压磁式传感器(8)

传感器与自动检测技术一、填空题（每题3分)1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、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。

2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。

3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后,其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应.4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形,从而导致材料的电阻发生变化.5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主,而机械形变为辅。

6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。

7、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.8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。

9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。

10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化.12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变,电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化.13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化.14、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用电桥电路.15、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为电容的变化来实现对物理量的测量。

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。

可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。

电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时。

一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。

这类传感器的主要特征是具有线圈绕组。

丄3. 1自感式传感器丄3. 2变压器式传感器丄3. 3涡流式传感器丄3. 4压磁式传感器丄3. 5感应同步器*本章要点3. 1自感式传感器©3.1©3. 1 蛛3・1©3. 1©3. 11自感式传感器的工作原理2灵敏度与非线性3等效电路T<14转换电路5零点残余电压©3. 1 6自感式传感器的特点及应用3. 1. 1自感式传感器的工作原理电感值与以下几个参数有关：与线圈匝数W平方成正比；与空气隙有效截面积S。

成正比；与空气隙长度1。

所反比。

刪图3-1自感式传感器原理图刪图3-2截面型自感式传感器B为动铁芯（通称衔铁）A为固定铁芯辎图3-3差动自感式传感器3. L1自感式传感器的工作原理截面型自感式传感器3. 1. 1自感式传感器的工作原理图LT3. L1自感式传感器的工作原理差分自感式传感器丕页iHBr图库J■・■3. 1. 2灵敏度与非线性气隙型其灵敏度为: 差动式传感器其灵敏度:S==lo以上结论在满足A 1/10< VI时成立。

从提高灵敏度的角度看，初始空气隙1。

距离人应尽量小。

其结果是被测量的范围也变小。

同时，灵敏度的非线性也将增加。

如釆用增大空气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度，则必将增大传感器的几何尺寸和重量。

这些矛盾在设计传感器时应适当考虑。

与截面型自感传感器相比，气隙型的灵敏度较高。

但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。

因此近年来这种类型的使用逐渐减少。

差动式传感器其灵敏度与单极式比较。

其灵敏度提高一倍，非线性大大减小。

传感器技术期末考试试卷(A)一、名词解释（每题4分，共20分）1. 传感器：（传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的另一种量的测量装置）（能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成）2. 电位器式传感器：（是一种将机械位移转换成电信号的机电转换元件，，又可做分压器用的测量装置）3. 电容式传感器：（将被测量（如压力、尺寸等）的变化转换成电容量变化的一种传感器）4. 霍尔传感器：（是利用霍尔元件的霍尔效应制作的半导体磁敏传感器）5. 测量：（是将被测量与同性质的标准量通过专门的技术和设备进行比较，获得被测量对比该标准量的倍数，从而在量值上给出被测量的大小和符号）二、填空题（每空1分，共20分）1. 电感式传感器是利用被测量的变化引起线圈自感或互感系数的变化，从而导致线圈电感量改变这一物理现象来实现信号测量的装置。

2.压电式传感器元件是力敏元件，它能测量最终能变换为力的那些物理量是：应力、压力、加速度等。

3.压电陶瓷是人工制造的多晶体，由无数细微的电畴组成。

4.测定温度传感器通常是用热电偶、热电阻及热敏电阻三种。

5. 电涡流式传感器是根据电涡流效应制成的。

6.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象称为光电效应。

7.功能型光纤传感器分为：相位调制型传感器、光强调制型传感器和偏振态调制型传感器三种类型。

8.直接测量的方法通常有三种方法，即：偏差法、零位法和微差法。

9. 电位器式传感器是一种将机械位移转换成电信号的机电转换元件，又可做分压器用的测量装置三、简答题（每题10分，共30分）1. 按传感器的工作原理分类有哪些？（1）电学式传感器；（2）磁学式传感器；（3）光电式传感器；（4）电势型传感器；（5）电荷式传感器；（6）半导体传感器；（7）谐振式传感器；（8）电化学式传感器等。

2. 应变片有哪几部分组成？其核心部分是什么？电阻应变片的构造一般由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。

一：填空题（每空1分）1.依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路三个部分组成。

2.半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。

3.光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为外光电效应，内光电效应，热释电效应三种。

4.光电流与暗电流之差称为光电流。

5.光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。

6.金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用直线栅式应变计和箔式应变计结构。

7.反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈线性关系，在后坡区与距离的平方成反比关系。

8.根据热敏电阻的三种类型，其中临界温度系数型最适合开关型温度传感器。

9.灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。

其定义为：传感器输出量的变化值与相应的被测量的变化值之比，用公式表示 k（x）=Δy/Δx 。

10.线性度是指传感器的输出量与输入量之间是否保持理想线性特性的一种度量。

按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度、端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。

最常用的是最小二乘法线性度。

11.根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。

12.利用热效应的光电传感器包含光---热、热---电两个阶段的信息变换过程。

13.应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。

14.应变式传感器一般是由电阻应变片和测量电路两部分组成。

15.传感器的静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差和稳定性。

16.在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应。

17.光电管是一个装有光电阴极和阳极的真空玻璃管。

18.光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。

传感器试题答案测验1一、单选题1、传感器的线性范围愈宽，表明传感器工作在线性区域内且传感器的（分数：2分）a.工作量程愈大b.工作量程愈小c.精确度愈高d.精确度愈低标准答案是：a。

你的答案是：a2、属于传感器静态特性指标的是（分数：2分）a.固有频率b.灵敏度c.阻尼比d.临界频率标准答案是：B。

你的答案是：B3。

封装在光电隔离耦合器内的是（分数：2分）a.两个发光二极管b.两个光敏二极管c、一个光电二极管和一个光电晶体管。

一个发光二极管和一个光电二极管。

标准答案是：D。

你的答案是：D4、适合在爆炸等极其恶劣的条件下工作的压力传感器是（分数：2分）a.霍尔式b.涡流式c.电感式d.电容式标准答案是：B。

你的答案是：B5、当某晶体沿一定方向受外力作用而变形时，其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，去掉外力时电荷消失，这种现象称为（分数：2分）a.压阻效应b.应变效应c.霍尔效应d.压电效应标准答案是：D。

你的答案是：D6、热电偶式温度传感器的工作原理是基于（分数：2分）a.压电效应b.热电效应c.应变效应d.光电效应标准答案是：B。

你的答案是：B7、矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于（分数：2分）a.气敏传感器b、湿度传感器C.湿度传感器D.温度传感器标准答案是：a。

您的答案是：a8.聚合物薄膜湿度传感器用于检测（得分：2分）A.温度B.温差C.绝对湿度D.相对湿度9.在以下线性位移传感器中，测量范围最大的类型为（得分：2分）A.自感测型b.差动变压器式c.电涡流式d.变极距电容式标准答案是：B。

你的答案是：B10、adc0804是八位逐次逼近型的（分数：2分）a.数/模转换器b.模/数转换器c.调制解调器d.低通滤波器标准答案是：B。

你的答案是：B11、热电偶的热电动势包括（分数：2分）a.接触电势和温差电势b.接触电势和非接触电势c.非接触电势和温差电势d.温差电势和汤姆逊电势标准答案是：a。

你的答案是：a12、为了进行图像处理，应当先消除图像中的噪声和不必要的像素，这一过程称为（分数：2分）a.编码b.压缩c.前处理d.后处理标准答案是：C。

一、填空题（每空1分，共30分）：1、现代信息技术的三大支柱是指：传感器技术、通信技术、计算机技术2、国家标准(GB7665-87)对传感器(Transducer/Sensor)的定义：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。

3、传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路和辅助电源三部分组成。

4、现代科学技术使人类社会进入了信息时代，来自自然界的物质信息都需要通过传感器进行采集才能获取。

5、测量结果与被测量的约定真值之间的差别就称为误差。

6、对测量结果评价的三个概念（１）精密度、（２）准确度、（３）精确度7、对传感器的输出量与输入量之间对应关系的描述－－称为传感器的特性。

8、电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。

9、热电阻温度计是利用金属导体或半导体材料的电阻率随温度而变化的特性进行温度测量。

10、电感式传感器是利用电磁感应原理，将被测非电量的变化转换成线圈的电感变化的一种传感器。

11、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。

12、热电偶产生的热电势一般由⑴接触电势和⑵温差电势组成。

13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。

14、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。

15、电容式传感器有变面积式、变间隙式和变介质式三种。

16、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。

二、选择题（每1分，共30分）：1、传感器的精确度是指（ A ）A传感器的输出指示值与被测量约定真值的一致程度B传感器输出量y和输入量x之比C传感器能够测量的下限值(y min)到上限值(y max)之间的范围D输出量与输入量之间对应关系2、不是基于物质的热胀冷缩现象来反映被测温度高低的是（ D ）。

西安交通大学19年3月课程考试《自动化元件及其应用》作业考核试题1、C2、A3、D4、B5、B一、单选题共30题，60分1、电涡流式传感器激磁线圈的电源是()。

A直流B工频交流C高频交流D低频交流正确答案是：C2、功率控制元件GTO采用（）驱动。

A电流B电压C电压电荷正确答案是：A3、压电式加速度传感器是() 传感器。

A结构性B适于测量直流信号的C适于测量缓变信号的D适于测量动态信号的正确答案是：D4、由于电流的变化导致导体中产生感应电动势，这个电动势总是（）导体中原来电流的变化。

A助长B阻碍C无影响正确答案是：B5、接触器是电力拖动与自动控制系统中的一种（）压控制电器。

A高B低C高低正确答案是：B6、下面哪个不是压电加速度传感器()。

A压缩式压电加速度传感器B压电谐振式传感器C剪切式雅典加速度传感器D弯曲式压电加速度传感器正确答案是：B7、气敏电阻是一种（）敏感器件。

A金属B半导体C塑料正确答案是：B8、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是()。

A压力B力矩C温度D厚度正确答案是：C9、将微弱的、变化缓慢的直流信号变换成某种频率、以便于放大和传输的交流信号的过程称为()。

A调制B解调C滤波D整流正确答案是：A10、非接触式温度传感器主要是利用被测物体（）而发出红外线，从而测量物体的温度。

A热传导B热对流C热辐射正确答案是：C11、组合式压力传感器用于测量()。

A大压力B小压力C高速D低速正确答案是：B12、气敏传感器检测气体的()。

A温度和浓度B温度和成份C成份和湿度D成份和浓度正确答案是：D13、在光线作用下，入射光频率（）于红限频率，即使光线微弱，也会有光电子射出。

A高B低D等于正确答案是：A14、雪崩光电二极管是利用PN结在()反向电压下产生的雪崩效应来工作的一种二极管A低B高C高低均可正确答案是：B15、下列哪一项是半导体式应变计的主要优点()。

A非线性明显B灵敏度高C准确度高D横向效应小正确答案是：B16、二氧化钛氧浓度传感器电阻值的大小取决于周围环境的（）。

压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。

压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。

一、压阻式压力传感器固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。

压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。

压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。

1、压阻式压力传感器基本介绍压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。

半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。

半导体应变片与金属应变片相比，最突出的优点是它的体积小而灵敏高。

它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大即可直接进行测量记录。

此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽，从静态应变至高频动态应变都能测量。

由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。

但是半导体应变片也存在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变—电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。

扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。