2019年推薦 電大傳感器與檢測技術(shù)小抄

1、..選擇題(每小題2分，共20分一、填空填空：（20分）1，測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。（2分）2.霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度相單位控制電流時(shí)的霍爾電勢大小。3、光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng)這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用

2、下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)，這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢的光生伏特效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。4.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢是兩種導(dǎo)體的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成的，其表達(dá)式為Eab（T，To）=。在熱電偶溫度補(bǔ)TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0??????償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長線，它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且

3、環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。5.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)。（2分）6.變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈電感量（①增加②減小③不變）（2分）7.儀表的精度等級(jí)是用儀表的（①相對誤差②絕對誤差③引用誤差）來表示的（2分）8.電容傳感

4、器的輸入被測量與輸出被測量間的關(guān)系，除（①變面積型②變極距型③變介電常數(shù)型）外是線性的。（2分）9.電位器傳器的（線性），假定電位器全長為Xmax其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx=（①XmaxxRmax②xXmaxRmax③XmaxXRmax④XXmaxRmax）來計(jì)算，其中電阻靈敏度Rr=（①2p(bh)At②2pAtbh③2A(bb)pt④2Atp(bh)）1、變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)

5、，鐵心上線圈的電感量（①增大，②減小，③不變）。2、在平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（①變面積型，②變極距型，③變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。3、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與原方線圈的匝數(shù)成（①正比，②反比，③不成比例），與副方線圈的匝數(shù)成（①正比，②反比，③不成比例），與回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。4、傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，傳感器

6、通常由直接響應(yīng)于被測量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。5、熱電偶所產(chǎn)生的熱電熱是由兩種導(dǎo)體的接觸電熱和單一導(dǎo)體的溫差電熱組成。2、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為①_金屬_材料和②____半導(dǎo)體__體材料。它們在受到外力作用時(shí)電阻發(fā)生變化，其中①的電阻變化主要是由_電阻應(yīng)變效應(yīng)形成的，而②的電阻變化主要是由溫度效應(yīng)造成的。半導(dǎo)體材料傳感器的靈敏度較大。3、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小

7、與繞組匝數(shù)成正比，與穿過線圈的磁通_成正比，與磁回路中磁阻成反比，而單個(gè)空氣隙磁阻的大小可用公式__表示。1.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢和單一導(dǎo)體的溫差電勢組成的，其表達(dá)式為Eab（TTo）=。在熱電偶溫度補(bǔ)TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0??????償中，補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間，接入延長線它的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響

8、。（7分）3.電位器或電阻傳感器按特性不同，可分為線性電位器和非線性電位器。線性電位器的理想空載特性曲線具有嚴(yán)格的線性關(guān)系。假定電位器全長為Xmax，其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx=來計(jì)算。假定加在電位maxRmaxXX?器A、B之間的電壓為Vmax，則輸出電壓為Vx=。其電阻靈敏度RI=。電壓靈maxVmaxXX?At)hb(2??敏度RU=。（7分）At)hb(2I???5.磁電式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)而

9、在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢的?；魻柺絺鞲衅骺捎脕頊y量電流，磁場，位移，壓力。（6分）8.測量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)通常用輸入量與輸出量的對應(yīng)關(guān)系來表征（5分）1、變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量（①增大②減?、鄄蛔儯?。2、平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（①變面積型②變極距型③變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。3、

10、在變壓器式傳感器中，原方和副方互感M的大小與原方線圈的匝數(shù)成（①正比②反比③不成比例）簡答題簡答題二、用鎳鉻鎳硅熱電偶測量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻，從電位差計(jì)測得熱電勢為1.19mv，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15℃，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度？（20分）鎳鉻鎳硅熱電偶分度表0123456789測量端溫度℃熱電動(dòng)勢(mv)200.770.810.840.880.920.960.991.031.071.10

11、100.390.430.470.510.550.590.620.660.700.7400.000.040.080.120.160.200.230.270.310.3500.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.162簡述熱電偶的工作原理。

12、（6分）答：熱電偶的測溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y量電路測量電動(dòng)勢的大小，就可測得溫度的大小。3以石英晶體為例簡述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。（6分）答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)；

13、而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。反之，如對石英晶體施加一定變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。..定性高的傳感器。考慮動(dòng)態(tài)特性，所選的傳感器應(yīng)能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間或者應(yīng)具有很寬的頻率響應(yīng)特性。2、直流電橋和交流電橋有何區(qū)別？直流電橋的平衡條件是什么？應(yīng)變片式電阻傳感器、自感式、互感式、渦流

14、式、電容式、熱電阻式傳感器分別可采用哪種電橋作為測量電路？答：根據(jù)電源不同分為直流和交流電橋。直流電橋優(yōu)點(diǎn)：高穩(wěn)定度直流電源容易獲得，電橋平衡電路簡單，傳感器至測量儀表的連接導(dǎo)線分布參數(shù)影響小。但是后續(xù)要采用直流放大器，容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，線路也較復(fù)雜。交流電橋在這些方面都有改進(jìn)。直流電橋平衡條件：R1R2=R3R4，R1R4=R2R3。3、以自感式傳感器為例說明差動(dòng)式傳感器可以提高靈敏度的原理。解：000202lSWL?????????

15、????????????122)(2000002000200020llllSWlSWllSWLLL???差動(dòng)式靈敏度:???????????????????????...1220000lllllLS與單極式傳感器靈敏度比較???????????????????????...120000lllllLS靈敏度提高一倍，非線性大大減少。4、光電池的工作原理，指出它應(yīng)工作在電流源還是電壓源狀態(tài)。答：光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式；是

16、有源器件。它有較大面積的P一N結(jié)，當(dāng)光照射在P一N結(jié)上時(shí)則在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢。它應(yīng)工作在電壓源狀態(tài)。5、按照傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器的特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖（單模多模），為什么？答：功能型(或稱物性型、傳感型)光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)而且具有測量的功能。它可以利用外界物理因素改變光纖中光的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)或波長，從而對外界因素進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)傳輸?？煞譃檎穹{(diào)制型、相位調(diào)制型及偏振態(tài)調(diào)制型。多模單模皆可非功能型(或稱結(jié)構(gòu)型、傳

17、光型)其光纖只是作為傳光的媒介，還需加上其它敏感元件才能組成傳感器。多模。6、傳感器的定義和組成框圖？畫出自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用。答：傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器處于研究對象與測試系統(tǒng)的接口位置，即檢測與控制之首。傳感器是感知、獲取與檢測信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過程要獲取的信息都要通過傳感器獲取并通過它轉(zhuǎn)換成容易傳輸

18、與處理的電信號(hào)，其作用與地位特別重要。組成框圖：自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖：傳感器的作用：感受被測量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)傳送給控制對象。7、試列出你所學(xué)過的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測量，哪些用于接觸式測量，測量何種物理量？（各≥3種）答：非接觸式測量：a)熱電式傳感器：測量溫度b)光纖傳感器：測量光信號(hào)c)核輻射傳感器：測量核輻射粒子接觸式測量：a)電位器式壓力傳感器：測量壓力b)應(yīng)變片式電阻傳感器：測量電阻值c)應(yīng)變式扭矩傳感器

19、：測量扭矩8、光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡單說明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。答：光電效應(yīng)可分為：a)外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。b)內(nèi)光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。c)光生伏特效應(yīng)：利用光勢壘效應(yīng)，光勢壘效應(yīng)指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢。光電池是基于

20、光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。9、光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類型？傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器按照其特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖？答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。傳感型（功能型）光纖傳感器應(yīng)該選用單模光纖，傳輸型光纖傳感器應(yīng)選用多模光纖

21、。10、傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時(shí)間使用后需要進(jìn)行標(biāo)定工作，請問標(biāo)定的意義？答：傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。靜態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)，如線性度、靈敏度、滯后和重復(fù)性等。動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。11、壓電式傳感器的前置放大器的作用是什么？電壓式與電荷式前置放大器各有何特點(diǎn)？答：作用是將輸出電壓放大，并與輸入電壓或輸入電流成正比。電壓放大器將