传感技术与信号处理复习试题

绪论

.列出几项你身边传感测试技术的应用例子。

解：光电鼠标，电子台称，超声波测距，超声波探伤等。

第1章传感器的基本概念

1. 什么叫做传感器的定义？

最广义地来说，传感器是一种能把物理量、化学量以及生物量转变成便于利用的电信号的器件。

2.画出传感器系统的组成框图，说明各环节的作用。

答：

被测量 敏 感 元 件 转 换 元件 基 本 转 换电路 电量 传感器系统的组成框图 传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成， 1）.敏感元件：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

2）.转换元件：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。 3）.转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。

3.传感器有哪几种分类 ？

按被测量分类 ——物理量传感器 ——化学量传感器 ——生物量传感器 按测量原理分类 阻容 力敏 光电 声波 按输出型式分类 数字传感器 模拟传感器 按电源型式分类 无源传感器 有源传感器

4. 传感器的静态特性是什么？

静态特性表示传感器在被测量各个值处于稳定状态时的输入输出关系。也即当输入量为常量，或变化极慢时，这一关系就称为静态特性。

5. 传感器的动态特性是什么？

动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性，反映输出值真实再现变化着的输入量的能力。

6. 为什么要把传感器的特性分为静态特性和动态特性?

传感器所测量的非电量一般有两种形式：一种是稳定的，即不随时间变化或变化极其缓慢，称为静态信号；另一种是随时间变化而变化，称为动态信号。由于输入量的状态不同，传感器所呈现出来的输入—输出特性也不同，因此存在所谓的静态特性和动态特性。

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第2章 电阻式传感器

1. 如何用电阻应变计构成应变式传感器? 电阻应变计把机械应变信号转换成ΔR/R后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路或仪器，把应变计的ΔR/R变化转换成电压或电流变化（通常采用电桥电路实现这种转换。根据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥）。

2. 金属电阻应变片测量外力的原理是什么？

金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。

3. 电子秤中所使用的应变片应选择 B 应变片；为提高集成度，测量气体压力应选择 D 。

A.金属丝式 B.金属箔式 C.电阻应变仪 D.固态压阻式传感器

4. 应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择 C 测量转换电路。

A 单臂半桥 B 双臂半桥 C 四臂全桥 5. 假设电阻应变片的灵敏系数K=2，R0=120Ω。问：在试件承受600μεΔR=？

答：?R?R0k??120?2?600?10?6?0.144?

时，电阻变化值

第3章 电容式传感器

1. 电容式传感器有哪三大类？

a) 极距变化型 b)面积变化型 c) 介质变化型

2..在两片间隙为1mm的两块平行极板的间隙中插入___C____，可测得最大的电容量。 A.塑料薄膜 B．干的纸 C．湿的纸 D．玻璃薄片 3.电子卡尺的分辨率可达0.01mm，行程可达200mm它的内部所采用的电容传感器型式是 B 。

A.变极距式 B．变面积式 c．变介电常数式

4.在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中 B ， A．电容和电感均为变量 B.电容是变量，电感保持不变

c．电容保持常数，电感为变量 D．电容和电感均保持不变 5.利用湿敏电容可以测量 B 。

A.空气的绝对湿度 B．空气的相对湿度 c.空气的温度 D．纸张的含水量

6.电容式接近开关对 D 的灵敏度最高。 A.玻璃 B.塑料 C．纸 D.鸡饲料

电容式接近开关的检侧距离与被测物体的材料性质有很大关系，对介质损耗较大的介质（如各种含水有机物），它在高频交变极化过程中是需要消耗一定能量的(转为热量)，该能量由

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LC振荡电路提供，必然使LC振荡电路的Q值进一步降低，振荡减弱甚至停振。

第4章 电感式传感器

1.欲测量极微小的位移，应选择 A 电感传感器。希望线性好、灵敏度高、量程为1mm左右、分辩率为1um左右，应选择 C 自感传感器。

A.变隙式 B.变面积式 c.螺线管式

2.螺线管式自感传感器采用差动结构是为了 A 。 A．加长线圈的长度从而增加线性范围 B．提高灵敏度，减小温凛

C.降低成本 D．增加线圈对衔铁的吸引力

4.电涡流探头的激励频率从100kHz提高到900kHz时，电涡流的渗透深度将___D _。 A.增加1倍 B. 增加2倍 C.减少到原来的1/2 D. 减少到原来的1/3

由 δ=

1?f?? （μ电导率,ζ磁导率）可知

5.欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为 C 。而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频率通常约为 D 。

A. 50~100Hz B. 1~10kHz C.10~50kHz D. 100kHz~2MHz

6.当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感 L B ，调频转换电路的输出频率 f C 。

A. 不变 B. 增大 C. 减小

8.电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出_____C______的靠近程度。 A.人体 B.液体 C黑色金属零件 D.塑料零件

9.希望远距离传送信号，应选用具有 D 输出的标准变送器。 A．0～2V B．1～5V C．0～10mA D．4～20mA 10．生产布料的车间用图4 29所示的装置来检测和控制布料卷取过程中的松紧程度。请分析填空。

当卷取辊转动太快时，布料的张力将 增大 (增大/减小)。导致张力辊向 上 (上/下)位移。使差动变压器的衔铁不再处于中间位置，N2l与Nl之间的互感量M1 增加 (增加/减小)，N22与Nl的互感量M2 减小 ，因此U21 增大 (增大/减小)，U22 减小 ，经差动检波之后的u。为 负 (负／正)值，去控制伺服电动机，使它的转速变 慢 (快／慢)，从而使张力恒定。

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第5章 压电式传感器

1.当石英晶体受压时，电荷产生在 B 。

A．与光轴垂直的z面上 B.与电轴垂直的x面上

C．与机械轴垂直的y面上 C.所有的面；（x、y、z）

2. 动态力传感器中，两片压电片多采用 B 接法，可增大输出电荷量；在电子打火机和煤气灶点火装置中，多片压电片采用 A 接法．可使输出电压达上万伏，从而产生电火花，

A．串联 B．并联 c.既串联又并联

3.根据下图所示石英晶体切片上的受力方向，标出b、c、d晶体切片上产生电荷的符号。

4.使用压电陶瓷制作的力或压力传感器可测量 C 。 A. 人的体重 B. 车刀的压紧力

C. 车刀在切削时感受到的切削力的变化量 D. 自来水管中的水的压力

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5.两根高分子压电电缆相距2m．平行埋设于柏油公路的路面下约5cm，如图所示；它可以用来测量车速及汽车的载重量，并根据存储在计算机内部的档案数据．判定汽车的车型： 现有一辆肇事车辆以较快的车速通过测速传感器，两根PVDF压电电缆的输出信号如图b所示，求：

1)估算车速为多少km／h。

2)估算汽车前后轮间距(可据此判定车型)

3)说明载重量m以及车速νo与A、B压电电缆的输出信号波形之间的关系

PVDF压电电缆测速原理图

a)PVDF压电电缆测埋设示意图 b) A、B压电电缆的输出信号波形 1—公路 2—PVDF压电电缆测（A、B）共两根

解：

①. 由ν=d/t d=0.002km t=25(ms)×2=50ms=50/1000=0.05s=0.05/3600=0.0000139h ν=0.002/0.0000139=144km/h

②. L=ν·T , T=25(ms)×6(div)=150ms=150/1000=0.05s=0.05/3600=0.0000417h L=ν·T=144×0.0000417=0.006km=6m

③. 车载重量m与车速无关,而与压电电缆输出的信号幅度成正比关系

第6章 热电式传感器

1.什么是热电效应？（ 简述热电偶的测温原理及热电偶传感器的特点。）

答：将两种不同性质的导体A、B串接成一个闭合回路，如图所示，如果两接合点处的温度不同(T0 T),则在两导体间产生热电动势，并在回路中有一定大小的电流，这种现象称为热电效应。

T0 T

2．正常人的体温为37oC．则此时的华氏温度为 c ，热力学温度为 c 。 A 32F，100K ，B.99F，236K C．99F，310K D.37F．310K 由θ=（1.8t/0C+32）F 和 T=(t/0C+273.15)K

3． C 的数值越大，热电偶的输出热电动势就越大

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