传感器原理及应用试题库

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1、:填空题(每空1分)1 .依据传感器的工作原理，传感器分敏感元件，转换元件，测量电路 三个部分组成。2 .半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。3 .光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为外光电效应， 内光电效应， 热释电效应 三种。4 .光电流与暗电流之差称为光电流。5 .光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。6 .金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用 直线栅式应变计 和 箔式应变计结构。7 .反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈 线性关系,在后坡区与 距离的平方成反比关系。8 .根据热敏电阻的三种类型，

2、其中 临界温度系数型 最适合开关型温度传感器。+ UCRLE9 .画出达林顿光电三极管内部接线方式：110 .灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传 感器 输出量的变化值与相应的 被测量的变化值 之比,用公式表示k (x) =Ay/ Ax 。11 .线性度是指传感器的 输出量 与 输入量 之间是否保持理想线性特性的一 种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为理论线性度 、 端基线性度、独立线性度、最小二乘法线性度等。最常用的是最 小二乘法线性度。12 .根据敏感元件材料的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类c13 .利用热效应的光电传感器包含 光一热、热一

3、电 两个阶段的信息变换过 程。14 .应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿 法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏法阻补偿法。15 .应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。16 .传感器的静态特性有 灵敏度、线性度、灵敏度界限、迟滞差 和稳定性。17 .在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，入射光强改变物质导电率的物理现象称为内光电效应 。18 .光电管是一个装有光电阴极 和 阳极的真空玻璃管。19 .光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变 化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素

4、有关。多 数光电器件灵敏度与调制频率的关系为 Sr (f) =Sr。/(1+4兀2f2刀2)20 .内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。21 .国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照 一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。22 .传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器23 .传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x产输出量的变化值/输入量的变化 值=zy/ zx24 .应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变； 蠕变小;机械滞后小;耐疲劳性好；具有足够的稳定性能;对

5、弹性元件和应 变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储存期；应有较大的温度适用范围。25 .根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类：物理传感器 ，化学传感器，生物传感器。P326 .应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为柱式传感也、轮辐式传感器、悬梁式传感器和环式传感器27 .大多数接收器对所感受的波长是有选择性的，接受器对不同波长光的反应程 度称为光谱灵敏度，其表达式为：s()Ug()28 .应变式传感器一般是由电阻应变片 和 测量电阻 两部分组成。29 .应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计30 .传感器种类繁多，根据传感器感知外

6、界信息的基本效应，可将传感器分为 基于物理效应，基于化学效应：分子识别 三大类。31 .长为l、截面积为A、电阻率为p的金属或半导体丝，其电阻为：RA32 .传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈度、迟滞差、稳定性（5）33 .温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿达（4）34 .在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式 应变计。35 .光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特效应 。36 .应变计的允许的最高工作频率f是应变计的重要参数，若应变波幅测量的相对误差为e,在该材料中的传播速度

7、为v,则对于L的应变计，其f= -pV6e 。37 .应变计根据敏感元件的材料不同，可分为金属式和半导体式。38 .应变计根据敏感元件的不同可以分为金属式和半导体式两大类。39 .应变测力传感器由弹性体、应变计和外壳组成。40 .内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。41 .光敏电阻的温度特性的公式是a = R2 R1100% （R为在一定光照下，温（T2 Tl）R2度为T1时的阻值；R为在一定光照下，温度为 T2时的阻值）42 .电阻应变计，也称应变计或应变力，是一种能将机械构件上的应变的变化转 换成电阻变化的传感元件。43 . 一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶系统、一阶和二阶

8、系统组合而成的。44 .敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越小（大/小）45 .应变式传感器的基本结构通常可以分为两部分，弹性敏感元件和应变计。46 .应变计自补偿方法包括： 选择式 自补偿应变计和双金属敏感栅自补偿应变计。47 .入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。48 .光电倍增管是利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。49 .依据传感器的输出信号形式，传感器可分为模拟式传感器、数字式传感器 。50.传感器线性度公式etmax 100% ,其中，Yfs表示的是传感器满量程Yfs输出平均平。51 .两个各有G(s)和G(s)传递函数的系统串联后，如果其

9、阻抗匹配合适，相互 之间不影响彼此的工作状态，那么其传递函数为 G(s尸G i(s) ? G2(s)。52 .实验表明，金属线材的应变计实际灵敏度k包 (、(或=)理论灵敏度系数ko ,其原因除了粘合剂、基片传递变形失真外，主要原因是存在 横向效应。53 .光电倍增管是利用 二次电子释放 效应,将光电流在管内部进行放大。它 由 光电阴极 、若干倍增极 和 阳极 三部分组成。54 .根据传感器感知外界信息所依据的基本效应，可将传感器分为三大类，分别 是：物理传感器、化学传感器、生物传感器55 .输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小到同一入值时的输出值不相等，叫 做 迟滞 现象。 迟滞差 表示这种

10、不相等的程度。其值以 满量程 的 输出Y FS的百分数表示。56 .由于环境改变而带来的温度误差，称为应变计的温度误差，又称 热输出57 .悬臂梁作为弹性敏感原件，根据其界面形状不同，一般可分为等截面梁和 等强度梁 。58 .线性度和灵敏度是传感器的静态 指标,而频率响应特性是传感器的 力态_指标。59 .金属电阻的应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。60 .光纤的类型按折射率变化类型分类有 跃阶折射率光纤 ,渐变折射率光纤, 按传播模式的多少分类有 单模光纤,多模光纤。61 .相位型光纤传感器通常使用相位检测的方法，该方法主要包括：零差检测、外差检测、合成外差检测等三种方法。62 .厚

11、度剪切模的石英振子固有共振频率为必J川63 .法布里-珀罗干涉仪，它是由两块平行的部分透射平面镜组成的。这两块平 面镜的 反射率 通常是非常大的、一般大于或等于95%。64 .能保证一个湿敏器件正常工作的环境的最大变化范围称为湿度量程。65 .光纤传播过程中由于 材料的吸收、散射 和 弯曲处的辐射损耗 等的影响.不可避免的要有损耗。最普遍的是压电加速度66 .测量加速度的传感器种类很多，目前使用最广泛、传感器67 .光线的结构由纤芯 ，包层 ，护套三个部分组成。68 .依据干涉型光纤传感器的基本原理，目前光纤传感器中采用四种不同的干涉 测量结构。它们分别是迈克尔孙、马赫-泽德、萨格奈克和法布里

12、- 珀罗等四种结构。69 .热敏电阻有三种类型，即正温度系数型、负温度系数型、临界温度系数 型70 .光纤按折射率变化类型可分为 阶跃折射率光纤 和 渐变折射率光纤；按 传播模式的多少可分为单模光纤和多模光纤。71 .光纤的导光能力取决于纤芯和包层光学性能,数值孔径作为光纤的几个重要参数，根据光纤纤心折射率和包层折射率电，数值孔径可以定义为：NA n；,单模传输条件是V0时，作指数衰减，t越小衰减越快，响应的波形也越接近脉冲信号。（对）159、应变计的粘贴工艺对于传感器的精度起着关键作用（对）160、 零值法的优点是，测量精度主要取决于读书电桥的精度，而不受电桥供电电压波动以及放大器放大系数波

13、动等的影响，因此测量精度较高。 （对）161、 应变式压力传感器由电阻应变计、弹性元件、 外壳及补偿电阻组成。 （对）162、 入射光强改变物质导电率的物理现象，叫光电导效应。 （对）163、 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应，也称为光电发射效应。 （对）164、 压电效应是不可逆的，即晶体在外加电场的作用下不能发生形变。 （错）165、 在阶跃型光纤中，数值孔径越大光纤性能越好。 （错）166、 现今压电传感器的材料大多用压电陶瓷。 （对）167、 SnO传感器在低温条件下不但对乙醇很敏感，对CO和H2也很敏感，因此，仅通过改变传感器工作温度所能达到的气敏选择性是有限

14、的。 （对）168、 在一定温度和压力条件下，单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量为相对湿度。所谓绝对湿度是指气体的相对湿度与同一温度下达到饱和状态的相对湿度 Ps 的百分比。 （错）169、 压电汞蒸气探测器是在石英晶片的电极上沉积金膜。金膜能吸收汞生成汞齐，是良好的检测汞的图层材料。 （对）170、 在纤芯内折射率不随半径变化而变化，有一恒定值n1. 在纤芯 -包层界面折射率突然从n1减小到n2,而在整个包层中折射率保持恒定的是渐变折射 率光纤。 （错）171、 热释电材料有晶体、陶瓷和塑料等。 （对）172、 对可见光常用的有流明灵敏度和勒克斯灵敏度。 （对）173、 光电管的工作点应悬

15、在光电流与阳极电压无关的饱和区域。 （对）174、 理想的传感器输出与输入呈线性关系。 T175、 根据敏感元件材料的不同，可以将应变器分为金属式和半导体式。 T176、 灵敏度的计算有被测量与相应输出变化量之比 F177、 半导体色敏传感器可以用来直接测量从可见光到红外波段内单色的波长，它有两个深度相同的PN结构成。F178、 在光线的传播模式中，光纤V 值越大，则光纤所能拥有的，即允许传输的模式（不同的离散波）数越少。 （错）179、 渐变折射率光纤的折射率从纤芯中央开始向外随径向距离增加而逐渐增大，而包层中折射率保持不变。 （错）180、 热敏电阻主要有正温度系数型、负温度系数型、临界温

16、度系数型三种类型。 （对）181、 正温度系数型半导体热敏电阻研究最早，生产最成熟，是应用最广泛的热敏电阻之一。 （错）182、 电阻应变计的第一对称形式的直流电桥的电压灵敏度不但与供电电压U有关而且与电桥电阻有关。 （错）183、 光纤的导电能力取决于纤芯和包层的光学性能。 （对）184、 多模光纤常用于强度性传感器。 （对）185、 单模光纤的制造、连接和耦合比多模光纤都较容易些。 （错）186、 光纤的数值孔径大, 耦合效率高， 且光信号将产生较小的“模色散” （错）187、 热敏电阻的温度每变化 1时，阻值的相对变化率，单位为 / ，如不作特殊说明，是指25时的温度系数。（错）188、

17、 SAW加速度传感器能够实现固态化，直接输出频率信号，精度高、灵敏度高 , 采用半导体工艺制作, 便于批量生产, 可靠性、但其一致性较差。 （错）189、 正温度系数型半导体热敏电阻的色标为绿色，负温度系数型半导体热敏电阻的色标为红色，临界型半导体热敏电阻的色标为白色。 （错）190、 压电效应是可逆的。 （对）191、 干涉型光纤传感器的基本换能机理是： 在一段单模光纤中传输的相干光，因待测能量场的作用，而产生相位调制。 （对）192、 光纤声传感器的关键是检测臂的传感部分要设计的对待测声场不敏感，而检测臂的其余部分和参考臂要对声场敏感。 （错）193、 光生伏特效应就是半导体材料吸收光能后

18、,在PN结上产生电动势的效应。（对）194、 半导体色敏传感器可以用来直接测量从可见光到红外波段内单色的波长，它有两个深度相同的PN结构成。（错）195、 在光纤纤维传中传播模式很多对信息传输是不利的，因为同一光信号采取很多模式传播， 就会使这一光信号分为不同时间到达接收端的多个小信号，从而导致合成信号的畸变。 （对）196、 暗市场传感器与亮市场传感器的不同之处在于 : 它使用从包层进入纤芯的光产生输出信号。 （错）197、 压缩式压电加速度传感器中为便于装配和增大电容量常用两片极化方向相同的晶片，电学上串联输出。 （错）198、 压电汞蒸气探测器的石英晶片电极上的金膜能吸收汞生成汞齐，是良

19、好的检测汞的图层材料。 （对）199、 SAW气敏传感器中，吸附膜吸收了环境中的某种特定气体，使基片表面性质发生变化，导致SAWS荡器振荡频率发生变化，通过测量频率的变化就 可检测特定气体成分的含量。 （对）200、 热敏电阻的温度系数随温度减小而减小，所以低温时热敏电阻温度系数小，灵敏度高，故热敏电阻常用于低温（ -100300 0 C ）测量。 （错）201、 位移光纤传感器中的两个光栅，适当的减小其中一个光栅栅元宽度可使灵敏度提高，动态范围也将大大的提高。 （错）202、 反射式光纤位移传感器的位移输出曲线中有前坡区、 后坡区、 光峰区， 其中光峰区信号到达最大值， 这个区域可用于对表面

20、状态进行光学测量。 （ 对）203、 半导体温度传感器中热敏电阻都有色环，负温度系数型热敏电阻其标记为红色。 （错）204、 热敏电阻的温度系数随温度减小而增大，低温时热敏电阻温度系数大，灵敏度高，高温时温度系数小，灵敏度低。 （对）205、 一个高阶系统可以看成是由若干个一阶和二阶系统串联而成的。（乂 ）206、 对于金属，其灵敏度为50100,比半导体灵敏度大得多。（X）207、 当电源电压及电阻相对变化一致时，电桥的输出电压及其电压灵敏度将与各桥臂阻值的大小无关。（V）208、 与轮辐式传感器相比，柱式传感器的优点是其横截面积不会随载荷改变而导致非线性。（X）209、 光电器件输出电压达

21、到最大值0.63 倍时所对应的时间称为光电器件的响应时间它会影响调制频率上限。（，）210、 半导体材料吸收光能后, 在 PN 结上产生电动势的效应称为光电导效应。（X）211、 光电池的工作原理是基于光生伏特效应的，硅光电池是在N型硅片中掺入P型杂质形成一个大面积的PN结。（V）212、 横向粘贴的应变计既可以作为温度补偿， 也可以起到提高灵敏度的作用。（V）213、 零值法一般用于动态测量（X）214、 在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式应变计。（，）215、 温度传感器从使用上大致分文接触型和非接触型两大类。 （对）216、 在阶跃型光纤中，数值孔径越大光

22、纤性能越好。 （错）217、 正温度系数（PTC型热敏电阻，特性曲线随温度升高也增大，其色标记为白色， 负温度系数（ NTC） 型半导体热敏电阻是应用最广泛的热敏电阻之一，其色标记为绿色。 （错）218、 微弯光纤传感器就是根据光纤弯曲时的光注入纤芯的原理研制而成。 （错）219、 模式去除器（最简单的是在包层外表面涂上几厘米长的黑漆）能吸收几乎所有可能在光纤包层中传播的光。 （对）220、 电压式传感器可以等效成一个电荷源与一个电容并联的电荷发生器。 （对）221、 温度系数分为特征温度系数和感湿温度系数（对）222、 光电二极管的响应速度比光电三级管约高一个数量级，比锗管约高一个数量级。（

23、X）223、 压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。（ ）224、 光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。这样光敏电阻的灵敏度就高。（ ）225、 真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且是可以测量的。（ ）226、 置信系数取不同典型值时，具有不同的置信概率。置信系数越高，置信水平则越低，表明对测量精度的要求越低。（ ）227、 热释电元件多用于红外波段的辐射测温（ 对 ）228、 压电谐振式传感器是利用压电晶体谐振器的共振频率随被测物理量变化而变化进行测量的。（ 对

24、）229、 光纤位移传感器是利用光导纤维传输光信号的功能，根据探测到的光信号的强弱来测量被测物体的距离的（ 对 ）230、 一般压电材料都有一定的温度系数，温度变化引起的频偏往往超过压力变化引起的频偏，不必对温度变化引起的频偏进行补偿。 （错）231、 对比波长大得多的长度变化，物理扰动P 随时间变化的速率与振荡频率f 成正比。 （对）232、 SAW压力传感器可用以监视心脏病人的心跳，用射频振荡器把信息发射出去实现遥测。 （对）233、 在环境湿度保持恒定的情况下，湿度传感器特征量的相对变化量与对应的温度变化量之比，称为特征量温度系数。 （对）234、 热面电阻的温度系数随温度减小而增大，所

25、以低温时热敏电阻温度系数大，所以灵敏度高。 对235、 半导体透射光强随温度的增加而增加。错236、 辐射能量的最大值所对应的波长随温度的升高向长波方向移动。 错237、 在阶跃型光纤中，数值孔径越大“ V 值”越大，传输模式越少。 错238、 温度系数是反映湿度传感器的感湿特征量- 相对湿度特性曲线随环境温度而变化的特征。 对239、 半导体色敏传感器可以用来直接测量从可见光到红外波段内单色的波长，它有两个深度相同的PN结构成。错单项选择题（每题 2分）1、下面的哪些传感器不属于内光电传感器（ A ）A：光电管；B:光电池C:光敏电阻D:光电二/三极管2、下列哪一项是金属式应变计的主要缺点（

26、 A ）A:非线性明显B：灵敏度低C：准确度低D:响应时间慢 3、若L为光纤的长度，I。为输入光强，Ii为输出光强，则其衰减率 A可表示为:(BA :B:C :D:4、对光纤传感器的特点叙述错误的是：（C ）A:与其他传感器相比，它具有很高的灵敏度。B:可以用很相近的技术基础构成传感不同物理量的传感器。C :频带宽动态范围小。D :可用于高温、高压、强电磁干扰、腐蚀等各种恶劣环境。5、下列选择性吸附膜所对应的敏感气体正确的是（ D ）A:三乙醇胺薄膜（敏感CO）B: Pd膜 （敏感H2S）C: WO3 （敏感D:吹鲁膜（敏感NG）6、薄膜湿度传感器的响应时间为：（ A ）A: 1 3sB: 2 5sC: 6 8sD: 约 10sE: 螺管型差动变压器的衔铁和铁芯用同种材料制成，通常选（A ）A:电阻率大，导磁率高，饱和磁感应大的材料B:电阻率大，导磁率高，饱和磁感应小的材料C:电阻率大，导磁率底，饱和磁感应大的材料D:电阻率小，导磁率高，饱和磁感应大的材料8、下列对于压缩式电加速度传感器的描述正确的是：（ D ）A:剪切式压电加速度传感器的灵敏度高，横向灵敏度大。B:弯曲式压电加速度传感器固有共振频率高