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等。

A．滤波电路B．差动电路C．屏蔽电路D．电桥电路2．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．其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小B．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C．其输出量中与被测输入量无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3．当声波传播至两介质的分界面，一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( )。

A．驻波B．兰姆波C．折射波D．波型转换4．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、( )和桥路补偿法。

A．双丝自补偿法B．温度补偿法C．电流补偿法D．电压补偿法5．超声波的频率高(可达l09Hz)，因而( )，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．在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流J 和灵敏度S 随调制频率厂变化的关系：)(),(21f f S f f I ==称为( )。

西南大学2016年《传感器与检测技术》试题一、填空：1、检测系统的静态特性指标主要有测量范围、精度等级、灵敏度、线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、可靠性等。

2、霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度和单位控制电流作用下的霍尔电势大小。

霍尔元件的灵敏度与元件材料的霍尔常数有关，还与霍尔元件的几何尺寸有关;霍尔元件的霍尔电极要求欧姆接触。

霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。

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、光敏二极管、光敏三极管；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。

4、热电偶的测温原理热电效应;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。

国际电工委员会推荐工业用标准热电偶 8 种在热电偶冷端温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）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、压电式传感器的工作原理是：某些晶体或多晶陶瓷，当沿着一定方向受到外力作用时，内部就产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷，这种现象称为正压电效应。

反之，如对晶体施加一定外电场，晶体本身将产生机械变形，这种现象称为逆压电效应。

压电材料可分为三大类：压电晶体（包括石英晶体和其他单晶体材料）、压电陶瓷、新型压电材料（如压电半导体、有机高分子材料等)。

6、变气隙长度式自感传感器，用来测量线位移，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）变气隙面积式传感器，用来测量角位移，当气隙面积增大时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）7、检测系统(仪表)产生测量误差的原因有：测量原理的局限、测量方法的不尽完善、环境 因素和外界干扰的存在以及测量过程可能会影响被测对象的原有状态等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； 根据测量误差的性质（或出现的规律），测量误差可分为系统误差、随机误差和粗大误差三类。

西南大学 网络与继续教育学院欢迎您！ %E6%9D%8E%E7%A7%91%E7%A7%91 同学 学号：W16108482646002单项选择题1、9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为X max, 其总电阻为R max ，它的滑臂间的阻值可以用R x = （① X max/x R max,②x /X max R max,③ X max/XR max ④X /X max R max ）来计算，其中电阻灵敏度R r=（①A 2p (b +h )/A t, ②B 2pAt /b +h , ③C 2A (b +b )/pt , ④D 2At p(b +h )）。

（4分） 1. 2A(b+b)/pt 2. 2Atp(b+h) 3. 2p(b+h)/At4.2pAt/b+h2、6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁心时，铁心上的线圈电感量（A 增加，，C 不变，D 不能确定）（2分） 1. A. C 不变 2. B. D 不能确定 3. B 减小 4.A 增3、8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① A 变面积型 ② B 变极距型 ③ C 变介电常数型）外是线性的。

（2分） 1.2. 3.4、6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁心时，铁心上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 1. C. 不变 2. 增加 3.减小5、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） 1. 绝对误差 2. 引用误差 3.相对误差6、7. 仪表的精度等级是用仪表的（①A 相对误差 ②B 绝对误差 ③C 引用误差）来表示的。

（2分） 1. 相对误差 2. 绝对误差 3.引用误差7、超声波传感器的波型有:() 1.纵波2. 高频波3.低频波8、属于传感器动态特性指标的是（） 1.重复性 2. 线性度 3. 灵敏度 4.固有频率9、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（） 1. 压力 2. 力矩 3. 温度 4.厚度10、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() 1. 抑制共模噪声 2. 抑制差模噪声 3. 克服串扰4.消除电火花干扰11、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（） 1. 两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片2.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联3. 两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片4.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片12、测量范围大的电容式位移传感器的类型为（) 1. 变极板面积型 2. 变极距型 3. 变介质型 4.容栅型13、按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ ） 1. 光电式传感器 2. 电容式传感器 3. 压电式传感器 4.磁电式传感器14、在变压器式传感器中，一次侧和二次侧互感M 的大小与一次侧线圈的匝数成（) 1. 正比 2. 反比 3.不成比例15、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，（）是线性的关系。

《传感器与测试技术》计算题 解题指导（仅供参考）第1章 传感器的一般特性1—5 某传感器给定精度为2%F·S ，满度值为50mV ，零位值为10mV ，求可能出现的最大误差δ(以mV 计)。

当传感器使用在满量程的1/2和1/8时，计算可能产生的测量百分误差。

由你的计算结果能得出什么结论?解：满量程（F▪S ）为50﹣10=40(mV)可能出现的最大误差为：∆m ＝40⨯2%=0.8(mV) 当使用在1/2和1/8满量程时，其测量相对误差分别为：%4%10021408.01=⨯⨯=γ %16%10081408.02=⨯⨯=γ1—6 有两个传感器测量系统，其动态特性可以分别用下面两个微分方程描述，试求这两个系统的时间常数τ和静态灵敏度K 。

（1）T y dt dy5105.1330-⨯=+ 式中, y ——输出电压，V ；T ——输入温度，℃。

（2）x y dt dy6.92.44.1=+式中，y ——输出电压，μV ；x ——输入压力，Pa 。

解：根据题给传感器微分方程，得 (1) τ=30/3=10(s)，K=1.5⨯10-5/3=0.5⨯10-5(V/℃)；(2) τ=1.4/4.2=1/3(s)，K=9.6/4.2=2.29(μV/Pa)。

1—7 已知一热电偶的时间常数τ=10s ，如果用它来测量一台炉子的温度，炉内温度在540℃至500℃之间接近正弦曲线波动，周期为80s ，静态灵敏度K=1。

试求该热电偶输出的最大值和最小值。

以及输入与输出之间的相位差和滞后时间。

解：依题意，炉内温度变化规律可表示为x (t) =520+20sin(ωt)℃由周期T=80s ，则温度变化频率f =1/T ，其相应的圆频率 ω=2πf =2π/80=π/40； 温度传感器（热电偶）对炉内温度的响应y(t)为y(t)=520+Bsin(ωt+ϕ)℃热电偶为一阶传感器，其响应的幅频特性为()()786010********22.B A =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯π+=ωτ+==ω因此，热电偶输出信号波动幅值为B=20⨯A(ω)=20⨯0.786=15.7℃由此可得输出温度的最大值和最小值分别为y(t)|m ax =520+B=520+15.7=535.7℃y(t)|m in =520﹣B=520-15.7=504.3℃输出信号的相位差ϕ为ϕ(ω)= -arctan(ωτ)= -arctan(2π/80⨯10)= -38.2︒相应的时间滞后为∆t =()s 4.82.3836080=⨯1—8 一压电式加速度传感器的动态特性可以用如下的微分方程来描述，即x y dt dy dt y d 1010322100.111025.2100.3⨯=⨯+⨯+式中，y ——输出电荷量，pC ；x ——输入加速度，m/s 2。

西南大学网络与继续教育学院课程代码： 0928 学年学季：20192单项选择题1、传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合称为( )。

.重复性.非线性.迟滞.灵敏度误差2、下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是( )。

.磁电感应式传感器.应变式传感器.自感式传感器.电容式传感器3、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( )。

. B. 负压电效应.逆压电效应.无压电效应.正压电效应4、磁场屏蔽用的屏蔽体由强磁材料制成，由于其( )极小，因而干扰源所产生的磁通大.磁感应强度.电阻.磁阻5、直流电桥的平衡条件可以概括为( )。

.对臂阻抗之比相等.相邻臂阻抗之和相等.对臂阻抗之积相等.相邻臂阻抗之积相等6、光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为( )。

.光电流.暗电流.启动电流.截止电流7、在霍尔元件的主要指标中，KH是指( )灵敏度。

.电势.乘积.电流.磁8、由于受到电阻丝( )的限制，绕线式电位计分辨力不高。

.位置.种类.直径.阻值9、超声波测厚仪从原理上分主要有 ( )。

.竖式和横式.共振式和脉冲反射式.接触式和非接触式10、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.弹性常数.压电常数.介电常数.居里点11、应变式传感器是一种( )的测量装置。

.只能测量应变.可以测量所有的被测量.只能测量电阻的相对变化.可以测量能转化为应变的被测量12、为使测试工作正常进行，必须采用抗干扰技术抑制电路中的噪声，常见的方法有(. C. 屏蔽.屏蔽、接地和滤波.滤波.接地13、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(.霍尔效应.压电效应.应变效应.光电效应14、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Uo为(.(∆RU)/(2R0).(∆RU)/(4R0).(∆RU)/(R0). U15、感应同步器的作用是测量( )。