传感器试题综合练习

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一. 填空题

1．根据传感器的功能要求，它一般应由三部分组成，即.敏感元件、转换元件、转换电路。

2．传感器按能量的传递方式分为有源的和无源的传感器。

3. 根据二阶系统相对阻尼系数?的大小，将其二阶响应分成三种情况.

??1时过阻尼；??1时临界阻尼；??1时欠阻尼。

4. 应变计的灵敏系数k并不等 于其敏感栅整长应变丝的灵敏度系数k0，一般情况下，k?k0。

5. 减小应变计横向效应的方法.采用直角线栅式应变计或箔式应变计。 6. 应变式测力与称重传感器根据结构形式不同可分为:柱式﹑桥式﹑轮辐式﹑梁式和环式等。

7. 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。

8. 光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。

9. 光电效应是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。

10. 基于外光电效应的光电敏感器件有光电管和光电倍增管。基于光电导效应的有光敏电阻。基于势垒效应的有光电二极管和光电三极管。基于侧向光电效应的有反转光敏二极管。

11. 光电倍增管是一种真空器件。它由光电发射阴极（光阴极）和聚焦电极、电子倍增极及电子收集极（阳极）等组成。

12. 光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，它的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。它在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。

13. 光电二极管与光电三极管外壳形状基本相同，其判定方法如下.遮住窗口，选用万用表R*1K挡，测两管脚引线间正、反向电阻，均为无穷大的为光电

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三极管。

14. 光电耦合器是发光元件和光电传感器同时封装在一个外壳内组合而成的转换元件。以光为媒介进行耦合来传递电信号，可实现电隔离，在电气上实现绝缘耦合，因而提高了系统的抗干扰能力。

15. 电荷藕合器件图像传感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。

16. 光纤的结构包括：纤芯.包层.涂敷层和护套。

17. 入射到光纤端面的光并不能全部被光纤所传输，只是在某个角度范围内的入射光才可以。这个角度就称为光纤的数值孔径。定义n1为纤芯折射率，n2为包层折射率，则光纤的数值孔径可表述为.NA?n12?n22 。

18. 光纤按折射率变化类型分为.阶跃折射率光纤和渐变折射率光纤；按传播模式的多少.单模光纤和多模光纤。从传感器机理上来说.光纤传感器可分为振幅型（也叫强度型）和相位型（也叫干涉仪型）两种。

19. 目前压电材料可分为三大类.一是压电晶体(单晶)，它包括压电石英晶体和其他压电单晶；二是压电陶瓷(多晶半导瓷)；三是新型压电材料，又可分为压电半导体和有机高分子压电材料两种。

20. 压电加速度传感器的结构一般有纵向效应型、横向效应型和剪切效应型三种。

21. 声表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）是一种沿弹性基体表面传播的声波，其振幅随压电基体材料深度的增大按指数规律衰减。

22. 常用的热敏电阻为陶瓷热敏电阻,分为负温度系数(NTC)热敏电阻、正温度系数(PTC)热敏电阻和临界温度电阻(CTR)。

23. 在一定的空气压力下，逐渐降低空气的温度，当空气中所含水蒸气达到饱和状态，开始凝结形成水滴时的温度叫做该空气在空气压力下的露点温度。

24. 气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化和还原反应，导致敏感元件阻值变化。当氧化型气体吸附到N型半导体上，半导体的载流子减少，电阻率上升。

25. 非电阻型气敏传感器，是利用MOS二极管的电容—电压特性变化；MOS场效应管的阈值电压的变化；肖特基金属半导体二极管的势垒变化进行气体检测。

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26. 霍尔传感器中的霍尔元件都是由半导体材料制成的。在半导体材料中，由于电子的迁移率比空穴的大，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。

27. 若给通以电流的金属或半导体材料的薄片加以与电流垂直或平行的外磁场，则其电阻值就增加。这种现象称为磁致电阻变化效应（磁阻效应）。

28. 磁敏电阻的灵敏度一般是非线性的，且受温度的影响较大。一般半导体磁阻元件在弱磁场中呈现平方特性，而在强磁场中呈现线性变化。

29. 对于高阻抗的传感器，通常用场效应管或运算放大器来实现匹配。对于阻抗特别低的传感器，在交变输入时，往往采用变压器匹配。

30. 为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括.单丝自补偿法，双丝自补偿法和桥路补偿法三种方法。

31. 测量系统的静态特性指标主要有灵敏度﹑灵敏度界限﹑线性度﹑迟滞差和稳定性等。

32. 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；半导体或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。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。

33. 压电式传感器的测量电路（即前置放大器）有两种形式.电压放大器和 电荷放大器，后接电荷放大器时，可不受连接电缆长度的限制。

34. 引起霍尔元件零位误差的原因主要有直流寄生电势、寄生感应电势和不等位电势。

35. 电子测量装置中根据干扰进入测量电路方式不同可将干扰分为差模干扰和共模干扰。

36. 电学应变仪应用最广泛，它采用的电路可以是直流电桥式、交流电桥式或电位计式，应用最多的是交流电桥式电路并带有载波放大器的形式。

37. 硒光电池的光谱响应区段与可见光波段相近，因而得到应用。 38. 一个高精度的传感器必须有良好的静态特性和动态特性，才能完成信号无失真的转换。

39. 差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为零点残余电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用相敏检波

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电路。

40.某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。

二. 选择题（蓝色为答案）

（ ）1. 通常意义上说的传感器包括了敏感元件在内的两个组成部分，另外一个是_______ 。

A.放大电路 C.转换电路

B.数据采集电路 D.滤波电路

（ ）2. 若将计算机比喻成人的大脑，那么传感器则可以比喻为______ 。

A.眼睛 C.手

B.感觉器官

D.皮肤

（ ）3. 传感器的静态特性，是指当传感器输入、输出不随____变化时，其输出-输入的特性。

A.时间 C.环境

B.被测量 D.地理位置

（ ）4. 迟滞差表明的是在_____期间输出-输入特性曲线不重合的程度。

A.多次测量 C.正反行程

B.同次测量 D.不同测量

（ ）5. 箔式应变片的箔材厚度多在______之间。

A.0.003—0.01mm C.0.01—0.1μm

B.0.01—0.1mm D.0.0001—0.001μm

（ ）6. _____是采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形 式敏感栅而形成应变片。 这种应变片灵敏系数高，易实现工业化生产，是一种很有前途的新型应变片。

A.箔式应变片

C.沉积膜应变片

B.半导体应变片 D.薄膜应变片

（ ）7. 蠕变是指已粘贴好的应变片，在温度一定并承受一定的机械应变时，指示应变值随 ____的变化。

A.位移 C.时间

B.压强 D.外力作用

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（ ）8. 由_____和应变片．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 C.信号采集电路

B.调理电路 D.敏感元件

（ ）9. 温度传感器是一种将温度变化转换为_____变化的装置。

A.电流 C.电压

B.电阻

D.电量

（ ）10. 半导体气体传感器，是利用半导体气敏元件同气体接触，造成_____发生变化，借此检测特定气体的成分及其浓度。

A.半导体电阻 C.半导体上电压

B.半导体上电流 D.半导体性质

（ ）11. 直流电桥与交流电桥相比，交流电桥的主要优点是______。

A.电源方便

B.容易实现平衡

C.可以测量L、C参数 D.使用简单

（ ）12. 利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小________。

A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

（ ）13. 属于传感器动态特性指标的是_______ 。

A．重复性

B．线性度

C．灵敏度 D．固有频率

（ ）14. 固体半导体摄像元件CCD是一种________。

A．PN结光电二极管电路 B．PNP型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路 D．NPN型晶体管集成电路

（ ）15. 为了抑制干扰，常采用的电路有______ 。

A. A/D转换器 C. 变压器耦合

B. D/A转换器 D. 调谐电路

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（ ）16．压电式加速度传感器是________信号的传感器。

A. 适于测量任意 C. 适于测量缓变

B. 适于测量直流

D. 适于测量动态

（ ）17. 为获得较好的动态特性，在二阶传感器设计时，一般选择ξ_______。

A. ξ>1 C. ξ=0.6～0.7

B. ξ=1

D. ξ=0

（ ）18．光电效应中，入射光的频率________红限频率，才可能产生光电子。

A．大于、等于 C. 小于﹑等于

B. 小于

D. 任何情况

（ ）19.传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的________ 。

A. 线性度越好 B. 迟滞越小

C. 重复性越好 D. 分辨力越高

（ ）20. 气敏传感器按设计规定的电压值使加热丝通电加热之后，敏感元件电阻值首先是急剧 地下降，一般约经2一10分钟过渡过程后达到稳定的电阻值输出状态，称这一状态为________。

A. 静态 C. 最终稳定状态

B. 初始稳定状态 D. 工作状态

（ ）21.气体传感器是指能将被测气体的_____转换为与其成一定关系的电量输出 的装置或器件。

A.成分 C.浓度

B.体积

D.压强

（ ）22. 一般说来，如果半导体表面吸附有气体，则半导体和吸附的气体之间会有电子的施受 发生，造成电子迁移，从而形成______。

A.电流

B.电势差

D.深层电荷

C.表面电荷层

（ ）23.多孔质烧结体敏感元件与厚膜敏感元件都是_____。

A.多晶体结构 C.非晶体结构

B.单晶体结构 D.金属氧化物结构

（ ）24. 热导率变化式气敏传感器因为不用催化剂，所以不存在催化剂影响而使特性变坏的问 题，它除用于测量可燃性气体外．也可用于_____的测量。

A.有机气体及其浓度

B.有机气体及其成分

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C.惰性气体及其浓度 D.无机气体及其浓度

（ ）25. 绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的_____。

A.质量 C.程度

B.体积 D.浓度

（ ）26. 相对湿度是气体的绝对湿度与同一_____下水蒸汽达到饱和时的气体的绝对湿度之比。

A.体积 C.环境

B.温度

D.质量

（ ）27. 湿度传感器是指能将湿度转换为与其成一定比例关系的_____输出的器件式装置。

A.电流 C.电量

度。

A.时间 C.空间

B.温度

B.电压 D.电阻

（ ）28. 响应时间反映湿敏元件在相对____变化时输出特征量随相对湿度变化的快慢程

D.湿度

（ ）29. 光电导效应发生在

A.金属材料 C.有机聚合物

B.半导体材料

D.光学玻璃

（ ）30.在光电倍增管中，产生光电效应的是

A.阴极

B.阳极 D.玻璃窗

C.二次发射级

（ ）31.光电二极管产生光电流的大小主要取决于

A.反向偏压大小 C.光照强度

B.负载电阻 D.温度

（ ）32. 发光二极管的工作条件是

A.加正向偏压 C.加反向偏压

B.发热 D.光照

（ ）33. 光敏晶体管的工作原理是基于（ ）效应。

A.外光电

B.内光电 C.热电

C.光生电动势

（ ）34. 在光电作用下，使物体的内部产生定向电动势的现象称（ ）效应。

A.内光电 C.热电

B.外光电 D. 光生伏特

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（ ）35. 在光作用下，使电子逸出物体表面的现象称（ ）效应。

A.内光电 C.热电

来检测。

A. 应变片

B. 热敏电阻 D. 湿敏电阻

B.外光电

D.光生伏特

（ ）36. 在使用测谎器时，被测试人由于说谎、紧张而手心出汗，可用_______传感器

C. 气敏电阻

（ ）37. 压电加速度传感器的结构最常见的是_________ 。

A. 纵向效应型

B. 横向效应型

C. 剪切效应型 D. 以上各种类型

（ ）38. 在采样保持环节中，采样开关被断开的时间称为________ 。

A.采样时间 C.采样周期

B.保持时间 D.缓冲时间

（ ）39.封装在光电隔离耦合器内部的是________ 。

A. 一个发光二极管和一个发光三极管 B. 一个光敏二极管和一个光敏三极管 C. 两个发光二极管或两个光敏三极管 D. 一个发光二极管和一个光敏三极管

（ ）40.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ ）

A．压力

B．力矩

D．厚度

C．温度

三. 多项选择

（ABCD）1. 压电效应具有以下特点.

A.当某些材料在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形时，其表面上会产生电荷；

B.若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态； C.晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比；

D.如对晶体施加一负变电场，晶体本身将产生机械变形，这种现象称为逆压电效应

（BCD ）2. 以下材料具有压电效应的有.

A.所有晶体 C.锆钛酸铅

B.钛酸钡 D.石英

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（ABC ）3. 石英晶体在哪个轴上有压电效应.

A.Ｘ轴 C.Ｚ轴

B.Ｙ轴

D.没有哪个轴有压电效应

（C ）4. 压电式力传感器可以测量以下力学量信号.

A.静态力

B.稳态力

D.所有力学量信号都可以

C.动态信号

（ABCD）5. 传感器静态响应特性包括许多因素，以下属于静态特性因素的有：

A. 精度 C. 线性度

B. 重复性 D. 灵敏度

（ABC ）6. 阶跃输入时表征传感器动态特性的指标有哪些？

A.上升时间 C.过调量

B.响应时间 D.重复性

（ABCD）7. 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,这些参数包括以下的哪几种________ 。

A. 位移 C. 力

B. 加速度 D. 力矩

（ABD ）8. 改善气敏元件的气体选择性常用的方法有哪些？

A.向气敏材料掺杂其他金属氧化物或其他添加物 B.控制元件的烧结温度 C.改变元件的组合结构 D.改变元件工作时的加热温度

（ ）9.下列传感器中，能量控制型传感器是（ BC ） ，能量转换型传感器是（ AD ） 。

A.光电式 C.电容式

B.应变片 D.压电式

（ABC ）10. 下列传感器可以进行位移测量的传感器有__________。

A.光纤传感器

B.差动变压器

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C.电阻传感器 四. 名词解释

D. 光电池

1. 传感器.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和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

2. 零阶传感器.其输入量无论随时间如何变化，其输出量的幅值总是与输入量成确定的比例关系，在时间上也不滞后，幅角φ等于零。

3. 应变效应.导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。

4. 横向效应.应变计既敏感纵向应变，又同时受横向应变影响而使灵敏系数及相对电阻比都减小的现象，称为横向效应。

5. 压阻效应.半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象就称为压阻效应。

6. 化学气相沉积（CVD）.是半导体技术中一种常用的薄膜生长技术，这种技术使用化学的方法来沉积薄膜。

7. 光电效应.它是光照射到某些物质上，使该物质的电特性发生变化的一种物理现象，可分为外光电效应和内光电效应两类。

8. 热释电效应.指该种材料中自发极化的强度随温度的变化而变化的效应。 9. 光敏电阻器的亮电阻.指光敏电阻器受到光照射时的电阻值。

10. CCD.电荷藕合器件，它使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷。

11. 压电效应.在某些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面(极化面)上出现符号相反的束缚电荷，这种效应称为压电效应。

12. 声表面波.声表面波是一种沿弹性基体表面传播的声波，其振幅随压电基体材料深度的增大按指数规律衰减。

13. 声表面波传感器.将被测量的变化转换为声表面波振荡器振荡频率的变化，这样就构成了相应用途的声表面波传感器，它是一种新型的频率式传感器。 14. PN结型热敏器件.PN结温度传感器是一种利用半导体二极管、三极管的特性与温度的依赖关系制成的温度传感器。

15. 相对湿度.相对湿度是绝对湿度与最高湿度之间的比，它的值显示水蒸气的饱和度有多高。

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