传感器技术与应用练习2

传感器技术与应用试题及答案（二）时间:2013-08-18传感器技术与应用试题及答案（二）题号一、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）A0.1B0.2C5D22、（）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(b)。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、20dBB、1dBC、0dBD、50dB12、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迟滞性二、填空题(本大题共10空，每空1分，共10分)21、光敏电阻构造及特点：是用半导体材料制成的，硫化镉就是一种＿＿半导体材料＿＿＿＿＿．其特点是电阻率随光照强度的增大而＿＿减少＿＿＿＿＿，原因是：无光照射，载流子＿＿＿极少＿＿＿＿，导电性＿＿＿不好＿＿＿＿．作用：光敏电阻能够把＿＿＿光照强弱这个光学量＿＿＿＿转化为＿＿电阻这个电学量＿＿＿＿＿．22、热敏电阻：半导体材料的导电能力随温度升高而＿＿＿增强＿＿＿＿，电阻率随温度升高而＿＿＿＿明显减小＿＿＿，用＿＿＿＿半导体材料＿＿＿做成的传感器称为热敏电阻，热敏电阻也可以用＿＿＿金属氧化物＿＿＿＿制成．三、分析题（本大题共1小题，每小题10分，共10分）23、如图所示，Rt是Pt100铂电阻，分析下图所示热电阻测量温度电路的工作原理，以及三线制测量电路的温度补偿作用。答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。图中G为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度（如0C）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。四、简答题（本大题共5小题，每小题5分，共25分）24、以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。（6分）石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。25、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？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？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？五、论述题（本大题共1题，每小题15分，共15分）29、介绍传感器的作用、应用与地位及传感器的发展方向。《传感器应用及技术》试卷答案B一、选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分)1、A2、B3、C4、B5、D6、D7、B8、C9、C10、C11、C12、B13、C14、C15、D16、C17、C18、C19、A20、A二、填空题(本大题共5空，每空2分，共10分)21、半导体材料，减少，极少，不好，增多，变好光照强弱这个光学量，电阻这个电学量22、增强，明显减小，半导体材料，金属氧化物，较高三、证明题（本大题共1小题，每小题10分，共10分）23、答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。图中G为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度（如0C）时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。四、简答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）24、答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。25、答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。温度补偿方法：a分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b电桥补偿法26、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、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、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。