1、.检测技术试题参考答案一、填空题1、传感器是能够感受规定的被测量并按一定规律转换成 的器件或装置。2、传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的 关系。3、某一线性位移传感器，量程为0100 cm，对应输出电压为0300mV，最大输出偏差为3mV，则传感器的灵敏度为 ，非线性误差为 。4、应变式传感器是利用金属的 ，将测量物体变形转换为电阻变化，通过测量电路（电桥）转换为输出电压的传感器。5、电感式传感器按转换原理分为 和自感两种。6、电容式传感器分为变极距型、 和 三种。7、霍尔传感器的零位误差主要由 电动势和寄生直流电动势引起的。8、热电偶的热电势由 和 组成。9、激光器具有 、 和亮
2、度高的优点。10、CCD图像传感器的作用是将 转换为 。其中MOS单元负责电荷的存储，MOS单元电荷在三相脉冲的作用下实现电荷的 ，通过输出装置实现电荷的 。11、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的 原理实现的。12、传感器一般由 、 、 三部分组成。13、可以把压电元件等效为一个 和一个电容器14、电感式传感器按结构分为 、 和螺管式。15、感应同步传感器是利用两个平面形绕组的互感随 不同而变化的原理组成的可用来测量直线和或 的位移。16、电容传感器将被测非电量的变化转换为 变化的传感器。17、对于负特性湿敏半导体陶瓷，它的电阻率随湿度的增加而 。18、横向效应使电阻丝应变片的灵敏系数
3、19、热电偶工作原理是基于 效应，其热电势包括 电势和 电势。20、光在光纤中无损耗传输是利用光在光纤中的 原理实现的。光纤的数值孔径越大，表明光纤的集光本领越 。21、射线式传感器主要由 和探测器组成，常用的探测器有 、闪烁计数器和盖革计数管。22、传感器的静态特性主要包括 、 、重复性、稳定性和静态误差。23、传感器是一种以一定精确度把被测量转换成 有确定关系、便于应用的某种物理量才测量装置。一般由 、 和转换电路组成。24、半导体应变片工作原理是基于 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数_。25、电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器，主要类型有：变极距型、_、_
4、_。26被测量的值处在稳定状态下，传感器输出与输入的关系称为传感器的 ，其主要技术指标有： 、 迟滞和重复性等27、为提高光栅式测试系统的分辨率和测得比栅距更小的位移量，经常采用_ 技术28、压电式传感器使用_放大器时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。29、光敏电阻可以加 电压，可以加 电压。加上电压后，无光照时光敏电阻阻值 ，电路中电流很小。当有光照射光敏电阻时，因其 急剧减小，电路中的电流迅速增加。30、直流电桥的平衡条件是 。31、压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其 发生变化。32、热导式气体分析仪根据混合气体 ，实现气体组分的含量分析。33、电涡流传感器中
5、，被测导体中电涡流强度和被测导体与激磁线圈之间的距离呈线性关系，且随距离的 ，电涡流将迅速减小。34、变间隙式电容式传感器常作成差动的，其主要目的之一是 ，目的之二是 ，目的之三是抗干扰。35、传感器的动态特性是指传感器的输出 的响应特性，反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。36、传感器的标定是通过实验以建立传感器 之间的关系。同时确定出不同使用条件下的误差关系。37、直流电桥按桥臂工作方式不同可分为 全桥 、 半桥 和 单臂电桥 。38、自感式传感器是把被测量的变化转换成自感的变化，通过一定转换电路转换成电压或电流输出。可分为 式自感传感器、 式自感传感器和螺线管是自感传感器。39、光电
6、管和光电倍增管是利用 效应制成的光电器件。40、对于给定光栅常数W的两光栅，夹角 ，则条纹宽度越大，即条纹越稀。41、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不能测量 的被测量。42、热导池是将混合气体 的变化转换成电阻值变化的部件。43、CAN总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的 通信网络。44、虚拟仪器由通 、模块化功能硬件和控制软件组成。45、IEEEP1451.4标准提议定义一个允许 传感器以数字信号模式或混合模式通信的标准，目的是使传感器能进行 和自设置。46、传感器的线性度是 ，即非线性误差。灵敏度指 ，一般用K或S表示。47、电阻式应变片按其结构可以分为 、 、 等三种形式
7、。48、电阻式应变传感器的零漂指 ；蠕变指 。49、根据转换原理，电感式传感器分为 和自感式两种，按结构自感式又可分为 、 和 等。50、某一铂电阻温度传感器，测量温度范围为0100，测量温度为50.2 ，实际温度为50.0，绝对误差为 ，引用相对误差为 。 51、热电偶冷端温度补偿方法有 和 或 。52、一称重传感器，满度输出为1V，正反行程最大偏差为7mV，其迟滞为 ,若标准误差为0.35,误差表达式前系数取2，则重复性误差为 。 。53、差动变压器两个次级线圈采用 连接，原副线圈间靠 耦合，输出特性曲线呈 V字 型。54、光栅尺栅距为0.02mm，主光栅与指示光栅相对位移，计数器计得脉冲
8、数为500，则位移为 ，其分辨力为 ，若加细分电路4细分，则其最小分辨位移为 。 55、用光电转速传感器测轴的转速，若传感器一周开缝数为500，5秒内测得计数值为5000个，则轴的转速为 。 56、在自动控制领域中，光电耦合器的作用是 。57、超声波的发射探头是利用压电材料的 来工作的，而接受探头是利用压电材料的 来工作的。58、光电池的短路电流与光照强度成 关系，而开路电压与光强度成 关系，所以把它作为照度计使用，宜工作于 状态。59、气敏元件都附有加热器，其作用是 和 。60、某一涡流转速传感器，若旋转盘端部开20个齿，已测得传感器输出频率为10Hz，则轴的转速为 。填空题参考答案1、可用
9、输出信号2、输出输入3、0.3 、 1% 4、电阻应变效应5、互感 6、变面积型、 变介电常数型 7、不等位、 寄生直流 8、接触电势、 温差电势 9、单色性好、方向性好 10、图像信号、电荷信号、 转移 、输出 11、全反射 12、敏感元件、 转换元件、基本转换电路 13、电荷源 14、变气隙、变截面 15、位置、 转角 16、电容量17、下降 18、减小19、热电、温差、 接触 20、全反射、大 21、放射源、电离室22、线性度、迟滞 23、与之、敏感元件、转换元件24、压阻、大25、变面积型、变介电常数型26、静态特性、线性度、灵敏度27、细分28、电荷29、直流、交流、很大、阻值（亮电
10、阻）30、对臂电阻乘积相等31、电阻率32、导热能力的差异 33、增加34、提高灵敏度、改善非线性35、对随时间变化的输入量36、输入量与输出量37、全桥、半桥、单臂电桥38、变气隙、变面积39、外光电40、越小41、静态42、导热系数43、串行44、用个人计算机 45、模拟量、自识别46、传感器正向输入与反向输入时的输出特性不一致的程度，传感器在稳态下的输出变化对输入变化的比值47、丝式、箔式，薄膜式48、不受力，温度恒定，指示应变随时间而变化；受恒力，温度恒定，指示应变随时间而变化49、互感、变气隙、变截面、螺管式50、0.2、0.2%51、电桥补偿法、补偿导线、冰浴法52、0.35%.(
11、0.7%)、0.07%53、差动、互感、V字54、10mm、0.02mm、5um55、120转/分或2转/秒56、强弱电隔离57、逆压电效应、压电效应58、线性、非线性、短路电流59、提供气敏元件合适的工作温度，使其有较高的灵敏度、去除杂质60、30转/分二、选择题1.压电式传感器是属于（ ）型传感器。 A. 参量型 B. 能量转换 C. 电感型 D. 电容型2.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不定3.极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（ ） A. 成正比 B. 成正比 C. 成反比 D. 平方成正比4. 电涡流传感器是利用被测（
12、）的电涡流效应。A. 金属导电材料 B. 非金属材料 C. PVC5.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（ ）A. 电压放大器 B. 电荷放大器 C.相敏检波器 D.全桥测量电路6.调频式电涡流传感器的解调电路是（ ）A. 电荷放大器 B. 相敏检波器 C. 鉴频器 D.脉宽调制电路7.（ ）的基本工作原理是基于压阻效应。A. 金属应变片 B. 半导体应变片 C. 压敏电阻8.莫尔条纹光栅传感器是（ ）的。A. 数字脉冲式 B. 直接数字编码式 C. 调幅式9.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的（ ）变化产生的。A. 尺寸 B. 电阻率10用热电阻测温时
13、，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是（ ）。A接线方便B减小引线电阻变化产生的测量误差C减小桥路中其它电阻对热电阻的影响D减小桥路中电源对热电阻的影响11.单线圈螺线管式电感传感器广泛用于测量（ ）。A大量程角位移 B小量程角位移C大量程直线位移 D小量程直线位移12.螺线管三节式差动变压器主要由线圈组合、活动衔铁和导磁外壳组成。其零残余电压产生的主要原因是（ ）。A活动衔铁的初始位置不合适B两次级线圈电气参数和几何尺寸不对称C磁性材料饱合13电涡流式传感器激磁线圈的电源是（ ）。A直流 B不需要电源 C高频交流 D低频交流14用电容式传感器测量液体物位时，应该选用（ ）。A变间隙式 B变面
14、积式C变介电常数式 D空气介质变间隙式15光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定电压下（ ）。A暗电阻大 B亮电阻大C暗电阻与亮电阻差值大 D暗电阻与亮电阻差值小16.一个热电偶产生的热电势为EO，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势（ ）。A增加 B减小C增加或减小不能确定 D不变17利用热电偶测温时，只有在（ ）条件下才能进行。A分别保持热电偶两端温度恒定B保持热电偶两端温差恒定C保持热电偶冷端温度恒定D保持热电偶热端温度恒定18热敏电阻测温的基础是根据它们的（ ）。A伏安特性 B热电特性C标称电阻值 D测量功率19
15、. 在VXI的三中零槽控制器方案中，（ ）方式最方便系统扩展和升级A.MXI总线控制方式B.内嵌式计算机（控制器）控制方式C.GPIB总线控制方式20.为消除压电传感器联接电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（ ）A. 电压放大器 B. 电荷放大器 C.相敏检波器 D.全桥测量电路选择题参考答案1 B 2 A 3 C 4 A 5 B 6 C 7 A 8 B 9 A 10 B11 D 12 B 13 C 14 C 15 C 16 D 17 C 18 B 19 A 20B二、简述题1、 比较金属应变片与半导体应变片在工作原理上的相同点与不同点。2、霍尔元件温度误差产生原因及补偿方法。3、简述
16、热电偶测温原理，说明在热电偶回路中可引入连接导线和仪表的依据是什么？4、什么是差动变压器式电感传感器零点残余电压？零点残余电压产生原因？5、简述电阻应变片温度误差产生的原因及补偿方法6、简述形成莫尔条文的光学原理，说明莫尔条文有何重要特性？7、涡流存在的条件？怎样利用涡流效应进行位移测量？8、试比较纵向压电效应与横向压电效应工作原理的异同。9、什么是传感器？传感器在测控系统中起什么作用？10、工业用热电偶测温，为何要对热电偶进行冷端温度补偿？任举一种冷端补偿方法，并简要说明补偿原理。11、利用电涡流式传感器测量物体位移。试问：如果被测物体是塑料材料制成，此时位移测量是否可行？为什么？12、什么
17、是霍尔效应，并写出霍尔电势与电流强度和磁感应强度的关系。13、简述正压电效应、逆压电效应及其物理机理。14、试简述光栅测量原理，并写出原理式。如果要提高传感器的分辨力，应采用何种技术简述题参考答案1、 相同点：都是将被测力转换为应变片的电阻变化。不同点：金属应变片是利用电阻应变效应，在外力的作用下发生机械变形，其电阻值发生变化。半导体应变片是利用压阻效应，受到作用力后其电阻率发生变化。半导体应变片的灵敏系数远大于电阻丝应变片的灵敏系数。2、 霍尔元件是采用半导体材料制成的, 因此它们的许多参数都具有较大的温度系数。当温度变化时, 霍尔元件的载流子浓度、迁移率、电阻率及霍尔系数都将发生变化,致使
18、霍尔电动势变化，产生温度误差。 补偿方法：（1）采用恒流源供电和输入回路并联电阻（2）合理选取负载电阻的阻值（3）采用恒压源和输入回路串联电阻（4）采用温度补偿元件(如热敏电阻、电阻丝等)（5）霍尔元件不等位电势采用桥路温度补偿3、 热电效应，将两种不同材料的导体或半导体串接成一个闭合回路，两个接点置于不同温度场，会产生电动势。冷端温度恒定，工作端置于被测温度场，由测得热电势可确定被测体温度。中间导体定律，在热电偶回路中接入仪表或导线，只要两接点温度相同，不影响热电势的大小。4、差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，它的存在使传感器的输出特性不过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致
19、。 零点残余电压产生原因：两电感线圈的等效参数不对称。 5、产生原因：（1）应变片电阻丝有电阻温度系数。温度变化造成应变片阻值变化。（2）应变片电阻丝的线膨胀系数与试件的线膨胀系数不同，温度变化时，造成有附加电阻。 补偿方法：方法1：应变片自补偿。选用温度系数小的应变片，温度变化时，造成电阻变化小。方法2：桥路补偿。用与工作片特性一样的补偿片，将它们接于电桥相临两臂，并置于同一温度场，温度变化时，工作片与补偿片阻值变化相同值。对电桥输出无影响。方法3：接成半桥或全桥电路，可实现温度补偿。 6、当指示光栅和标尺光栅的刻线相交一个微小的夹角时, 光源照射光栅尺，两光栅的栅线透光部分与透光部分叠加，
20、光线透过透光部分形成亮带，而两光栅透光部分分别与另一光栅不透光部分叠加，互相遮挡，光线透不过形成暗带。这种由于光栅重叠形成的光学图案成为“莫尔条纹”。重要特性：运动对应关系、位移放大关系、误差平均效应。7、涡流存在的条件：存在交变磁场导电体处于交变磁场中。涡流传感器测量的基本原理是当传感器的线圈与被测体之间的距离发生变化时，将引起线圈的等效阻抗变化，电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为 在通电电流和被测材料确定的情况下，阻抗Z成为位移X的单值函数，由Z可知X，因此实现位移测量。 8、 相同点：两种压电效应均为双向压电效应。加动态力后均在垂直于电轴表面上产生电荷。 不同点：纵向压电效应与横向压
21、电效应所产生的电荷极性相反。纵向压电效应产生的电荷与压电片的几何尺寸无关，而横向压电效应产生的电荷与压电片的几何尺寸有关。 9、能将被测量按一定 规律转换为可用信号（一般指电量）的器件或装置是传感器。传感器作为测控系统的前哨，是获取外界信息的主要手段和途径。它作为测控系统的电五官，负责信息的提取、转换和处理。它的提取转换精度直接影响测控系统的测控精度。10、热电偶的热电势既与工作端温度有关，又与冷端温度有关，冷端温度变化，会对热电势产生影响，造成测量误差。所以要对热电偶冷端温度进行补偿。 可采用补偿导线法，用与热电偶热电特性基本一致的补偿导线将冷端连出，引到新的冷端，保持新冷端温度不变，即可实
22、现冷端温度补偿。 亦可采用补偿电桥，将铜热电阻接于电桥电路中，铜热电阻与热电偶冷端置于同一温度场，室温时，电桥输出为0，冷端温度变化时，热电偶热电势的变化值与电桥不平衡输出大小基本相等，符号相反，串联回路输出不受影响。达到补偿目的。11、不行。因为电涡流只能在铁磁性材料上产生。12、半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间上产生电动势，此此现象为霍尔效应。霍尔电动势与电流强度和磁场强度成正比，与载流体厚度成反比。13、一些电介质的一定方向上施加机械力作用而产生变形时，会引起它们内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，此为正压电效应。若
23、对电介质施加电场作用时，同样会引起电介质内部正、负电荷中心的相对位移而导致电介质产生变形，此为逆压电效应。14、当指示光栅相对于标尺光栅移动时，每移过一个栅距，屏幕上移过一个莫尔条纹。莫尔条纹对光栅栅距具有放大作用，用光电元件计移过莫尔条纹数目，即可实现测量位移。原理式为X=N W。 采用电子细分技术。三、计算分析题1、下图为压电传感器电压放大器电路原理图。若压电元件上受到的正弦力为， 电阻为，电容为 。（1）说明前置放大器的作用 （2）已推导出放大器输入端电压幅值为说明为何电压输出型压电传感器不宜测静态力？（3）说明压电传感器与前置放大器之间连接导线为何不宜随意更换长度？2、推导差动电容传感
24、器的变压器电桥的输出空载电压表达式。下图3、用石英晶体加速度计及电荷放大器测量机器的振动，已知加速度计灵敏度为5PC/g，电荷放大器灵敏度为50mv/PC当机器达到最大加速度值时相应的输出电压幅值为2V，试求该机器的振动加速度。4、单组式变面积型平板形线位移电容传感器，两极板相互覆盖的宽度为4mm。两极板的间隙为0.5mm，极板间介质为空气，试求其静态灵敏度？若极板相对移动2mm，求其电容变化量？已知5、（1）与简单变间隙电容传感器相比，差动变间隙电容传感器有何优点？（2）若差动电容传感器动极板与定极板之间的起始距离为d0，动极板向上移动d。试用台劳公式推导电容值的相对变化量。（3）若采用差动
25、变间隙电容传感器，动极板上移，上极板间间隙减小，下极板间间隙增大，推导传感器灵敏度。6、下图为半波电压输出型差动整流电路。（1） 试说明电路的作用。（2）简述衔铁上移时电路的辨向原理。7、霍尔元件、b、d尺寸分别为1.0cm0.35cm0.1cm，沿方向通以电流I1.0mA，在垂直面方向加有均匀磁场，传感器的灵敏度系数为试求其输出霍尔电动势及载流子浓度。(电子电荷量e=1.602*10-19C)8、一应变片的电阻，用作应变为800um/m的传感元件。求和9、（1）试比较石英晶体纵向压电效应与横向压电效应工作原理的相同点和不同点。（2）要增大输出电压两片压电片应如何连接，若单片压电片电容为C，输
26、出电压为U，写出连接后输出电压与电容的值。（3）要增大输出电荷，压电片又应如何连接，若单片压电片电容为C，输出电荷为Q，写出连接后输出电荷与电容的值。10、（1）与简单自感传感器比较，差动自感传感器有何优点？ （2）将差动自感传感器两个电感接于变压器电桥中，试推出输出电压。 （3）若使差动自感传感器能辨向，应采用何种电路？ （4）试分别画出辨向前后衔铁位移与传感器输出电压的关系曲线。11、分析下图差动变压器的相敏检波电路工作原理12、画出电涡流式传感器的等效电路，简述电涡流传感器的工作原理，计算线圈受金属导体影响后的等效阻抗。13、光电编码器为何采用循环码盘？若要求码盘能分辨角度0.36度，应至少用几位二进制码盘？( 20.301) 14、工业用铂电阻测温为何多采用三线制电桥？将下图所示的铂电阻用连线接于电桥电路并简述补偿原理。15、下图为差动变压器的相敏检波电路，若衔铁下移。（1） 试分析电路的辨向过程。（2）说明电路的作用。 16、下图为热电偶冷端温度补偿电桥电路。试分析说明补偿原理，若采用补偿导线对热电偶冷端温度补偿，对补偿导线有何要求？17、下图为全波电压输出型差动整流电路。说明此电路的作用。差动变压器的衔铁上移一段距离，试说明电路的辨向过程
