传感器题库及答案

压电式传感器

一、选择填空题：

1、压电式加速度传感器是（ D ）传感器。

A、结构型

B、适于测量直流信号 C、适于测量缓变信号 D、适于测量动态信号

2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（ A ）。

A、晶体不产生压电效应

B、在晶体的电轴x方向产生电荷 C、在晶体的机械轴y方向产生电荷 D、在晶体的光轴z方向产生电荷

3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（ B ）。

A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应

4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（ C），压电陶瓷的稳定性（C ）。

A、高，差 B、高，好 C、低，差 D、低，好

5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。

A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 6、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。

7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有 电压 放大器和电荷 放大器两种形式。

二、简答题

1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？

答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。

2、压电式传感器为何不能测量静态信号？

答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。所以压电式传感器不能测量静态信号。

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3、压电式传感器连接前置放大器的作用是什么？

答：前置放大器的作用：一方面把传感器的高输出阻抗变换为低输出阻抗，另一方面是放大传感器输出的微弱信号。

电容式传感器

一、选择填空题

1、变极距型电容传感器的灵敏度K= 2/d0 。

2、电容式传感器采用 电容器 作为传感元件，将不同的 被测物理量 的变化转换为 电容量 的变化。

3、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为 面积变化型电容传感器 、 极距变化型电容传感器和 介质变化型电容传感器 。

4、电容式传感器常用的转换电路有： 二极管双T形交流电桥、 差动脉冲调制电路 运算 放大电路、 调频电路 和 电桥电路 等。 转换为电量的变化，进而实现非电量的测量。

5、移动电容式传感器的动极板，导致两极板有效覆盖面积A发生变化的同时，将导致电容量的变化，传感器电容改变量⊿C与动极板水平位移成 反比 关系，⊿C与动极板角位移成 反比 关系。

6、电容式传感器测量固体或液体物位时，应该选用（B）。

A、变极距式 B、变介电常数式 C、变面积式 D、空气介质变极距式

7、电容式传感器采用差动连接的目的是（D）。

A、改善回程误差 B、提高固有频率 C、提高精度 D、提高灵敏度

8、如将变面积型电容式传感器接成差动形式，其灵敏度将（B）。

A、保持不变 B、增大一倍 C、减小一倍 D、增大两倍

9、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（B）。

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

二、计算题

1、有一台变间隙非接触式电容测微仪，其传感器的极板半径r=4mm，假设与被测工件的初始间隙为d0=0.3mm，极板间介质为空气。试求：

如果传感器与工件的间隙减少Δd=10μm，电容的变化量。 2、一个以空气为介质的平板电容式传感器，其中 a=10mm，b=16mm，两极板间距d=1mm。测量时，若上极板在原始位置上向左平移了2mm，求该传感器的电容变化量。

2

3、一个圆形平板电容式传感器，其极板半径为5mm，工作初始间隙为0.3mm，空气介质，所采用的测量电路的灵敏度为100mV/pF，读数仪表灵敏度为5格/mV。如果工作时传感器的间隙产生2μm的变化量，则读数仪表的指示值变化多少格？

电阻式传感器

一、填空选择题

1、与金属箔式应变片相比，半导体应变片的最大优点是 灵敏度高 。 2、应变直流电桥测量电路中，全桥灵敏度是单臂电桥灵敏度的 4 倍。

3、应变直流全桥电路中，相邻桥臂的应变片的应变极性应 一致 （选一致或相反）。 4、将电阻应变片贴在 各种弹性敏感元器件 上可以构成测力、位移、加速度等参数的传感器。 5、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，这种现象称为 金属电阻应变 效应。固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称为 电阻应变 效应。 要把微小应变引起的微小电阻变化精确地测量出来，需要采用特别设计的测量电路，通常采用 交流电桥电路 或 直流电桥电路 。 6、电阻应变片的线路温度补偿方法有（ B ）。

A、差动电桥补偿法 C、补偿线圈补偿法

B、补偿块粘贴补偿应变片的电桥补偿法 D、恒流源温度补偿电路法

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（ ABC ）。

A、位移

B、加速度 C、力

D、力矩

二、简答题

1、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。 三、计算题

1、如果将100?的应变片贴在弹性试件上，若试件截面积S＝0.5×104mm2，弹性模量

－

E=2×10N/m，若由5×10N拉力引起的应变片电阻变化为1?，试求该应变片的灵敏系数。

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3

2、如题图1-1所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏度系数k?2.05，未受应变时R1?120?，当试件受力F时，应变片承受平均应变??8?10?4，求 ：

（1）应变片电阻变化量?R1和电阻相对变化量?R1/R1。

R1F（2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3v，求电桥输出电压是多少。

热电式传感器

1、热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种导体的__接触______电动势，另一部分是单一导体的___温差___电动势。

2、热电偶产生热电势必须具备的基本条件是1 两种导体的材料不同 、2 两接触点的温度不同 。

3、热电偶中热电势的大小仅与 导体材料 的性质、 接触点的温度 有关，而与热电极尺寸、形状及温度分布无关。

4、常用的热电式传感元件有 热电偶 、 热电阻 和热敏电阻。 5、在各种热电式传感器中，以将温度转换为电势或电阻的方法最为普遍，例如热电偶是将温度变化转换为 电势 的测温元件，热电阻和热敏电阻是将温度转换为 电阻 的测温元件。

6、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

7、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（ B ）。

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 8、热电偶中热电势由（B C ）组成。 A、感应电动势 B、温差电动势 C、接触电动势 D、切割电动势

9、工程（工业）中，热电偶冷端处理方法有（ C D ） A、热电动势修正法 B、温度修正法 C、0℃恒温法 D、冷端延长法

10、实用热电偶的热电极材料中，用的较多的是（ D ） A、纯金属 B、非金属

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C、半导体 D、合金 11、热电偶测量温度时，（ D ）。

A、需加正向电压

EAB(t,t0)?f(t)?f(t0)?f(t)?C??(t) C、加正、反向电压都可以

B、需加反向电压 D、不需加电压

12、 简述热电偶能够工作的两个条件是什么？

答：1、两金属电极的材料不同2、两接触点的温度不同 13、 简述热电偶测温原理？ 答：

可见：只要测出EAB（T,T0）的大小，就能得到被测温度T，这就是利用热电偶测温的原理 14、什么是中间导体定律和中间温度定律？它们在利用热电偶测温时有什么实际意义？ 答：中间导体定律：将由A、B两种导体组成的热电偶的冷端（T0端）断开而接入的三种导体C后，只要冷、热端的T0 、T 保持不变，则回路的总热电势不变。根据此定律，只要仪表两接入点的温度保持一致(T0 )仪表的接入就不会影响热电势。而且A、B结点的焊接方法也可以是任意的。中间温度定律EAB（T1, T3）=EAB（T1, T2）+EAB（T2, T3）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就是利用了热电偶的中间温度定律

传感器基础

1、传感器主要完成两方面的功能：检测和（ D ）。

A、测量

B、感知 C、信号调节

D、转换

2、属于传感器静态特性指标的是（A C ）。

A、重复性

B、固有频率 C、灵敏度

D、漂移

3、传感器的主要功能是（ A ）。

A、检测和转换 C、调制与解调

B、滤波与放大

D、传输与显示

4、传感器的下列指标中全部属于静态特性的是（ C ）。

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

5、一个实用的传感器由那几部分构成？各部分的功用是什么？用框图标示出你所理解的传

感器系统。

答： 敏感元件：直接感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件，是传感器的核心 。转换元件：将敏感元件输出的物理量转换成适于传输或测量的电信号。测量电路：将转换元件输出的电信号进行进一步的转换和处理，如放大、滤波、线性化、补偿等，以获得更好的品质特性，便于后续电路实现显示、记录、处理及控制等功能。 转敏测 被测量 电信号

换感量非电信号 元元电 件 件 路 辅助电5

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