传感器习题及问题详解
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传感器基础知识单选题100道及答案解析1. 传感器能感知的输入量的最小变化量称为()A. 分辨率B. 灵敏度C. 精度D. 线性度答案:A解析:分辨率是指传感器能感知的输入量的最小变化量。
2. 下列不属于传感器静态特性指标的是()A. 重复性B. 固有频率C. 线性度D. 迟滞答案:B解析:固有频率属于传感器的动态特性指标。
3. 传感器的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称为()A. 线性度B. 灵敏度C. 重复性D. 分辨率答案:A解析:线性度描述的是实际关系曲线偏离拟合直线的程度。
4. 传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合的现象称为()A. 线性度B. 重复性C. 迟滞D. 灵敏度误差答案:C解析:迟滞指传感器在正、反行程中输出输入曲线不重合。
5. 衡量传感器在同一工作条件下,输入量按同一方向作全量程连续多次变动时,所得特性曲线间不一致的程度的指标是()A. 线性度B. 迟滞C. 重复性D. 灵敏度答案:C解析:重复性是衡量同一工作条件下,特性曲线不一致的程度。
6. 以下哪种传感器属于物性型传感器()A. 电容式传感器B. 电感式传感器C. 压电式传感器D. 电阻应变式传感器答案:C解析:压电式传感器是利用某些物质的压电效应制成,属于物性型传感器。
7. 属于结构型传感器的是()A. 光电式传感器B. 霍尔式传感器C. 压电式传感器D. 热敏电阻答案:B解析:霍尔式传感器是基于霍尔效应,属于结构型传感器。
8. 传感器的线性范围越宽,则其量程()A. 越小B. 越大C. 不变D. 不确定答案:B解析:线性范围宽,意味着能测量的输入量的范围大,即量程越大。
9. 下列对传感器的动态特性描述正确的是()A. 输入量随时间变化缓慢时的特性B. 输入量为常量时的特性C. 输入量随时间快速变化时的特性D. 以上都不对答案:C解析:动态特性是指输入量随时间快速变化时传感器的特性。
10. 传感器的频率响应特性是指()A. 传感器对不同频率正弦输入信号的响应特性B. 传感器在单位时间内的响应特性C. 传感器在不同温度下的响应特性D. 传感器在不同压力下的响应特性答案:A解析:频率响应特性指传感器对不同频率正弦输入信号的响应特性。
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。
5.二、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、选择、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6.电阻应变片的配用测量电路采用差动电桥时,不仅可以消除线性误差同时还能起到温度补偿的作用。
7、二、计算分析题1 说明电阻应变测试技术具有的独特优点。
(1)这类传感器结构简单,使用方便,性能稳定、可靠;(2)易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测;(3)灵敏度高,测量速度快,适合静态、动态测量;(4)可以测量各种物理量。
霍尔传感器基础知识单选题100道及答案解析1. 霍尔传感器是基于()效应工作的。
A. 压电B. 热电C. 霍尔D. 光电答案:C解析:霍尔传感器是基于霍尔效应工作的。
2. 霍尔效应是指在()中,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差。
A. 半导体B. 绝缘体C. 导体D. 超导体答案:C解析:霍尔效应是在导体中产生的现象。
3. 霍尔传感器主要用于测量()。
A. 温度B. 压力C. 磁场D. 位移答案:C解析:霍尔传感器主要用于测量磁场。
4. 霍尔传感器输出的信号是()。
A. 模拟信号B. 数字信号C. 脉冲信号D. 交流信号答案:A解析:霍尔传感器输出的通常是模拟信号。
5. 影响霍尔传感器测量精度的因素不包括()。
A. 温度B. 磁场干扰C. 电源电压D. 光照强度答案:D解析:光照强度通常不是影响霍尔传感器测量精度的因素。
6. 霍尔传感器的灵敏度与()有关。
A. 材料性质B. 几何尺寸C. 工作温度D. 以上都是答案:D解析:霍尔传感器的灵敏度与材料性质、几何尺寸和工作温度都有关系。
7. 以下哪种材料不适合制作霍尔传感器()。
A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案:C解析:铜不具有明显的霍尔效应,不适合制作霍尔传感器。
8. 霍尔传感器的优点不包括()。
A. 精度高B. 响应速度快C. 结构复杂D. 可靠性高答案:C解析:霍尔传感器结构相对简单,不是复杂。
9. 霍尔传感器在测量直流磁场时,()。
A. 无需考虑磁场方向B. 需要考虑磁场方向C. 只适用于匀强磁场D. 只适用于非匀强磁场答案:B解析:测量直流磁场时需要考虑磁场方向。
10. 霍尔传感器的安装位置对测量结果()。
A. 无影响B. 有影响C. 影响很小D. 不确定解析:安装位置会影响霍尔传感器与磁场的相对关系,从而对测量结果有影响。
11. 霍尔传感器的输出电压与()成正比。
A. 输入电流B. 磁场强度C. 输入电流和磁场强度的乘积D. 输入电流和磁场强度的比值答案:C解析:霍尔传感器输出电压与输入电流和磁场强度的乘积成正比。
思考与作业绪论.列出几项你身边传感测试技术的应用例子。
解:光电鼠标,电子台称,超声波测距,超声波探伤等。
第1章传感器的基本概念1. 什么叫做传感器的定义?最广义地来说,传感器是一种能把物理量、化学量以及生物量转变成便于利用的电信号的器件。
2.画出传感器系统的组成框图,说明各环节的作用。
答:1).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物理量的元件。
2).转换元件:以敏感元件的输出为输入,把输入转换成电路参数。
3).转换电路:上述电路参数接入转换电路,便可转换成电量输出。
3.传感器有哪几种分类?按被测量分类——物理量传感器——化学量传感器——生物量传感器按测量原理分类阻容力敏光电声波按输出型式分类数字传感器模拟传感器按电源型式分类无源传感器有源传感器4. 传感器的静态特性是什么?静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。
也即当输入量为常量,或变化极慢时,这一关系就称为静态特性。
5. 传感器的动态特性是什么?动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性,反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。
6. 为什么要把传感器的特性分为静态特性和动态特性?传感器所测量的非电量一般有两种形式:一种是稳定的,即不随时间变化或变化极其缓慢,称为静态信号;另一种是随时间变化而变化,称为动态信号。
由于输入量的状态不同,传感器所呈现出来的输入—输出特性也不同,因此存在所谓的静态特性和动态特性。
第2章电阻式传感器1. 如何用电阻应变计构成应变式传感器?电阻应变计把机械应变信号转换成ΔR/R后,由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小,既难以直接精确测量,又不便直接处理。
因此,必须采用转换电路或仪器,把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化(通常采用电桥电路实现这种转换。
根据电源的不同,电桥分直流电桥和交流电桥)。
2. 金属电阻应变片测量外力的原理是什么?金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应,即金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。
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。
传感器试题及答案解析考试必备传感器试题及答案解析考试必备试题(⼀)学号:姓名:学校:考⽣请注意:满分100分,考试时间为120分钟。
⼀、选择题标准答案题要求:每题只有⼀个正确标准答案案,选择正确给分,不正确不给分。
)1. 电涡流式速度传感器测量轴的转速,当轴的转速为50r/min 时,输出感应电动势的频率为50Hz,则测量齿轮的齿数为(A)A.60 B.120 C.180 D.2402.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3.压电传感器 B 电容传感器 C 电阻传感器 D 电感传感器13.应变测量中,希望灵敏度⾼、线性好、有温度⾃补偿功能,选择( C )的测量转换电路。
A.单臂半桥 B.双臂半桥 C.全桥4.半导体应变⽚的⼯作原理是基于(A)A.压阻效应B.热电效应C.压电效应D.压磁效应5. 变⽓隙型位移传感器的⾃感L与⽓隙厚度δ的关系是(A)A.⾮线性关系B.线性关系C.对称关系D.互补关系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( A )A.增加B.减⼩C.不变7.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.增加B.减⼩C.不变8.电磁炉主要是应⽤了下⾯哪种技术?( B )A. 微波;B. 电涡流;C. 热电式;D. 红外9.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10.下列线位移传感器中,测量范围最⼤的类型是(B)A 变⽓隙⾃感式B 差动变压器式C 电涡流式D 变极距电容式11.电容传感器的输⼊被测量与输出被测量间的关系,除(B)外是线性的。
A. 变⾯积型B. 变极距型C. 变介电常数型12. 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 差动电桥由环境温度变化引起的误差为( A )⼆、判断对错题,2.半导体应变⽚缺点是温度系数⼤。
1.关于传感器的作用,下列说法正确的有( )A.通常的传感器可以直接用来进行自动控制B.传感器可以用来采集信息C.传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D.传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量解析:选BC.传感器是将感受的非电学量转化为电学量的仪器,不同的传感器感受不同的信号,B、C对.2.关于电子秤中应变力传感器的说法正确的是( )A.应变片是由导体材料制成B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小C.传感器输出的是应变片上的电压D.外力越大,输出的电压差值也越大解析:选BD.应变片是由半导体材料制成的.电阻R=ρlS,应变片拉伸,l变大,R值变大;应变片压缩,l变小,R值变小.传感器输出的是上下应变片的电压差.3.下列说法中正确的是( )A.电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B.测温仪中测温元件可以是热敏电阻C.机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线,输出不连续的电脉冲D.火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态,有烟雾时呈现高电阻状态解析:选B.电饭锅中的敏感元件是感温铁氧体,A错误;机械式鼠标中的传感器接收断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,C错误;火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态,有烟雾时呈现低电阻状态,D错误.4.有一种在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置,下列说法正确的是( ) A.两个传感器都是光电传感器B.两个传感器分别是光电传感器和温度传感器C.两个传感器可能分别是温度传感器、电容式传感器D.只有光照和温度都适合时排气扇才能工作解析:选B.题中提到有光照或温度升高时排气扇都能自动控制,由此可见两个传感器一个是光电传感器,一个是温度传感器,而且排气扇自动工作只需光照和温度一个满足条件即可,A、C、D错,B对.5.(2011年威海高二检测)温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图6-2-10甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E= V,内电阻不计;G为灵敏电流表,其内阻R g保持不变;R为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2= mA时,热敏电阻的温度是( )图6-2-10A.60 ℃B.80 ℃C.100 ℃ D.120 ℃解析:选D.由图乙可知,当R的温度等于20 ℃时,热敏电阻的阻值R1=4 kΩ,则由I1=ER1+R g 可得R g=kΩ,当电流I2= mA时,由I2=ER2+R g,可得R2=2 kΩ,结合图乙此时温度为120 ℃,故选D.一、选择题1.下列装置中利用了温度传感器的是( )A.电熨斗B.电饭锅C.电子秤D.火灾报警器解析:选AB.电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度,A、B正确;电子秤是利用力传感器来测力的,C错误;火灾报警器是利用烟雾对光的散射,使光照射到光电三极管上,光电三极管的电阻减小引起电流变化而发出警报,因此火灾报警器是光电传感器,故D错.2.用遥控器调换电视频道的过程,实际上就是传感器把光信号转换成电信号的过程,下列属于这类传感器的是( )A.红外报警装置B.走廊照明灯的声控装置C.自动洗衣机中的压力传感装置D.电饭煲中控制加热和保温的温控器解析:选A.红外报警装置是传感器把光信号(红外线)转换成电信号;走廊照明灯的声控装置是传感器把声音信号转换成电信号;自动洗衣机中的压力传感装置是把位移信号转换成电信号,电饭煲中控制加热和保温的温控器把温度信号转换成电信号.3.人类发射的绕地球运转的所有航天器,在轨道上工作时都需要电能,所需要的电能都是由太阳能电池把太阳能转化为电能得到的,要求太阳能电池板总是对准太阳,为达到这一要求应利用下列哪种传感器来感知太阳方位( )A.力传感器 B.光传感器C.温度传感器 D.生物传感器解析:选B.太阳帆的有效采光面积不同,所产生的电流不同,当电流最大时正对太阳,所以应用的是光传感器,B对,A、C、D错.4.如图6-2-11是自动调温式电熨斗,下列说法正确的是( )图6-2-11A.常温时上下触点是接触的B.双金属片温度升高时,上金属片形变较大,双金属片将向下弯曲C.原来温度控制在80 ℃断开电源,现要求60 ℃断开电源,应使调温旋钮下调一些D.由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态,应使调温旋钮下移一些解析:选ABD.常温工作时,上下触点是接通的,当温度升高时,上层金属片形变大,向下弯曲,切断电源,由熨烫丝绸衣物状态转化为熨烫棉麻衣物状态时,温度要升高,则应使调温旋钮下移一些,A、B、D对,C错.5.唱卡拉OK用的话筒,内有传感器.其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈,线圈处于永磁体的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号.下列说法正确的是( )A.该传感器是根据电流的磁效应工作的B.该传感器是根据电磁感应原理工作的C.膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势解析:选B.当声波使膜片前后振动时,膜片后的金属线圈就跟着振动,从而使处于永磁体的磁场中的线圈切割磁感线,穿过线圈的磁通量发生变化,产生感应电流,从而将声音信号转化为电信号,这是利用电磁感应原理.6.关于电饭锅的说法正确的是( )A.电饭锅中的温度传感器是氧化铁B.铁氧体在常温下具有磁性,温度升至居里点时失去铁磁性C.当温度越过103 ℃时,感温体磁性较强D.用电饭锅煮饭时,温控开关自动断电后,它不能自动复位解析:选BD.电饭锅中的温度传感器其主要元件是铁氧体,故A错,B选项正确.当温度超过103 ℃时,感温体磁性消失,则选项C错,温控开关只能手动闭合,故D正确.7.如图6-2-12所示是会议室和宾馆房间的天花板上装有的火灾报警器的结构原理图:罩内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板.平时光电三极管接收不到LED发出的光,呈现高电阻状态.发生火灾时,下列说法正确的是( )图6-2-12A.进入罩内的烟雾遮挡了光线,使光电三极管电阻更大,检测电路检测出变化发出警报B.光电三极管温度升高,电阻变小,检测电路检测出变化发出警报C.进入罩内的烟雾对光有散射作用,部分光线照到光电三极管上,电阻变小,发出警报D.以上说法均不正确解析:选C.由火灾报警器的原理可知,发生火灾时烟雾进入罩内,使光发生散射,部分光线照在光电三极管上电阻变小,与传感器相连的电路检测出这种变化,发出警报,C对.8.(2010年高考福建卷)如图6-2-13甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t =0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则( )图6-2-13A.t1时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少D.t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析:选~t1时间内小球做自由落体运动,落到弹簧上并往下运动的过程中,小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上,故小球先加速后减速,t2时刻到达最低点,动能为0,A、B错;t2~t3时间内小球向上运动,合力方向先向上后向下,小球先加速后减速,动能先增加后减少,C对;t2~t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能,D错.二、非选择题9.如图6-2-14甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳,绳长为l,下端拴一质量为m 的小物块A,上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连,已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透),接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动,在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,已知子弹射入的时间极短,且图中t=0为A,B开始以相同速度运动的时刻,根据力学规律和题(包括图)中提供的信息,求物块在最高点和最低点的速度.图6-2-14解析:在最高点时,绳的拉力为0,则(m+m0)g=m+m0v21l解得v1=gl.在最低点时,绳的拉力为F m,则F m-(m+m0)g=m+m0v22l解得v2=[F m-m+m0g]lm+m0.答案:gl [F m-m+m0g]lm+m010.电流传感器可以像电流表一样测量电流,它的优点是反应非常快,可以捕捉到瞬间的电流变化,还可以与计算机相连,能在很短的时间内画出电流随时间的变化图象.按图6-2-15甲连接电路,提供8 V直流电源,先使开关S与1相连,电源向电容器充电,这个过程可在瞬间完成,然后把开关S掷向2,电容器通过电阻R放电,传感器将电流信息传入计算机,屏上显示出电流随时间变化的I-t曲线,如图乙所示.图6-2-15(1)图乙中画出的竖直狭长矩形(图乙最左端),其面积表示的物理意义是:________;(2)估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量是________C;(3)根据以上数据估算,电容器的电容是________F.解析:(1)图象纵坐标为电流I,横坐标为时间t,由公式q=It可知,矩形面积为放电电荷量.(2)每个小方格的面积代表放电电荷量q0=×10-3C,共有75格,则放电电荷量Q=75q0=×10-3C.(3)由Q =CU 可知C =Q U =×10-4F.答案:(1) s 内的放电电荷量(2)×10-3(3)×10-411.有一种测量压力的电子秤,其原理图如图6-2-16所示.E 是内阻不计、电动势为6 V 的电源.R 0是一个阻值为300 Ω的限流电阻.G 是由理想电流表改装成的指针式测力显示器.R 是一个压敏电阻,其阻值可随压力大小变化而改变,其关系如下表所示.C 是一个用来保护显示器的电容器.秤台的重力忽略不计.试分析:压力F /N 0 50 100 150 200 250 300 … 电阻R /Ω 300 280 260 240 220 200 180 …(1)(2)若电容器的耐压值为5 V ,该电子秤的最大称量值为多少?(3)如果把电流表中电流的刻度变换成压力刻度,则该测力显示器的刻度是否均匀?解析:(1)由表中数据可知k =ΔR ΔF =20 Ω50 N= Ω/N 所以电阻R 随压力F 变化的函数表达式为R =(300-Ω.(2)R 上受到的压力越大,R 的阻值越小,电容器两端电压越大,但不能超过5 V ,所以5 V 6 V=R 0R 0+R,解得R =60 Ω, 又∵R =(300-Ω,得出F =600 N.(3)电流表中的电流I =E R 0+R=错误!,电流I 与压力F 不是线性关系,则该测力显示器的刻度不均匀.答案:(1)R =300- (2)600N (3)不均匀。
《传感器原理》练习题及答案解析1.测得某检测装置的一组输入输出数据如下表,试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度。
带入数据得:68.0=k 25.0=bbkx y +=)(b kx y i i i +-=∆22)(i i ii i i x x n y x y x n k ∑-∑∑∑-∑=222)()(i i i i i i i x x n y x x y x b ∑-∑∑∑-∑∑=∴25.068.0+=x y %7535.0%100max ±=±=⨯∆±=FS L y L γ238.01=∆35.02-=∆16.03-=∆11.04-=∆126.05-=∆194.06-=∆拟合直线灵敏度 0.68,线性度 ±7%2.被测电压的实际值为10V ,现有150V,0.5级和15V, 2.5级两只电压表,选择哪一只表误差较小? 150V 表的最大误差为:15V 表的最大误差为:故选择15V 表误差较小3.用MF-30型普通万用表的DC.5V挡及25V挡分别测量高内阻等效电路(25kΩ与5V电压源串联)的输出电压。
已知DC.V.挡的电压灵敏度20kΩ /V,精度为2.5级,试计算:a)由于仪表本身精度造成的相对误差;b)由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差;c)综合最大相对误差;d)分析误差因素的影响。
①仪表本身精度造成的相对误差:5V档:25V档:②由于仪表内阻对被测电路的影响引起的相对误差:5V档:25V档:③综合最大相对误差:5V档:25V档:④仪表的精度和仪器的内阻都会在测量时产生系统误差。
4.设5次测量某物体的长度,其测量的结果分别为:9.8 10.0 10.1 9.9 10.2厘米,若忽略粗大误差和系统误差,试求在99.73%的置信概率下(±3 ),对被测物体的最小估计区间。
105)2.109.91.100.108.9(11=++++==∑=n i i x n xx x v i -=1 分别为-0.2 0 0.1 -0.1 0.2 051=∑=i i υ 16.011ˆ12=-=∑=n i iv n σ48.0ˆ3=σ没有坏值072.05ˆˆˆ===σσσn x x =10±3x σˆ=10±0.216 ( cm )5.今有一种电涡流式位移传感器。
选择题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、__a__和__c__三种。
a.光电式b.磁电式c.电磁式d.感应同步器2. 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零3.应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__c__、__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f.结构的选择4.应变片绝缘电阻是指已粘贴的__b__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5.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6.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__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7. 4 不属于测试系统的静特性。
(1)灵敏度(2)线性度(3)回程误差(4)阻尼系数8. 电阻应变片的输入为 1 。
(1)力(2)应变(3)速度(4)加速度9. 结构型传感器是依靠 3 的变化实现信号变换的。
(1)本身物理性质(2)体积大小(3)结构参数(4)电阻值10. 不能用涡流式传感器进行测量的是 4 。
(1)位移(2)材质鉴别(3)探伤(4)非金属材料11. 变极距电容传感器的输出与输入,成1关系。
(1)非线性(2)线性(3)反比(4)平方12. 半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是 3 。
(1)长度(2)截面积(3)电阻率(4)高通13.压电式传感器输出电缆长度的变化,将会引起传感器的3产生变化。
(1)固有频率(2)阻尼比(3)灵敏度(4)压电常数14.在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是 4 传感器。
(1)电容式(2)压电式(3)电阻式(4)电涡流式15.光电倍增管是利用3效应制成的器件。
(1)内光电(2)外光电(3)光生伏特(4)阻挡层16.光敏元件中3是直接输出电压的。
(1)光敏电阻(2)光电阻(3)光敏晶体管(4)光导纤维17.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18.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19.测量范围大的电容式位移传感器的类型为( a )A.变极板面积型 B.变极距型C.变介质型 D.容栅型20.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21.下图所示器件为霍尔传感器(何种类型传感器)填空题:1、属于能量控制型的传感器有电阻,电容,电感(涡流)等,属于能量转换型的传感器有压电,磁电等(每个至少举例两个)。
2、金属电阻应变片与半导体应变片的物理基础的区别在于:前者利用金属的机械变形引起的电阻变化,后者利用半导体材料的电阻率变化引起的电阻变化。
3、为了提高变极距电容式传感器的灵敏度、线性度及减小外部条件变化对测量精度的影响,实际应用时常常采用差动工作方式。
4、电式传感器的测量电路(即前置放大器)有两种形式:电压放大器和电荷放大器,后接放大器时,可不受连接电缆长度的限制。
5、涡流式传感器的变换原理是利用了金属导体在交流磁场中的涡电流效应。
6、磁电式速度计的灵敏度单位是mv/(m/s) 。
7、压电式传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。
(1)传感器静态特性指标主要有等.而其动态特性指标主要有时域分析和频域分析两部分.(2) 传感器的精度A含义是在规定范围内,其允许的最大误差值相对测量范围的百分数根据精度等级概念,若测得某传感器A=0.48%,则该传感器应定为0.5级精度.(3) 传感器线度δA含义是在规定条件下,传感器校准曲线与拟合直线间最大偏差与满量程(F.S)输出值的百分比拟合刻度直线方法有切线法、端基法、最小二乘法三种。
μ,相应输出电容变化量△C=25PF,其平均灵敏度为(4) 某电容式位移传感器,当被测位移变化量△X=50m0.5PF/um用切线法求得线性度为1%.若现采用差动式电容结构,其灵敏度应为1PF/um用切线法求得线性度应为2%(5) 传感器的最小检测量是指传感器能确切反应被测量的最低限量而言,最小检测量愈小则表示传感器检测微量能力愈高.10-2 (1) 金属应变片工作原理是应变效应半导体应变片工作原理是压阻效应二者应变灵敏度系数主要区别是-------------------------- --------------------------------------- ---------------------------------------..(2) 为提高应变片动态测量精度,当被测应变片波长一定时同岁有基长一定时,现有基长分别为10mm和20mm两种应变片,则应选用基长为15mm的应变片,方可减小动态误差,(3) 应变式传感器产生温度误差的原因为电阻丝有一定的温度系数和电阻丝材料与测试材料膨胀系数不同通常采用的温度补偿方法有单丝自补偿,双丝自补偿,电路补偿等.(4)应变片灵敏度系数K的测试条件是受一维应力作用、应变片轴向与主应力方向一致、试件材料的泊松比为0.285的钢材。
测得的K值大小比应变丝的应变灵敏度系数ks小其原因是横向效应和胶层效应传递变形失真(5) 为减小温度误差,压阻器件一般采用【恒流】源供电.而器件本身受温度影响要产生【零点温度漂移】漂移和【灵敏度温度漂移】漂移.因此要采用温度补偿措施,方法有【零点温度补偿法,灵敏度温度补偿法】等.10-3 (1) 电容式传感器分布电容的存在对测量的危害性是:【降低测量灵敏度、引起非线性输出】.通常采用消除和减小颁布电容的方法有【增加原始电容、接地和屏蔽、驱动电缆】等.(2) 平等板式电容传感器,变面积型可用于检测【增加原始电容、接地和屏蔽、驱动电缆】,变间距型可用于检测【微小位移】而变介质型可用于检测【厚度】等参数.(3) 当差动式电容测量电路输出电压为U=C1-C2C1+C2E的形式时(E为电源电压,C1和C2为差动电容),则其具有的特点是具有温度补偿功能、灵敏度高、非线性误差小。
(4) 运算法测量电容传感器电路具有的特点是:【减小环境温度对测量的影响】。
(5) 电容式差压变送器的敏感电容结构是【张紧式】,其主要特点是【精度高、稳定性高】。
10-4 (1) 差动电感及差动变压器的位移—电压特性均为关于原点对称线性输出-特性,因而测位移存在移动方向判断问题,解决此问题的方法是采用相敏检波电路.2) 提高差动变压器输出信号电压的措施有:【增大匝数比、增加初级线圈电压、增加激磁电压的频率】等。
(3) 差动变压器零点残余电压产生的原因是:【基波分量、高次谐波、电磁干扰】等,消除和减小的方法有:【保证结构对称性、、选选用合适的测量电容、采用补偿电路】等.(4) 电涡流检测线圈结构特点是采用------------------线圈,当被测------------------材料靠近它时,利用线圈变化------------------进行测量.(5) 电涡流传感器应用方式可分为两大类:即按【测量电路】不同可分为【变频反射式和低频透射式】,它主要用于检测【位移、振幅、厚度】等参数.10-5 (1) 压电元件的原理是【压电】效应,它的主要特点是-【灵敏度高、工作可靠、质量轻】.目前常使用的压电材料有【石英晶体、压电陶瓷、锆钛酸铅】等.(2) 压电式传感器对测量------------------信号无响应,其被测信号频带上限取决于------------------,频带下限取决于------------------.(3) 压电元件测量电路采用前置放大器的目的是:【把电压是传感器的高输出阻抗变换成低阻抗输出、放大压电式传感器输出的弱信号】.目前经常应用的前置放大器有【电压放大器、电荷放大器】两种.(4) 若单片压电片等效电容为C,输出电荷为q,输出电压为U.则将相同两片串接后其总参数C′为c/2,q′为q,U′为2U;若改为两片并接后,其总参数C′为2C,q′为2q,U′为U.(5) 石英压电元件的纵向压电效应是X方向的作用力,在垂直于x轴的电极面上产生电荷;而横向压电效应是y方向的作用力在垂直于x轴的电极面上产生电荷.10-6(1) 编码器按组成原理可分为-【电触式、电容式、感应式、光电式】等。
编码器按用途不同可分【码盘码尺】,分别用于检测【角度长度】参数。
(2)光栅传感器是根据【莫尔条纹】原理制成的。
是由-【照明系统、光栅副、光电接收元件】组成的,主要用于-【速度、震动、质量】-检测等参数。
(3)莫尔条纹的宽度BH由-【光栅常数和光栅夹角@】决定。
一般调节莫尔条纹宽度主要采用的方法是【调节光栅夹角】。
(4)振弦式传感器采用------------------系统,其输出为-【频率】-信号。
主要用于检测-【力、温度、距离】-等参数。
(5)振弦传感器的固有频率f0与弦线的【张力、有效长度】-等参数有关。
为改善其输出f-T特性的非线性,可采用------------------ ------------------等方法。
10-7 (1)热电偶的工作原理是-【热电】-效应,热电势包括-【两种导体的接触电势-和-单一导体的温差电势】两种,能产生热电势的必要条件是-【组成热电极的必须是不同材料、两个接触点必须处于不同的温度场中】。
(2)热电偶补偿导线的作用是【是热电偶的冷端温度保持恒定】,对选择补偿导线的要求是【0~100`C范围内和所连接的热电偶有相同的热点性、价格便宜】。
(3)热电阻测温的原理是【热点效应】,一般目前常用的热电阻有【铂、铜、半导体】等。
(4)热敏电阻按温度系数分为【正温度系数】、【负温度系数】、【中间温度系数】三种,热敏电阻本身温度取决于【环境通电发热】、【通电发热】两个因素。
(5)热敏电阻用于测温元件时,其工作电流要求为【很小】,应该工作在伏——安曲线的__区域,原因是____。