光电式传感器-测量技术基础-10

第1章传感器与检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。

下图给出了检测系统的组成框图。

检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。

测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。

通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。

根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。

显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。

3.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?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。

此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U 来讲为一小量。

如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。

测量原理如下图所示：图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。

在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。

然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。

调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。

正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。

《传感器与检测技术》试题4一、填空题（10题）1、检测仪表中常用测试方法有直接比较测量法、微差法和零位法。

2、霍尔传感器的霍尔电势U H为KH IB 若改变I 或 B 就能得到变化的霍尔电势。

3、光电式传感器主要用于测量转速、工件尺寸、位移、压力、工件表面质量。

4、压电传感器是一种典型的自发电式传感器。

它以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面产生电荷，从而实现非电量的电测转换。

5、热电偶产生的热电势一般由接触电势和温差电势组成。

6、光电式传感器是利用光敏元件将光信号转换为电流信号的装置。

7、霍尔传感器是利用霍尔效应原理制成的传感器，主要用来测量磁场的大小。

8、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。

9、当输入端加电流I，并在元件平面法线方向加磁感强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向上将产生电动势，这种现象就是霍尔效应。

10、电容式传感器中，变介电常数式多用于液位或片状材料厚度的测量。

二、单选择（20题）1.传感器的动态标定是为了确定传感器的动态特性参数，下列不属于传感器的动态特性参数的是( A )。

A.灵敏度B.时间常数C.阻尼比D.固有频率2.在标定传感器时，所用的测量仪器的精度至少应与要标定的传感器的精( B) 。

A.高两个等级B.高一个等级C.有相同的等级D.低一个等级3.电阻应变式传感器的特点( D )。

1)精度高，测量范围广2)使用寿命长，性能稳定可靠3)结构简单，体积小，重量轻4)频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量5)价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用A.2) 3)B.3) 4)C.4) 5)D.2) 3) 4) 5)4.在电阻应变片的桥式测量电路中，要提高灵敏度应采用( C )。

A.臂电桥电路B.双臂电桥(半桥) 电路C.全桥电路D.要是电桥电路都可以5.下列关于差动变压器的叙述不正确的是（B）。

A.差动变压器是把被测量的非电量转换成线圈互感量的变化。

传感器与检测技术习题及答案传感器与检测技术自测练习题1一、填空1．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。

对线性传感器来说，其灵敏度是。

2．铂热电阻的纯度通常用比表示。

3．减少螺线管式差动变压器传感器零点残余电压最有效的办法是尽可能保证传感器、的相互对称（任填两个）。

4．利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较高的灵敏度，应该让的距离大大小于。

5．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用式电容传感器。

6．传感器的动态特性是指传感器测量时，其对的响应特性。

7．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制接法。

8．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。

9．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点是大、好、结构简单和便于操作。

10．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。

11．机械弹性敏感元件的灵敏度是指作用下产生的。

灵敏度大，表明弹性元件刚度。

12．电阻应变片中，电阻丝敏感栅的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现象，称为应变片的。

13．闭磁路变隙式电感传感器主要由线圈、及铁芯组成。

14．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的基本原理制成的，其次级绕组都用形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。

15．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的度。

16．电容式传感器中，变间隙式一般用来测量的位移。

17．传感器的基本特性通常用其和来描述。

当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输出—输入关系，称为。

18．闭磁路变间隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接，当被测物体移动时，引起磁路中气隙磁阻发生相应变化，从而导致线圈的变化。

可编辑修改精选全文完整版《传感器与测试技术》形考1-4形考作业一一、判断题（Y对/N错）1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。

Y2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。

Y3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。

N4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。

N5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。

Y6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。

Y7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。

N8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。

Y9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。

Y10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。

Y11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。

Y12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。

Y13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。

Y14．线性度是指传感器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。

Y15．测量误差越小，传感器的精度越高。

Y16．传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。

N17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。

Y18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。

N19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。

Y20．电桥有两种类型：直流电桥和交流电桥。

Y二、简答题1．传感器的输出信号通常可以分为哪两类？并举例说明。

答：1模拟式：传感器输出的是模拟电压量；2数字式：传感器输出的是数字量，如编码器式传感器。

光电式传感器工作原理
首先，光电式传感器的光源发出一束光线，这个光源可以是LED、激光等光源。

光线穿过透镜，形成一个光斑，这个光斑照射在目标物体上。

当目标物体经过光斑时，光线被遮挡，光斑的亮度发生变化。

其次，光电元件接收到被遮挡后的光线，光电元件可以是光敏电阻、光敏二极
管等。

光电元件将接收到的光信号转换为电信号，其大小与光线的强度成正比。

当目标物体遮挡光线时，光电元件输出的电信号会发生变化。

最后，信号处理电路对光电元件输出的电信号进行放大、滤波、数字化处理，
最终输出一个数字信号。

这个数字信号可以被微处理器、PLC等设备接收并进行
进一步的处理，比如控制执行器的动作、显示检测结果等。

总的来说，光电式传感器的工作原理是利用光源发出光线，目标物体遮挡光线后，光电元件接收到的光信号发生变化，通过信号处理电路进行处理，最终输出一个数字信号。

光电式传感器具有检测速度快、精度高、寿命长等特点，广泛应用于工业自动化控制、物体计数、安全防护等领域。

在实际应用中，我们需要根据具体的检测要求选择合适的光源、光电元件和信
号处理电路，以及合适的安装位置和检测距离，从而确保光电式传感器能够准确可靠地工作。

同时，我们也需要注意保持光源和光电元件的清洁，避免灰尘或污物影响检测效果。

总之，光电式传感器是一种重要的工业自动化检测设备，它的工作原理简单明了，应用广泛。

通过了解光电式传感器的工作原理，我们可以更好地应用和维护这一类传感器，为工业生产和生活提供更好的服务。

技能训练十光电传感器二、思考题1．填空题（1）光电式传感器的工作基础是光电效应，能将光信号的变化转换为电信号的变化。

（2）按照工作原理的不同，（3）光电效应通常分为外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种类型。

（4）常见的基于内光电效应的光敏元件有光敏电阻和光敏晶体管。

（5）光电开关是一种利用光电效应做成的开关。

根据检测方式的不同，光电开关可分为对射式、漫反射式、镜面反射式和槽式四种类型。

（6）光敏晶体管传感器是光敏二极管、光敏三极管和光电耦合器的总称。

（7）光电传感器可以检测出所收到的光信号的变化，然后借助光敏元件将光信号的变化转换成电信号，进而输出到处理器中进行处理以实现控制。

（8）光电色质检测器中的传感器属于被测物反光类型的传感器。

（9）光敏二极管工作在反向偏置状态下，即光敏二极管的正极接电源负极，光敏二极管的负极接电源正极。

（10）光敏三极管工作时集电结反偏，发射结正偏。

2．选择题（1）光敏电阻的工作基础是（ b ）效应。

a．外光电效应b．内光电效应c．光生伏特效应（2）光敏电阻在光照下，阻值（ a ）。

a．变小b．变大c．不变（3）光敏二极管工作在（ b ）偏置状态，无光照时（ c ），有光照时（ d ）。

a．正向b．反向c．截止d．导通（4）光敏三极管与光敏二极管相比，灵敏度（a ）。

a．高b．低c．相同（5）以下元件中，属于光源的有（acde ），属于光电元件的有（bf ）。

a．发光二极管b．光敏三极管c．光电池d．激光二极管e．红外发射二极管f．光敏二极管（6）光敏电阻上可以加直流电压，也可以加交流电压。

加上电压后，无光照射时，由于光敏电阻的阻值（a ），电路中只有很（b ）的暗电流；当有适当波长的光照射时，光敏电阻的阻值变（b ），电路中电流也随之变（a ），称为光电流。

根据光电流的大小，即可推算出入射光的强弱。

a．大b．小c．相同（7）在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（b）。