内容发布更新时间 : 2024/6/27 0:10:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

传感器技术及应用

一、选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)

1、以下不属于我国电工仪表中常用的模拟仪表精度等级的是（ ）

A 0.1 B 0.2 C 5 D 2 2、（ ）又可分为累进性的、周期性的和按复杂规律变化的几种类型。 A 系统误差 B 变值系统误差 C 恒值系统误差 D 随机误差 3、改变电感传感器的引线电缆后，（ ） A不必对整个仪器重新标定 B 必须对整个仪器重新调零 C 必须对整个仪器重新标定 D不必对整个仪器重新调零

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、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 D、零点式

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、20dB B、1 dB C、0 dB D、50dB 12、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 D、抗红外辐射

13、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

14、应变片绝缘电阻是指已粘贴的（ ）应变片的之间的电阻值。 (1)覆盖片与被测试件 (2)引线与被测试件 (3)基片与被测试件 (4)敏感栅与被测试件 A (1)(2) B (1) (2) (3) C (1) (4) D (1) (2)(3)(4)

15、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为（ ）

A磁电效应 B声光效应 C光生伏特效应 D光电导效应

16、码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、光电式和（ ）三种。

A变电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器

17、利用测量仪表指针相对于刻度初始点的位移来决定被测量的方法称为（ ） A 零位式测量 B 微差式测量 C 偏差式测量 D 直接测量 18、（ ）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 19、测量误差中包括的误差有（ ）

(1)系统误差 (2)随机误差 (3)粗大误差 (4)动态误差

A (1)(2) B (1)(3) C (2)(4) D (3)(4)

20、时域阶跃响应法和频率响应法是研究传感器的（ ）的方法。 A 动态特性 B 静态特性 C 灵敏性 D 迟滞性

四、简答题

26、非电量电测法的优点有哪些？

答：1、能够连续、自动地对被测量进行测量记录。

2、电子装置精度高、频率响应好，不仅适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。

3、电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。 4、电子测量装置能方便地改变量程，因此测量范围广。

5、可以方便地与计算机相连，进行数据自动运算、分析和处理。

27、人们说，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？

27、答：从SMART传感器的功能和优点两方面来看 ①功能

自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补偿 自诊断功能：如在接通电源时自检

微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统 信息存储和记忆功能 数字量输出和显示

②优点：

精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、自动调零、自检等

功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机保存资料

功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比一功能普通的传感器性能价格比大 可见，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势。

28、什么是系统误差？系统误差产生的原因是什么？如何减小系统误差？

28、当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律性出现，则把这种误差称为系统误差。

系统误差出现的原因有：

①工具误差：指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起的误差。 ②方法误差：指由于对测量方法研究不够而引起的误差。 ③定义误差：是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。

④理论误差：是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的测量所引起的误差。

⑤环境误差：是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差。

⑥安装误差：是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差。 ⑺个人误差：是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起的误差。 减小系统误差的方法：

①引入更正值法：若通过对测量仪表的校准，知道了仪表的更正值，则将测量结果的指示值加上更正值，就可得到被测量的实际值。

②替换法：是用可调的标准量具代替被测量接入测量仪表，然后调整标准量具，使测量仪表的指针与被测量接入时相同，则此时的标准量具的数值即等于被测量。 ③差值法：是将标准量与被测量相减，然后测量二者的差值。

④正负误差相消法：是当测量仪表内部存在着固定方向的误差因素时，可以改变被测量的极性，作两次测量，然后取二者的平均值，以消除固定方向的误差因素。

⑤选择最佳测量方案：是指总误差为最小的测量方案，而多数情况下是指选择合适的函数形式及在函数形式确定之后，选择合适的测量点。

五、论述题（本大题共2题，每小题8分，共16分） 29、介绍传感器的作用、应用与地位及传感器的发展方向。 论述传感器在电冰箱中的应用。

传感器的作用可包括信息收集、信息数据的交换及控制信息采集。

传感器应用方向工业检测和自动控制系统中、汽车中、家用电器中、人体医学、机器人、人体医学、航空航天技术及遥感技术。

传感器的发展方向不断扩大的测量范围、提高测量精度及可靠性、开发新领域与新技术、微型化与智能化。

1． 二、简答题（每题5分共20分） 1．什么是传感器？传感器由哪三个部分组成？

答：传感器：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。（3分）传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成。（2分）

2． 简述热电偶热电势产生的原因。

答： 热电动势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势所组成。

TKNA表示为 EAB(T,T0)?ln(T?T0)???dA?dB?dT

T0eNBKNA 其中：ln(T?T0)为接触电势；

eNB??dT0TA?dB?dT为温差电势。

式中：K—波尔兹曼常数 K＝1.38×10-23 J/K

e—电子电荷量 e = 1.6×10-19 C

NA(NB)为A(B)材料的自由电子密度；

dA(dB)—A(B)材料的汤姆逊系数；

EAB(T,T0)表示A、B两种材料组合，两个结分别处在T(T0)温度下产生的热电势。 3．简要说明金属应变片与半导体应变片在工作原理上的区别?

答：金属应变片发生应变以后，使导体的几何尺寸发生改变，因而阻值发生变化；

对半导体来说，它的电阻取决于有限数目的载流子—空穴和电子的迁移。加在一定晶向上的外界应力，引起半导体能带的变化，使载流子的迁移率产生较大的变化，因而使半导体电阻率产生相应的变化。

d?应变片相对灵敏度系数k?(1?2?)???代入得到k?1?2???egE

?—泊松比；?e—压阻系数；E—弹性模量。

对于金属丝构成的应变片，一般可改为k，k值约为2左右，半导体材料?eE?1?2?（几何变形）

值很大，约为60～170，因此对半导体材料而言，一般认为k??eE。