传感器原理及应用试题库--内含答案

一、填空题（每题3分）

1、传感器静态性是指 传感器在被测量的各个值处于稳定状态时 ，输出量和输入量之间的关系称为传

?Ymax感器的静态特性。 ??*100%?L2、静态特性指标其中的线性度的定义是指 ?S。 YF ?YK?3、静态特性指标其中的灵敏度的定义是指 。? X

4、静态特性指标其中的精度等级的定义式是 传感器的精度等级是允许的最大绝对误差相对于其测量范围的百分数 ，即A＝ΔA/YFS＊100％。

CNM?

K5、最小检测量和分辨力的表达式是 。

?Hmax?Hmax ???100%或???100%?H?H2Y?S 6、我们把 Y F F ?S 叫传感器的迟滞。

2??3? ?100%?K???S。 7、传感器是重复性的物理含意是 Y F

? 零漂＝Y0?100%8、传感器是零点漂移是指 Y。 SF? 　?max?100%?TS。 9、传感器是温度漂移是指 Y F?

10、 传感器对随时间变化的输入量的响应特性 叫传感器动态性。 11、动态特性中对一阶传感器主要技术指标有 时间常数 。

12、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有 固有频率 、阻尼比。 13、动态特性中对二阶传感器主要技术指标有固有频率、 阻尼比。

14、传感器确定拟合直线有 切线法、端基法和最小二乘法 3种方法。

15、传感器确定拟合直线切线法是将 过实验曲线上的初始点的切线作为按惯例直线的方法 。

16、传感器确定拟合直线端基法是将 把传感器校准数据的零点输出的平均值a0和滿量程输出的平均值b0连成直线a0b0作为传感器特性的拟合直线 。

17、传感器确定拟合直线最小二乘法是 用最小二乘法确定拟合直线的截距和斜率从而确定拟全直线方程的方法 。

18、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数 ω(jω)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π)。

19、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数ω(jω)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在所要求 精度 的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π)。

20、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是由一阶传感器频率传递函数ω(jω)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由 B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2 ,从而确定ω，进而求出f=ω/(2π)。

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21、确定一阶传感器输入信号频率范围的方法是 由一阶传感器频率传递函数ω(jω)=K/(1+jωτ),确定输出信号失真、测量结果在所要求精度的工作段，即由B/A=K/(1+(ωτ)2)1/2,从而确定ω，进而求出 f=ω/(2π) 。

22、传感器的差动测量方法是指 若某传感器的位移特性曲线方程为y1，让另一传感器感受相反方向的位移，其特性曲线方程为y2则Δy=y1－y2=方法 称为差动测量法。

23、传感器的差动测量方法的优点是 减小了非线性误差 、提高了测量灵敏度。 24、传感器的差动测量方法的优点是减小了非线性误差、 提高了测量灵敏度 。 25、传感器的传递函数的定义是 H(S)=Y(S)/X(S) 。 26、用电位器式传感器测位移属于 零 阶传感器。

27、将热电偶直接插入水中测温，此传感器属于 一 阶传感器。

28、将热电偶置于保护套后插入水中测温，此传感器属于 二 阶传感器。 29、幅频特性是指 传递函数的幅值随被测频率的变化规律 。 30、相频特性是指 传递函数的相角随被测频率的变化规律 。

31、传感器中超调量是指 超过稳态值的最大值?A（过冲）与稳态值 之比的百分数。 32、我们制作传感器时总是期望其输出特性接近 零 阶传感器。 33、零阶传感器的幅频特性是 直线 。

34、当待测频率 远小于 传感器的固有频率时，传感器测得的动态参数与静态参数一致。 35、当待测频率 远大于 传感器的固有频率时，传感器没有响应。

36、当待测频率 等于 传感器的固有频率时，传感器测得的动态参数会严重失真。 37、传感器是能感受被测量并按照 一定规律 转换成可用输出信号的器件或装置。

38、传感器通常由直接响应于被测量的 敏感元件 、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。

39、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的 转换元件 、以及相应的信号调节转换电路组成。

40、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的 信号调节转换电路 组成。

41、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的 物理、化学及生物 的特性将非电量转换成电量。

42、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学及生物的特性将 非电量 转换成电量。 43、传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学及生物的特性将非电量转换成 电量。 44、要实现不失真测量，检测系统的幅频特性应为 常数 。

45、金属材料的应变效应是指 金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象 叫金属材料的应变效应。

46、半导体材料的压阻效应是 半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化 ，这种现象称为压阻效应。

47、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是 它们都是在外界力作用下产生机械变形 ，从而导致材料的电阻发生变化。

48、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是 金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。

49、金属应变片的灵敏度系数是指 金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。

50、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔式应变片的灵敏度。

51、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔应变片的灵敏度。

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52、金属箔应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同点是金属应变片的灵敏度系数与金属丝应变片灵敏度系数不同，金属丝应变片由于由金属丝弯折而成，具有横向效应，使其灵敏度小于金属箔式应变片的灵敏度。

53、采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是 （1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变 ；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的线膨胀系数不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变。

54、采用应变片进行测量时要进行温度补偿的原因是（1）金属的电阻本身具有热效应，从而使其产生附加的热应变；（2）基底材料、应变片、粘接剂、盖板等都存在随温度增加而长度应变的线膨胀效应，若它们各自的 线膨胀系数 不同，就会引起附加的由线膨胀引起的应变。

55、对电阻应变式传感器常用温补方法有 单丝自补偿 ，双丝组合式自补偿和电路补偿法三种。 56、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿， 双丝组合式自补偿 和电路补偿法三种。 57、对电阻应变式传感器常用温补方法有单丝自补偿，双丝组合式自补偿和 电路补偿法三种。 58、固态压阻器件结构特点是 。

59、固态压阻器件受温度影响会产生2种温度漂移是 零点温度漂移和灵敏度温度漂移 。 60、固态压阻器件零点温度漂移可以用 在桥臂上串联电阻（起调零作用）、并联电阻（主要起补偿作用） 进行补偿。

61、固态压阻器件灵敏度漂移可以用 在电源供电回路里串联负温度系数的二极管，以达到改变供电回路的桥路电压从而改变灵敏度进行补偿。

62、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成 等臂电桥 、第一对称电桥和第二等臂电桥。 63、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥、 第一对称电桥 和第二等臂电桥。 64、直流电桥根据桥臂电阻的不同可以分成等臂电桥、第一对称电桥和 第二等臂电桥 。 65、直流电桥的等臂电桥输出电压为 在R＞＞ΔR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系 。 66、直流电桥的第一对称电桥输出电压为 在R＞＞ΔR的情况下，桥路输出电压与应变成线性关系 。

67、直流电桥的第二对称电桥输出电压为 输出电压的大小和灵敏度取决于邻臂电阻的比值，当k小于1时，输出电压、线性度均优于等臂电桥和第一对称电桥。 。

U?E ?R468、仅单臂工作的直流第一对称电桥的电桥灵敏度为 。 R

69、仅单臂工作的直流第二对称电桥的电桥灵敏度 Ug?1?E?Rk?2?1

kR为 。

70、某位移传感器，当输入量变化5mm时，输出电压变化300mY，其灵敏度为 60mV/mm 。 71、单位应变引起的 电阻的相对变化 称为电阻丝的灵敏系数。

72、金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象称 应变 效应 。 73、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称 压阻 效应。 74、应变式传感器是利用电阻应变片将 应变 转换为电阻变化的传感器。 75、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为 电阻 变化的传感器。 76、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴 电阻敏感 元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

77、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来 感知应变 ，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。

78、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变， 电阻敏感 元件用来将应变的转换为电阻的变化。

79、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为 电阻的变化 。

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80、要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需采用特别设计的测量电路，通常采用 电桥 电路。

81、对第二对称电桥为了减小或消除非线性误差的方法可以采用 增大桥臂比 的方法。 82、为了消除温度误差可以采用 半差动电桥 和全差动电桥。 83、为了消除温度误差可以采用半差动电桥和用 全差动 电桥。

84、电容式传感器利用了将非电量的变化转换为 电容 的变化来实现对物理量的测量。 85、变极距型电容式传感器单位输入位移所引起的灵敏度与两极板初始间距成 反比 关系。

86、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量ΔC与动极板水平位移成 线性 关系。

87、移动电容式传感器动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量变化，传感器电容改变量ΔC与动极板水平位移成线性关系、与动极板角位移成 线性关系。 88、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的 2 倍。

89、变极距型电容传感器做成差动结构后，灵敏度提高原来的2倍。而非线性误差转化 为 平方反比 关系而得以大大降低。

90、电容式传感器信号转换电路中， 运放 电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。

91、电容式传感器信号转换电路中，运放电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。

92、电容式传感器信号转换电路中，运放电路适用于单个电容量变化的测量，二极管环形检波电路和宽度脉冲调制电路用于差动电容量变化的测量。

93、 电容式传感器有优点主要有 测量范围大 、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。

94、 电容式传感器的优点主要有测量范围大、 灵敏度高 、动态响应时间短、机械损失小、结构简单，适应性强。

95、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、 动态响应时间短 、机械损失小、结构简单，适应性强。

96、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、 机械损失小 、结构简单，适应性强。

97、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、 结构简单 、适应性强。

98、电容式传感器的优点主要有测量范围大、灵敏度高、动态响应时间短、机械损失小、 结构简单、 适应性强 。

99、 电容式传感器主要缺点有 寄生电容影响较大 、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有非线性输出特性。 100、 电容式传感器主要缺点有寄生电容影响较大、当电容式传感器用于变间隙原理进行测量时具有 非线性输出特性 。 101、分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是 改变传感器总的电容量 、使传感器电容变的不稳定，易随外界因素的变化而变化。 102、分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是改变传感器总的电容量、使传感器电容变的 不稳定 ，易随外界因素的变化而变化。

103、分布和寄生电容的存在对电容传感器影响是改变传感器总的电容量、使传感器电容变的不稳定，易随 外界因素的变化 而变化。

104、减小分布和寄生电容的影响一般可以采取的措施有 采取静电屏蔽措施 和电缆驱动技术。 105、减小分布和寄生电容的影响一般可以采取的措施有采取静电屏蔽措施和 电缆驱动技术。 105、若单极式变极距型电容传感器采用差动式结构可以使非线性误差减小 一个数量 级。

107、 驱动电缆 技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过1：1放大器实现等电位，使屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压。

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108、驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用双层屏蔽电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过 1：1 放大器实现等电位，使屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压。

109、驱动电缆技术是指传感器与后边转换输出电路间引线采用 双层屏蔽 电缆，而且其内屏蔽层与信号传输线（芯线）通过 1：1 放大器实现等电位，使屏蔽电缆线上有随传感器输出信号变化而变化的信号电压。

110、球—平面型电容式差压变送器在结构上的不同点是 利用可动的中央平面金属板与两个固定的半球形状的上下电极构成差动式电容传感器 。

111、电感式传感器是建立在 电磁感应 基础上的一种传感器。

112、电感式传感器可以把输入的物理量转换为 线圈的自感系数 或线圈的互感系数的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

113、电感式传感器可以把输入的物理量转换为线圈的自感系数或 线圈的互感系数 的变化，并通过测量电路进一步转换为电量的变化，进而实现对非电量的测量。

114、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种: 差动整流 电路和相敏检波电路。 115、与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的有两种:差动整流电路和 相敏检波电路。 116、变磁阻式传感器由 线圈 、铁芯和衔铁3部分组成。 117、变磁阻式传感器由线圈、 铁芯 和衔铁3部分组成。 118、变磁阻式传感器由线圈、铁芯和 衔铁 3部分组成。

119、变磁阻式传感器测量电路包括 交流电桥 、变压器式交流电桥和谐振式测量电路。 120、变磁阻式传感器测量电路包括交流电桥、 变压器式交流电桥 和谐振式测量电路。 121、变磁阻式传感器测量电路包括交流电桥、变压器式交流电桥和 谐振式 测量电路。 122、差动电感式传感器结构形式主要有 变气隙式 、螺线管式两种。 123、差动电感式传感器结构形式主要有变气隙式、 螺线管式 两种。 124、差动变压器结构形式主要有 变隙型 、螺线管型两种。 125、差动变压器结构形式主要有变隙型、 螺线管型 两种。

126、差动变压器结构形式不同，但工作原理基本一样，都是基于线圈互感系数的变化来进行测量的，实际应用最多的是 螺线管式 差动变压器。

127、差动变压器结构形式不同，但工作原理基本一样，都是基于线圈 互感系数 的变化来进行测量的，实际应用最多的是螺线管式差动变压器。

128、电涡流传感器的测量电路主要有 调频式 和调幅式两种。 129、电涡流传感器的测量电路主要有调频式和 调幅式 两种。

130、电涡流传感器可用于 位移测量 、振幅测量、转速测量和无损探伤。 131、电涡流传感器可用于位移测量、 振幅测量 、转速测量和无损探伤。 132、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、 转速测量 和无损探伤。 133、电涡流传感器可用于位移测量、振幅测量、转速测量和 无损探伤 。

134、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为高频扫射式和 低频透射式 两大类。 135、电涡流传感器从测量原理来分，可以分为 高频扫射式 和低频透射式两大类。 136、电感式传感器可以分为 自感式 、互感式、涡流式三大类。 137、电感式传感器可以分为自感式、 互感式 、涡流式三大类。 138、电感式传感器可以分为自感式、互感式、 涡流式 三大类。

139、压电式传感器可等效为一个 电荷源 和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 140、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个 电容 并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 141、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与 电容 相串联的电压源。 142、压电式传感器是一种典型的自发电型传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的 压电效应 为基础，来实现非电量检测的目的。 143、压电式传感器是一种典型的 有源 传感器(或发电型传感器) ，其以某些电介质的压电效应为基础，来实现非电量检测的目的。

144、压电式传感器使用 电荷 大器时，输出电压几乎不受连接电缆长度的影响。

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D、传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步 9、答案内容：ABCD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：209 2、题型：选择题 3、难度级别：难

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：研究内容 8、（本题为多选题）传感技术的研究内容主要包括：( ) A、信息获取 B、信息转换 C、信息处理D、信息传输 9、答案内容：ABC；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：210 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：稳态值

8、一阶传感器输出达到稳态值的10%到90%所需的时间是(A、延迟时间 B、上升时间 C、峰值时间 D、响应时间 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：211 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟 7、试题关键字：静态特性

)。11

8、传感器的下列指标全部属于静态特性的是( )。 A、线性度、灵敏度、阻尼系数 B、幅频特性、相频特性、稳态误差 C、迟滞、重复性、漂移 D、精度、时间常数、重复性 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：212 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：动态特性

8、传感器的下列指标全部属于动态特性的是( )。 A、迟滞、灵敏度、阻尼系数 B、幅频特性、相频特性 C、重复性、漂移

D、精度、时间常数、重复性 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：213 2、题型：选择题 3、难度级别：难

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量一步到位 8、（本题为多选题）利用霍尔片，我们可以测量一步到位哪些物理量（A、磁场；B、电功率；C、载流子浓度；D、载流子类型。 9、答案内容：ABCD ；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：214 2、题型：选择题

。 ） 12

3、难度级别：中

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：动态特性

8、属于传感器动态特性指标的是( )。

A、重复性 B、固有频率 C、灵敏度 D、漂移 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：215 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：误差大小

8、在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变，次重复测量，这样的测量称为( )。

A、组合测量 . B、静态测量 C、等精度测量 D、零位式测量 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：216 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第一章 传感器的一般特性 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：物性型传感器

8、下列传感器中的物性型传感器的是( ) A、扩散硅压阻式压力传感器。 B、线绕电位器式传感器。 C、应变片式压力传感器。 D、金属丝式传感器。 9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

对同一被测量进行多13

1、试题序号：217 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：灵敏度系数

8、影响金属导电材料应变灵敏度系数K的主要因素是( )。 A、导电材料电阻率的变化 B、导电材料几何尺寸的变化 C、导电材料物理性质的变化 D、导电材料化学性质的变化 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：218 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：灵敏度系数

8、100Ω的应变片在外力作用（ε＝0.05）下，电阻变化了1Ω，则该应变片的灵敏系数K为(A、2 B、1.5 C、2.5 D、4 9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：219 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：温度补偿方法

8、电阻应变片的线路温度补偿方法有( )。

A、差动电桥补偿法 B、补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法

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)。 C、补偿线圈补偿法 D、恒流源温度补偿电路法 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：220 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：压力传感器

8、如图所示，对该压力传感器R1、R2的说法中正确的是（ ）。 A、R1是工作片、R2是补偿片； B、R2是工作片、R1是补偿片； C、R1、R2都是工作片； D、R2、R1都是补偿片。 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：221 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：灵敏系数

8、当应变片的主轴线方向与试件轴线方向一致，且试件轴线上受一维应力作用时，应变片灵敏系数K的定义是( )。

A、应变片电阻相对变化与试件主应力之比 B、应变片电阻与试件主应力方向的应变之比

C、应变片电阻相对变化与试件主应力方向的应变之比 D、应变片电阻相对变化与试件作用力之比 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：222 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器

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RR12rP220题图

5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：应变式传感器

8、由( )、应变片以及一些附件(补偿元件、保护罩等)组成的装置称为应变式传感器。 A、弹性元件 B、调理电路 C、信号采集电路 D、敏感元件 9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：223 2、题型：选择题 3、难度级别：难

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：应变式传感器 8、（本题为多选题）电阻应变式传感器具有悠久的历史，是应用最广泛的传感器之一。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量各种参数的电阻应变式传感器，这些参数包括( )。 A、位移 B、加速度 C、力 D、力矩 9、答案内容：ABCD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：224 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器

R15、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：应变式传感器

8、关于右图的电桥中的说法正确的是（ ）。 A、 R1＝R2＞R,3＝R4时，电桥才为第二对称电桥； B、 R1＝R2＝R,3＝R4时，电桥为第二对称电桥； C、 R1＝R2≠R,3＝R4时，电桥为第二对称电桥； D、 R1＝R2＜R,3＝R4时，电桥才为第二对称电桥。 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

R3R2UscR4224题图 16

1、试题序号：225 2、题型：选择题

R13、难度级别：难

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：应变式传感器 8、（本题为多选题）关于右图的电桥中的说法正确的是（ ）。 R2UR3scR4225题图 A、 R1＝R2＝R,3＝R4时，电桥为等臂电桥； B、 R1＝R,3≠R2＝R4时，电桥为第一对称电桥； C、 R1＝R2＝R,3＝R4时，电桥为第二对称电桥； D、 R1＝R2＜R,3＝R4时，电桥才为第一对称电桥。9、答案内容：A、B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：226 2、题型：选择题

3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟 7、试题关键字：应变式传感器 8、如图所示，令k?R1R，则关于此电桥说法正确的是（ 2A、 k＞1电桥输出非线性误差比等臂电桥大；

B、 k＜1电桥输出非线性误差比等臂电桥大； C、 k＝1电桥输出非线性误差比等臂电桥大； E、 D、 k＝1其非线性误差比等臂电桥小。 9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：227 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

R1R2UscR3R4226题图 ）。

17

7、试题关键字：应变式传感器 8、如图所示，令k?R1R，则关于此电桥说法正确的是（ ）。

2R1A、 k＜1电桥输出非线性误差比等臂电桥大；

R2B、 k＜1电桥输出非线性误差比等臂电桥小； UscC、 k＝1电桥输出非线性误差比等臂电桥大； R3R4D、 k＝1其非线性误差比等臂电桥小。 9、答案内容：B ；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。 227题图

1、试题序号：228 2、题型：选择题 3、难度级别：难

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟 7、试题关键字：应变式传感器 8、（本题为多选题）如图所示，令k?R1R，则关于此电桥说法正确的是（ ）。

2A、 k＞1电桥输出非线性误差比等臂电桥小；

R1R2B、 k＜1电桥输出非线性误差比等臂电桥小； UscC、 k＝1电桥输出非线性误差比等臂电桥大； R3D、 k＝1其非线性误差等于等臂电桥。 R49、答案内容：BD ；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。 228题图

1、试题序号：229 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第二章 电阻式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：应变式传感器

8、在金属于箔式应变片差动单桥测力实验中不需要的实验设备是( )。 A、直流稳压电源 B、低通滤波器 C、差动放大器 D、电压表 9、答案内容：B ；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

18

1、试题序号：230 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：非线性

8、为了减小电容式传感器的测量非线性误差，我们应该将两个相同的电容式传感器，联接成（ ）形式。

A、串联；B、并联；C混合联接；D、差动。 9、答案内容：D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：231 2、题型：选择题 3、难度级别：难

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：固有误差 8、（本题为多选题）引起电容传感器本身固有误差的原因有（ ）。 A、温度对结构尺寸的影响；B、电容电场边缘效应的影响； C、分布电容的影响； D、后继电路放大倍数的影响。 A、串联；B、并联；C混合联接；D、差动。 9、答案内容：ABC；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：232 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：灵敏度

8、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将( )。

A、保持不变 B、增大为原来的一倍 C、减小一倍 D、增大为原来的两倍9、答案内容：B；

19

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：233 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：变间隙式

8、当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的( )。 A、灵敏度增加 B、灵敏度减小 C、非线性误差增加 D、非线性误差不变 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：234 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量固体或液体物位

8、用电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（ ）。

A、变间隙式 B、变面积式 C、变介电常数式 D、空气介质变间隙式 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：235 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量固体或液体物位 8、（本题为多选题）电容式传感器中输入量与输出量的关系为线性的有（ ）。 A、变面积型电容传感器 B、变介质型电容传感器 C、变电荷型电容传感器 D、变极距型电容传感器 9、答案内容：AB；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

20

1、试题序号：236 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：输出电压相等

18、（本题为多选题）下列电桥中，若假设 ，R ?则输出电压相等的两个桥路是：

?C

Z1?RUSCRZ2?R1?CUSC1?C1?CUSCR1?CRUSC（ ） R

9、答案内容：AB ； EZ3?RZ4?R1?CR1?CRB10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：237

E AEEECD2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：输出电压最大的桥路

18、下列电桥中，若假设 ， R则输出电压最大的桥路是：??C1R11 ?RZ?CZ?R121?CUSC1?CR?C?CUSCUSCUSCR

Z3?RZ4?RR1?CRR

EEA9、答案内容：D；

BEEC（ ）

D10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：238 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器

21

5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：输出电压等于0.5βE

18、下列电桥中，若假设 ， 0.5βE的桥路是： R则输出电压等于??C 111R1?CRZ1?RZ2?R?C?C?CUSCUSC

USCR1Z3?RZ4?RR（ ?）C R9、答案内容：C； EE10、评分细则：选对得E E

A4分，多选不得分。B C1、试题序号：239

2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：输出电压等于βE

8、下列电桥中，若假设 ， R则输出电压等于?1?CβE的桥路是： 1Z1?RZ2?R11 ?C?C?CRUSCUSC

USC1Z3?RZ4?RRR R?CEEEAE B

C（ ）

9、答案内容：D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：240 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：差动脉冲宽度调制电路

USC1R?CED1?CRUSC1R?CED22

8、（本题为多选题）关于差动脉冲宽度调制电路的说法正确的是( )。 A、适用于变极板距离和变介质型差动电容传感器 B、适用于变极板距离差动电容传感器且为线性特性 C、适用于变极板距离差动电容传感器且为非线性特性 D、适用于变面积型差动电容传感器且为线性特性 9、答案内容：B、D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：241 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：运算放大电路

8、关于运算放大电路的说法正确的是( )。

A、适用于单个变极板距离电容传感器，输出为非线性 B、适用于变面积型差动电容传感器且输出为线性特性

C、适用于变极板距离差动电容传感器且输出为非线性特性 D、适用于单个变极板距离差动电容传感器且输出为线性特性 9、答案内容：D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：242 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：非线性误差最小 8、（本题为多选题）在下图所示结构的电容式传感器中，若各定极板与动极板形成的电容相等，则非线性误差最小的图是（ ）

242题图

23

9、答案内容：BD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：243 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：平衡条件

8、交流电桥的平衡条件为( )。

A、相邻桥臂阻抗值乘积相等 B、相对桥臂阻抗值乘积相等 C、相对桥臂阻抗值比值相等 D、相邻桥臂阻抗值之和相等 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：244 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第三章 电容式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：原理 8、（本题为多选题）以平行板电容器为例，我们可以利用原理做成（A、变间距；B、变介质介电常数；C、变面积；变D、变电阻。 9、答案内容：ABC；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：245 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：消除零点残余电压 8、下列说法正确的是( D )。

24

）型传感器。A、差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。 B、差动整流电路可以判断衔铁的位置和运动方向。

C、相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。 D、相敏检波电路可以判断位移的大小和位移的方向。 9、答案内容：D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：246 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量 8、（本题为多选题）下列说法正确的是( )。 A、变气隙式电感传感器不宜作为大移位测量。 B、变气隙式电感传感器可以作为大移位测量。 C、螺管式电感传感器不宜作为大移位测量。 D、螺管式电感传感器宜作为大移位测量。 9、答案内容：AD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：247 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量 8、（本题为多选题）电感式传感器可以对( )等物理量进行测量。A、位移 B、振动 C、压力 D、流量 9、答案内容：ABCD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。 1、试题序号：248 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

25

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量 8、（本题为多选题）下列说法正确的是( )。 A、变气隙式电感传感器不宜作为大移位测量。 B、变气隙式电感传感器可以作为大移位测量。 C、螺管式电感传感器不宜作为大移位测量。 D、螺管式电感传感器宜作为大移位测量。 9、答案内容：AD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：249 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：非线性误差减小

8、对变压器式电感传感器而言，要使非线性误差减小，应该使两个副线圈（A、正向串联；B、反向串联；C、正向并联；D、反向并联。 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：250 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：电涡流式传感器 8、（本题为多选题）电涡流式传感器有如下何种工作形式（ ）。 A、高频反射式；B、低频透射式；C、直流反射式；D、直接接触式。 9、答案内容：AB；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：251 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器

。 26

）5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：衔铁位移大小和方向

8、对电感变压器式传感器，为了得到与衔铁位移大小和方向相关的信息，我们应该（ ）。 A、将两个副线圈同向串联；B、将两个副线圈反向串联；

C、将两个互线圈并联； D、将两个互线圈并联后接入相敏检波电路。 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：252 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量

8、电感式传感器的常用测量电路不包括( )。 A、交流电桥 B、变压器式交流电桥 C、脉冲宽度调制电路 D、谐振式测量电路 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：253 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第四章 电感式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：衔铁位移大小和方向

8、对电感变压器式传感器，为了得到与衔铁位移大小和方向相关的信息，我们应该（ A、将两个副线圈同向串联；B、将两个副线圈反向串联；

C、将两个互线圈并联； D、将两个互线圈并联后接入相敏检波电路。 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：254 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器

）。 27

5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：测量

8、聚偏二氟乙烯薄膜之所以能作为人造皮肤是因为（ ） A、 其阻抗与人的皮肤阻抗相接近； B、 它是晶体； C、 它具有完全各向异性的特性； D、完全各向同性的特性。 9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：255 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：压电式传感器

8、关于压电式传感器的下列说法正确的是（ ）。 A、测量频率越高，压电式传感器测量精度越高； B、测量频率越低，压电式传感器测量精度越高；

C、我们期望压电式传感器测量测量精度与测量的工作频率无关； D、测量频率可以无限提高。 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：256 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：石英晶体

8、对石英晶体，下列说法正确的是( )。

A、沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生B、沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生 C、沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，但没有电荷产生 D、沿光轴方向施加作用力，会产生压电效应，也会有电荷产生 9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

28

1、试题序号：257 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：压电式传感器

8、石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是( )。

A、压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好 B、压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好 C、石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好 D、石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：258 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：石英晶体

8、用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了( )原理。

A、磁阻效应 B、压阻效应 C、正压电效应 D、逆压电效应 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：259 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：石英晶体

8、石英晶体在沿电轴X方向的力作用下会( )。

A、不产生压电效应 B、产生逆向压电效应 C、产生横向压电效应9、答案内容：D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

D、产生纵向压电效应29

1、试题序号：260 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：压电材料 8、（本题为多选题）以下因素在选择合适的压电材料时必须考虑的有( )。 A、转换性能 B、电性能 C、时间稳定性 D、温度稳定性

9、答案内容：ABCD；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：261 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：电荷的极性

8、图中x0切型的压电片上电荷的极性相同的是（ ）。 A、（a）和 (b) B、（a）和 (c) C、（a）和 (d) D、（c）和 (d)

题241图

9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：262

2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

30

7、试题关键字：压电晶片 8、、为了得到尽可能大的电荷输出，我们应该将多个压电晶片（ ）使用。 A、串联； B、并联； C、后接电荷放大电路； C、后接电压放大电路； 9、答案内容：B；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：263 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：输出电压与输出电荷

8、如果将3个单片电压为U、电荷为q的压电晶片并联使用后，关于输出电压与输出电荷的说法中，正确的是（ ）。 A、U′＝3U，q′＝3q； B、U′＝U/3，q′＝q/3；C、U′＝U，q′＝3q； D、U′＝U，q′＝q/3；

9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：264 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：输出电压

8、在运算放大器放大倍数很大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与( )成正比。 A、输入电荷 B、反馈电容 C、电缆电容 D、放大倍数

9、答案内容：A；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：265 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

31

7、试题关键字：静态力的测量

8、压电式传感器不能用于静态力的测量，是因为（ ）。

A、静态的力不能产生压电效应； B、压电晶体的压电效应丧失了； C、因为后继放大电路的输入阻抗太大了；

D、因为产生的电荷通过后继放大电路放电了。 9、答案内容：D；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

1、试题序号：266 2、题型：选择题 3、难度级别：中

4、知识点：第五章 压电式传感器 5、分值：4分

6、所需时间：2～5分钟

7、试题关键字：石英晶体的结构

8、关于石英晶体的结构下列说法正确的是（ ）。 A、 石英晶体具有完全各向异性的特性； B、 石英晶体具有完全各向同性的特性； C、 石英晶体是介于各向异性和石英晶体具有完全各向异性的晶体； 以上说法都不对。 9、答案内容：C；

10、评分细则：选对得4分，多选不得分。

267、热电偶的最基本组成部分是(A )。

A、热电极 B、保护管 C、绝缘管 D、接线盒

268、为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的温度补偿方法不包括( D )。 A、补偿导线法 B、电桥补偿法 C、冷端恒温法 D、差动放大法

269、热电偶测量温度时( D )。

A、需加正向电压 B、需加反向电压 C、加正向、反向电压都可以 D、不需加电压

270、在实际的热电偶测温应用中，引用测量仪表而不影响测量结果是利用了热电偶的哪 个基本定律( A )。

A、中间导体定律 B、中间温度定律 C、标准电极定律 D、均质导体定律

271、将一支灵敏度为0.08 mV/°C的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为 50°C。电压表上读数为60mV，则热电偶热端温度为（ D 解根据题意，电压表上的毫伏数是由热端温度，t冷端温度为50°C产生的，即 E( t ，50) =60mV 又因为

E( t ，50) = E( t ，0) - E(50，0)

则E( t ，0) = E( t ，50) + E(50，0) =60+ 50 x 0.08 = 64 mV 所以热端温度

32

t = 64/0.08 = 800℃ ）°C。

A、600；B、750； C、850； D、800

272、镍铬-镍硅热电偶灵敏度为0.04 mV/°C，把它放在温度为1200℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为50°C，则热电势大小（B解利用中间温度定律E(1200，50) = E(1200，0) - E(50，0) = (1 200- 50) x 0.04 = 46 mV ）mV。

A、60； B、46； C、56； D、66。

273、已知在某特定条件下材料A与铂配对的热电势为13.967 mV，材料B与铂配对的热电势是8.345 mV，则在此特定条件下，材料A与材料 B配对后的热电势为（A解由参考电极定律 EAB(T，T0) = EAPt(T，T0) - EBPt(T，T0) = 13.967 - 8.345 = 5.622 mV ）mV。 A、5.622； B、6.622； C、7.622； D、8.622。

274、（本题为多选题）热电偶近年来被广泛采用，以下属于热电偶具有的优点有( ABCD )。 A、结构简单 B、精度高 C、热惯性小 D、可测局部温度、便于远距离传送与集中检测

275、（本题为多选题）半导体热敏电阻包括: ( ABC ) A、正温度系数热敏电阻 B、负温度系数热敏电阻 C、临界温度系数热敏电阻 D、非温度系数热敏电阻

276、要形成测温热电偶的下列哪个条件可以不要（ C ）。

A、必须使用两种不同的金属材料；B、热电偶的两端温度必须不同； C、热电偶的冷端温度一定要是零；D、热电偶的冷端温度没有固定要求。

277、下列关于测温传感器的选择中合适的是（ B ）。

A、要想快速测温，应该选用利用PN结形成的集成温度传感器； B、要想快速测温，应该选用热电偶温度传感器； C、要想快速测温，应该选用热电阻式温度传感器； D、没有固定要求。

278、用热电阻测温时，热电阻在电桥中采用三线制接法的目的是( C )。 A、接线方便 B、减小引线电阻变化产生的测量误差

C、减小桥路中其他电阻对热电阻的影响 D、减小桥路中电源对热电阻的影响

279、在分析热电偶直接插入热水中测温过程中，我们得出一阶传感器的实例，其中用到了（ D ）。 A、动量守恒；B、能量守恒；C、机械能守恒；D、电荷量守恒；

280、下列光电器件中，基于光电导效应工作的是( B )。 A、光电管 B、光敏电阻 C、光电倍增管 D、光电池

281、构成CCD的基本单元是( D )。

A、 P型硅 B、PN结 C、光敏二极管 D、MOS电容器

282、（本题为多选题）下列说法正确的是（ CD ）：

A、要产生外光电效应，应该使入射光子的能量小于逸出功；

B、若入射光能产生光电效应，则入射光强度相同的条件下，入射光的频率越高，打出的光电子数越多； C、要形成光电流，光电倍增管的阴极应该接电源的负极。

33

D、若入射光能产生光电效应，则入射光强度相同的条件下，入射光的频率越高，打出的光电子数越少；

283、下列图形中，合适做光洁度检测的图形是（ C ）。 题287图

284、（本题为多选题）下列关于电荷耦合器件的说法正确的是（ ABD ）。A、没有物质的光电效应就没有电荷耦合器件； B、电荷耦合器件工作过程之一就是电荷定向转移； C、电荷耦合器件的信号输出必须要有光电管； D、电荷耦合器件的信号输出不要光电管。

285、下列关于光敏二极管和光敏晶体管的对比不正确的是( D )。 A、光敏二极管的光电流很小，光敏晶体管的光电流则较大 B、光敏二极管与光敏晶体管的暗电流相差不大

C、工作频率较高时，应选用光敏二极管；工作频率较低时，应选用光敏晶体管 D、光敏二极管的线性特性较差，而光敏晶体管有很好的线性特性

286、制作霍尔元件最合适的材料是（ D ）。

A、铜； B、石英晶体； C、镍； D、半导体

287、空霍尔片不等位电势是产生的原因是（C ）。

A、由于高频交流的作用； B、霍尔传感器没有放在中间位置； C、霍尔电极不能焊接在同一等位面上；D、导线焊接不牢固；

288、（本题为多选题）减小不等位电势可以采用的方法是（ABC ）。 A、机械修磨；B、化学腐蚀；C、补偿网络进行补偿；D、无法解决。

289、在使用霍尔片时，减小霍尔片不等位电势通常最行之有效采用的方法是（CA、机械修磨；B、化学腐蚀；C、补偿网络进行补偿；D、无法解决。 290、（本题为多选题）利用霍尔片，我们可以测量一步到位哪些物理量（ABCD A、磁场；B、电功率；C、载流子浓度；D、载流子类型。

291、（本题为多选题）光纤传感器中常用的光探测器有以下哪几种? ( ABC ) A、光敏二极管 B、光电倍增管 C、光敏晶体管 D、固体激光器

292、关于光电池的最合适的说法是（ C ）。 A、光电池是基于外光电效应原理工作的；

B、光电池是基于光在PN结上产生光生电子对工作的；

）。 。 34

）C、光电池是基于内光电效应原理工作的； D、光电池是基于光电管原理工作的。

293、在做霍尔传感器位移实验时，为了减小测量误差，应该使霍尔片与磁场强度（ A ）。 A、垂直；B、平行；C、可以成任意角度；D没有要求。

294、当光电管的阳极和阴极之间所加电压一定时，光通量与光电流之间的关系称为光电管的( B )。 A、伏安特性 B、光照特性 C、光谱特性 D、频率特性

295、在测量某物理量（如位移）时，我们可以采用的传感器是（ C ）。 A、只能用该物理量对应名称的传感器；

B、可以采用多种的传感器，但这些传感器必须直接敏感于该物理量； C、可以采用多种的传感器，但这些传感器不必直接敏感于该物理量； D、任何一种传感器都可以。

296、光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和(D )两个重要部件 A、反射镜 B、透镜 C、光栅 D、光探测器

297、（本题为多选题）光纤传感器用的光纤主要有两种：( AB ) A、单模光纤 B、多模光纤 C、单晶光纤 D、多晶光纤

298、为了测量金属内部裂纹，我们可以采用（A ）传感器。 A、涡流式；B、压电式；C、光电式；D、压阻式。

299、（本题为多选题）测量绝缘材料薄膜的厚度，我们可以使用（AD ）传感器。 A、涡流式；B、压电式；C、光纤式；D、电容式。

300、光纤传感器的工作原理是基于（ B ）。

A、入射光的频谱与光电流的关系； B、光的折射定律；

C、光的衍射； D、光的强度与光电流的关系。

三、简答题（每题10分）

301、试述传感器的定义、共性及组成。

301答：①传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；②传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量(如位移、速度、加速度、力等)转换为电量(电压、电流、电容、电阻等)；③传感器的组成：传感器主要由敏感元件和转换元件组成。

302、什么是传感器动态特性和静态特性?简述在什么条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要。 302答：传感器的动态特性是指传感器对动态激励(输入)的响应(输出)特性，即其输出对随时间变化的输入量的响应特性。

传感器的静态特性是指它在稳态(静态或准静态)信号作用下的输入－输出关系。静态特性所描述的传感器的输入、输出关系式中不含有时间变量。

当输入量为常量或变化极慢时只研究静态特性就能够满足通常的需要。

35

303、简述在什么条件下需要研究传感器的动态特性?实现不失真测量的条件是什么? 303答：当输入量随时间变化时一般要研究传感器的动态特性。

实现不失真测量的条件是

幅频特性: A(ω) = |H(jω) | =A(常数) 相频特性:Φ(ω) = -ωto (线性)

304、什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片的工作原理。 304答：材料的电阻变化是由尺寸变化引起的，称为应变效应。

应变式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等作用下发生形变，变换成相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，将引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过转换电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。

305、试简要说明使电阻应变式传感器产生温度误差的原因，并说明有哪几种补偿方法。 305答：温度误差产生原因包括两方面：

温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变，试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。

温度补偿方法基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。

306、在传感器测量电路中，直流电桥与交流电桥有什么不同，如何考虑应用场合?用电阻应变片组成的半桥、全桥电路与单桥相比有哪些改善?

306、答：直流电桥适合供电电源是直流电的场合，交流电桥适合供电电源是交流的场合。 半桥电路比单桥电路灵敏度提高一倍，全桥电路比单桥电路灵敏度提高4倍，且二者均无非线性误差。

307、试建立如图所示的线性电位器式传感器的数学模型。

307答：设电位器的阻值沿长度L是线性分布的，则输出电压USC和电刷位移

341图 线性电位器

之间的关系为

由上式可知，输出电压USC与位移x成正比，它对任何频率输入均无时间滞后。 308、试说明如图所示的应变式加速度传感器的工作原理。 308答：测量时，根据所测振动体加速度的方向，把传感器固定在被测部位。当被测点的加速度沿图中箭头a所示方向时，悬臂梁自由端受惯性力F=ma的作用，质量块向箭头α相反的方向相对于基座运动，使梁发生弯曲变形，应变片电阻发生变化，产生输出信号，输出信号大小与加速度成正比。

341图 线性电位器

36

308题图

309、左图是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C1、C2，两边压力分别为F1、F2。图2－5右为二极管双T型电路，电路中电容是左图中差动电容，电源、E是占空比为50%的方波。试分析：

(1)当两边压力相等F1＝F2时负载电阻RL上的电压Uo值；

(2)当F1＞F2时负载电阻RL上的电压Uo的大小和方向(正负)。 309、解：

309题图：电容式差压传感器的结构与测量电路

310、试分析圆筒型电容式传感器测量液面高度的基本原理。 310答：当初始状态时，液面高度h=0,则C0?2??l，当液面高度为h时，则

1lnRr

由此可见，电容变化量ΔC与液面高度h成正比，只要将电容的变化量测出发出来，就可间接获得被测液面高度。

311、根据电容式传感器工作原理，可将其分为几种类型?每种类型各有什么特点?各适用于什么场合? 311、答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。

变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。

变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。

变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介 电常数发生改变的场合。

37

312、试说明由比较器A1、A2、双稳态触发器及电容充、放电回路组成差动脉冲宽度调制电路工作原理。 312答：设电源接通时，双稳态触发器的A端为高电位，B端为低电位，因此A点通过R1 对C1充电，直至M点的电位等于参考电压UF时，比较器Al产生一脉冲，触发双稳态触发器翻转，则A点呈低电位，B点呈高电位。此时M点电位经二级管D1迅速放电至零。而同时B点的高电位经R2向C2充电，当N点电位等于UF时，比较器A2产生一脉冲。使触发器发器又翻转一次，则A点呈高电位，B点呈低电位，重复上述过程。如此周而复始，在双稳态触发

336题图差动脉冲宽度调制线路 器的两输出端各自产生一宽度受C1 、C2调制的

方波脉冲。

313、试说明什么电容电场的边缘效应？如何消除？

313答：理想条件下，平行板电容器的电场均匀分布于两极板所围成的空间，这仅是简化电容量计算的一种假定。当考虑电场的边缘效应时，情况要复杂得多，边缘效应的影响相当于传感器并联一个附加电容，引起了传感器的灵敏度下降和非线性增加。为了克服边缘效应，首先应增大初始电容量Co。即增大极板面积，减小极板间距。此外，加装等位环是消除边缘效应的有效方法。

314、试说明图示的差动变压器式加速度传感器的工作原理。

314答：在被测加速度为零时，衔铁在初始位置状态，此时衔铁位于差动变压器线圈的中间位置，因而输出电压为零。当被测体有加速度时，由于弹性支承1受惯性力作用相对差动变压器2有位移，即带动衔铁相对被测体有相反方向的位移，从而使差动变压器输出电压。经检波、滤波后，其输出电压可反映被测加速度的数值。

314题图 差动变压器式加速度传感器

(a) 结构示意图 （b）测量电路方框图l一弹性支承2一差动变压器

315、电涡流式传感器有何特点？

315答：特点：涡流式传感器测量范围大，灵敏度高，结构简单，抗干扰能力强以及可以非接触测量等特点； D 2 x1 示意图：被测板1的上，下各装一个传感器探头2，其间距为而他们与板的t D。上，下表面分别相距X1和X2，这样板厚t=D－(X1+X2),当两个传感器在工作时分别测得X1和X2，转换成电压值后相加。相加后的电压值与两传感器距离D对应的设定电压再相减，就得到与板厚相对应的电压值。

1 2

X2 38 316、何谓电涡流效应?怎样利用电涡流效应进行位移测量?

316、答：:电涡流效应指的是这样一种现象：根据法拉第电磁感应定律，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，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电 动势，该电动势在导体内产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。

利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。

317、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 317、答： (1)不同点：

1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；

2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。

(2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。

318、简述电感式传感器的基本工作原理和主要类型。

318、答：电感式传感器是建立在电磁感应基础上的，它将输入的物理量(如位移、振动、 压力、流量、比重等)转换为线圈的自感系数L或互感系数M的变化，再通过测量电路将L 或M的变化转换为电压或电流的变化，从而将非电量转换成电信号输出，实现对非电量的测量。

根据工作原理的不同，电感式传感器可分为变磁阻式(自感式)、变压器式和涡流式 (互感式)等种类。 319、试分析图所示差动整流电路的整流原理，若将其作为螺线管式差动变压器的测量电路，如何根据输出电压来判断衔铁的位置? 319答：该差动整流电路是把差动变压器的两个二次输出电压分别整流，然后再将整流后的电压的差值作为输出，具体整流原理如下：

A、当Ui上正下负时，上线圈a正b负，下线圈c正d负。

上线圈：电流从a→1→2→4→3→b,流过电容C1的电流是由2到4，电容C1上的电压为V24；

319图 差动整流电路原理图

下线圈：电流从c→5→6→8→7→d，流过电容C2的电流

是由6到8，电容C2上的电压为U68。

B、当Ui上负下正时，上线圈a负b正，下线圈d正c负。

上线圈：电流从b→3→2→4→1→a,流过电容C1的电流是由2到4，电容C1上的电压为V24； 下线圈：电流从d→7→6→8→5→c，流过电容C2的电流是由6到8，电容C2上的电压为U68。

由此可知，不论两个二次绕组的输出电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2→ 4，流经电容C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为：U0?U26?U24?U86?U24?U68 ①当衔铁位于中间位置时，U24 = U68，所以，U0 =0

②当衔铁位于中间位置以上时，U24＞ U68，所以，U0 ＞0 ③当衔铁位于中间位置以下时，U24 ＜ U68，所以，U0＜0。 如此，输出电压的极性反映了衔铁的位置，实现了整流的目的。

320、分析图中自感式传感器当动铁心左右移动时自感L的变化情况(已知空气隙的长度为Xl和X2，空气隙的面积为s，磁导率为μ，线圈匝数W不变)。 320答：线圈中自感量：

磁路总磁阻：

39

320图 动铁式自感传感器结构示意

空气隙Xl和X2各自变而其和不变，其他变量都不变，所以自感量L不变。

321、试说明图示的电感式传感器差动整流电路的工作原理。

321答：图示的全波相敏整流电路，是根据半导体二级管单向导通原理进行解调的。如传感器的一个次级线圈的输出瞬时电压极性，在f点为\， e点为\－\，则电流路径是fgdche。反之，如f点为\－\， e点为\＋\，则电流路径是ehdcgf。可见，无论次级线圈的输出瞬时电压极性如何，通过电阻R的电流总是从d到Co同理可分析另一个次级线圈的输出情况。输出的电压波形见图 (b) ，其值为U SC = eab + ecd。

g f R dc

Ue1h

R

ba

第321题图

322、试说明图示的微压力变送器的工作原理。

322答：在被测压力为零时，膜盒在初始位置状态，此 时固接在膜盒中心的衔铁位于差动变压器线圈的中间位置，因而输出电压为零。当被测压力 由接头1传人膜盒2时，其自由端产生一正比于被测压力的位移，并且带动衔铁6在差动变压 器线圈5中移动，从而使差动变压器输出电压。经相敏检波、滤波后，其输出电压可反映被测压力的数值。

e:sc322题图 微压力变送器 (a)结构图(b)测量电路方框图

1一接头2一膜盒3一底座4一线路板5一差动变压器6一衔铁7一罩壳

323、什么是正压电效应?什么是逆压电效应?什么是纵向压电效应?什么是横向压电效应?

323答：正压电效应就是对某些电介质沿一定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其出现电荷集聚的现象。

当在片状压电材料的两个电极面上加上交流电压，那么压电片将产生机械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电 效应。

沿石英晶体的x轴(电轴)方向受力产生的压电效应称为\纵向压电效应\。沿石英晶体的y轴(机械轴)方向受力产生的压电效应称为\横向压电效应\。

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324、压电元件在使用时常采用n片串联或并联的结构形式。试述在不同联接下输出电压、 电荷、电容的关系，它们分别适用于何种应用场合?

324答：并联接法在外力作用下正负电极上的电荷量增加了n倍，电容量也增加了n倍， 输出电压与单片时相同。适宜测量慢变信号且以电荷作为输出量的场合。

串联接法上、下极板的电荷量与单片时相同，总电容量为单片时的1/n，输出电压增大了n倍。适宜以电压作输出信号且测量电路输入阻抗很高的场合。

325、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。

325答:传感器与电压放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出电压成正比，但容易受电缆电容的影响。

传感器与电荷放大器连接的电路，其输出电压与压电元件的输出的电荷成正比，电缆电容的影响小。

326、为什么压电式传感器通常用来测量动态或瞬态参量？

326答：如作用在压电组件上的力是静态力，则电荷会泄露，无法进行测量。所以压电传感器通常都用来测量动态或瞬态参量。

327、试说明图示的纵向效应型加速度传感器的工作原理。

327答：当传感器感受振动时，因为质量块相对被测体质量较小，因此质量块感受与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力，此力为F=ma。同时惯性力作用 在压电陶资片上产生电荷为

Q=d33F=d33ma

此式表明电荷量直接反映加速度大小。 327题图 纵向效应型 328、试从材料特性、灵敏度、稳定性等角度比较石英晶体和压电陶加速度传感器的截面图 瓷的压电效应。

328答：石英晶体是单晶结构，且不同晶向具有各异的物理特性。石英晶体受外力作用而变形时，产生压电效应。

压电陶瓷是人工制造的多晶体压电材料，原始的压电陶瓷材料并不具有压电性，必须在一定温度下做极化处理，才能使其呈现出压电性。

压电陶瓷的压电系数比石英晶体大得多(即压电效应更明显) ，因此用它做成的压电式 感器的灵敏度较高。但其稳定性、机械强度等不如石英晶体。

329：如果地面下一均匀的自来水直管道某处O发生漏水，则在管道上A、B两点放两只压电传感器，应能检测到漏水处的位置。试说明其工作原理。

地 面

L

LA LB

B A O点

329题图

329答：如果地面下一均匀的自来水直管道某处O发生漏水，水漏引起的振动从O点向管道两端传播，在管道上A、B两点放两只压电传感器，由从两个传感器接收到的由O点传来的t0时刻发出的振动信号所用时间差可计算出LA或LB 。

41

两者时间差为

Δt= tA－tB=（LA－LB）/v L??t?vLA?又L=LA +LB ，所以

2

L??t?v

LB? 2330、试说明压电传感器电荷放大器中所说的“密勒效应”是什么意思？

330答： “密勒效应” 是说，将压电传感器电荷放大器中反馈电容与反馈电阻CF、RF等效到A0的输入端时，电容CF将增大（1＋A0）倍。电导1/RF也增大了（1＋A0）倍。

331、简述热电偶的几个重要定律，并分别说明其实用价值。

331答：1、中间导体定律；2、标准电极定律；3、 连接导体定律与中间温度定律 实用价值：略。

332、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？

332答（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。 （2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。

333、试说明如图所示的热电偶三线制测温时，是如何消除连接导线电阻r带来的测温误差的。

333答：当电桥平衡时，可写出下列关系式，即

由此可以得出

设计电桥时如满足R1=R2则图中右边含有r的项完全消去，这种情况下连线第333题图

阻r对桥路平衡毫无影响，即可以消除热电阻测量过程中r的影响。但必须注意，只有在对称电桥(R1=R2的电桥) ，且只有在平衡状态下才如此。

334、试说明如图所示的热电偶四线制测温时，是如何消除连接导线电阻r带来的测温误差的。

334答：由恒流源供给已知电流I流过热电阻R，使其产生压降u，再用电位差计测出u，便可利用欧姆定律得

此处供给电流和测量电压分别使用热电阻上四根导线，尽管导线有电阻r，但电流在导线上形成的压降r·I不在测量范围之内。电压导线上虽有电阻但无电流，因为电位差计测量时不取电流，所以四根导线的电阻r对测量均无影响。四线制和电位差计配合测量热电阻是比较完善的方法，它不受任何条件的约束，总能消除连接导线电阻对测量的影响，当然恒流源必须保证I稳定不变，而且其值的精确度应该和R1的测量精度相适应。

335、热电阻传感器主要分为哪两种类型?它们分别应用在什么场合? 第334题图 335答: (l)铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准

电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。

(2)铜电阻传感器：价钱较铅金属便宜。在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较大，

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电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铅电阻稍低、电阻率小。

336、要用热电偶来测量两点的平均温度，若分别用并联和串联的方式，请简述其原理，指出这两种方式各自的优缺点是什么?

336答：在并联方式中，伏特表得到的电动势为2个热电偶的热电动势的平均电动势，即它已经自动得到了2个热电动势的平均值，查表即可得到两点的平均温度。该方法的优点：快速、高效、自动，误差小，精度高。缺点：当其中有一个热电偶损坏后，不易立即发现，且测得的热电动势实际上只是某一个热电偶的。

在串联方式中，伏特表得到的电动势为环路中2个热电偶的总热电动势，还要经过算术运算求平均值，再查表得到两点的平均温度。该方法的优点:当其中有一个热电偶损坏后， 可以立即发现；可获得较大的热电动势并提高灵敏度。缺点：过程较复杂，时效性低，在计算中，易引入误差，精度不高。

337、请简单阐述一下热电偶与热电阻的异同。

337答：热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，作用相同，都是测量物体的温度、精度及性能都与传感器材料特性有关。但是他们的原理与特点却不相同。热电偶是将温度变化转换为热电动势的测温元件，热电阻是将温度变化转换为电阻值变化的测温元件。热电偶的测温原理基于热电效应。将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，当两个接点 处的温度不同时，回路中将产生热电动势，这种现象称为热电效应，又称为塞贝克效应。闭合回路中产生的热电动势由两种电动势组成：温差电动势和接触电动势。温差电动势是指同一导体的两端因温度不同而产生的电动势，不同的导体具有不同的电子密度，所以他们产生的电动势也不相同，而接触电动势是指两种不同的导体相接触时，因为他们的电子密度不同而产生的一定的电子扩散，当它们达到一定的平衡后所形成的电动势。接触电动势的大小取决于两种不同导体的材料性质以及它们接触点的温度。另外，热电偶的电信号需要一种特殊的导线来进行传递，这种导线称为补偿导线。热电阻的测温原理是基于导体或半导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性。其优点有很多：可以远传电信号，灵敏度高，稳定性强，互换性以及准确性都比较好。但是其需要电源激励，不能够瞬时测量温度的变化。热电阻不需要补偿导线，而且比热电偶便宜。

338、采用热电阻测量温度时，常用的引线方式主要有哪几种?试述这几种引线方式各自的特点及适用场合。 338答：热电阻常用的引线方式主要有：两线制、三线制和四线制。

两线制的特点是结构简单、费用低，但是引线电阻及其变化会带来附加误差。主要适用于引线不长、测温精度要求较低的场合。

三线制的特点是可较好地减小引线电阻的影响，主要适用于大多数工业测量场合。

四线制的特点是精度高，能完全消除引线电阻对测量的影响，主要适用于实验室等高精度测量场合。

339、什么是光电效应和光电器件?常用的光电器件有哪几大类?

339答：所谓光电效应，是指物体吸收了具有一定能量的光子后所产生的电效应。根据光电效应原理工作的光电转换器件称为光电器件。

常用的光电器件主要有外光电效应器件和内光电效应器件两大类。

340、试解释外光电效应器件和内光电效应器件各自的工作基础并举例。

340答：外光电效应器件的工作基础基于外光电效应。所谓外光电效应，是指在光线作用下，电子逸出物体表面的现象。相应光电器件主要有光电管和光电倍增管。

内光电效应器件的工作基础是基于内光电效应。所谓内光电效应，是指在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的现象，它可分为光导效应和光生伏特效应。内 光电效应器件主要有光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏晶体管。

341、什么是光电式传感器?光电式传感器的基本工作原理是什么?

341答：光电式传感器(或称光敏传感器) 。利用光电器件把光信号转换成电信号(电压、电流、电阻等)的

43

装置。

光电式传感器的基本工作原理是基于光电效应的，即因光照引起物体的电学特性而改变的现象。

342、霍尔电动势与哪些因素有关?如何提高霍尔传感器的灵敏度?

342答：霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。 霍尔传感器的灵敏度KH =KH?RdH??1。为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形。ned又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。

343、试分别说明右下图的二种光电式传感器的工作原理。 343答：①光辐射源本身是被测物如图 (a) ，被测物发出的光通量射向光电元件。这种形式的光电传感器可用于光电比色高温计中，它的光通量和光谱

343题图：光电元件的应用形式之一 的强度分布都是被测温度的函数。

(a) 被测物是光源(b)被测物能吸收②恒光源是白炽灯(或其他任何光滑、)见图 (b) ，

光通量 光通量穿过被测物，部分被吸收后到达光电元件

上。吸收量决定于被测物介质中被测的参数。例如，测量液体、气体的透明度、混浊度的光电比色计。

344、试分别说明右下图的二种光电式传感器的工作原理。 344答：(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量。恒定光源发出的光通量到被测物，见图 (c)，再从被测物体表面反射后去封到光电元件上。被测体表面反射条件决定于表面性质或状态，因此光电元件的输出信号344题图：光电元件的应用形式之一

是注测非电量的函数。例如，测量表面(c)被测物是有反射能力的表面(d)被测物遮蔽光通量 光洁度、粗糙度等仪器中的传感器等。 1一被测物2一光电元件3一恒光源 （d）从恒光源发射到光电元件的光通

量遇到被测物，被遮蔽了一部分，见图（d）。由此改变了照射到光电元件上的光通量。在某些测量尺寸或振动等仪器中，常采用这种传感器。

345、试说明图示的霍尔式位移传感器的工作原理。

345答：在极性相反、磁场强度相同的两个磁钢气隙中放置一块霍尔片，当控制电流恒定不变时，则磁场在一定范围内沿x方向的变化率 dB/dx为一常数，如图(b)所示。 当霍尔元件沿x方向移动时，霍尔电势的变化为

式中K一一霍尔式位移传感器输出灵敏度。

由上式可知，霍尔电势与位移量x成线性关系，并且霍尔

345题图 霍尔式位移

电势的极性反映了元件位移的方向。实践证明，磁场变化

传感器的磁路结构示意

率越大，灵敏度越高;磁场变化率越小，则线性度越好。H 式

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346题图 霍尔式压力传感器结构示

还表示当霍尔元件位于磁钢中间位置时，即x=0时，UH=0，这是由于在此位置元件同时受 到方向相反、大小相等的磁通作用的结果。基于霍尔效应制成的位移传感器一般可用来测量 1-2 mm的小位移，其特点是惯性小，响应速度快。

346、试说明图示的霍尔压力传感器的工作原理。

346答：作为压力敏感元件的弹簧管，其一端固定， 另一端安装霍尔元件。当输入压力增加时，弹簧管伸长，使处于恒定磁场中的霍尔元件产生相应位移，霍尔元件的输出即可反映被测压力的大小。

347、试说明图示的光敏三极管的工作原理。 347答：当基极开路时，基极一集电极处于反偏。当光照射到PN结附近时，使PN结附近产生电子一空穴对，它们在内电场作用下，定向运动形成增大了的反向电流即光电流。由于光照射集电结产生的光电流相当于一般三极管的基极电流，因此集电极电流被放大了β+1倍，从而使光敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。 347题图 光敏三极管原理示意图及电路图

348、试说明图示的光电池的工作原理。

348答：由图可知，当N型半导体和P型半导体结合在一起构成一块晶体时，由于热运动，N区中的电子就向P区扩散，而P区中的空穴则向N区扩散，结果在N区靠 近交界处聚集起较多的空穴，而在P区靠近交界处聚集起较多的电子，于是在过渡区形成了一个电场。电场的方向由N区指向P区。这个电场阻止电子进一步由N区向P区扩散，阻止空穴进一步由P区向N区扩散。但它却能推动N区中的空穴(少数载流子)和P区中的电子 (也是少数载流子)分别向对方运动。

当光照到PN结区时，如果光子能量足够大，就将在结区附近激发出电子一空穴对。在 PN结电场的作用下，N区348题图 光电池的光生空穴被拉向P区，P区的光生电子被拉向N区，结果，在N工作原理示意图 区就聚积了负电荷，P区聚积了正电荷，这样，N区和P区之间就

出现了电位差。若将PN结两端用导线连起来，电路中就有电流流过，电流的方向由P区流经外电路至N区。若将外电路断开，就可以测出光生电动势。

349、何谓光电池的开路电压及短路电流?为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形式?

349答：光电池的开路电压是指外电路开路时，光电池两端的电压；光电池的短路电流，指外接负载相对于光电池内阻而言是很小的。

由于光电池的开路电压与照度成非线性关系，而光电池的短路电流与照度成线性关系，且受光面积越大，短路电流也越大。所以当光电池作为测量元件时应取短路电流的形式。

350、CCD的电荷转移原理是什么?

350答：如图所示。CCD器件基本结构是一系列彼此非常靠近的MOS光敏元，这些光敏元使用同一半导体衬底；氧化层均匀、连续；相邻金属电极间隔极小。任何可移动的电荷都将力图向表面势大的位置移动。为了保证信号电荷按确定的方向和路线转移，在MOS光敏元阵列上所加的各路电压脉冲要求严格满足相位要求。

350图：相邻MOS光敏元电荷转移原理

45

351、什么是霍尔效应?为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片?

351答：当载流导体或半导体处于与电流相垂直的磁场中时，在其两端将产生电位差，这一现象被称为霍尔效应。 霍尔电动势：

霍尔电动势与霍尔电场EH、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度u、磁场感应强度B、电流I有关。 霍尔传感器的灵敏度KH =KH?RdH??1。为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形。ned又因为霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。

352、试说明相位调制传感器的工作原理、应用及特点。

352答：其基本原理是利用被测对象对敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或变化，而导致光的相位变化，然后用干涉仪来检测这种相位变化而得到被测对象的信息。通常有：利用光弹效应的声、压力或振动传感器；利用磁致伸缩效应的电流、磁场传感器；利用电致伸缩的电场、电压传感器以及利用Sagnac效应的旋转角速度传感器(光纤陀螺)等。这类传感器的灵敏度很高，但由于需用特殊光纤及高精度检测系统，因此成本高。

353、试分别说明右下图的四种光纤强度调制式传感器的工作原理。 353答：略。

题353图 光强小位移调

354、试说明强度调制型光纤传感器的工作原理、应用及特点。

354答：这是一种利用被测对象的变化引起敏感元件的折射、吸收或反射等参数的变化，而导致光 强度变化来实现敏感测量的传感器。常见的有利用光纤的微弯损耗；各物质的吸收特性:振动膜或液晶的反射光强度的变化；物质因各种粒子射线或化学、机械的激励而发光的现象，以及物质的荧光辐射或光路的遮断等来构成压力、振动、温度、位移、气体等各种强度调制型光纤传感器。这类光纤传感器的优点是结构简单、容易实现、成本低。其缺点是受光源强度的波动和连接器损耗变化等的影响较大。

355、光在光纤中是怎样传输的?对光纤及入射光的入射角有什么要求?

355答：光在同一种介质中是直线传播的，当光线以不同的角度入射到光纤端面时，在端面发生折射进入光纤后，又入射到折射率较大的光密介质(纤芯) 与折射率较小的光疏介质(包层)的交界面，光线在该处有一部分投射到光疏介质，一部分反射回光密介质。对光纤的要求是包层和纤芯的折射率不同，且纤芯的折射率大于包层的折射率。对入射角的要求是入射角小于临界角。

356、简述光纤传感器的组成和工作原理。

356答：光导纤维是利用光的全反射现象进行导光的。 光纤的数值孔径：

22 NA?sin　=??i0nn12 46

θio一一临界角 n1一一纤芯折射率 n2一一包层折射率

数值孔径是光纤的一个重要参数，它能反映光纤的集光能力，光纤的NA越大，表明它可以在较大数值孔径是光纤的一个重要参数，它能反映光纤的集光能力，光纤的NA越大，表明它可以在较大入射角范围内输入全反射光，集光能力就越强，光纤与光源的藕合越容易，且保证实现全反射向前传播。但NA越大，光信号的畸变也越大，所以要适当选择NA的大小。

357、试说明遮光式光纤温度计的工作原理。

357答：当温度升高时，水银柱上升，到某一设定温度时，水银柱将两根光纤间的光路遮断，从而使输出光强产生一个跳变。这种光纤开关温度计可用于对设定温度的控制，温度设定值灵活可变。

357题图 水银柱式光纤温度开关

1一浸液2一自聚焦透镜 358、试说明图示的双金属热变形的遮光式光纤温度的工作原理及

3-光纤4一水银 特点。

358答：当温度升高时，双金属的变形量增大，带动遮光板在垂直方向= 生位移从而使输出光强发生变化。这种形式的光纤温度计能测量10－50°C的温度。检测精度约为0.5°C。它的缺点是输出受光强受壳体振动的影响，且响应时间较长，一般需几分钟。 358题图热双金属式光纤温度开关 359试说明偏振调制光纤传感器的工作原理、应用及特1一遮光板2一双金属片 点。

359答：这是一种利用光的偏振态的变化来传递被测对象信息的传感器。常见的有利用光在磁场中媒质内传播的法拉第效应做成的电流、磁场传感器；利用光在电场中的压电晶体内传播的泡尔效应做成的电场、电压传感器；利用物质的光弹效应构成的压力、振动或声传感器；以及利用光纤的双折射性构成温度、压力、振动等传感器。这类传感器可以避免光源强度变化的影响，因此灵敏度高。

360、试说明频率调制光纤传感器的工作原理、应用。

360答：这是一种利用由被测对象引起的光频率的变化来进行监测的传感器。通常有利用运动物体反射光和散射光的多普勒效应的光纤速度、流速、振动、压力、加速度传感器；利用物质受强光照射时的喇曼散射构成的测量气体浓度或监测大气污染的气体传感器；以及利用光致发光的温度传感器等。

四、计算题

361、一台精度等级为0.5级、量程范围600~1200℃的温度传感器，它最大允许绝对误差是多少？检验时某点最大绝对误差是4℃，问此表是否合格？

361解：根据精度定义表达式A=△A/ YF.S×100%，并由题意已知：A=0.5%，YF.S=（1200—600）℃，得最大允许绝对误差 △ A=A.YF.S=0.5%×（1200—600）=3℃

此温度传感器最大允许绝对误差为3℃。检验某点的最大绝对误差为4℃，大于3℃，故此传感器不合格。

362、已知电感压力传感器最县检测量为0.5mmH2O，测量范围0~250 mmH2O，输出电压为0~500mV，噪声系数C=2；另一个电容压力传感器最小检测量为0.5 mmH2O，测量范围为0~100 mmH2O，输出电压

47

为0~300 mV，噪声系数C=2。问：哪个传感器噪声电平大？大多少？ 362解：根据传感器灵敏度计算式K=△Y/△X，得

电感压力传感器 K1=（500－0）/（250－0）=2Mv/mmH2O 电容药理传感器 K2=（300－0）/（100－0）=3Mv/mmH2O

由最小检测量计算式M=CN/K，得噪声电平N=KM/C，分别计算结果如下：

KM2?0.5电感压力传感 N1?11??0.5mv

C2KM2?0.5电容压力传感器 N1?11??0.5mv

C2答：电感压力传感器噪声电平大，?N?N2?N1?0.25mv 。

dQ0+2Q0=2×10-3 Qi ，式中为水银柱高度（m）；Qi 为被测温度dt（℃）。试确定该温度计的时间常数和静态灵敏度系数。

dY363解：该温度计为一阶传感器，其微分方程基本形式为a1?a0Y?b0X，此式与已知微分方程比较可

dt知时间常数与静态灵敏度系数，即：

363、某玻璃水银温度计微分方程式为4

?=a14??2sa02Cb02?10?3K???10?3ma02

364、某压电式加速器计动态特性可用下述微分方程描述；

?2q2 3dq1010?3.0?10?2.25?10q?11.0?10a，式中q为输出电荷量（PC）；a为输入加速度（m/s）. 2?tdt试确定该加速度计的静态灵敏度系数K值；测量系统的固有振荡频率ω0 及阻尼比数?。 364解：该加速度计为二阶传感器，其微分方程基本形式为：

?2YdYa22?a1?a0Y?b0X ?tdt此式与已知微分方程式比较可得： 静态灵敏度系数K=

b0=11.0×1010 /2.25×1010 =4.89pC/（m/s2 ） a0固有振荡频率W0 =?0?阻尼比?=aa022.25*105??1.5?10rad/s

1?0.01

B/A 10a12a0a2?3.0?10322.25?10?110 1 ?=0.001s 。365、已知某一阶传感器的传递函数ω（p）=1/（?p+1），

0.707 信号工作频率范围。

365解：由题目可知该一阶传感器的频率传递函数ω（jω）=1/（1+jω?）,

0.1 求该传感器输入

1 2 48 ωτ 计算题365题图

幅频特性B/A=|ω(jω)|=1/1+(j? )2 。曲线如图所示。由图可知当B/A>0.707时输出信号失真较小，测量 结果比较精确，故取此范围为工作段。则

又ωτ=1，即ω=1/τ=2*f故

所以输入信号工作范围0~159Hz。

366、已知某温度计测量范围0~200℃。检测测试其最大误差△Ymax=4℃，求其满度相的误差，并根据精度等级标准判断精度等级。 366解：YFS=200－0=200 由A=ΔA/YFS＊100％有 A＝4/200＊100％＝2％。 精度特级为2.5级。

367、检定一台1.5级刻度0~100Pa压力传感器，现发现50Pa处误差最大为1.4Pa，问这台压力传感器是否合格？

367解：根据精度定义表达式：A＝ΔA/AyFS*100%,由题意可知：A＝1.5％，YFS＝100 所以 ΔA＝A YFS＝1.5 因为 1.4＜1.5 所以 合格。

368、检验一台量程为0~250mmH2O的差压变送器，当差压由0上升至100 mmH2O时，差压变送器读数为98 mmH2O；当差压由250 mmH2O下降至100 mmH2O时差压变送器读数为103 mmH2O，问此仪表在该点迟滞（变差）是多少？ 368解：Δhmax＝103－98＝5 YFS＝250－0＝250

故δH＝Δhmax/YFS*100%＝2% 故此在该点的迟滞是2％。

369若一阶传感器的时间τ=0.01s，传感器响应幅值差在10%范围内，此时ωτ最高值为0.5，试求此时输入信号的工作频率范围？

369解：因为传感器响应幅值差值在10％以内，且Wτ≤0.5，W≤0.5/τ，而w=2πf, 所以 f=0.5/2πτ≈8Hz

即传感器输入信号的工作频率范围为0∽8Hz

370、某测量系统的动态微分方程为30dY/dX+3y=1.5×15-5X，式中Y为输出电压（V）；X为输入压力（Pa）。求该系统的时间常数和静态灵敏度。

370解：此为一阶传感器，其微分方程为a1dy/dx+a0y=b0x 所以 时间常数τ＝a1/a0=10s

K=b0/a0=5*10-6V/Pa

371、己知某位移传感器，当输入量△X= 10μm，其输出电压变化量△U=50 mV。求其平均灵敏度K1为多少?若采用两个相同的上述传感器组成差动测量系统则该差动式位移传 感器的平均灵敏度K2为多少?

49

Bf

371解：由传感器灵敏度的定义有： K＝

?y50mv??5mv/?m ?x10?m若采用两个相同的传感器组成差动测量系统时，输出仅含奇次项，且灵敏度提高了2倍，为10mv/μm.

372、如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积S=0.5×10-4m2，弹性模量 E=2×1011N/m2，若有F=5×104N的拉力引起应变电阻变化为1Ω。试求该应变片的灵敏度系数？ 372解：由题意得应变片电阻相对变化量△R/R=1/100。

根据材料力学理论可知：应变? =?/E（ ?为试件所受应力， ? =F/S），故应变

4-411

? =F/S·E=5×10/0.5×10×2×10=0.005 应变片灵敏度系数

K=△R/R/ ? =1/100/0.005=2

l?3373、一台用等强度梁作为弹性元件的电1子秤，在梁上、下面各贴两片

t相同的电阻应变片

r（K=2）如图（a）所示。已知

?4F2l=100mm、b=11mm、t=3mm，E=2×104N/mm2。现将四个应变片接入图（b）直流桥路中，电桥电源电压U=6V。当力F=0.5kg时，计算题373题图 求电桥输出电压UO=？

373解：由图（a）所示四片相同电阻应变片贴于等强度梁上、下面各两片。当重力F作用梁端部后，梁上面R1和R3产生正应变电阻变化而下表面R2和R4则产生负应变电阻变化，其应变绝对值相等，即 ?1= ? 3=│- ? 2┃=┃- ? 4┃ 电阻相对变化量为 RR△R1/R1=△R3/R3=┃-△R2/R2┃ =┃-△R4/R4┃=△R/R=K· ? U现将四个应变电阻按图（b）所示接入桥路组成等臂全桥电路，其输出桥路电压为

R3RUO=U?*△R/R=K??*U

=K?*??*6Fl/bt2E

=2×6×（6×0.5×9.8×100）/（11×32×2×104） =0.0178=17.8mv

374、采用四片相同的金属丝应变片（K=2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图（a）所示，力F=1000kg。圆柱断面半径r=1cm，杨氏模量E=2×107N/cm2，泊F 松比? =0.3。求（1）画出应变片在圆柱上贴粘位置及相应测量桥路原理图；（2）各应变片的应变? =？电阻相对变化量△R/R=？

R1 R3 374解：（1）按题意采用四个相同应变片测力弹性元件，贴的位置如图374

（a）所示。

R1、R3沿轴向受力F作用下产生正应变 R2 R4 RRbRR 12

0 4 ?＞0， ? ＞0；

1

3

R2、R4沿圆周方向贴则产生负应变 ? 2＜0， ? 4＜0。

四个应变电阻接入桥路位置入图（b）所示。从而组成全桥测量电路可以提

F

计算题374题图

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