傳感器習(xí)題解答

1、思考與作業(yè)緒論,列出幾項你身邊傳感測試技術(shù)的應(yīng)用例子。解：光電鼠標(biāo)，電子臺稱，超聲波測距，超聲波探傷等。第1章傳感器的基本概念1 .什么叫做傳感器的定義？最廣義地來說，傳感器是一種能把物理量、化學(xué)量以及生物量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。2 .畫出傳感器系統(tǒng)的組成框圖，說明各環(huán)節(jié)的作用。答：傳感器系統(tǒng)的組成框圖傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成，1) .敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。2) .轉(zhuǎn)換元件：以敏感元件的輸出為輸入，把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)。3) .轉(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。3 .傳感器有哪幾種分類？按被

2、測量分類物理量傳感器化學(xué)量傳感器生物量傳按測量原理分類阻容力敏光電聲波按輸出型式分類數(shù)字傳感器模擬傳感器按電源型式分類無源傳感器有源傳感器4 .傳感器的靜態(tài)特性是什么?也即靜態(tài)特性表示傳感器在被測量各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸入輸出關(guān)系當(dāng)輸入量為常量，或變化極慢時，這一關(guān)系就稱為靜態(tài)特性。5 .傳感器的動態(tài)特性是什么？動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性，反映輸出值真實(shí)再現(xiàn)變化著的輸入量的能力。6 .為什么要把傳感器的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性？傳感器所測量的非電量一般有兩種形式：一種是穩(wěn)定的，即不隨時間變化或變化極其緩慢，稱為靜態(tài)信號；另一種是隨時間變化而變化，稱為動態(tài)信號。由于輸入

3、量的狀態(tài)不同，傳感器所呈現(xiàn)出來的輸入一輸出特性也不同，因此存在所謂的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。第2章電阻式傳感器1 .如何用電阻應(yīng)變計構(gòu)成應(yīng)變式傳感器？電阻應(yīng)變計把機(jī)械應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換成AR/R后，由于應(yīng)變量及其應(yīng)變電阻變化一般都很微小，既難以直接精確測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路或儀器，把應(yīng)變計的AR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化（通常采用電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。根據(jù)電源的不同，電橋分直流電橋和交流電橋）。2 .金屬電阻應(yīng)變片測量外力的原理是什么？金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻值隨著它所受機(jī)械變形（伸長或縮短）的變化而發(fā)生變化的

4、現(xiàn)象。3 .電子秤中所使用的應(yīng)變片應(yīng)選擇B應(yīng)變片；為提高集成度，測量氣體壓力應(yīng)選擇D。A.金屬絲式B.金屬箔式C.電阻應(yīng)變儀D.固態(tài)壓阻式傳感器電路。A單臂半橋B雙臂半橋C四臂全橋5.假設(shè)電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K=2,F0=120Qo問：在試件承受600d時，電阻變化值A(chǔ)R=?答：RR0k12026001060.144第3章電容式傳感器1 .電容式傳感器有哪三大類？a）極距變化型b）面積變化型c）介質(zhì)變化型1.1. 兩片間隙為1mm的兩塊平行極板的間隙中插入C,可測得最大的電容量。A.塑料薄膜B.干的紙C.濕的紙D.玻璃薄片.電子卡尺的分辨率可達(dá)0.01mm,行程可達(dá)200mm它的內(nèi)部所采用的電

5、容傳感器型式是B。A.變極距式B.變面積式c.變介電常數(shù)式3 .在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測量轉(zhuǎn)換電路，則電路中B,A.電容和電感均為變量B.電容是變量，電感保持不變c.電容保持常數(shù)，電感為變量D,電容和電感均保持不變4 .利用濕敏電容可以測量B。A.空氣的絕對濕度B.空氣的相對濕度c.空氣的溫度D.紙張的含水量5 .電容式接近開關(guān)對D的靈敏度最高。A.玻璃B.塑料C.紙D.雞飼料電容式接近開關(guān)的檢側(cè)距離與被測物體的材料性質(zhì)有很大關(guān)系，對介質(zhì)損耗較大的介質(zhì)（如各種含水有機(jī)物），它在高頻交變極化過程中是需要消耗一定能量的（轉(zhuǎn)為熱量），該能量由LC振蕩電路提供，必然使LC振蕩電路的Q值進(jìn)一步降低

6、，振蕩減弱甚至停振。第4章電感式傳感器1 .欲測量極微小的位移，應(yīng)選擇_A電感傳感器。希望線性好、靈敏度高、量程為A.變隙式B.變面積式c.螺線管式2 .螺線管式自感傳感器采用差動結(jié)構(gòu)是為了A。A.加長線圈的長度從而增加線性范圍B.提高靈敏度，減小溫凜C.降低成本D.增加線圈對銜鐵的吸引力4.電渦流探頭的激勵頻率從100kHz提高到900kHz時，電渦流的滲透深度將DA.增加1倍B.增加2倍C.減少到原來的1/2D.減少到原來的1/31由6=,（1電導(dǎo)率，（T磁導(dǎo)率）可知,f.欲測量鍍層厚度，電渦流線圈的激勵源頻率約為C。而用于測量小位移的螺線管式自感傳感器以及差動變壓器線圈的激勵源頻率通常約

7、為D。A.50100HzB.110kHz50kHzD.100kHz2MHz.當(dāng)電渦流線圈靠近非磁性導(dǎo)體（銅）板材后，線圈的等效電感LB,調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路的輸出頻率fC。A.不變B.增大C.減小8 .電渦流接近開關(guān)可以利用電渦流原理檢測出C的靠近程度。A.人體B.液體C黑色金屬零件D.塑料零件9 .希望遠(yuǎn)距離傳送信號，應(yīng)選用具有D輸出的標(biāo)準(zhǔn)變送器。A.02VB.15VC.010mAD.420mA10 .生產(chǎn)布料的車間用圖429所示的裝置來檢測和控制布料卷取過程中的松緊程度。請分析填空。當(dāng)卷取輻轉(zhuǎn)動太快時，布料的張力將增大（增大/減?。?。導(dǎo)致張力輻向上（上/下）位移。使差動變壓器的銜鐵不再處于中間位置

8、，N2I與Nl之間的互感量M1增加（增加/減小），N22與NI的互感量M2減小，因此U21增大（增大/減?。?，U22減小，經(jīng)差動檢波之后的u。為負(fù)（負(fù)/正）值，去控制伺服電動機(jī)，使它的轉(zhuǎn)速變慢（快/慢），從而使張力恒定。第5章壓電式傳感器1 .當(dāng)石英晶體受壓時，電荷產(chǎn)生在A.與光軸垂直的z面上B.與電軸垂直的x面上C.與機(jī)械軸垂直的y面上C.所有的面；(x、v、z).動態(tài)力傳感器中，兩片壓電片多采用B接法，可增大輸出電荷量；在電子打火機(jī)和煤氣灶點(diǎn)火裝置中，多片壓電片采用A接法.可使輸出電壓達(dá)上萬伏，從而產(chǎn)生電火花，A.串聯(lián)B.并聯(lián)c.既串聯(lián)又并聯(lián).根據(jù)下圖所示石英晶體切片上的受力方向，標(biāo)出b、

9、c、d晶體切片上產(chǎn)生電荷的符號。2 .使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳感器可測量C。A.人的體重B.車刀的壓緊力C.車刀在切削時感受到的切削力的變化量D.自來水管中的水的壓力.兩根高分子壓電電纜相距2m.平行埋設(shè)于柏油公路的路面下約5cm,如圖所示；它可以用來測量車速及汽車的載重量，并根據(jù)存儲在計算機(jī)內(nèi)部的檔案數(shù)據(jù).判定汽車的車型：現(xiàn)有一輛肇事車輛以較快的車速通過測速傳感器，兩根PVDF壓電電纜的輸出信號如圖b所示，求：1) 估算車速為多少km/ho2) 估算汽車前后輪間距(可據(jù)此判定車型)3)說明載重量m以及車速V。與A、B壓電電纜的輸出信號波形之間的關(guān)系PVDF壓電電纜測速原理圖a)PVDF壓

10、電電纜測埋設(shè)示意圖b)A、B壓電電纜的輸出信號波形1公路2PVDF壓電電纜測(A、B)共兩根解： .由丫=九d=0.002kmt=25(ms)x2=50ms=50/1000=3600= y=144km/h.L=yT,T=25(ms)x6(div)=150ms=150/1000=3600=L=yT=144X=0.006km=6m.車載重量m與車速無關(guān)，而與壓電電纜輸出的信號幅度成正比關(guān)系習(xí)題與解答2第6章熱電式傳感器.什么是熱電效應(yīng)？（簡述熱電偶的測溫原理及熱電偶傳感器的特點(diǎn)。）答：將兩種不同性質(zhì)的導(dǎo)體A、B串接成一個閉合回路，如圖所示，如果兩接合點(diǎn)處的溫度不同（T0T）,則在兩導(dǎo)體間產(chǎn)生熱電動

11、勢，并在回路中有一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。1 .正常人的體溫為370c.則此時的華氏溫度為c,熱力學(xué)溫度為c。A32F,100K,B.99F,236KC.99F,310KD.37F.310K由。=（C+32）F和T=（t/0C+K.C的數(shù)值越大，熱電偶的輸出熱電動勢就越大A.熱端直徑B.熱端和冷瑞的溫度c.熱端和冷端的溫差D.熱電極的電導(dǎo)率2 .熱電偶的熱電勢由接觸電動勢和溫差電動組成。.測量CPU散熱片的溫度應(yīng)選用C型的熱電偶;測量鍋爐煙道中的煙氣溫度，應(yīng)選用A型的熱電偶；測量100m深的巖石鉆孔中的溫度，應(yīng)選用B型的熱電偶。A.普通B.鎧裝C.薄膜D.熱電堆第7章光電傳感器1

12、.曬太陽取暖利用了C;人造衛(wèi)星的光電池扳利用了A;植物的生長利用了BqA.光電效應(yīng)B.光化學(xué)效應(yīng)c.光熱效應(yīng)D.感光效應(yīng)2 .光敏二極管屬于B,光電池屬于CA外光電效應(yīng)B.內(nèi)光電效應(yīng)c.光生伏特效應(yīng)3 .光敏二極管在測光電路中應(yīng)處于B偏置狀態(tài)，而光電池通常處于A偏置狀態(tài)。A.正向B.反向C.零4 .溫度上升，光敏電阻、光敏二極管，光敏三極管的暗電流A。A.上升B.下降C.不變.欲利用光電池驅(qū)動電動車，需將數(shù)片光電池，A以提高輸出電壓，再將幾組光電池A起來，以提高輸出電流。A串聯(lián)，并聯(lián)B.串聯(lián)，串聯(lián)c并聯(lián)，串聯(lián)D.并聯(lián)，并聯(lián)5 .光纖通訊中，與出射光纖耦合的光電元件應(yīng)選用C。A.光敏電阻B.PI

13、N光敏二極管C.APD光敏二極管D.光敏三極管6 .欲精密測量光的照度，光電池應(yīng)配接D。A電壓放大器B.A/D轉(zhuǎn)換器C.電荷放大器D.I/U轉(zhuǎn)換器.欲利用光電池為手機(jī)充電，需將數(shù)片光電池B起來,以提高輸出電壓，再將幾組光電池A起來，以提高輸出電流。A,并聯(lián)B.串聯(lián)C.短路D.開路7 .什么是光電效應(yīng)？根據(jù)光電效應(yīng)現(xiàn)象的不同將光電效應(yīng)分為哪幾類？所謂光電效應(yīng)是指光照射在某些物質(zhì)上時，物質(zhì)的電子吸收光子的能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象，如導(dǎo)電率變化、釋放電子和產(chǎn)生電動勢等。1(1)外光電效應(yīng)：(在光線照射下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象?；谕夤怆娦?yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等。)1(2)內(nèi)光電效應(yīng)

14、：(在光線照射下能使物體的電阻率改變的現(xiàn)象。基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻等。）（3）光生伏特效應(yīng)：（在光線作用下能使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光敏晶體管、光電池等。）10 .光電二極管與普通二極管有什么區(qū)別？其結(jié)構(gòu)與二級管不同之處在于它的PN結(jié)裝在透明管殼的頂部，可以直接受到光的照射，在電路中處于反向偏置狀態(tài)。.某光電開關(guān)電路如圖1146a所示.史密特型反相器CD40106的輸出特性：如圖11-46b所示，請分析填空。當(dāng)無光照時，VD1止（導(dǎo)通/截止），I。為0,ui為_0所以Uo為高電平，約為5_V,設(shè)v1的Ube=,則Ib約為_/1K=,設(shè)V1的3=1

15、00,繼電器K的線圈直流電阻為100則集電極飽和電流Ics為（5V）/=47_mA若K的暫定工作電流為45mA則K處于_吸合（吸合/釋放）狀態(tài)。1） .從圖b可以看出，當(dāng)Ui_玄_（大/?。┯赺3_V時，史密特反相器翻轉(zhuǎn)，Uo跳變?yōu)榈?電平,k_釋放。.若希望在光照度很小的情況下K動作，RL應(yīng)_變?。ㄗ兇?變?。?。調(diào)節(jié)RP能改變RL，此時應(yīng)將RP往上（上/下）調(diào)。.圖中的R2起jg迤作用,V1起電流（電流/電壓/功率）放大彳用，VD2起_稹放作用，保護(hù)V1在K突然失電時不致被繼電器線圈的反向感應(yīng)電動勢所擊穿，因此VD2又稱為續(xù)流二極管。12.在一片0.5mm厚的不銹鋼圓片邊緣，用線切割機(jī)加工出

16、等間隔的透光縫，縫的總數(shù)N1=60,如圖10-43所示。將該薄圓片置于光電斷續(xù)器（具體介紹見10-38a）的槽內(nèi)，并隨旋轉(zhuǎn)物轉(zhuǎn)動。用計數(shù)器對光電斷續(xù)器的輸出脈沖進(jìn)行計數(shù)，在10s內(nèi)測得計數(shù)脈沖數(shù)N如圖所示（計數(shù)時間從清零以后開始計算，10s后自動停止）。問：圖10-43利用光電斷續(xù)器測量轉(zhuǎn)速和圈數(shù)1）流過光電斷續(xù)器左側(cè)的發(fā)光二極管電流ID為多少毫安？（注：紅外發(fā)光二極管的正向壓降ULED=）2）光電斷續(xù)器的輸出脈沖頻率f約為多少赫茲？3）旋轉(zhuǎn)物每秒平均約轉(zhuǎn)多少圈？每分鐘平均約轉(zhuǎn)多少圈？4）數(shù)碼顯示器的示值與轉(zhuǎn)速n之間是什么關(guān)系？5）旋轉(zhuǎn)物在10s內(nèi)共轉(zhuǎn)過了多少圈？6)如果為加工方便，將不銹鋼圓

17、片縫的總數(shù)減少，使N1=6,則轉(zhuǎn)速與數(shù)碼顯示器的示值之間是幾倍的關(guān)系？答：=IR=U/R=10=30000/10=3000Hz=3000/60=50(r/s)n=50x60=3000(r/min)=50X10=5005.數(shù)值為遞增關(guān)系6.n=50x60=3000(r/min)7.數(shù)值為遞增關(guān)系13.保存貴重物品的場所都需要安裝多種不同類型的防盜報警器，例如PVDF壓電薄膜玻璃破碎感應(yīng)片、超聲波、紅外光電開關(guān)、熱釋電元件等?，F(xiàn)希望在窗戶、門口、保險箱前面、上下、左右安裝多種傳感器、多道防線，組成“天羅地網(wǎng)”，以達(dá)到多重防護(hù)、報譬的目的，請你畫出相應(yīng)的圖紙，包括立體圖和多張平面圖，并寫出工程說明書

18、。答：根據(jù)各傳感器的工作原理及特性可利用PVDF壓電薄膜玻璃破碎感應(yīng)片粘貼在玻璃窗戶上監(jiān)測玻璃是否被打碎；用紅外光電開關(guān)傳感器安裝在門口或窗戶兩端監(jiān)測外來入侵者；用熱釋電元件(紅外廣角探測器)安裝在房間頂端大面積監(jiān)控室內(nèi)移動對象；利用超聲波反射監(jiān)測定位貴重物品。經(jīng)過科學(xué)的全方位防范措施后可達(dá)到報警的目的。防范措施平面圖如下所示。第9章霍爾傳感器.要形成渦流必須具備兩個條件金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中時，導(dǎo)體表面就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。1、何謂霍爾效應(yīng)？答：金屬或半導(dǎo)體薄片置于磁場中，當(dāng)有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。霍爾電勢U=kH舊2、利用霍爾效應(yīng)可進(jìn)

19、行哪些參數(shù)測量？霍爾電勢是關(guān)于I、B、。三個變量的函數(shù)，即Eh=&IBcos0?歸納起來，霍爾傳感器主要有下列三個方面的用途：?1)維持I、。不變，則EH=f(B),這方面的應(yīng)用有：測量磁場強(qiáng)度的高斯計、測量轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)速表、磁性產(chǎn)品計數(shù)器、霍爾式角編碼器以及基于微小位移測量原理的霍爾式加速度計、微壓力計等。?2)維持I、B不變，則EH=f(0),這方面的應(yīng)用有角位移測量儀等。?3）維持。不變，則EH=f（IB）,即傳感器的輸出EH與I、B的乘積成正比，這方面的應(yīng)用有模擬乘法器、霍爾式功率計等。第10章輻射式傳感器1 .何謂紅外輻射？紅外輻射又稱紅外光，其物理本質(zhì)是熱輻射，從紫光到紅光熱效應(yīng)逐

20、漸增大，而熱效應(yīng)最大的為紅外光。在自然界中只要物體本身具有一定溫度（高于絕對零度），都能輻射紅外光。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，輻射的能量就越強(qiáng)。（紅外光的本質(zhì)與可見光或電磁波性質(zhì)一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等特性，它在真空中也以光速傳播，并具有明顯的波粒二相性。）2 .紅外檢測的探測器主要有熱探測器,光子探測器兩大類。3 .紅外探測器與光電傳感器、熱敏電阻器有什么異同？這三種器件都是在光能（或熱能）的激發(fā)下產(chǎn)生某些電持性變化的傳感器，不同之處是轉(zhuǎn)換的物理特性本質(zhì)不同，如熱釋電效應(yīng)；光電效應(yīng)；熱阻效應(yīng)。其中，熱釋電型探測器在熱探測器中探測率最高，頻率響應(yīng)最寬，5 .試舉出利

21、用紅外輻射技術(shù)進(jìn)行檢測的典型應(yīng)用實(shí)例。6 .防盜報警電路.自動照明裝置.電子禮儀（您好-、請勿吸煙）、警告（高壓危險）發(fā)聲電路.自動噴水.安全防范開關(guān)電路.超聲波是一種高于20KHz的機(jī)械振動波，具有穿透、反射、一折射等特點(diǎn)。.超聲波傳感器可用來測距（防撞、液位、物位）,提傷,側(cè)厚，防盜。7 .將超聲波（機(jī)械振動波）轉(zhuǎn)換成電信號是利用壓電材料的C;蜂鳴器中發(fā)出“嘀嘀”聲的壓電片發(fā)聲原理是利用壓電材料的D。A.應(yīng)變效應(yīng)B.電渦流效應(yīng)C.壓電效應(yīng)D.逆壓電效應(yīng).人講話時，聲音從口腔沿水平方向向前方傳播，則沿傳播方向的空氣分子DA.從口腔附近通過振動，移動到聽者的耳朵B.在原來的平衡位置前后振動而產(chǎn)生橫波C.在原來的平衡位置上下振動而產(chǎn)生橫波D.在原來的平衡位置前后振動而產(chǎn)生縱波.一束頻率為1MHz的超聲波（縱波）在鋼板中傳播時，它的波長約為C,聲速約為二。10 A.5.9mB.340mC.5.9mmD.1.2mmE.5.9km/sF.340m/s入f=C聲速C=5.9km/s.超聲波頻率越高，A。11