传感器原理期末复习

第一篇：传感器原理期末复习

传感器原理期末复习

名词

1.迟滞

2.分辨率

3.重复性

4.间接测量

5.不等精度测量分辨力

6.静态误差

7.重复性

8.直接测量

9.等精度测量

10.电容式传感器

11.线性度

12.静特性的主要技术指标为

13.动态特性是

14.传感器的三个组成环节

简答

1.请写出金属电阻应变效应的全微分方程，并解释其物理意义

2.什么是横向效应

3.形成零点残余电压的原因及减小其影响的方法是什么

4.电容式传感器的特点

5.什么是霍尔效应

6.光电倍增管如何起放大作用

7.热电偶中间定律？

8.传感器特性技术指标包括几个方面

9.迟滞是指什么

10.光电式传感器的原理

11.什么是逆压电效应

12.产生机械滞后的原因是什么

计算

1.已知材料A与材料C的热电动势为13.967mv,材料B与材料C的热电动势为8.345mv，用参考电极定律求材料A与B的热电动势

2.变面积型圆柱（单组式）电容式传感器，两极板互盖长度为1mm，可动极筒外径9.8mm，定极筒内径10mm，极筒间介质为空气ε=8.25*1012F/m，求C?

实例

利用传感器来测量某物体转动角度，请把你的实验思想和步骤写下来（画图说明）

第二篇：传感器原理及实用技术期末复习1

3.简要说明电容式传感器的原理

电容式传感器能将被测量转换为传感器电容变化，传感器有动静两个极板，极板间的电容为C=ε0εrA/δ0

式中：

ε0真空介电常数8.854×10-12F/mεr介质的相对介电常数

δ0两极板间的距离A极板的有效面积

当动极板运动或几班见的介质变化就会引起传感器电容值的变化，从而构成变极距式，变面积式和变介质型的电容式传感器。

4.简述电涡流传感器工作原理及其主要用途。

电涡流式传感器就是基于涡流效应工作的。电涡流式传感器具有结构简单、频率响应快、灵敏度高、抗干扰能力强、体积小、能进行非接触测量等特点，因此被广泛用于测量位移、振动、厚度、转速、表面温度等参数，以及用于无损探伤或作为接近开关，是一种很有发展前途的传感器。

6.简述光敏电阻的工作原理。

光敏电阻是一种基于光电导效应（内光电效应）工作的元件，即在光的照射下，半导体电导率发生变化的现象。光照时使半导体中载流子浓度增加，从而增大了导电性，电阻值减小。照射光线愈强，电阻值下降愈多，光照停止，自由电子与空穴逐渐复合，电阻又恢复原值。

7.什么叫零点残余电压？产生的原因有哪些？

当衔铁处于差动电感的中间位置时，无论怎样调节衔铁的位置，均无法使测量转换电路输出为零，总有一个很小的输出电压，这种微小误差电压称为零点残余电压。产生零点残余电压的具体原因有：① 差动电感两个线圈的电气参数、几何尺寸或磁路参数不完全对称；② 存在寄生参数，如线圈间的寄生电容及线圈、引线与外壳间的分布电容；③ 电源电压含有高次谐波；④ 磁路的磁化曲线存在非线性。

8.简述霍尔传感器的工作原理。

金属或半导体薄片两端通控制电流，并在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为 的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电势（称为霍尔电势电压）,这种现象称为霍尔效应。霍尔电势的大小正比于控制电流和磁感应强度，称为霍尔元件的灵敏度，它与元件材料的性质与几何尺寸有关。

9.什么叫纵向应变效应？什么叫横向应变效应？

应变片在受到外力变形时，其截面积变化引起的电阻变化，称为横向效应。应变片在收到外力变形时，其长度变化引起的电阻变化，称为纵向效应。也就是说，导体在长度上发生变化时，截面积也会随之变化，所以应变效应包含纵向效应和横向效应。

10.简述利用面型CCD摄像传感器实现二位图像识别的基本原理。

物体成像聚焦在CCD图像传感器上，视频处理器对输出信号进行存储和数据处理，整个过程由微机控制完成，根据几何光学原理，可推导出被测物体尺寸计算公式:

式中：n为物体成像覆盖的光敏像素数；p为像素间距；M为成像倍率。微机可对多次测量求平均值，精确的到被测物体的尺寸。任何能够用光学成像的零件都可以用这种方法实现不接触的在线自动检测的目的。

11.变压器电桥电路和带相敏检波电桥电路哪个能更好的起到测量转换电路？为什么？

采用相敏整流电路，得到的输出信号既能反映位移的大小，又能反映位移的方向；而变压器电桥电路的输出电压随位移方向不同而反相1800，由于桥路电源是交流电，若在转换电路的输出端接上普通仪表时，无法判别输出的极性和衔铁位移的方向。此外，当衔铁处于差动电感的中间位置时，还存在零点残余电压。所以相敏整流的电桥电路能更好地起到测量转换作用。

12.常见的压电材料有哪些？各有什么特点？

常见的压电材料可分为三大类：压电晶体、压电陶瓷与高分子压电材料。石英晶体还具有机械强度高、绝缘性能好、动态响应快、线性范围宽、迟滞小等优点。但石英晶体压电系数较小，灵敏度较低，且价格较贵。

压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料。与石英晶体相比，压电陶瓷的压电系数很高，制造成本很低。因此，在实际中使用的压电传感器，大都采用压电陶瓷材料。

第三篇：传感器原理与应用复习

例1：量程为150V的0.5级电压表和量程为30V的1.5级电压表，分别测量20V电压，问哪个测量精度高？

例2：某压力表精度为1.5级，量程为0～2.0MPa，测量结果显示为1.2MPa，求1）最大引用误差δnm；2）可能出现的最大绝对误差Δm；3）示值相对误差δx＝？

例3：一差动变压器式位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化1200mv，问位移传感器的灵敏度是多少？

例4：机械式指针位移传感器，当输入信号有0.01mm的位移变化量式，指针位移10mm，求位移传感器的灵敏度？

例5：进行某动态压力测量时，所采用的压电式力传感器的灵敏度为90.9nC/Mpa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，而电荷放大器的输出接到一台笔式记录仪上，记录仪的灵敏度为20mm/V。试计算这个测量系统的总灵敏度。当压力变化为3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？

例6：有一只变极距电容传感元件，两极板重叠有效面积为，两极板间的距离为1mm，已知空气的相对介电常数是1，真空中介电常数为8.85×10-12F/m,试计算该传感器的位移灵敏度。

例7：粘贴在钢件上的康铜电阻丝应变片，其灵敏度为2，电阻温度系数为20×10-6/oC，敏感栅材料的线膨胀系数为15×10-6/oC，钢件的线线膨胀系数为11×10-6/oC，弹性模量E为2×1011N/m2,求：（1）当环境温度变化为10oC时，应变热输出为多少？相当于试件产生多大应力？

（2）当=1000uε时，由于热输出产生的温度误差γt是多少？

例8：半导体应变片的灵敏度为120，电阻为120欧姆，金属电阻应变片的灵敏度为2，电阻为120欧姆，单臂非线性误差不大于0.1，求：它们可测的最大应变为多少？

第四篇：传感器原理及应用期末试题3

传感器原理及应用期末试题

一．判断题.(本题共10分，对则打“√”，不对则打“×”)

1．A/D转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号。（）

2．固有频率fn=400Hz的振动子的工作频率范围为f > 400Hz。（）

3．信号在时域上波形有所变化，必然引起频谱的相应变化。（）

4．一台仪器的重复性很好，但测得的结果并不准确，这是由于存在随机误差的缘故。（）

5．一般来说测量系统的固有频率越高，则其灵敏度就越低。（）

6．交流电桥的输出信号经放大后，直接记录就能获得其输入信号的模拟信号了。（）

7．测量小应变时，应选用灵敏度高的金属丝应变片，测量大应变时，应选用灵敏度低的半导体应

变片。（）

8．传递函数表征了系统的传递特性，并反映了物理结构，因此凡传递函数相同的系统，其物理结

构必然相同。（）j2ft

9．x(t)edt称为信号x(t)的频率响应函数。（）

10．作为温度补偿的应变片应和工作应变片作相邻桥臂且分别贴在与被测试件相同的置于同一温度 场的材料上。（）

二．选择题(共24分，每空1.5分，每题只有一个正确答案)

1.压电式加速度计测量系统的工作频率下限取决于（）

a.加速度计力学系统的频率特性； b.压电晶体的电路特性；c.测量电路的时间常数。

2.用惯性式加速度计进行测量，为保证相位关系不变，应选择适当的阻尼比β，一般取β=（）

或β=（）;而对惯性式位移传感器应有β=（）

a.β=0;b.β=0.7;c.β=1;d.β=0.86

3.要测量x(t)=5aSin40πt+aSin2000πt的振动位移信号，为了尽量减少失真，应采用（）的惯性加速度计。

a.fn=15Hz、β=0.707;b.fn=1000Hz、β=0.707;c.fn=50kHz、β=0.04

4.压电式加速度传感器的阻尼率一般为（）

a.β>1;b.0.707<β<1;c.β=0.707;d.β<<0.707

5.描述非周期信号的数学工具是（）。

a.三角函数； b.拉氏变换； c.付氏变换； d.付氏级数

6.复杂周期信号的频谱是（）

a.离散谱； b.连续谱； c.δ函数； d.sinc函数

7.对某二阶系统输入周期信号X(t)=A0sinωmt，则系统输出信号有以下特性（）。

[注：ωm>ωn]

a.幅值、频率、相位皆不变；b.频率改变，幅值、相位不变；c.幅值、相位改变，频率不变；

d.相位不变，幅值、频率改变

8.测量等速变化的温度时，为了减小测量误差，希望测温传感器的时间常数（）a.大些好； b.小些好； c.要适中； d.可不考虑

9.半导体应变片是根据（）原理工作的；压电式加速度计的工作原理是基于（）a.电阻应变效应；b.压阻效应；c.压电效应；d.电磁效应

10.金属丝应变片在测量某一构件的应变时，其电阻的相对变化主要由（）引起的。a.贴片位置的温度变化；b.电阻丝几何尺寸的变化；c.电阻材料的电阻率的变化

11.用一缓变综合信号e(t)=Acos2πt+Bcos200πt调制一栽波e0(t)=Esin2000πt,得到的调幅波的频带宽度为（）

a.（1000-10）（1000+10）Hz;b.-(1000+100)(1000+100)Hz;c.(1000-100)(1000+100)Hz;

12.既能检波又能检相的电路称为（）

a.桥式整流； b.相位鉴频； c.相敏检波； d.直流放大

13.常用解决光线示波器低频振子阻尼率β达到0.7的方法是（）

a.充入硅油；b.保证要求的外阻；c.串联一合适电阻；d.并联一合适电阻

14.某间接测量的函数式为y=a0x1x2, 则y的标准误差为（）（式中测量量值x1、x2的标准误差）

.a.d.222y(x1x2)x1、x2 分别为直接;;b.222ya0(x1x2);c.2222y(a0x12x1x2x2)2222ya0(x12x2x2x1)

15.把连续时间信号进行离散化时产生混迭的主要原因是（）

a.记录时间太长； b.采样时间间隔太宽； c.记录时间太短； d.采样时间间隔太窄

三.[本题共16分]

1.(8分)求理想一阶系统的拉氏传递函数，根据所求传递函数写出其频率响应函数，系统的幅频特性及相频特性表示式，并用简图画出其幅频特性。[注：一阶系统的运动微分方程为：dy(t)y(t)A0x(t)dt]

2.(4分)压电测压传感器与电荷放大器相接时，为能测量静态压力信号即防止静电泄漏，从放大器本身出发，应采取哪些措施？[提示：等效电路见图,运动方程为：

RCdu0dFu0Rddtdt，qdF，ccpcE，RRp//Ri，cp为压电晶体等效电容，Rp为传感器输出电阻，cE为电缆电容，Ri为电压放大器的输入电阻。]

di3．（4LRie

[注：微分方程为： dt(R=Ri+RL),e为感应电动势，L为等效电感，RL为传感器的等效电阻，Ri为放大器输入电阻]

四．（本题共16分）

1．（4分）叙述测量系统实现不失真测量的条件。

2．（10分）有人将某二阶系统的幅频特性曲线绘成了如图所示形状，请指出图中有何问题？当输入图示三种信号时，问系统输出有无失真（假定相频特性符合要求）。

3．(2分)为何在调节二阶系统β时，一般都取β=0.6~0.8？

五．（10分）应变筒式测压传感器与应变管式测压传感器主要区别有哪些？简述应变筒式测压传感器是如何进行温度补偿的？

六.(8分）永磁式感应测速传感器的磁头件安装有何要求？描述该传感器中位移线圈的绕制方法，该传感器速度线圈采用串联的目的是什么？

七．（6分）用镍铬—镍硅热电偶测炉温。当冷端温度T0=40 0C时，测得热电势为E(T,T0)=39.17mv,若冷端温度变为常温20 0C测该炉温时，则应测得热电势为多少mv？

[附：已知该热电偶有E(40,0)=1.61mv, E(-40,0)=-1.50 mv, E(20,0)=0.80mv, E(-20,0)=-0.77mv ]

八．（4分）为使测量具有普遍的科学意义，测量仪器必须具备哪些条件？线性测量系统应具有的两个重要特性是什么？

九．（6分）图为受弯和拉作用的某构件，请合理安排四个电阻在桥臂上的位置测量弯矩M，既能消除温度对M的影响又不受力P的影响。根据给定的桥盒画出正确的搭桥线路。

第五篇：传感器原理 试题

一、填空（30分，每空1.5分）

1、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差为，当测量100℃ 时的示值相对误差为。

2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的倍左右为宜。

3、传感器由、、三部分组成。

4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。

5、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对

于镍铬-镍硅热电偶其正极是。

6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。

7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。

二、选择题(30分，每题2分)

1、在以下几种传感器当中属于自发电型传感器。

A、电容式B、电阻式C、压电式D、电感式

2、的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。

A、热端直径B、热端和冷端的温度

C、热端和冷端的温差D、热电极的电导率

3、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的。

A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应

4、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。

A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变

C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变

5、在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入，可测得最大的容量。

A、塑料薄膜B、干的纸C、湿的纸D、玻璃薄片

6、热电阻测量转换电路采用三线制是为了

A、提高测量灵敏度B、减小非线性误差

C、提高电磁兼容性D、减小引线电阻的影响

7、当石英晶体受压时，电荷产生在。

A、Z面上B、X面上C、Y面上D、X、Y、Z面上

8、汽车衡所用的测力弹性敏感元件是。

A、悬臂梁B、弹簧管C、实心轴D、圆环

9、在热电偶测温回路中经常使用补偿导线的最主要的目的是。

A、补偿热电偶冷端热电势的损失B、起冷端温度补偿作用

C、将热电偶冷端延长到远离高温区的地方D、提高灵敏度

10、减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是。

A、减小激励电流B、减小磁感应强度C、使用电桥调零电位器

11、测得某检测仪表的输入信号中,有用信号为20毫伏,干扰电压也为20毫伏, 则此时的信噪比为。

A、20dBB、1 dBC、0 dB12、发现某检测仪表机箱有麻电感,必须采取措施。

A、接地保护环B、将机箱接大地C、抗电磁干扰

13、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了测量方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

15、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用。

A、计算修正法B、仪表机械零点调整法C、冰浴法

三、证明热电偶的参考电极定律：EAB（t,t0）= EAC（t,t0）-EBC（t,t0）,并画出原理图（本

题10分）

四、有一额定荷重为20×103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V。

激励源电压为12V，求：

1、在额定荷重时的输出电压Uom,2、当承载为5×103N时的输出电压Uo。(本题10分）

六、已知待测拉力约为70N左右，现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0∽500N；

另一只为1.0级，测量范围为0∽100N。问选用哪一只测力仪表较好?为什么?(写出计算过

程)(本题10分）

参考答案

一、填空题：

1、±1℃，±1%

2、1．5倍

3、敏感元件、传感元件、测量转换电路

4、NTC突变

5、CU50，镍铬

6、减小温漂

7、偏位式

8、干扰源，干扰途径，敏

感接收器

9、屏蔽，浮置，接地，滤波，光电隔离

10、X面

二、选择题

1、C2、C3、C4、B5、D6、D7、B

8、C9、C10、C11、C12、B13、B14、C15、C

四、24 mV，6 mV

五、K拨至1位，反复调节R0，使仪表指示为0，K拨至3位，反复调节RF，使仪表指示

为满偏，K拨至2位，进行测量。

六、选用1.0级，测量范围为0∽100N的测力仪表。

一、填空（本题共39分，每空1.5分）

1、传感器由、、三部分组成。

2、在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的倍左右为宜。

3、有一温度计，它的量程范围为0∽200℃，精度等级为0.5级。该表可能出现的最大误差

为，当测量100℃ 时的示值相对误差为。

4、利用热敏电阻对电动机实施过热保护，应选择型热敏电阻。

5、在压电晶片的机械轴上施加力,其电荷产生在。

6、霍尔元件采用恒流源激励是为了。

7、用水银温度计测量水温,如从测量的具体手段来看它属于测量。

8、已知某铜热电阻在0℃时的阻值为50Ω，则其分度号是，对于镍铬-镍硅热电偶

其正极是。

9、压电材料在使用中一般是两片以上，在以电荷作为输出的地方一般是把压电元件起

来，而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件起来。

10、热电阻主要是利用电阻随温度升高而这一特性来测量温度的。

12、金属电阻的是金属电阻应变片工作的物理基础。

14、在动圈式表头中的动圈回路中串入由NTC组成的电阻补偿网络，其目的是为了。

二、选择题（本题共30分，每题2分）

3、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中。

A、电容和电感均为变量B、电容是变量，电感保持不变

C、电感是变量，电容保持不变D、电容和电感均保持不变

4、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采用了测量

方法。

A、微差式B、零位式C、偏差式

5、热电阻测量转换电路采用三线制是为了

A、提高测量灵敏度B、减小引线电阻的影响

C、减小非线性误差D、提高电磁兼容性

10、在实验室中测量金属的熔点时,冷端温度补偿采用。

A、冰浴法B、仪表机械零点调整法C、计算修正法

11、自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了。

A、提高灵敏度B、将输出的交流信号转换为直流信号

C、使检波后的直流电压能反映检波前交流信号的幅度和相位

12、要测量微小的气体压力之差，最好选用变换压力的敏感元件。

A、悬臂梁B、平膜片C、弹簧管D、膜盒

13、以下四种传感器中，属于四端元件的是。

A、霍尔元件B、压电晶体C、应变片D、热敏电阻

14、下列不能用做加速度检测传感器。

A、电容式B、压电式C、电感式D、热电偶

15、将超声波（机械振动波）转换成电信号是利用压电材料的。

A、应变效应B、电涡流效应C、压电效应D、逆压电效应

三、我国的模拟仪表有哪些精度等级？现欲测量240V左右的电压，要求测量示值相对误差的绝对值不大于0.6%，问：若选用量程为250V的电压表，其精度应选哪一级？若选用量

程为500V的电压表，其精度又应选哪一级？（本题10分）

四、热电偶参考电极定律有何实际意义？以知在某特定条件下材料A与铂配对的热电动势为13.967mv, 材料B与铂配对的热电动势为8.345mv,求出在此特定条

件下材料A与B配对后的热电动势？此时哪种材料为正极？（本题10分）

五、根据你所学的传感器相关知识，请分别列出下列物理量可以使用什么传感器来测量？（本

题11分）

1、加速度：

2、温度：

3、工件尺寸：

4、压力：

参考答案

一、填空题：

1、敏感元件、传感元件、测量转换电路2、1．5倍

3、±1℃，±1%

4、NTC突变

5、X面

6、减小温漂

7、偏位式

8、CU50，镍铬

9、并联，串联

10、增大

11、屏蔽，浮置，接地，滤波，光电隔离

12、应变效应

13、干扰源，干扰途径，敏感接收器

14、温度补偿

二、选择题

1、C2、D3、B4、B5、B6、A7、C8、C9、A10、C11、D12、A13、D14、C15、C

三、0．10．20．51．01．52．55．0

选用量程为250V的电压表，其精度应选0．5级，选用量程为500V的电压表，其精度应选0．2级

四、大大简化了热电偶的选配工作，5．622 mv，A为正极

五、1、电阻应变片，电容等

2、热电偶，热电阻等

3、电感，电容等

4、压电，霍尔等

二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电

阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分）

证明：

略去 的二次项,即可得