传感器复习题

一、填空题 1.传感器的组成是：传感器通常由敏感元件、转换元件及转换电路组成。 2.传感器按被测量分类为：物理量、化学量、生物量传感器。 3.传感器按转换原理分类为：结构型、物性型和复合型传感器。 4.弹性敏感元件的类型分为：变换力的弹性敏感元件和变换压力的弹性元件 5.传感器的误差特性是：线性度、迟滞、重复性、零漂和温漂等。 6.线性位移传感器与弹性敏感元件或其他变换机构组合，可构成速度、加速度、力、压力流量、液位等各种物理量的传感器。 7.应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变片、应变电桥组成。 8.应变式传感器广泛应用于应变、荷重、压力和加速度等机械量的测量。 9.电容式传感器原理上可分为：变极距式、变极板间面积式、变极板间介质式。 10.常见的压电材料有：石英晶体、压电陶瓷、压电薄膜。 11.超声波探头按原理分为压电式、磁致伸缩式、电磁式等， 12.霍尔传感器由霍尔元件、磁场和电源组成。 13.内光电效应可生成得光电元件有：光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管。 14.光电检测需要具备的条件是：光源、被测物和光电元件。 15.光电传感器的类型有：被测物发光、被测物反光、被测物透光、被测物遮光。 16.扭矩传感器的类型有：应变式、振弦式、磁致伸缩式、磁电式。 17.加速度传感器必须由质量块、弹簧和阻尼元件组成机械二阶系统。 18.应力的定义是：物体受外力作用并处于平衡状态时，在单位面积上引起的内力。 19.应变的定义是：物体受外力作用时产生的相对变形。 20.应力和应变的关系是：在弹性范围内应力和应变成正比。 21.纵向应变和横向应变的关系是：εr=－µεl 22.弹性敏感元件的刚度定义为：弹性敏感元件单位变形所需的外力。 23.弹性敏感元件的灵敏度定义为：单位外力是弹性敏感元件变形量。 24.弹性敏感元件的类型分为：变换力的弹性敏感元件和变换压力的弹性元件 25.弹性敏感元件的泊松比一般是：0.3 1.为什么说线性位移传感器是其他传感器的基础？ 线性位移传感器与弹性敏感元件或其他变换机构组合，可构成速度、加速度、力、压力、流量、液位等各种物理量的传感器。 2.应变式传感器由哪几部分组成？ 弹性敏感元件、电阻应变片、应变电桥。 3.应变式传感器能测量哪些物理量？ 广泛应用于应变、荷重、压力和加速度等机械量的测量。 4.电阻应变片的种类有：金属和半导体。 5.电阻应变片的特性是：电阻的相对变化与应变成正比。 6.金属应变片的应变灵敏度近似为：2 7.应变式传感器的转换电路是：直流或交流电桥。 8.差动电桥的配桥原则是： 相邻桥臂传感器应变方向应相反，相对桥臂传感器应变方向应相同。 9.差动电桥的特性是：可提高电桥的灵敏度，减小非线性、还可实现温度补偿。 10.电位器传感器有哪些种类？直线位移和角位移传感器。 11.电位器传感器的转换电路是：电阻分压电路或电桥电路。 12.电位器传感器能测量哪些物理量？直线位移、角位移、压力、液位、高度等。 13.根据电容式传感器的原理可分为哪几种？变极距式、变极板间面积式、变极板间介质式。 14.变极距式电容传感器有什么特点？非线性大，测量范围小，但灵敏度高。 15.变面积式电容传感器有什么特点？线性好，测量范围宽，但灵敏度较低。 16.变介质式电容传感器有什么特点？线性好，测量范围宽，但灵敏度较低。 17.差动式电容传感器有什么特点？线性好，测量范围宽，灵敏度较高。 18.电容式传感器的转换电路是：谐振电路、脉冲调宽电路、运算放大器式电路、交流电桥等。 19.电容式传感器能够测量哪些物理量？直线位移、角位移及介质几何尺寸等，金属的表面状况、距离尺寸、油膜厚度、原油及粮食中的含水量，压力和液位、料位的高度等。 20.电感式传感器有哪些类型？自感式和互感式。 21.变气隙长度式电感传感器有什么特点？ 线性度差、示值范围窄、自由行程小，但在小位移下灵敏度很高。 22.变气隙面积式电感传感器有什么特点？ 线性度好、示值范围宽、自由行程大，但灵敏度较低。 23.差动式电感传感器有什么特点？线性度好、示值范围宽、灵敏度高。 24.自感传感器的转换电路是：常用交流阻抗电桥和谐振电路。 25.差动变压器的转换电路是：差动整流电路和相敏检波电路。 26.电感传感器能够测量哪些物理量？ 直接测量直线位移和角位移，通过敏感元件检测振动、压力、应变、流量和比重等。 27.电涡流式传感器的原理是什么？电涡流效应引起线圈阻抗变化。 28.电涡流式传感器有能测量哪些物理量？测量位移、厚度、振动、速度、流量和硬度等。 29.电涡流式传感器使用时应注意哪些事项？电涡流轴向贯穿深度的影响、电涡流的径向形成范围、电涡流强度与距离的关系、非被测金属物的影响。 30.电涡流式传感器的转换电路是：谐振电路。 31.什么是压电效应？电介质在外力作用下产生电荷的现象。 32.压电材料常有哪几种？石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料。 33.压电元件的输出量是什么？电荷。 34.压电元件能构成哪些传感器？应力、加速度等可变换成力的物理量传感器以及超声波传感器。 35.电荷放大器有什么特点？输出电压仅与输入电荷成正比，与电缆分布电容无关。 36.超声波有哪些特点？方向性好，穿透力强，遇到杂质或分界面会产生显著的反射。 37.超声波探头有哪些类型？ 按原理有压电式、磁致伸缩式、电磁式等，按工作方式有单探头和双探头，单探头分为直探头、斜探头。 38.超声波传感器有哪些用途？测距、测速，测量压力、流量，无损探伤、声纳、医学、防盗报警等。 39.霍尔传感器有哪几部分组成？霍尔元件、磁场和电源。 40.霍尔传感器有哪些用途？测量磁场，磁通量，电流及电功率等电磁量，检测位移、转速及加速度等非电磁量，用作非接触开关、无刷电机、各种运算器、混频器和调制器等。 41.霍尔集成电路有哪几种？线性型和开关型两类。 42.说明霍尔式位移传感器的结构。由霍尔元件和永久磁铁构成的梯度磁场组成。 43.光电效应有哪几种类型？外光电效应、内光电效应。 44.外光电效应生成什么光电元件？光电二极管、光电倍增管、紫外线传感器。 45.内光电效应生成什么光电元件？光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管。 第3章（11） 1.角数字编码器的结构可分为哪几种？它们之间的区别是什么？ 答：按照编码器的输出形式，可分为绝对码编码器和增量码编码器。绝对式编码器是按位移量直接进行编码的转换器，它将被测点的绝对位置转换为二进制（或BCD码、格雷码）的数字编码输出，即便中途断电，重新上电后也能读出当前位置的数据；若要求分辨力越高和量程越大，二进制的数位就越多，结构越复杂。 增量式光电码盘以脉冲数字形式输出当前状态与前一状态的差值，即增量值，然后用计数器计取脉冲数。因此它需要规定一个脉冲当量，即一个脉冲所代表的被测物理量的值。一旦中途断电，将无法得知运动部件的绝对位置。 2.如何用角数字编码器测量转速？ 答：将增量式光电码盘安装在被测转轴上，码盘每周的刻线数为n，用频率计测量其输出脉冲频率，则转速为r=60f/n（转/分）。 3.按原理分接近传感器有那些类型？它们的敏感特性有什么区别？答：常见的接近传感器的形式有电感式、电涡流式、电容式、霍尔式、干簧式、光电式、热释电式、多普勒式、电磁感应式、微波式、超声波式等。电感式和电涡流式只能感应金属体；电容式可感应非金属体；光电式对金属体和非金属体都能感应；霍尔式和干簧式可感应磁性体。 4.接近传感器的结构类型有：一体式、分离式、组合式。 5.接近传感器的工作电压类型有：交流型和直流型。 6.接近传感器的输出信号逻辑类型有：正逻辑和负逻辑。 7.接近传感器的输出引线类型有：二线制、三线制、四线制。 8.接近传感器的输出信号性质类型有：电流型、电压型。 9.接近传感器的输出形式有：触头输出、光耦输出。 10.接近传感器的信号传送方式有：有线、无线。 11.接近传感器有哪些应用？答：定位控制，限位控制，计数及计数控制，物位控制，逻辑控制，安全保护控制。 第4章（6） 1. 能够测力的传感器有哪些类型？ 答:能够测力的传感器有：压电式、应变式、振弦式、磁致伸缩式、磁电式、光电式、霍尔式、电感式、电容式等。 2.实现扭矩测量的方法有哪些？ 答：扭矩对扭转轴作用时，产生的扭转角与扭矩成正比关系。只要测得扭转角，可知扭矩。如：应变式、振弦式、磁致伸缩式、磁电式。 1. 能够测力的传感器有哪些类型？ 答:能够测力的传感器有：压电式、应变式、振弦式、磁致伸缩式、磁电式、光电式、霍尔式、电感式、电容式等。 2.实现扭矩测量的方法有哪些？ 答：扭矩对扭转轴作用时，产生的扭转角与扭矩成正比关系。只要测得扭转角，可知扭矩。如：应变式、振弦式、磁致伸缩式、磁电式。 4.应用多普勒效应如何测量速度？ 答：用位置固定的发射器向被测运动的物体发出一个固定频率的电磁波，测量反射回来的电磁波的频率变化，根据多普勒频率： fd＝fR－f0=±2v/λ0 ，可得物体运动的速度。 5. 说明用接近传感器测量转速的方法。 答：在被测转轴上装一个转盘，转盘上安装能使传感器敏感的标志，标志接近传感器时便输出脉冲。如用霍尔传感器测转速，可在转盘上粘上磁钢或隔磁叶片；用光电传感器测转速，可在转盘上粘平面镜反光条或刻蚀透光狭缝；用电感传感器测转速，可将金属转盘边沿作上齿轮或键槽。 6.分别以电感式和光电式接近传感器拟订一个测量转速的方案。

第5章（5） 1.压力和力有什么区别？压力的单位是什么？什么是表压力？真空的压力如何表示？ 答：压力是垂直而均匀地作用在单位面积上的力。压力单位是帕斯卡，简称帕，代号为Pa。相对压力是指流体的绝对压力与当时当地的大气压力之差。当绝对压力大于大气压力时，其相对压力称为表压力。当绝对压力小于大气压力时，其相对压力称为真空度或负压力。 2.测量压力的传感器有哪些类型？ 答：压力传感器主要类别有电位器式、应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式、电容式及振弦式等。 3.说明流量测量有哪些方法？答：从测量方法上一般可分为速度式、容积式和质量式三大类。 4.说明应用多普勒效应测量流量的方法。 答：应用多普勒效应的激光流速计的工作原理是：当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时，激光被运动着的微粒(可看作波源)所散射，散射光的频率与入射光的频率之差和流速成正比。多普勒频率fD与运动粒子流速有关。 5.什么叫物位？物位测量有哪些方法？说明用压力式传感器测量液位的原理。 答：物位是指各种容器设备中液体介质液面的高低、两种不溶液体介质的分界面的高低和固体粉末状颗粒物料的堆积高度等的总称。这一类传感器根据具体用途分为液位、料位、界位传感器。 物位传感器按工作原理可分为：直读式、浮力式、差压式、电学式、核辐射式、声学式、其它形式如微波式、激光式、射流式、光纤维式传感器等等。 根据液位高度：P＝Hρg=γH，利用压力表测量液位。