传感器含答案

1一、选择题1.当光电管的样机和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系成为光电管的（B）。A.伏安特性B.光照特性C.光谱特性D.频率特性2.光纤传感器一般由三部分组成，除光纤外，还必须有光源和（D）两个重要部件。A.反射镜B.透镜C.光敏晶体管D.光探测器3.下列关于光敏二极管和光敏晶体管的对比不正确的是（D）。A.光敏而激光的光电流很小，光敏晶体管的光电流则较大B.光敏二极管与光敏晶体管的暗电流相差不大C.工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏晶体管D.光敏二极管的线性特性较差，而光敏晶体管有很好的线性特性4.现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是0101，则该码盘转动的角度可能会是（C）。A.45°B.60°C.90°D.120°5.传感器的主要功能是（A）。A.检测和转换B.滤波和放大C.调制和解调D.传输和显示6.在直流电路中使用电流表和电压表测量负载功率的测量方法属于（C）。A.直接测量B.间接测量C.组合测量D.等精度测量7.电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用（C）。A.直流平衡电桥B.直流不平衡电桥C.交流平衡电桥D.交流不平衡电桥8.差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有（C）。A.直流电桥B.变压器式交流电桥C.相敏检测电路D.运算放大电路9.实用热电偶的热电极材料中，用得较多的是（D）。A.纯金属B.非金属C.半导体D.合金10.光电管和光电倍增管的特性主要取决于（A）。A.阴极材料B.阳极材料C.纯金属阴极材料D.玻璃壳材料11.在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素（条件）始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为（C）。A.组合测量B.静态测量C.等精度测量D.零位式测量12.属于传感器动态特性指标的是（B）。A.重复性B.固有频率C.灵敏度D.漂移13.在金属箔式应变片差动单桥测力实验中不需要的实验设备是（B）。A.直流稳压电源B.低通滤波器C.差动放大器D.电压表15.下列光电器件中，基于光电导效应工作的是（B）。A.光电管B.光敏电阻C.光电倍增管D.光电池16.构成CCD的基本单元是（D）。A.P型硅B.PN结C.光敏二极管D.MOS电容器217.用光敏二极管或光敏晶体管测量某光源的光通量是根据什么特性实现的？（D）A.光谱特性B.伏安特性C.频率特性D.光电特性18.对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中错误的是（D）A.参比气室内可装N2B.设置滤波气室是为了消除干扰气体的影响C.测量气室内装被分析气体D.参比气室中的气体要吸收红外线19.现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是1111，则该码盘转动的角度可能会是（C）。A.60°B.90°C.180°D.270°20.用热电阻测温时，热电阻在点侨中采用三线制接法的目的是（B）。A.接线方便B.减小引线电阻变化产生的测量误差C.减小桥路中其他电阻对热电阻的影响D.减小桥路中电源对热电阻的影响二、简答题1.什么是传感器动态特性和静态特性？简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么条件下需要研究传感器的动态特性？实现不失真测量的条件是什么？答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。当输入量随时间变化时一般要研究动态特性。实现不失真测量的条件是幅频特性A(w)=|H(jw)|=A(常数）相频特性φ（w)=-wtó（线性）2.分析图1中自感式传感器当动铁心左右移动时自感L的变化情况（已知空气隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。解：mRIW，mRWIWIL2又niiiixnixiiimSlSlSlSlSlR10000021001空气隙的长度x1和x2各自变，而其和不变，另其他变量都不变故L不变5.光导纤维是利用哪种光学现象进行导光的？光导纤维的数值孔径有何意义？答：光的全反射现象。数值孔径是光纤的一个重要参数，它能反映光纤的集光能力,光纤的NA越大,表明它可以在较大入射角范围内输入全反射光,集光能力就越强,光纤与光源的耦合越容易,且保证实现全反射向前传播.但NA越大,光信号的畸变也越大,所以要适当选择NAX1X2lW3的大小6.试述传感器的定义、共性及组成。答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。7.简述变极性距型电容传感器的工作原理（要求给出必要的公式推导过程）。答：当传感r和S为常数，初始极距为d0时，其初始电容量C0为若电容器极板间距离由初始值d0C，则有可知，传感器的输出时非线性的。若Δd/d01时，1-（Δd/d0）²≈1则（2）式可简化C=C0+C0Δd/d0，此时C与Δd近似呈线性关系。d/d0很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有近似的线性关系。9.简述光纤传感器的组成和工作原理。答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。其工作原理：由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态）受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。10.透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系式是什么？答：把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并，这样就可以看到在出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。在d-d线上，积最大，形成条纹的亮带，它是由一系列四棱形图案构成的;在f-f线上，两块光栅线错开，形成条纹的暗带。它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的组成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。（2）莫尔条纹间距BH4三、分析计算题1.铜电阻的电阻值R与温度t之间的关系为Rt=R0（1+αt），在不同温度下，测得铜电阻值（见表1）。请用最小二乘法求0℃时的铜电阻的电阻值R0和铜电阻的电阻温度系数α。表1铜电阻测量值t/℃20.030.040.050.0Rti/Ω76.580.082.585.02.有一台变间隙非接触式电容测微仪，器传感器的极板半径r=5mm，假设与被测工件的初始间隙d0=0.5mm。已知真空的介电常数等于8.854×10-12F/m，求：（1）如果传感器与工件的间隙变化量增大Δd=10μm，电容变化量为多少？（2）如果测量电路的灵敏度Ku=100mV/pF，则在间隙增大Δd=1μm时的输出电压为多少？53.使用镍鉻-镍硅热电偶，其基准接点为30℃，问测温接点为400℃是的温差电动势为多少？若仍使用该热电偶，测得某接点的温差电动势为10.275mV，则被测接点的温度为多少？表2镍鉻-镍硅热电偶分度表（参考端温度为0℃）工作端温度/℃0102030405060708090热电动势/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.47664.某电路的电压数值方程为2211RIRIU当电流AIAI1,221时，测得电压U为50V；当电流AIAI2,321时，测得电压U为80V；当电流AIAI3,421时，测得电压U为120V；试用最小二乘法求电阻R1、R2的值5.当被测介质温度为t1，测温传感器示值温度为t2时，有下列方程式成立：ddttt2021当被测介质温度从25℃突然变化到300℃时，测温传感器时间常数s1200，试确定经过480s后的动态误差。76.电阻应变片阻值为120Ω，灵敏系数K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量E=2×1011N/m2，μ=0.3。试求：（1）钢柱受9.8×104N拉力作用时，应变片电阻的变化量ΔR和相对变化量RR；（2）若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少？