试卷形式

传感器原理期末考试复习卷一、选择题（每题2分）1、用万用表直流电压档测量5号干电池电压，发现每次示值均为1.8V，该误差属于（）。A、系统误差B、粗大误差C、随机误差D、动态误差2、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择（）测量转换电路。A、单臂半桥B、双臂半桥C、四臂全桥D、惠斯通电桥3、在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用（）传感器来检测。A、应变片B、热敏电阻C、气敏电阻D、湿敏电阻4、螺线管式自感传感器采用差动结构是为了（）。A、加长螺线管线圈的长度从而增加线性范围B、提高灵敏度，减小温漂C、降低成本D、增加线圈对衔铁的吸引力5、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8、人造卫星的太阳能电池板利用了（）。A、光电效应B、光化学效应C、光热效应D、感光效应9、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）。A、压力B、力矩C、厚度D、温度10、属于传感器动态特性指标的是（）。A、重复性B、线性度C、灵敏度D、时间常数11、按照工作原理分类，CCD固态图象式传感器属于（）。A、光电式传感器B、电容式传感C、压电式传感器D、磁电式传感器12、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小，两个桥臂（）。A、都应当用大电阻值工作应变片B、都应当用两个工作应变片串联C、应当分别用应变量变化相反的工作应变片D、应当分别用应变量变化相同的工作应变片13、将电阻应变片贴在（）上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A、质量块B、弹性元件C、导体D、机器组件15、气敏传感器可以检测气体的（）。A、温度和浓度B、温度和成分C、成分和湿度D、成分和浓度二、填空题（每空2分，共20分）1、通常传感器是能把外界非电量转换成电量的器件和装置，由敏感元件、（）和基本转换电路三部分组成。2、电容式传感器可分为变极距型，变面积型和（）。3、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为（）。4、微波传感器是利用微波特性来检测某些物理量。微波传感器通常由微波发射器（即微波振荡器）、（）及微波检测器三部分组成。5、块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称为（）传感器，这种传感器只能测量金属物体。7、闪烁计数器先将辐射能变为光能，然后再将光能变为电能而进行探测，它由闪烁体和（）两部分组成。8、光电耦合器可分为两类，一类是光电隔离器，另一类是（）。9、超声波的频率范围是：2×104Hz到（）之间。三、简答题（每题5分）1、什么叫传感器的静态特性？它有哪些性能指标？答：传感器的静态特性是指被测量值处于稳定状态时的输出与输入的关系（2分）。它的主要性能指标包括：灵敏度、迟滞、线性度、重复性和漂移等（3分）。2、什么是霍尔效应？霍尔电势与哪些因素有关？答：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应（3分）。霍尔电动势的大小正比于激励电流I与磁感应强度B，且当I或B的方向改变时，霍尔电动势的方向也随着改变，但当I和B的方向同时改变时霍尔电动势极性不变（2分）。3、光电效应可分为哪三种类型，简单说明它们的原理并分别列出以之为基础的光电传感器。（1）外光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极，即光电阴极就是用具有这种特性的材料制造的。（2分）（2）内光电效应：指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此类。（1分）（3）光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照射下，物体内部产生一定方向的电势。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。（2分）4、压电式传感器的工作原理是什么？压电式传感器的信号调理为什么必须要设置前置放大器？其作用是什么？答：压电式传感器的工作原理是压电效应。（2分）压电式传感器本身的内阻很高(Ra≥1010Ω)，而输出的能量信号又非常微弱，因此它的信号调理电路通常需要一个高输入阻抗的前置放大器。（1分）其基本作用：（1）把压电式传感器的高输出阻抗变换为低阻抗输出（1分）；（2）对压电式传感器输出的微弱信号进行放大（1分）。5、红外探测器的主要分为哪两类？请说明它们的工作原理。答：红外探测器分为热探测器和光子探测器两大类（1分）。热探测器的原理：是利用入射红外辐射引起传感器的温度变化，进而使相关物理参数发生相应的变化，通过测量有关物理参数的变化来确定红外传感器所吸收的红外辐射（2分）。光子探测器的原理：是利用某些半导体材料在入射光的照射下，产生光子效应，使材料电学性质发生变化。通过测量电学性质的变化，可以知道红外辐射的强弱（2分）。四、计算题（10分）如图1所示，为一直流应变电桥，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，R1增量为△R1=3.5Ω。求：（1）R1为应变片其余为外接电阻时，输出电压U0；(2)R1、R2是应变片，感受应变大小与极性均相同，其余为电阻时，输出电压U0；(3)R1、R2是应变片，感受应变大小相同，极性相反，其余为电阻时，输出电压U0；(4)R1、R2、R3、R4都是应变片,感受应变大小相同，相对桥臂极性相同，相邻桥臂极性相反时，输出电压U0。解：（1）113.540443500.01RERUV；（3分）（2）2244112233440()0RRRRRRRRRRRRUEV；（1分）（3）113.540223500.02RERUV；（3分）（4）113.503500.04RRUEEV。（3分）图1直流应变电桥例:有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与指示光栅的夹角=1.8=1.8×3.14/180弧度，求：分辨力解：分辨力=栅距W=1mm÷50=0.02mm=20m（由于栅距很小，因此无法观察光强的变化）由以下计算可知，莫尔条纹的宽度是栅距的32倍：L≈W/θ=0.02mm/(1.8×3.14/180)=0.02mm÷0.0314=0.02mm×32=0.64mm由于莫尔条纹间距有0.64mm，因此可以用小面积的光电池，通过“狭缝”来“观察”莫尔条纹光强的变化。