传感器练习题[优秀范文五篇]

第一篇：传感器练习题

一、简答题

1、简述热电偶的工作原理。

2、以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。

3、简述霍尔电动势产生的原理。

二、设计题

试设计一个霍尔式压力检测系统。

画出其示意图和电路原理图，说明其基本工作过程。

第二篇：高中物理传感器总结练习题

高中物理传感器总结练习题

2、美国科学家Willard S.Boyle与GeorgeE.Snith因电荷耦合器件(CCD)的重要发明荣获2009诺贝尔物理学奖.CCD是将光学量转变成电学量的传感器.下列器件可作为传感器的有 A.发光二极管 B.热敏电阻 C.霍尔元件 D.干电池

3、当前传感器被广泛应用于各种电器、电子产品之中,下述关于常用的几种家用电子器件所采用传感器说法中,正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了光电传感器 B.电子体温计中主要是采用了温度传感器 C.电脑所用的光电鼠标主要是采用声波传感器 D.电子秤中主要是采用了力电传感器

4、关于电子秤中应变式力电传感器的说法正确的是()A.应变片是由导体材料制成

B.当应变片的表面拉伸时,其电阻变大;反之,变小 C.传感器输出的是应变片上的电压 D.外力越大,输出的电压差值也越大

5、有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数,下列说法中正确的是()A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是热敏电阻 B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化,这只元件一定是定值电阻

C.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数变化较大,这只元件一定是光敏电阻 D.用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比,欧姆表示数相同,这只元件一定是定值电阻

6、用遥控器调换电视机频道的过程,实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程.下列属于这类传感器的是()A.红外报警装置 B.走廊照明灯的声控开关 C.自动洗衣机中的压力传感装置 D.电饭煲中控制加热和保温的温控器

7、传感器担负着信息采集的任务，它常常是()A．将力学量(如形变量)转变成电学量 B．将热学量转变成电学量 C．将光学量转变成电学量 D．将电学量转变成力学量

8、下列技术涉及传感器的应用的是()A．宾馆的自动门 B．工厂、电站的静电除尘 C．家用电饭煲的跳闸和保温 D．声控开关

9、街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的()A．压敏性

B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用

10、电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置．由于电容器的电容取决于极板正对面积、极板间距离以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值．如图K46－1所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用，下列说法不正确的是()A．甲图的传感器可以用来测量角度 B．乙图的传感器可以用来测量液面的高度 C．丙图的传感器可以用来测量压力 D．丁图的传感器可以用来测量速度

11、在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象如图K46－2所示，其中可能正确的是()

A

B

C

D

12、如图K46－3所示是一个火警报警器电路的示意图．其中R3为用半导体热敏材料制成的传感器，这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而增大．值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器．当传感器R3所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()A．I变大，U变小 B．I变小，U变大 C．I变小，U变小 D．I变大，U变大

13、如图K46－4所示的电路中，当半导体材料做成的热敏电阻浸泡到热水中时，电流表示数增大，则说明()A．在温度越高时，热敏电阻阻值越大 B．在温度越高时，热敏电阻阻值越小 C．半导体材料温度升高时，导电性能变差 D．半导体材料温度升高时，导电性能变好

14、酒精测试仪的工作原理如图K46－5所示，其中P是半导体型酒精气体传感器，该传感器电阻r′的倒数与酒精气体的浓度c成正比，R0为定值电阻．如图K46－6所示关于电压表示数的倒数()与酒精气体浓度的倒数()之间关系的图象正确的是()

图K46－5

15、如图K46－7所示是电熨斗的结构图，下列说法正确的是()A．双金属片上层金属的膨胀系数小于下层金属

B．常温下，上、下触点接触；温度过高时，双金属片发生弯曲使上、下触点分离 C．需要较高温度熨烫时，要调节调温旋钮，使升降螺丝下移并推动弹性铜片下移 D．双金属片温度传感器的作用是控制电路的通断

图K46－7

16、某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图K46－8甲所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学用电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入如图K46－8乙所示的电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图K46－9甲、乙、丙所示，则下列判断中正确的是()A．AB间是电容器 B．BC间是电感线圈 C．CD间是电容器 D．CD间是定值电阻

甲

乙 图K46－8

甲

乙

丙 图K46－9

三、综合题

17、在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置，如图K46－10所示，在轮子的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和电脑(即DIS实验器材)．如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R，实验发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零．因此，他说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可以测出转轮转速的大小．”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价．

图K46－10

18、角速度计可测量飞机、航天器等的转动角速度,其结构如图所示.当系统OO′转动时,元件A发生位移并输出电压信号,成为飞机、航天器等的制导系统的信号源.已知A的质量为m,弹簧的劲度系数为K、自然长度为L,电源的电动势为E、内阻不计,滑动变阻器总长度为l,电阻分布均匀.系统静止时P在B点,当系统以角速度出每步理由及主要方程)

转动时,请导出输出电压U和的函数式.(要求:写

参考答案

2、【 发光二极管是将电转化为光,干电池是把其他能转化为电能,不能作为传感器.【答案】 BC

3、电视机对无线遥控信号的接收主要接收红外线光,红外线属于电磁波也属于光,A对;电脑所用的光电鼠标主要是采用光电传感器,C错.电子体温计最核心的元件就是感知温度的NTC温度传感器,电子体温计是利用温度传感器输出电信号,再将电流信号转换成液晶数字显示温度,同样能保持被测温度的最高值,B对.电子秤中主要是采用了应变片,属于力电传感器.【答案】 ABD

4、【解析】 应变片是半导体材料制成;应变片的表面拉伸时,其电阻变大,其两端电压变大;传感器输出的是上、下应变片两端的电压之差.【答案】 BD

5、【解析】 热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻不随温度变化,故B项也可能是光敏电阻,B项错;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻不随之变化,故D项也可能是热敏电阻,D错.【答案】 AC

6、【解析】 红外报警装置正是把光信号转化为电信号的器件.【答案】 A

7、ABC [解析] 传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项ABC正确、选项D错误．

8、ACD [解析] 宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A正确；家用电饭煲的加热和保温功能的转换采用了热电传感器，故选项C正确；声控开关采用了声电传感器，故选项D正确．

9、B [解析] 街旁的路灯和江海里的航标都是利用了半导体的光敏性，晚上光照强度很小，光敏电阻器的电阻很大，白天光照强度很大，光敏电阻器的电阻很小，以此控制电路的通断．

10、D [解析] 甲图通过改变角度、乙图通过改变极板正对面积、丙图通过改变板间距离、丁图通过插入电介质的深度来改变电容器的电容量，以达到测量角度、液面高度、压力及位移的目的.11、D [解析] 该同学站在压力传感器上完成一次下蹲动作过程中，先向下加速，后向下减速，其加速度先向下后向上，即先失重后超重，选项D正确．

12、D [解析] 当R3处出现火情时，其电阻增大，电路中的总电阻增大，总电流减小，路端电压增大，所以报警器两端的电压增大，其中电流表支路的电流也增大．

13、BD [解析] 电流表的示数增大，说明电路中的电流增大，电阻减小，所以这个热敏电阻的电阻率是随温度的升高而降低的；电阻率减小，导电性能变好，故选项BD正确．

14、A [解析] 由于二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，则＝kc，电路中U＝IR0＝，则＝，即随变化的函数关系为线性关系，但图象不过坐标原点，选项A正确．

15、BCD [解析] 双金属片上层金属的膨胀系数应大于下层金属，这样当温度较高时，双金属片向下弯曲，电路断开；要想得到较高的温度，只需将螺丝下移即可．

16、ABD 直流电路中接入电容器，电路中会产生充电电流，充电完毕后，电流消失；接入定值电阻，瞬间产生稳定电流；接入电感线圈，由于对电流有阻碍作用，不能瞬间达到稳定电流．

三、综合题

17、结论正确

[解析] 设转轮的角速度、转速分别为ω、n，轮子转过θ角所需时间为Δt，通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ，线圈中产生的感应电动势的平均值为E.根据法拉第电磁感应定律有E＝N＝N

由闭合电路欧姆定律得，感应电流的平均值 I＝

又Δt＝，n＝联立以上各式，得n＝由此可见，该同学的结论是正确的．

18、【解析】 设稳定状态时,弹簧的伸长为x,物块A在弹力Kx的作用下,做匀速圆周运动

因电阻分布均匀,所以阻值与长度成正比

根据欧姆定律

由以上三式解得.【答案】

第三篇：自动化与传感器优秀论文范文

传感器及其相关的测试技术是保障自动生产线安装、调试、运行当中非常重要的部件与应用技术，如若没有高灵敏度的传感器加以支撑，那么就很难形成自动化的生产。接下来小编为你带来自动化与传感器优秀论文，希望对你有帮助。

1传感器技术发展概述

现在在各个领域当中都普遍的运用到了传感器技术，集成化方向已经成为机电系统当中的传感器技术的发展趋势，集成化传感器具有较强的稳定性、较轻的重量、较小的体积以及较高的可靠性等特点，同时还具有较低的生产成本，非常容易实现批量生产，因此具有非常广阔的发展前景。

2传感器技术在机电技术当中的应用

由于传感器的电磁兼容性能比较强，因此具有较高的数据存储技术可行性，同时还不容易丢失其中的模块参数。智能滤波算法以及A/D转换技术等先进的技术都在传感器当中得到了应用，就算是满量程的时候，传感器仍然可以使稳定的输出码得到保证。传感器的通讯接口属于标准的接口，其能够与计算机进行直接的连接，同时也可以连接标准的工业控制总线，具有十分灵活的使用方式。

2.1在机器人中传感器技术的应用

作为典型的仿生装置，机器人对传感器技术进行了充分的应用。通过将感知到的物理量向电量进行转化，机器人就可以实现信息输出，在这个过程中对机器人传感技术进行了充分的利用，其中包括两方面的内容，也就是外部传感器以及内部传感器。外部传感器需要通过检测外部信息，从而对工作环境进行判别，为机器人提供必要的信息，使之能够对操作对象进行准确的控制。而实施系统的控制是内部传感器的主要功能，其能够对机器人的状态进行有效的检测，保证机器人在工作的过程中能够按照要求来进行。内部传感器可以将具有价值的信息提供给外部传感器，从而能够使机器人对外部的环境产生有效的感知，并且将相应的动作做出。与此同时，在科技生产的过程中，还可以利用对机器人的操作从而能够对反馈的意见进行获取。

2.2在机械制造行业中传感器技术的应用

由于在机械制造行业当中需要实施包括加工精度等在内的动态特性测量，因此要利用传感器针对机械阻抗以及振动等相关部件当中的参数进行测量，从而对其动态特性进行检验。如果需要在线监测与控制超精加工中的零件尺寸的时候，就要利用传感器将相关的信息提供出来。比如利用传感器针对数控车床中车刀的位置进行检测；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都会受到刀尖形状的影响，可以采用在车刀上放置的振动传感器对其锋锐的程度进行检验。还可以利用液面传感器针对液压系统中的油量以及车床中的润滑油进行监测。

2.3在环境当中传感技术的应用

传感器网络在环境监测当中通常具有一系列的优点，其中包括无需专人现场维护、可以长期不用对电池进行更换、具有十分简单的布置等。可以利用对节点进行密集的布置，从而对微观的环境因素进行观察。在环境监测领域当中对传感器网络具有非常广泛的应用，其中包括微观观测生物群落、森林火灾报警、观察气象现象、观测海岛鸟类的生活规律等。

2.4在火灾报警当中传感器技术的应用

防灾报警装置是现代建筑必须要具备的，其中最为关键的就是火灾报警系统。在发生火灾的时候一般都会出现有害气体、高温、火光以及烟雾等。如果将传感器运用到火灾报警系统当中，就可以对异常的信号进行转化，使之变成容易进行传送的形式，然后就可以利用消防网络向指挥中心提供火灾地点的报告。

3结语

传感器技术在机电技术当中的应用，有效的将信息系统中的传递问题解决了，并且能够保证非常流畅的信息传递，还能够顺利的进行能量转换。机电系统中的各个部分在传感器技术的作用下能够有效的结合在一起，实现了可靠性以及完整性的提升。因此。我们有理由相信，随着科学技术的不断发展，传感器技术必然会在机电技术当中得到更进一步的应用。

第四篇：传感器原理第11章综合练习题答案（范文）

1.1 传感器静态特性指标主要有，，等；而动态

特性指标主要有传递函数和频率特性两部分。

1.2 传感器的精度A含义是分数。根据精度等级概念若测得某传感器A=0.48%，则传感器应定为0.5级精度。

1.3 传感器的线性度含义是：与满量程输出值的百分比。拟合刻度直线的方法有端基法，最小二乘法，切线法三种。

1.4 某电容式位移传感器，当被测位移变化是，相对电容变化输出量为，其平均

灵敏度为0.5pF/um;用切线法求得线性度为1%。若用差动式电容结构，其灵敏度为1pF/um。用切线法求得线性度为0.01%。

1.5 传感器的最小检测量是指而言。最小检测量

愈小，则表示传感器的检测微量能力愈高。

2.1金属应变片工作原理是。半导体应变片的工作原理是。二者

应变灵敏度系数主要区别是前者是受到一维应力时测得，后者是在多向应力作用下测得的；前者主要受胶层传递变形失真和横向效应影响万恶后者则受扩散电阻的表面杂质浓度和温度影响；前者为放应电阻相对变化以应变ᶓ的线性关系，后者为电阻率变化与ơ的线性关系。

2.2为提高应变片的动态测量精度，当被测应变片波长一定时，现有基长分别为

15mm和20mm两种应变片，则应选用基长为的应变片，方可减少动态误差。

2.3 应变式产生温度误差的原因是和测试材料的线膨胀系数不同。通常采用的温度补偿法单丝自补法，双丝组合式自补法，电路补偿法。

2.4应变片传感器灵敏度系数K的测试条件是轴向与主应力方向一致且试件材料是泊松比为0.285的钢材。测得长值的大小比应变丝的应变灵敏度K小，其原因是胶层传递变形失真和横向效应。

2.5为减小温度误差，压阻器件一般采用源供电，而器件本身受温度影响要

产生零点温度漂移和灵敏度温度漂移。因而要采用温度补偿措施。方法有串并联电阻法，在电源回路串联二极管等。

3.1 电容式传感器分布电容的存在对点测量的危害性是：，器特性不稳定。通常采用的消除和减小分布电容方法有采用静电屏蔽措施，采用驱动电缆技术。

3.2平行板式电容传感器，变面积型可用于检测，而变介质型可用于检测容器中液面高度（测片状材料厚度，介质常数）等。

3.3当差动式电容测量低昂利用输出电压为的形式时（E为电源电压，C1，C2为

差动电容），测具有的特点是线性输出，不需附加解调器即可直流输出，直流输出只需经滤波器简单引出。

3.4运算法测量电容传感器电路具有的特点是：关系，从原理上解决了使用单个变间隙型电容传感器输出特性的非线性问题。

3.5 电容式差压变送器的敏感电容结构是，其主要特点是：好，输出为标准电流信号，动态响应时间一般为0.2~15S.4.1差动电感及差动变压器的位移-电压特性均为特性，因而测位移存在只能反映大小不能反映方向的问题，解决此问题的方法是采用差动整流电路和相敏

检波电路。

4.2提高差动变压器输出信号电压哦措施是：。

4.3 差动变压器零点残余电压产生的原因是：，等。

消除和减小的方法有：从设计和工艺上保证结构对称性，选用合适测量电路，采用补偿线路等。

4.4电涡流检测线圈结构特点是采用线圈，当被测材料靠近它时，利

用线圈Q值，等效阻抗Z，电感L，度化进行测量。

4.5 电涡流传感器的应用方式可分为两大类，即按不同可分为和低频透射式，它主要用于检测位移，振幅，厚度等。

5.1压电元件的原理是效应，它的主要特点是。

目前常用的压电材料有石英晶体，压电陶瓷，锆钛酸铅等。

5.2 压电传感器对测量信号无响应，其被测信号上限，频率

下限取决输入电阻。

5.3 压电元件测量电路采用前置放大器的目的是:低阻抗输出，放大压电式传感器输出的弱信号。目前经常应用前置放大器有电压放大器和电荷放大器两种。

5.4 若单片压电片等效电容为C，输出电压为U，存将相同的两片串接后，其参

数C’为1/2C，q’为q，u’为2u；若改为两片并接后，总参数C’为2C，q’为2q，u’为。

5.5 石英压电元件的纵向压电效应是方向的作用力，在电极

面上产生电荷；而横向压电效应是沿机器轴Y-Y方向的作用力在垂直于x轴电极面上产生电荷。

6.1 编码器按照原理分为，等，编码器按用途不同

可分为码盘和码尺，分别用于检测角度和长度参数。

6.2 光栅传感器是根据原理制成的，是由，件

组成的。主要用于控制线位移，角位移，速度等参数。

6.3 莫尔条纹的宽度由和决定，一般调整莫尔条纹的宽度组要

采用调节夹角ɵ。

6.4 振弦式传感器采用的系统，其输出只为信号，主

要用于检测力，力矩，温度等参数。

6.5 振弦式传感器的固有频率f与弦线的，等参数有关，为改善

其输出f-T特性的非线性，可采用对振弦施加一定的初张力T0，采用对差动式振弦传感器等方法。

7.1 热电偶的工作原理是效应，热电势包括和两种，能产生

热电势的必要条件是：热电偶必须用两种不同材料作为热电极，热电偶两端存在温差。

7.2 热电偶的补偿导线的作用是，对选择补偿导线的要求是：在0~100℃范围内和所接触的热电偶具有相同热电性能且为廉价金属。

7.3热电阻测温的原理是绝大部分金属具有正的电阻温度系数温度越高电阻越大，一般

目前采用的热电阻有铂电阻，铜电阻等。

7.4热敏电阻按温度系数分为负温度系数热敏电阻，正温度系数热敏电阻，非热敏电阻三种。热敏电阻本身温度取决于环境温度，电流生热两个因素。

7.5热敏电阻用于测温元件时，其工作电流要求为很小，应该工作在伏安曲线的线性工作区域，原因是当电流很小时，元件的功耗小，电流不足以引起热敏电阻发热，元件的温度基本上就是环境温度T。

8.1霍尔效应由于采用了半导体材料，元件才有实用价值，它是一个四端元件。一般可用于控制磁场强度，位移，压力等参数。

8.2霍尔元件的不等位误差是指当控制电流I流过元件时即使磁感应强度为零，在霍尔电极上仍有电势存在而言，其产生原因为霍尔效应电极偏离等位面，桥臂电阻不等等，减小不等位电势的方法有机械修磨，化学腐蚀等。

8.3光电效应分为三类：即外光电效应，相应的器件有光电管（光电倍增管）；光电导效应，相应的器件有光敏电阻；光生伏特效应，相应的器件有光电池（光敏晶体管）。

8.4光电池的原理是光生伏特效应，从光照特性可以看出其开路电压与照度非线性关系，而短路电流与照度成线性效应，所以光电池作为检测元件时应去短路电流输出形式。

8.5 湿敏电阻工作电源要求采用低频交流信号源，其原因是若采用直流正负离子向电源两级运动产生电解使感湿层变薄甚至破坏，在高频情况下，测试引线的容抗明显下降，会将湿敏电阻短路且产生集肤效应，阻值变化导致测试湿灵敏度准确性下降。此外其测量电路还要采取温度补偿，线性化等措施。

第五篇：传感器总结

1.7 什么是传感器的静态特性？它有哪些性能指标？如何用公式表征这些性能指标？

答：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时传感器的输出与输入的关系，指标：线性度，灵敏度，迟滞，重复性等。

1.8什么是传感器的动态特性？其分析方法有哪几种？

答：传感器的动态特性是指传感器的输出对随时间变化的输入量的响应特性，反映输出值真实再现变化量的输入量的能力。可以从时域和频域两个方面，采用瞬态响应法和频率响应法分析。2.2金属电阻应变片与半导体应变片的工作原理有何区别？各有何优缺点？

答：金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应。半导体应变片的工作原理是基于半导体的压阻效应。半导体应变片的主要优点是灵敏系数比金属电阻应变片的灵敏系数大数十倍，且它的横向效应和机械滞后极小。但半导体应变片的温度稳定性和线性度比金属电阻应变片差得多。2.5试述应变片温度误差的概念，产生原因和补偿方法？

答：由于测量现场环境温度改变而给测量带来的附加误差，成为应变片的温度误差。产生原因：电阻温度系数的影响，材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。补偿方法：电桥补偿法，应变片的自补偿法，热敏电阻补偿法。3.1何谓零点残余电压？说明该电压产生的原因以及消除方法。

答：零点残余电压的存在使传感器输出特性在零点附近的范围内不灵敏，限制着分辨率的提高，零点残余电压太大，将使线性度变坏，灵敏度下降，甚至回使放大器饱和阻塞有用信号的通过，致使一起不在反映被测量的变化。

产生原因：（1）由于两个二次测量线圈的等效参数不对称，使其输出的基波感应电动势的幅值和相位不同，调整磁芯位置时，也不能达到幅值和相位同时相同；（2)由于铁心的B-H特性的非线性，产生高次谐波不同，不能互相抵消。

消除方法：（1）在设计和工艺上，力求做到此路对称、线圈对称，铁心材料要均匀，要经过热处理去除机械应力和改善磁性。两个二次侧线圈窗口一致，两线圈绕制要均匀一致。一次侧线圈绕制也要均匀；（2）采用拆圈的试验方法减小残余误差。其思路是，由于两个二次侧线圈的等效参数不相等；（3）在电路上进行补偿。线路补偿主要有：加串联电阻、加并联电容、加反馈电阻或加反馈电容等。

3.2如何改善单极式边极距型电容传感器的非线性？

答：在实际中，为了改善非线性，电容传感器常做成差动形式。3.3为什么电容式传感器易受干扰？如何减少干扰？

答：电容式传感器的容量受其电极的几何尺寸等限制，一般为几十到几百皮法，使传感器的输出阻抗很高。因此传感器的负载能力差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象。3.11什么是压磁效应？什么是正压磁伸缩，什么是负压磁伸缩？

答：某些铁磁物质在外界机械力的作用下，其内部产生机械应力，从而引起磁导率的改变，这种现象称为压磁效应。

当某种材料受拉时，在受力方向上磁导率升高，而在与作用力相垂直的方向上，磁导率降低，这种现象称为正压磁伸缩。相反，某些材料受拉时，在受力方向上，磁导率降低，而在与作用力相垂直的方向上，磁导率升高，这种现象称为负压磁伸缩。

4.1光电传感器的特点是什么？若采用光电传感器可能测量的物理量有哪些？

答：光电传感器就是以光电器件为检测元件的传感器。电绝缘抗电线位移，线速度，角位移，角速度。

4.3二进制码和循环码各有何特点？

答:二进制：（1）n位的二进制码盘具有2种不同编码，其容量为2，其最小分辨率

nn（2）二进制码为有权码，编码Cn，Cn1……C1对应于1=360°/2n，它的最外圈角节距为21。由零位算起的转角为=C12i11（3）码盘转动中，C1变化时，所有Cj（j

i1n

循环码：（1）n位循环码码盘与二进制码一样具有2种不同码制，最小分辨率为

n1=360°/2n。最内阻为Rn码道，一半透光，一半不透光。其它第i码道相当于二进制码盘第i+1码道向零位方向转过1角，它的最外圈R1码道的角节距为41；（2）循环码码盘具有轴对称性，其最高位相反，而其余各位相同；（3）循环码为无权码；（4）循环码码盘转到相邻区域时，编码中只有一位发生变化，不会产生粗大误差。

4.7说明光导纤维的组成并分析其导光原理，指出光导纤维导光的必要条件是什么？

答：光导纤维是用比头发丝还细的石英玻璃丝制成的，每一根光导纤维由一个圆柱形内芯和包层组成，而且内芯的折射率略大于包层的折射率。真空中光是沿直线传播的，然而入射到纤维中的光栈都能限制在光导纤维中，随光导纤维弯曲而走弯曲的路线，并能传播很远的距离，在光导纤维中，传输信息的载体为光，当光导纤维的直径比光的波长大的多时，可以用几何光学原理，说明光在光纤内的传播。

5.1试述磁电式传感器的基本结构及其工作原理。

答：磁电式传感器由两部分组成，一部分是磁路系统，由它产生恒定直流磁场，为减少传感器的体积，一般采用永久磁铁；另一部分是线圈，有它运动切割磁力线产生感应电动势。另外，还有一些外壳、支撑、阻尼器、接线装置。磁电式传感器以电磁感应原理为基础。根据法拉第电磁感应定律dE=—kdt,如果线圈是N匝，磁场强度为B，每匝线圈平均长度为la，线圈相对磁场运动的速度为ddx=-NBla=-NBlav，可以用来来直接测量速度，如果dtdt在传感器的信号调节电路上加一个积分电路或微分电路，就可以用来测量位移或加速度。v=dx/dt,则整个线圈产生的电动势为E=-N5.2试述霍尔效应的定义及霍尔传感器的告你工作原理。

答：半导体薄片至于磁场中，当他的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行与电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应。

工作原理：在垂直与外磁场B的方向上放置半导体薄片，当半导体薄片流有电流I时，在半导体薄片前、后两个端面之间产生霍尔电势UH，霍尔电动势的大小和激励电流I和磁场的磁感应强度成IB,RH为霍尔常数。d5.7说明单晶体和多晶体压电效应原理，比较石英晶体和压电陶瓷各自的特点。答：（1）石英晶体是天然的六角形晶体，在直角坐标系中，x轴平行于它的棱线，称为电轴，通常把沿电轴方向的作用下产生电荷的压电效应称为纵向压电效应；y轴垂直于它的棱面，称为机械轴，把沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为横向压电效应；z轴表示其纵轴，称为光轴，正比，与半导体薄片厚度d成反比，级UH=RH 2 在光轴方向时，不产生压电效应。

压电陶瓷是人工制造的多晶体，在极化处理以前，各晶粒的电畴按任意方向排列，当陶瓷施加外电场时，电畴由自发极化方向转到与外加电场方向一致，此时，压电陶瓷具有一定极化强度，这种极化强度称为剩余极化强度。由于束缚电荷的作用，在陶瓷片的电极表面上很快就吸附了一层来自外界的自由电荷，正负电荷距离大小因压力变化而变化，这种由机械能转变成电能的现象就是压电陶瓷的正压电效应，放电电荷的多少与外力的大小成比例关系，Q=d33F（2）石英晶体作为常用的压电传感器具有转换效率和装换精度高，线性范围宽，重复性好，固有频率高，动态特性好，工作温度高达550℃（压电系数不随温度变化而改变），工作湿度高达100％等优点，它的稳定性是其它压电材料无法比拟的，刚刚极化后的压电陶瓷的特性是不稳定的，经过两三个月以后，压电系数才近似保持为一定常数，经过两年以后，压电常数又会下降，所以做成的压电传感器要经常校准，另外，压电陶瓷也存在逆压电效应。5.9简述压电传感器的特点及应用

答：压电式传感器具有体积小，重量轻，结构简单，工作可靠，动态特性好，静态特性差的特点，该传感器多用于加速度和动态力或压力的测量。6.4什么是电阻温度计的三线制连接？有何优点？

答：如图所示（背面），G为检流计，R1,R2,R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻，热电阻Rt通过电阻为r1，r2，r3的三根导线与电桥连接，r1和r2分别接在相邻的两桥臂内，当温度变化时，只要他们的长度和电阻温度系数相等，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态。电桥在零位调整时，使用R3=Ra+Rt0，Rt0为热电阻在参考温度时的电阻值。优点，能够有效的消除由于连接导线电阻随环境温度变化而造成的测量误差。6.5简述热电偶的工作原理

答：热电偶传感器是一种将温度变化转换为电势变化的传感器，它由两种不同的金属A和B构成一个闭合回路，当两个接触端温度不同，即T>T0时，回路中会产生热电势EAB(T，T0)，其中，T称为热端，T0称为冷端，A和B称为热电极。热电势的大小由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势所决定。

6.6试用热电偶的基本原理，证明热电偶的中间导体定则

6.7简述热电偶冷端补偿的必要性，常用的冷端补偿有几种方法？并说明补偿原理？p175 答：由热电偶的测温公式可知，热电偶的热电势大小不仅与热端温度有关，而且也与冷端温度有关。只有当冷端温度恒定时，才能通过测量热电势的大小得到热端的温度。当热电偶冷端处在温度波动较大的地方时，必须首先使用补偿导线将冷端延长到一个温度稳定的地方，再考虑将冷端处理为0℃，这就是热电偶的冷端处理和补偿。

补偿导线法：补偿导线在100℃（或200℃）以下的温度范围内，具有与热电偶相同的热电特性，用它连接热电偶可起到延长热电偶冷端的作用。

热电偶冷端温度恒温法：在一个保温瓶里放冰水混合物，1个标准大气压（101.325KPa）的冰和纯水的平衡温度为0℃。在密封的盖子上插上若干支试管，试管的直径应尽量小，并有足够的插入深度。试管底部有少量高度相同的水银或变压器油，若放水银则可把补偿导线与铜导线直接插入试管中的水银里，形成导电通路。不过在水银面上应加少量蒸馏水并用石蜡封结，以防止水银蒸发和溢出。

计算修正法：在实际应用中，热电偶的参比端往往不是0℃，而是环境温度T1，这时测量出的回路热电势要小。因此，必须加上环境温度T1与冰点T0之间温差所产生的热电势后才能符合热电偶分度表的要求。根据连接导体和中间温度则有：E=(T，0)=E(T，T1)+E(T1，0)。可用室温计测出环 境温度T1，从分度表查出E(T1，0)的值，然后加上热电偶回路热电势E(T，T1)，得到E=(T，0)的值，反查分度表即可得到准确的被测温度T值。6.8简述热电偶冷端补偿导线的作用。答：

1、实现冷端迁移。

2、降低电路成本

6.9在一测温系统中，用铂铑——铂热电偶测温，当冷端温度为t0=30℃时，在热端温度t时测的热电势E=(t，30℃)=6.63mV，求被测对象的真实温度。解：查表可得：E=(30，0)=0.173mV，E(t，30℃)=6.63mV，所以E(T，0)=6.63+0.173=0.803 mV 反查铂铑——铂分度表可得，t=121℃

6.10有哪些非接触式测温方法？请简述其工作原理 答：（1）光学高温计：它是目前工业中应用较广的一种非接触式测温仪表。精密光学高温计用于科学实验中的精密测试；标准光学高温计用于量值的传递。光学高温计可用来测量800℃到3200℃的高温。由于用肉眼进行色度比较，所以测量误差与人的经验有关。光学高温计测量的温度称为亮度温度（TL），被测对象为非黑体时，要通过修正才能得到非黑体的真是温度。

（2）光电高温计：光电高温计是由人工操作来完成亮度平衡工作的，其测量结果带有操作者的主观误差。它不能进行连续测量和记录，当被测温度低于800℃时，光学高温计对亮度无法进行平衡。它采用新型的光电器件自动进行平衡，达到连续测量的目的。

（3）辐射温度计：它是根据全辐射强度定理，即物体的总辐射强度与物体的四次方成正比的关系来测量的。它由辐射感温器和显示仪表两部分组成，可用于400℃到2000℃的高温。辐射高温计测量的温度称为辐射温度TE.。被测对象为非黑体时，要通过修正才能得到非黑体的真实温度。

（4）比色温度计：比色温度计是通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱辐射亮度之比来测量温度的。其特点是准确度高，响应快，可观察小目标（最小可到2mm）。用比色温度计测得的温度称为比色温度Ts，它与物体的真实温度T很接近，一般可以不进行校正。7.3差压式流量计由哪几部分组成？简述每部分的功能

答：差压式流量计由节流装置、引压导管和差压变送器组成。

节流装置：安装于管道中产生差压，节流件前后的差压与流量成开方关系。引压导管：将节流装置前后产生的差压传送给差压变送器。

差压变送器：将节流装置前后产生的差压转换为标准电线号（4—20mA）。7.6：质量流体计可以分为哪几种类型？科里奥利流体计的工作原理？

答：质量流量计可分为两类：一类是直接式，即直接输出质量流量；另一类为间接式或推导式，如应用超声流量计和密度计组合，对它们的输出再进行乘法运算以得出质量流量。答（1）该流量计是一种直接精密地测量流体质量流量的新颖仪表，以结构主体采用两根并排的U形管，让两根管的回弯部分相向微微振动起来，则两侧的直管会跟着振动，即它们会同时靠拢或同时张开，即两根管的振动是同步的，对称的。科里奥利质量流量计是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利原理而制成的一种直接式质量流量仪表。

7.11比较差压流量计，电磁流量计，涡街流量计的优缺点。

答：差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。优点:(1)应用最多的孔板式流量, 计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;

(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;

(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。缺点:(1)测量精度普遍偏低;(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;

(3)现场安装条件要求高;(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。涡街流量计是属于最年轻的一类流量计,但其发展迅速,目前已成为通用的一类流量计。优点:(1)结构简单牢固;(2)适用流体种类多;(3)精度较高;(4)范围度宽;(5)压损小。

缺点:(1)不适用于低雷诺数测量;(2)需较长直管段;(3)仪表系数较低(与涡轮流量计相比);(4)仪表在脉动流、多相流中尚缺乏应用经验。电磁流量计

电磁流量计是根据法拉弟电磁感应定律制成的一种测量导电性液体的仪表。

电磁流量计有一系列优良特性,可以解决其它流量计不易应用的问题,如脏污流、腐蚀流的测量。优点:(1)测量通道是段光滑直管,不会阻塞,适用于测量含固体颗粒的液固二相流体,如纸浆、泥浆、污水等;(2)不产生流量检测所造成的压力损失,节能效果好;(3)所测得体积流量实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化的明显影响;(4)流量范围大,口径范围宽;(5)可应用腐蚀性流体。

缺点:(1)不能测量电导率很低的液体,如石油制品;(2)不能测量气体、蒸汽和含有较大气泡的液体;(3)不能用于较高温度。

7.12：电磁流量计由哪几部分组成以其各部分的功能？

答：电磁流量计由传感器和转换器两部分组成。传感器有一个测量管，测量管上下装有励磁线圈，通过励磁电流后产生磁场穿过测量管，一对电极测量管内壁与液体相接触，引出感应电势，送到转换器。励磁电流则由转换器提供。8.1简述成分分析仪器的基本组成。

答：包括取样装置，预处理系统，分离系统，检测系统，信号处理系统，显示环节等。

8.2热导池的结构和工作原理是什么？双桥检测电路怎样把热导池电阻丝的信号转换为被测气体含量的信号？

答：实现将混合气体导热系数的变化转换为电阻值变化的部件，称为热导池或检测器。它包括圆柱形腔体（由铜、铝或不锈钢制造）和悬在热导池中央的电阻原件（细长电阻丝）组成。当电阻原件通过电流I时，电阻从电源吸收的功率将全部转换成热量，即dQ=I2R。

双桥检测电路中除了测量电桥Ⅰ外，还增加了参比电桥Ⅱ。在测量电桥Ⅰ中，R2和R4是两个密封在测量下限气体的热导池中的电阻丝，而R1和R3的电阻值要随着被分析气体的浓度而变化，因此也使测量电桥Ⅰ的输出电压Ucd发生变化。Ucd的极性和Ugh相反，Ucd和Ugh的差值△U送到放大器中，带动可逆电机，推动滑线电阻RAB上的滑点C左右滑动去寻找平衡点，滑线电阻RAB上面的标尺可以直接刻度被测气体的浓度值。双桥检测由于采用了差动测量方式，可以有效地克服电源电压波动和环境温度变化给测量带来的影响。

8.4磁压式氧量分析仪是怎样把氧浓度转变为电信号的? 答：在不均匀磁场中，氧分子具有瞬时性，朝强磁场方向移动，当不同氧气浓度的两种气体在同一磁场相遇时，它们之间会产生一个压力差，参比气从参比气入口进入，样气从样气入口进入，参比气经过两个参比通道进入样气室，其中一路参比气在磁场区域与样气相遇，由于样气中的氧分子朝磁场方向移动以及左右两个参比通道是想通的，所以与氧气浓度成正比的压力差使得两路参比气在微流量传感器处形成压力气流，安装在微流量传感器处的微流量传感器感知该气流并将其转变为电信号。

8.7气相色谱仪的分析原理和工作流程是什么？

答：在气相色谱分析中，流动相为载气，多数使用N2，H2，He等气体。载气由高压气瓶供给，经干燥净化装置除去杂质和水分，再经过计量、调节仪表使之以稳定的压力和精确的流量先后键入汽化室、色谱柱、检测器，然后放空。被分析试样常用微量注射器打进汽化室，当试样为液体时，要经过汽化室加热使之瞬间汽化，成为气体试样。试样被载气带进色谱柱进行分离，其不同组分将按顺序依次进入检测器（如热导池）。

原理：色谱柱中填充固定相，样品中各组分在固定相和流动相之间的分配情况是不同的。以气—液色谱法为例，在一定温度、压力下，组分在气液两相间分配达到平衡时的质量浓度比称为分配系数，即ki= si。式中，si为组分i在固定相中的质量浓度，mimi为组分

i在流动相中的质量浓度。