机电一体化专业传感器与检测技术复习提纲(含答案)

《传感器检测技术》复习提纲Chap. 1传感器的用途（非电量电量）传感器是将各种非电量（包括物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（一般为电量）的装置。

现代信息产业的三大支柱随着科学技术的发展，传感器技术、通信技术和计算机技术构成了现代信息产业的三大支柱产业，分别充当信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”，他们构成了一个完整的自动检测系统。

应用领域传感器几乎渗透到所有的技术领域。

如工业生产、宇宙开发、海洋探索、环境保护、资源利用、医学诊断、生物工程、文物保护等等广泛领域，并逐渐深入到人们的生活中。

传感器命名规则传感器产品的名称，应由主题词及四级修饰语构成。

（1）主题词——传感器。

（2）第一级修饰语——被测量，包括修饰被测量的定语。

（3）第二级修饰语——转换原理，一般可后续以“式”字。

（4）第三级修饰语——特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其他必须的性能特征，一般可后续以“型”字。

（5）第四级修饰语——主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）。

本命名法在有关传感器的统计表格、图书索引、检索以及计算机汉字处理等特殊场合使用。

例1 传感器，绝对压力，应变式，放大型，1～3500kPa；例2 传感器，加速度，压电式，±20g。

在技术文件、产品样书、学术论文、教材及书刊的陈述句子中，作为产品名称应采用与上述相反的顺序。

例1 1～3500kPa 放大型应变式绝对压力传感器；例2 ±20g 压电式加速度传感器。

静态特性曲线优劣性比较传感器的静态性能指标：线性度、灵敏度、精确度、迟滞、重复性、零点漂移、温漂、分辨率和阈值灵敏度的定义：灵敏度是传感器在稳态下输出增量与输入增量的比值。

Chap. 2力的测量原理（静力效应，动力效应）力的计量单位为牛顿。

电桥（单臂、双臂、全桥，需要会推导输出表达式）如下图所示为恒压源供电的直流电桥测量电路。

其特点是，当被测量无变化时，电桥平衡时输出为零。

传感器与检测技术习题答案第一章1.1答：随着我国工业化、信息化步伐加快，现代化建设中的各行各业高效生产对传感器也检测技术的依赖逐步加深。

比如：先进的传感器技术助力现代化石油钻井平台建设。

为了能够可靠地采集钻井平台钴机塔架上运动部件的终点位置，使用了感应式传感器。

在整个新型钻井中共使用了60个这样的感应式传感器，方形的接近开关对钢质目标的感应距离增大到20mm, 满足了近海海上勘探工作环境极为恶劣的所有要求。

1.2 自动检测系统的组成及对传感器的要求答：自动检测系统组成框图如下：对于传感器，一般要求是：①准确性：输出信号必须反映其输入量，即被测量的变化。

因此，传感器的输出与输入关系必须是严格的单值函数关系，最好是线性关系。

②稳定性：传感器的输入、输出的单值函数关系最好不随时间和温度二变化，受外界其他因素的干扰影响亦很小，重复性要好。

③灵敏度：即被测参量较小的变化就可使传感器获得较大的输出信号。

④其他：如耐腐蚀性、功耗、输出信号形式、体积、售价等。

1.3答：功能：信号调理：在检测系统中的作用是对传感器输出的微弱信号进行检波、转换、滤波、放大等，以方便检测系统后续处理或显示。

信号处理：信号处理时自动检测仪表，检测系统进行数据处理和各种控制的中枢环节，其作用和人类的大脑相类似。

区别：信号调理作用是把信号规格化，滤除干扰，信号处理则是提取信号中的信息，并对这些信息按照功能要求进行处理。

可以说，信号调理是进行信号处理的基础。

组成：信号调理：信号放大、信号滤波、A/D转换信号处理：主要是各种信号的嵌入式微控制器、专用高速数据处理器（DSP）等1.4答：分类见表1-1(P8)1.5 按照被测参量，检测系统的分类答：按照被测参量分类，可以分成测量：电工量、热工量、机械量、物性和成分量、光学量、状态量等。

1.6 传感器与检测技术的主要发展趋势答：1.不断拓展测量范围，提高管检测精度和可靠性 2重视非接触式检测技术研究 3检测系统智能化 第二章2.1 随机误差，系统误差，粗大误差的原因及处理答：随机误差：检测仪器或者测量过程中某些未知或无法控制的随机因素（如仪器某些原件器件性能不稳定、外界温度、湿度变化，空中电磁波扰动等）综合作用的结果。

【最新】电大《传感器与检测技术》期末复习考试小抄1.传感器的定义；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是感知各种化学和物理的非电量并按照一定规律将其转换为可用电信号输出的装置或器件。

感应器组成— 敏感元件 传感元件 信号调节与转换电路 传感器一般按测定量和转换原理两种方法来进行分类2.变送器：当传感器的输出为标准信号DC 4-20mA 时， 则称作变送器。

3线性度（非线性误差）：输出-输入校准曲线与某一选定拟合直线不吻合的程度 。

4迟滞：迟滞表示传感器在正 、反 行程期间，输出-输入曲线不重合的程度。

5重复性：重复性表示传感器在同一工作条件下，被测输入量按同一方向作全程连续多次重复测量时，所得输出值（或校准曲线）的一致程度。

6精度：精度是反映系统误差和随机误差的综合误差指标。

一般用重复性、线性度、迟滞三项的方和根或简单代数和表示。

7灵敏度：灵敏度是传感器输出量增量与输入量增量之比。

8阈值：一个传感器的输入从零开始缓慢地增加时，只有在达到某一最小值后才测得出输出变化，这个最小值就称为传感器的阈值。

9分辨率（力）：是指当一个传感器的输入从非零的任意值缓慢地增加时，只有在超过某一输入增量后输出才显示有变化， 这个输入增量称为传感器的分辨力。

有时用该值相对满量程输入值之百分比表示，则称为分辨率。

10时漂：时间漂移通常是指传感器零位随时间变化而变化的现象。

11零点温漂：通常是指传感器零位随温度变化而变化的现象 12灵敏度温漂：是指传感器灵敏度随温度变化而变化的现象。

传感器产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。

最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。

13最小二乘法原理的核心思想是：校准数据与拟合直线上相应值之间的残差平方和最小。

可简述为“估计应满足残差（剩余）平方和为最小”14通常在阶跃函数作用下测定传感器动态性能的时域指标。

《传感器及检测技术》课程期末考试复习提纲一、考试章节范围：考试范围大体为：教材第1-7章，以及第9章的无线传感器网络、多传感器信息融合等少部分内容。

为减轻复习负担，其中各章的以下小节基本不用复习：第1章：1.1.1、1.1.3、1.3.7、1.3.8、1.4.2、1.5第2章：2.2第3章：3.4.3第4章：4.3.1、4.4.3～4.4.5第5章：5.1.4、5.2.3～5.2.4、5.3.2第6章：6.1、6.3.3～6.3.7、6.4二、考试题型：A卷（期末试卷）1．填空题: 20空，每空1分，共20分2．选择题: 10题，每题2分，共20分3．判断题：10题，每题1分，共10分4．简答题: 5题，每题5分，共25分5．解答题: 3题，分值不一，共25分（分别为：脉冲式光电传感器测物体位移、两线制压力变送器、热电偶测温）B卷（补考试卷）1．填空题: 20空，每空1分，共20分2．名词解释: 4题，每题5分，共20分3．简答题: 5题，每题6分，共30分4．解答题: 3题，每题10分，共30分（分别为：光纤导光、测力传感器计算、两线制超声液位计测液位）三、成绩比例：期末考试成绩： 70％平时考勤、作业等：20％实验：10％四、各章需掌握的知识点：第1章传感器与检测技术基础（重点）1．掌握检测系统的组成；掌握传感器的定义和组成；传感器的其他用名；传感器按各种不同标准的分类。

2．掌握测量误差的两种表示方法：绝对误差、相对误差的定义，其计算方法和各自用途；掌握满度（引用）相对误差在衡量仪表准确度等级中的应用。

弄清楚传感器精度等级的含义（例如1.5级是何意）。

3．掌握按规律性对误差的分类：系统误差、随机误差和粗大误差，掌握其基本概念；掌握正态分布的随机误差的特点；掌握发现系统误差的几种准则，以及每种准则主要发现的是哪类系统误差。

4．掌握粗大误差最常用的判别和剔除方法—3σ原则的主要内容。

5．掌握传感器的基本特性参数分为两方面：静态特性和动态特性；掌握静态特性包括哪些主要性能指标，重点理解线性度和灵敏度两个指标的含义。

传感器与检测技术考试试题 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。

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 ）= k (T T ) l n N A T ( )d 。

在热电偶温度补偿中补偿导线法（即 e 0 N T 0 A B T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）。

B4、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。

《传感器与自动检测技术》复习提纲一、填空２．用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。

工业测量中通常采用两线制和（）接法。

３．金属电阻应变片敏感栅的形式和材料很多，其形式以（）式用的多，材料以（）用的最广泛。

４．单线圈螺线管式电传感器对比闭磁路变隙式电传感器的优点是（）大、（）好、结构简单和便于操作。

５．螺线管式差动变压器传感器中，零点残余电压是评定差动变压器性能的主要指标之一。

它的存在造成传感器在（）附近灵敏度降低、测量（）大等。

６．计量光栅传感器中，当指示光栅不动，主光栅左右移动时，查看（）的移动方向，即可确定主光栅的运动方向。

７．硒光电池的光谱响应区段与人类眼睛相近，它的（）波长与人类正常觉也相近，因而应用较广。

８．霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方体，扁平边缘的两对侧面各引出一对电极。

一对叫激励电极用于引入（）；另一对叫霍尔电机，用于引出（）。

９．变磁通电式传感器通常将齿轮的齿（槽）作为（）磁路的一部分。

当齿轮转动时，引起磁路中（），线圈感应电动势输出。

１０．正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻属于（）型，适用于温度监测和温度控制１１．扩散硅压阻器件中，有一种圆形（）与其支撑的（）合为一体，称为圆形硅杯膜片结构。

１２．磁敏二极管工作时加（）向电压。

由于它的（）很高，特别适合测量弱磁场。

二、选择题1、电容式传感器是属于（）型传感器。

Ａ参量型Ｂ发电型Ｃ电感型Ｄ电容型2、极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（）。

Ａ成正比Ｂ平方成正比Ｃ成反比Ｄ平方成反比3、灵敏度越高的检测系统，（）。

A 系统越稳定B 系统越不稳定 C检测量程变大 D 非线性误差越小4、当主光栅相对指示光栅的转角方向为逆时针方向时，主光栅向左移动，则莫尔条纹向（）移动。

A 上B 下C 左D 右5、莫尔条纹移动一个间距B，相应于光栅尺移动（）。

A 1个栅距B 2个栅距C 3个栅距D 4个栅距6、变面积型电容式传感器，其灵敏度与面积（）。

传感器复习题 第一章1.传感器：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或装置。

2.传感器的组成原理：被测量→敏感元件→转换元件→基本转换电路→电量3.传感器的分类：a.按被测对象分为内部信息传感器、外部信息传感器。

b.按工作原理分为物性型、结构型。

c.按被测物理量分d.按传器能量源分为有源型、无源型e.按输出信号性质分为开关型、模拟型、数字型4.传感器的静态指标有:线性度、灵敏度、重复性、回程误差等5.动态特性及动态指标传感器或检测系统对随时间快速变化的被测信号的反应能力称为动态特性。

(1) 动态特性的描述系统对不同输入信号的响应特性也不相同。

一般的输入信号有时间域确定信号、频率域信号和随机信号。

①时间域:常用的时间域信号有阶跃信号和脉冲信号；相应的系统输出分别称为阶跃响应和脉冲响应。

②频率域:频率域的输入信号为振幅不变、频率按一定规律（对数或线性），扫描的正弦信号。

系统在其输入信号的激励下，输出信号与输入信号在不同频率时，稳态值的振幅比和相位差，即是系统的频率响应特性。

③随机信号:以伪随机信号或白噪声作为输入信号，通过谱分析找出系统输出、输入信号之间的有关统计特性，如自功率谱、互功率谱、相干函数等。

(2)动态参数① 一阶系统的时间常数ττ越小，系统响应越快，工作频带越宽。

② 二阶系统的固有角频率ωn 、阻尼比ζ 为满足不失真测量条件，ζ=0.6～0.7最好。

在此条件下，ωn 越高，不失真测量频段越宽。

动态参数由系统本身的结构参数、固有特性所决定，如弹簧刚度、运动质量、电容、电阻的性质及大小、液体（气体）的阻尼系数等.(3)动态指标①响应时间s t 为传感器能否迅速反应信息的时域指标。

一般表示传感器或检测系统在阶跃信号激励下，其输出值与稳态值的相对误差在±5%（或±2%）范围内所需要的时间。

s t 越小，传感器的响应越快，动态性能越好。

②频率响应范围 在传感器的对数幅频特性曲线上，相对幅值变化±3dB ,时对应的频率范围。

《传感器和检测技术》复习提纲题型：1、选择题（占24%）2、填空题（占24%）3、简答题（占24%）4、计算题（占20%）5、使用题（占8%）参考题：一、填空题：1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由 ( B ) 来决定的。

A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化2、信号传输过程中，产生干扰的原因是( C )A.信号是缓变的B.信号是快变的C.干扰的耦合通道D.信号是交流的3、不能用涡流式传感器进行测量的是 ( D ) 。

A 位移B 材质鉴别C 探伤D 非金属材料4、对压电式加速度传感器，希望其固有频率( C )A.接近零B.尽量低些C.尽量高些D.任意5、为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用( B )。

A 电压放大器；B 电荷放大器；C 前置放大器D 电流放大器6、不能采用非接触方式测量的传感器是：（ C ）。

A、霍尔传感器；B、光电传感器；C、热电偶；D、涡流传感器7、通常所说的传感器核心组成部分是指：（ B ）A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源8、半导体应变片具有( A )等优点。

A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路复杂9、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：（ C ）A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管10、将电阻应变片贴在( C)上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。

A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件。

11、关于光敏电阻，下列说法错误的是：（ A ）A、光敏电阻既可作检测元件，也可作开关元件使用；B、光敏电阻的光谱特性和光敏电阻本身材料有关，需选择合适光源配合使用；C、在一定的光照度下，光敏电阻所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象；D、多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合。

《传感器与检测技术》复习题及部分参考答案扬州职业大学机械工程学院张翔编写 2010年7月第一章概述一、选择题1.利用光电效应的传感器属于（）A 电阻型B结构型C 物性型D 电感型2.按照工作原理分类，固体图像式传感器属于（）A 光电式B电容式C 压电式D 磁电式3.结构型传感器是依靠传感器的的变化实现信号变换的。

A 材料物理特性B体积大小C 结构参数D 电阻值4、光电式传感器属于（）A 能量转换型B电容型C 电阻型D 有源型5．传感器的静态特性指标之一有（）A 幅频特性B线性度C相频特性D 稳定时间6.属于传感器的静态特性指标的是（）A 固有频率B临界频率C 阻尼比D 灵敏度7. 属于传感器的动态特性指标的是（）A 量程B固有频率C 稳定性D 线性度8.与传感器价格成反比的指标是（）A 可靠性B经济性C精度D 灵敏度9.传感器的分辨率越高，表示传感器的（）A线性度越好B迟滞越小C 重复性越好D 能感知的输入变化量越小10.传感器的静态标定是给传感器输入已知不变的，测其输出。

A 标准电量B正规电量C标准非电量D 正规非电量11.传感器的动态标定是检验传感器的（）A 静态指标B频率响应C动态指标D 相位误差12.传感器的组成部分中，直接感受到被测物理量的是（）A 转换元件B敏感元件C转换电路D 放大元件13.传感器的标定是在明确传感器的输入与输出关系的前提下，利用某种（）对传感器进行标定。

A 标准元件B正规器件C标准器具D 精确器件14.基准器中（）精度最高。

A 国家级B一等级C二等级D 三等级15.下列传感器的响应时间最短的是（）A 电感式B磁电式C电容式D 光电式答案：CACAB DBDDC CBCAD二、填空题1．传感器是最初与被测对象接触的环节，它将被测量转换成与被测量有确定对应关系的电量的机构。

它是检测和控制中最关键的部分。

（最初；被测量有确定对应关系；电量）2．通常用传感器的静态特性和动态特性来描述传感器输出-输入特性。

传感器复习大纲传感器习题及答案第一章传感器的定义：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。

传感器的分类：1.按检测的量分类：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器。

2.按输出信号的性质分类：模拟传感器、数字传感器。

3.按传感器的能源分类：有源传感器、无源传感器。

第二章描述传感器静态特性的主要指标：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移等，它们是衡量传感器静态特性优劣的重要指标参数。

灵敏度：是指传感器在稳定工作条件下，输出微小变化增量与引起此变化的输入微小变量的比值。

第三章电阻应变式传感器主要利用金属电阻应变效应或半导体材料的压阻效应制成敏感元件，是测量微小变化的理想传感器。

金属电阻应变片的基本原理是电阻应变效应，了、即导体产生机械形变时它的电阻值发生变化。

对于半导体而言，应变传感器主要是利用半导体材料的压阻效应。

作业。

第四章变极距型、变面积型、变介质型三种形式电容式传感器。

（大概看一下工作原理。

）第五章变磁阻式传感器（自感式传感器）的工作原理。

差动变压器式传感器（互感式传感器）零点残余电压差动变压器测量电路：差动变压器输出交流信号，为正确反映衔铁位移大小和方向，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。

P72图由法拉第电磁感应原理可知：一个块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中切割磁力线运动时，导体内部会产生闭合的电流，这种电流像水中旋涡，故称为电涡流，这种现象叫做电涡流效应。

根据电涡流效应制作的传感器称涡流传感器。

电涡流传感器的最大特点是能够对被测量进行非接触测量。

用自己的话描述其工作原理。

（根据法拉第电磁感应原理, 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时, 导体内将产生呈涡旋状的感应电流, 此电流叫电涡流, 以上现象称为电涡流效应。

根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。

按照电涡流在导体内的贯穿情况, 此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类, 但从基本工作原理上来说仍是相似的。