1． 屬于傳感器動態(tài)特性指標的是（D ）

A 重復性 B 線性度 C 靈敏度 D 固有頻率

2 誤差分類，下列不屬于的是（B ）

A 系統(tǒng)誤差 B 絕對誤差 C 隨機誤差 D粗大誤差

3、非線性度是表示校準（B ）的程度。

A、接近真值 B、偏離擬合直線 C、正反行程不重合 D、重復性

4、傳感器的組成成分中，直接感受被側物理量的是（B ）

A、轉換元件 B、敏感元件 C、轉換電路 D、放大電路

5、傳感器的靈敏度高，表示該傳感器（C）

A 工作頻率寬 B 線性范圍寬 C 單位輸入量引起的輸出量大 D 允許輸入量大

6 下列不屬于按傳感器的工作原理進行分類的傳感器是（B）

A 應變式傳感器 B 化學型傳感器 C 壓電式傳感器 D熱電式傳感器

7 傳感器主要完成兩個方面的功能：檢測和（D）

A 測量 B感知 C 信號調節(jié) D 轉換

8 回程誤差表明的是在（C）期間輸出輸入特性曲線不重合的程度

A 多次測量 B 同次測量 C 正反行程 D 不同測量

9、儀表的精度等級是用儀表的（C）來表示的。

A 相對誤差 B 絕對誤差 C 引用誤差 D粗大誤差

二、判斷

1.在同一測量條件下，多次測量被測量時，絕對值和符號保持不變，或在改變條件時，按

一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。（√）

2 系統(tǒng)誤差可消除，那么隨機誤差也可消除。 （×）

3 對于具體的測量，精密度高的準確度不一定高，準確度高的精密度不一定高，所以精確度高的準確度不一定高 （×）

4 平均值就是真值。（×）

5 在n次等精度測量中，算術平均值的標準差為單次測量的1/n。（×）

6.線性度就是非線性誤差.（×）

7.傳感器由被測量，敏感元件，轉換元件，信號調理轉換電路，輸出電源組成.（√）

8.傳感器的被測量一定就是非電量（×）

9.測量不確定度是隨機誤差與系統(tǒng)誤差的綜合。（√）

10傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時間使用后需要進行標定工作，是為了確定傳感器靜態(tài)特性指標和動態(tài)特性參數(shù)（√）

二、簡答題：（50分）

1、什么是傳感器動態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動態(tài)特性？

答：傳感器的動態(tài)特性是指當輸入量隨時間變化時傳感器的輸入—輸出特性。靜態(tài)特性是指當輸入量為常量或變化極慢時傳感器輸入—輸出特性。在時域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在頻域條件下一般要研究傳感器的動態(tài)特性。

2、繪圖并說明在使用傳感器進行測量時，相對真值、測量值、測量誤差、傳感器輸入、輸出特性的概念以及它們之間的關系。

答：框圖如下：

測量值是通過直接或間接通過儀表測量出來的數(shù)值。

測量誤差是指測量結果的測量值與被測量的真實值之間的差值。

當測量誤差很小時，可以忽略，此時測量值可稱為相對真值。

3、從傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性考慮，詳述如何選用傳感器。

答：考慮傳感器的靜態(tài)特性的主要指標，選用線性度大、遲滯小、重復性好、分辨力強、穩(wěn)定性高、抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器?？紤]動態(tài)特性，所選的傳感器應能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應時間或者應具有很寬的頻率響應特性。

4、什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差產生的原因是什么？如何減小系統(tǒng)誤差？

答：當我們對同一物理量進行多次重復測量時，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。

系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：

①工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差。

②方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。

③定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。

④理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進行近似的測量所引起的誤差。

⑤環(huán)境誤差：是由于測量儀表工作的環(huán)境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗時的標準狀態(tài)，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。

⑥安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。

⑦個人誤差：是指由于測量者本人不良習慣或操作不熟練所引起的誤差。

三．計算

一、測得某檢測裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：

X

0.9

2.5

3.3

4.5

5.7

6.7

y

1.1

1.6

2.6

3.2

4.0

5.0

試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度(15分)

答：

帶入數(shù)據(jù)得：

，

擬合直線靈敏度 0.68,線性度 ±7%

2、設6次測量某物體的長度，其測量的結果分別為：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2 15厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73%的置信概率下，對被測物體長度的最小估計區(qū)間。

解：

分別為-0.2 0 0.1 -0.1 0.2

3、 等精度測量某電阻10次，得到的測量如下：

R1—167.95Ω R2—167.45Ω R3—167.60Ω R4—167.60Ω R5—167.87Ω

R6—167.88Ω R7—168.00Ω R8—167.85Ω R9—167.82Ω R10—167.61Ω

求：10次測量的算術平均值，測量的標準誤差和算術平均值的標準誤差

解：

=

=167.76Ω σ=

=0.18

=

=0.06

1、電阻式傳感器是將被測量的變化轉換成（D）變化的傳感器。

　　A.電子　　　　B.電壓　 　C.電感　　　　D.電阻

2、電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化為（ C ）的輸出。

A．電阻 B．電容 C．電壓 D．電荷

3、半導體應變片具有（ A ）等優(yōu)點。

A．靈敏度高 B．溫度穩(wěn)定性好 C．參數(shù)一致性高 D．接口電路簡單

4、當半導體材料某一軸向受外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱（ B ）

A.光電效應 B.壓阻效應 C.壓電效應 D.霍爾效應

5、導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，其電阻值發(fā)生相應變化的現(xiàn)象，稱（ A ） A. 應變效應 B.光電效應 C.壓電效應 D.霍爾效應

6、溫度誤差的線路補償法是利用電橋( B )實現(xiàn)的。

A.相鄰橋臂同變輸入電壓相加 B.相鄰橋臂差變輸入電壓相減

C.相對橋臂同變輸入電壓相加 D.相對橋臂差變輸入電壓相加

7、利用相鄰雙臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小(C )

A.兩個橋臂都應當用大電阻值工作應變片 B.兩個橋臂都應當用兩個工作應變片串聯(lián)　　C.兩個橋臂應當分別用應變量變化相反的工作應變片　　D.兩個橋臂應當分別用應變量變化相同的工作應變片

8、按輸出信號的性質分類，應變式位移傳感器是一種（A）

A．模擬量傳感器 B 計數(shù)型傳感器 C 代碼型傳感器 D 開關型傳感器

9、下列傳感器，不適合于靜態(tài)位移測量的是（D）

A 壓阻式位移傳感器 B電感式位移傳感器

C電渦流式位移傳感器 D壓電式位移傳感器

10、半導體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率( B )

A.上升 B.迅速下降 C.保持不變 D.歸零

二 判斷題

1、采用幾個熱電偶串聯(lián)的方法測量多點的平均溫度，當有一只熱電偶燒斷時，不能夠很快地覺察出來。（×）

2、在固態(tài)壓阻傳感器測量電路中恒壓源和恒流源供電均與電流大小、精度及溫度有關。（×）

3、熱回路的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關，而且與冷端溫度有關。（√）

4、在典型噪聲干擾抑制方法中，差分放大器的作用是抑制共模噪聲。(√ )

5、將電阻應變片貼在彈性元件上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。(√ ) 6、在電阻應變片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表電阻率。（× ）

7、結構型傳感器是依靠傳感器材料物理特性的變化實現(xiàn)信號變換的。（×）

8、信號傳輸過程中，產生干擾的原因是.干擾的耦合通道 (√ )

9 、常用于測量大位移的傳感器有應變電阻式。( × )

10、差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為0。(√ )

三 簡答題

1.簡述應變片在彈性元件上的布置原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補償作用。

答 原則有：(1)貼在應變最敏感部位，使其靈敏度最佳；

(2)在復合載荷下測量，能消除相互干擾； (3)考慮溫度補償作用；

單臂電橋無溫度補償作用，差動和全橋方式具有溫度補償作用。

2．什么是金屬導體的電阻－應變效應和熱電阻效應？

答：金屬電阻的應變電阻效應——當金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值將相應地發(fā)生變化。

3.為什么要對應變片式電阻傳感器進行溫度補償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補償方法。答：①在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)

及柵絲與試件膨脹系數(shù)（

）之差異性而產生虛假應變輸出有時會產生與真實應變同數(shù)量級的誤差。

②方法：自補償法 線路補償法

四 計算題

1、如圖所示電路是電阻應變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應變片，工作時R1受拉，R4受壓，ΔR=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當應變片受力發(fā)生應變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓Ucd表示應變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。

證明：

略去

的二次項,即可得

2、圖為一直流應變電橋，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1為應變片其余為外接電阻，R1增量為△R1=3.5Ω時輸出U0=?。 ②R1、R2是應變片，感受應變極性大小相同

其余為電阻，電壓輸出U0=?。 ③R1、R2感受應變極性相反,輸出U0=?。

④R1、R2、R3、R4都是應變片,對臂同性， 鄰臂異性，電壓輸出U0=?。

解：①

②

③

④

一、判斷（20分）

1.差動變間隙式自感傳感器的靈敏度是單線圈式自感傳感器的4倍。 （×）

2.差動變壓器是把被測的非電量變化轉換成線圈互感量的變化。 （√）

3.改變電感傳感器的引線電纜后，不必對整個儀器重新調零。 （×）

4.電渦流式傳感器可以用來測量各種形式的位移量。 （√）

5.自感式傳感器實現(xiàn)了把被測量的變化轉變?yōu)殡娙萘康淖兓?（×）

6.邊緣效應不僅使電容傳感器靈敏度降低，而且會產生非線性。 （√）

7.電容傳感器不能承受很大的溫度變化。 （×）

8.差動變壓器式傳感器可以測量與位移有關的任何機械量。 （√）

9.電渦流式傳感器可以無接觸地測量各種振動的幅值 （√）

10.電渦流式傳感器常用于測量壓力、加速度、微小位移、液位等。 （×）

二．單選題 （20分）

1.由兩塊平行板組成一個電容器，若忽略其邊緣效應，其電容量為（ A ）。

A. C=εS/d B.C=εd/S C. C=ε/Sd D.C=Sd/ε

2.在電容傳感器中，若采用調頻法測量轉換電路，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.電感是變量，電容保持不變 D.電容和電感均保持不變

3.不能用渦流式傳感器進行測量的是 ( D ) 。
A.位移 B.材質鑒別 C.探傷 D.非金屬材料

4.在實際應用中，為了改善非線性、提高靈敏度和減少外界干擾的影響，電容傳感器常做成 （ B ）。

A.自感形式 B.差動形式 C.電渦流形式 D.電容形式

5.以下哪種途徑不能提高差動變壓器的靈敏度 （ C ）。

A.增大鐵芯直徑 B.選擇較高的激磁電壓頻率

C.降低線圈的Q值 D.提高激磁電源電壓

6.為了使傳感器具有較好的線性度，一般取測量量范圍為線圈骨架長度的（ D ）。

A.1/8～1/4 B.1/10～1/2 C.1/4～1/2 D.1/10～1/4

7.以下哪種傳感器可以用來檢測金屬的表面裂紋和焊接部位的探傷（ C ）。

A.自感式傳感器 B.差動變壓器 C.電渦流式傳感器 D.電容式傳感器

8.測量范圍大的電容式位移傳感器類型為（ D ）。

A.變極板面積型 B.變極距型 C.變介質型 D.容柵型

9. 在非電量測量中，應用最多的差動變壓器是哪種結構形式（ A ）。

A.螺線管式 B.變隙式 C.變面積式 D.變體積式

10.變面積式自感傳感器，當銜鐵移動使磁路中空氣縫隙的面積增大時，鐵心上線圈的電感量（ A ）。

A.增大 B.不變 C.減少 D.變?yōu)榱?/p>

三．簡答題（30分）

1.試比較自感式傳感器與差動變壓器式傳感器的異同？

答：自感式傳感器與差動變壓器式傳感器相同點：工作原理都是建立在電磁感應的基礎上，都可以分為變氣隙式、變面積式和螺旋式等。
不同點：結構上，自感式傳感器是將被測量的變化轉化為電感線圈的電感值變化。差動變壓器式電感式傳感器是把被測量的變化轉換為傳感器互感的變化，傳感器本身是互感系數(shù)可變的變壓器。

2.自感式傳感器測量電路的主要任務是什么？變壓器式電橋和帶相敏檢波的交流電橋，哪個能更好地完成這一任務？為什么？

主要任務：把被測量變化轉換成自感L的變化，通過一定的轉換電路轉換成電壓或者電流輸出。

帶相敏檢波的交流電橋能更好的完成這一任務。使用相敏整流電路，輸出電壓不僅能反映銜鐵位移的大小和方向，而且還消除了零點殘余電壓的影響。

3. 以自感式傳感器為例說明差動式傳感器可以提高其靈敏度的原理。

答：單極式自感傳感器的靈敏度為：

差動式傳感器的靈敏度為：

由此可見，與單極式比較其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。

四． 計算題

1. 分析下圖所示自感傳感器當動鐵心左右移動（x1,x2發(fā)生變化時自感L變化情況。已知空氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導率為μ，線圈匝數(shù)W不變）。

解：

，

又

空氣隙的長度x1和x2各自變，而其和不變，另其他變量都不變故L不變

2．下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中CX為傳感器電容，C為固定電容，假設運放增益A=∞，輸入阻抗Z=∞；試推導輸出電壓U0與極板間距的關系，并分析其工作特點。

解：

式中負號表示輸出電壓

的相位與電源電壓反相。上式說明運算放大器的輸出電壓與極板間距離d線性關系。運算放大器電路解決了單個變極板間距離式電容傳感器的非線性問題。但要求Zi及放大倍數(shù)K足夠大。為保證儀器精度，還要求電源電壓

的幅值和固定電容C值穩(wěn)定。

一．選擇題。

1.將超聲波（機械振動波）轉換成電信號是利用壓電材料的（C）

A應變效應B電渦流效應C壓電效應D逆壓電效應

2. 在光線作用下，半導體電導率增加的現(xiàn)象（B）

A外光電效應B內光電效應C光電發(fā)射D都不是

3.使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳感器可測（C）

A人體體重B車道的壓緊力C車刀在切削時感受的切削力的變化量D自來水管壓力

4.光纖傳感器的工作原理是基于（ B ）。

A、入射光的頻譜與光電流的關系； B、光的折射定律；

C、光的衍射； D、光的強度與光電流的關系

5. 在下述位移傳感器中，既適宜于測量大的線位移，又適宜于測量大的角位移的是（C）

A．電容式傳感器 B．電感式傳感器 C光柵式傳感器 D電阻式傳感器

6.對石英晶體，下列說法正確的是( A)。

A、沿光軸方向施加作用力，不會產生壓電效應，也沒有電荷產生

B、沿光軸方向施加作用力，不會產生壓電效應，但會有電荷產生

C、沿光軸方向施加作用力，會產生壓電效應，但沒有電荷產

D沿光軸方向施加作用力，會產生壓電效應，也會有電荷產生

7.人造衛(wèi)星的光電池板利用（A）

A光電效應 B光化學效應 C光熱效應 D感光效應

8.光電池屬于（C)

A外光電效應 B內光電效應 C光生伏特效應 D不知道

9.固體半導體攝像元件CCD是一種（C ）

A．PN結光電二極管電路 B．PNP型晶體管集成電路

C．MOS型晶體管開關集成電路 D．NPN型晶體管集成電路

10.減小霍爾元件的輸出不等位電勢的辦法是( C )

A、減小激勵電流 B、減小磁感應強度 C、使用電橋調零電位器

一．判斷題。

1.磁電式傳感器不需要輔助電源,就能把被測對象的機械量轉換成易于測量的電信號,是一種 無源傳感器.（錯）

2.編碼器以其高精度高分辨率和高可靠性而被廣泛應用于各種位移的測量.（對）

3..在光纖傳感器中，數(shù)值孔徑NA其實就是臨界角，反映光纖接受光亮的多少.。（對）

4.在光電式傳感器中，光電流和亮電流都有很多，但暗電流只有一個；.暗電流大，光電流小的光敏電阻靈敏度越高。（錯）

5.壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質材料的壓電效應,是一種典型的無源傳感器（對）

6.壓電式傳感器適用于動態(tài)測量和靜態(tài)測量（錯）

7.光電效應可分為內光電效應，外光電效應和光生伏特效應三種類型。（對）

8.根據(jù)光受被測對象的調制形式，將光纖傳感器分為強度調制型，偏振調制型，頻率調制型，相位調制型。（對）

9.光敏二極管在測光電路中應處于反向偏置狀態(tài)。 （對）

10.磁電式傳感器是利用導體和磁場發(fā)生相對運動而在導體兩端產生感應電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應（霍爾效應）而輸出電勢的。霍爾式傳感器可用來測量電流，磁場，位移，壓力。（對）

1請解釋何為莫爾條紋？

答：把兩塊光柵距相等的光柵面向對疊合在一起，中間留有很小的間隙。并使兩者的柵線之間形成一個很小的夾角Q，這樣就可以看到在近于垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這些條紋叫莫爾條紋。

2.何為光電效應？

答：通常把光線照射到物體表面后產生的光電效應分為三類。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,這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用下使材料內部電阻率改變的內光電效應，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部產生一定方向電動勢的光生伏特效應，這類元件有光電池、光電儀表。

四．應用題。

1.壓電傳感器應用最多的是測力，凡是能轉換成力的機械量，如位移，壓力速度等，都可以用壓電傳感器測量，尤其是振動加速度的測量，下面請分析壓電式加速度傳感器在現(xiàn)實中的應用。

壓縮式壓電加速度傳感器的結構原理圖

1.答：壓電效應：某些電介質，當沿著一定方向對其施力而使其變形時，內部就產生極化現(xiàn)象，同時再它的兩個表面上便產生符號相反的電荷，當外力去掉后，又重新恢復到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應.反過來，當在電介質的極化方向上外加電場時，它就會產生變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應.壓電加速度計是利用正壓電效應工作的.

如圖，在測量時傳感器底座與試件剛性固定，當感受振動時，質量塊慣性很小，因此質量塊與傳感器基座同樣振動，由于產生壓電效應壓電片產生電荷，當振動頻率遠小于傳感器固有頻率時，傳感器輸出電荷與作用力成正比，即與試件的加速度成正比，然后經放大器接測試儀器檢測試件加速度。

2.某一轉速測量裝置由—個霍爾傳感器和一個帶齒圓盤組成。其輸出信號經放大器放大后由記錄儀記錄，記錄紙記錄 的信號如圖所示。

（1）簡述霍爾效應

（2）當帶齒圓盤的齒數(shù)為z=12，求被測轉速為每分鐘多少轉?

（3）帶齒回盤的材料采用銅材是否可行?為什么?

答：（1）置于磁場中的靜止載流導體，當它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導體上 平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應。

（2）由圖可知：標線之間脈沖數(shù)15個，則f=150HZ n=60f/Z=750(n/min)

（3）不可以用銅材做帶齒圓盤，銅為非導磁金屬