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《传感器与检测技术》题库一、填空：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.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.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 TT BA 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。
4.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）5. 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）6. 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7 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。
8、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）。
9、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。
10、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）。
11、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。
检测系统的静态特性和动态特性检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。
这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。
此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果开展表示、分析和处理。
另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果开展表示、分析和处理。
研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。
第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量开展通常的测量过程。
第二，对多环节构成的较复杂的检测系统开展测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。
第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。
这主要用于该检测系统的设计、研制和改良、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全到达所需测量精度的重要检测项目开展深入分析、研究。
通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。
由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来开展分析。
理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。
通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。
一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。
但为表达方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。
这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
检测系统静态特性的主要参数静态特性表征检测系统在被测参量处于稳定状态时的输出-输入关系。
衡量检测系统静态特性的主要参数是指测量范围、精度等级、灵敏度、线性度、滞环、重复性、分辨力、灵敏限、可靠性等。
1．测量范围每个用于测量的检测仪器都有规定的测量范围，它是该仪表按规定的精度对被测变量进行测量的允许范围。
测量范围的最小值和最大值分别称为测量下限和测量上限，简称下限和上限。
仪表的量程可以用来表示其测量范围的大小，用其测量上限值与下限值的代数差来表示，即量程=|测量上限值-测量下限值|（1）用下限与上限可完全表示仪表的测量范围，也可确定其量程。
如一个温度测量仪表的下限值是-50℃，上限值是150℃，则其测量范围（量程）可表示为量程=|150℃-（-50℃）|=200℃由此可见，给出仪表的测量范围便知其测量上下限及量程，反之只给出仪表的量程，却无法确定其上下限及测量范围。
2．精度等级检测仪器及系统精度等级，在第一节三中已描述，这里不再重述。
3．灵敏度灵敏度是指测量系统在静态测量时，输出量的增量与输入量的增量之比。
即（2）对线性测量系统来说，灵敏度为：（3）亦即线性测量系统的灵敏度是常数，可由静态特性曲线（直线）的斜率来求得，如图1（a）所示，式中，my、mx 为y轴和x轴的比例尺，θ为相应点切线与x轴间的夹角。
非线性测量系统的灵敏度是变化的，如图1（b）所示。
对非线性测量系统来说，其灵敏度由静态特性曲线上各点的斜率来决定。
（a）线性系统灵敏度示意图（b）非线性系统灵敏度示意图图1灵敏度示意图灵敏度的量纲是输出量的量纲和输入量的量纲之比。
4．线性度线性度通常也称为非线性度。
理想的测量系统，其静态特性曲线是一条直线。
但实际测量系统的输入与输出曲线并不是一条理想的直线。
线性度就是反映测量系统实际输出、输入关系曲线与据此拟合的理想直线y（x）=a0+a1x并的偏离程度。
通常用最大非线性引用误差来表示。
即（4）由于最大偏差是以拟合直线为基准计算的，因此拟合直线确定的方法不同，则不同，测量系统线性度也不同。
1．测量系统的静态特性是输入量和输出量不随时间变化或变化缓慢时,输出与输入之间的关系。
2．电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着所受机械变形（伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。
3．测量误差按性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。
4．在光照作用下，物体内电子逸出物体表面，在回路中形成光电流的现象称为外光电效应;在光照作用下，物体导电性能发生改变的现象称为内光电效应。
5．现代测试系统基本型结构包括传感器、信号调理、数据采集、计算机及输出显示、打印等环节。
6．请列举2个超声波传感器可以测量的物理量：厚度、无损探伤、计数、距离等7．为利用电桥的和差特性,提高系统的灵敏度，应使相对桥臂上电阻应变极性相同，相邻桥臂上电阻应变极性相反.8．GPS卫星导航系统由3部分组成，分别是空间星座部分;地面支撑系统;用户设备；9．线性度是指系统输入输出特性与拟合直线的不一致程度，也称非线性误差,常用的直线拟合方法有理论拟合、最小二乘拟合；端点连线拟合等.10．常用的应变片有金属电阻应变片与半导体两大类,其中灵敏度较高的是半导体应变片，线性度较好的是金属应变片。
11．为了加强居民小区的安全,可以在小区围墙上加装红外图像（红外摄像仪）传感器进行昼夜监控。
三. 简答题（共35分，每题5分)1。
检测系统的基本任务是什么?获取有用的信息,即借助专门的设备、仪器、设计合理的实验方法与必需的信号分析及数据处理，获得与被测对象有关的信息，最后将结果进行显示或输入到其它信息处理装置、控制系统。
2.根据电容传感器的工作原理说明它的分类以及能够测量哪些物理参量?根据电容式传感器的工作原理，可分为变间距式、变面积式和变介电常数式,利用极板间距和极板覆盖面积的变化，可以测量直线位移或角位移；通过弹性元件也可以测量力、压力、振动或加速度等;利用介电常数的变化还可以进行一些特殊量的测量，如液位、浓度、厚度、湿度等3.为什么不能用压电传感器测量变化比较缓慢的信号？压电式传感器只有在负载阻抗无穷大、内部也无漏电时,受力后产生的电压（电荷)才能长期保存下来，否则电路将以某时间常数按指数规律放电.这对于测量缓变信号极为不利，必将造成测量误差。
一、填空：1、测量系统的静态特性指标主要有等。
2、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效应,这类元件有；第二类是利用在光线作用下效应，这类元件有；第三类是利用在光线作用下效应，这类元件有。
3、传感器是__________________________________，传感器通常由直接响应于被测量的______ 和产生可用信号输出的______ 以及相应的_____ 组成。
4、相对误差是指测量的___________与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。
5、半导体应变片在应力作用下电阻率发生变化，这种现象称为___________效应。
6、在光栅传感器中，__________元件接收莫尔条纹信号，并将其转换为电信号。
7、根据电磁场理论，涡流的大小与导体的电阻率、_________、导体厚度，以及线圈与导体之间的距离，线圈的激磁频率等参数有关。
8、在式L=NΦ/I中，L表示__________。
9、已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为r s= 。
10、压电陶瓷是人工制造的多晶体，是由无数细微的电畴组成。
电畴具有自己____________方向，经过的压电陶瓷才具有压电效应。
光纤的核心是由折射率-----------和折射率构成的双层同心圆柱结构。
12．光电效应分为和两大类。
13、测量过程中存在着测量误差。
绝对误差是指其表达式为；相对误差是指其表达式为；引用误差是指其表达式为14.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。
如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B= 莫尔条纹的放大倍数K= 。
15、Pt100代表含义_________________，Cu50代表含义_____________________。
16、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。
