(完整版)传感器试题填空题和简答题整理.doc

1、一：填空题（每空1分）1. 依据传感器的工作原理，传感器分 敏感元件 ， 转换元件 ， 测量电路 三个部分组成。2. 半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。3. 光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应 ， 内光电效应 ， 热释电效应 三种。4. 光电流与暗电流之差称为光电流。5. 光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。6. 金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用 直线栅式应变计 和 箔式应变计 结构。7. 反射式光纤位移传感器在位移-输出曲线的前坡区呈 线性关系，在后坡区与距离的平方成反比关系。8. 根据热

2、敏电阻的三种类型，其中 临界温度系数型 最适合开关型温度传感器。9. 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传感器 输出量的变化值 与相应的 被测量的变化值 之比，用公式表示 k（x）=y/x 。10. 线性度是指传感器的 输出量 与 输入量 之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准之线的不同，线性度分为 理论线性度 、 端基线性度 、 独立线性度 、 最小二乘法线性度 等。最常用的是 最小二乘法线性度。11. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为 金属式 和 半导体 式两大类。12. 利用热效应的光电传感器包含 光-热、 热-电 两个阶段的信息变换过程。

3、13. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。14. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。15. 传感器的静态特性有 灵敏度 、线性度、灵敏度界限、迟滞差 和稳定性。16. 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为 外光电效应 ，入射光强改变物质导电率的物理现象称为 内光电效应 。 17. 光电管是一个装有光电 阴极 和 阳极 的真空玻璃管。18. 光电管的频率响应是指一定频率的调制光照射时光电输出的电流随频率变化的关系，与其物理结构、工作状态、负载以及入射光波长等因素有关。多数光电器件灵

4、敏度与调制频率的关系为Sr（f）=Sr。/(1+4f)19. 内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。20. 国家标准GB 7665-87对传感器下的定义是：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或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。21. 传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器22. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)=输出量的变化值/输入量的变化值=y/x23. 应变计的粘贴对粘贴剂的要求主要有：有一定的粘贴强度；能准确传递应变；蠕变小；机械滞后小；耐疲劳性好；具有足够的稳定性能；对弹性元件和应变计不产生化学腐蚀作用；有适当的储

5、存期；应有较大的温度适用范围。24. 根据传感器感知外界信息所依据的基本校园，可以将传感器分成三大类： 物理传感器 ，化学传感器 ，生物传感器。 P325. 应变式测力与称重传感器根据弹性体的的结构形式的不同可分为 柱式传感器 、 轮辐式传感器 、 悬梁式传感器 和 环式传感器 26. 大多数接收器对所感受的波长是有选择性的，接受器对不同波长光的反应程度称为光谱灵敏度，其表达式为：27. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电阻 两部分组成。28. 应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计29. 传感器种类繁多，根据传感器感知外界信息的基本效应，可将传感器分为 基于物

6、理效应 ， 基于化学效应 ， 分子识别 三大类。30. 长为l、截面积为A、电阻率为的金属或半导体丝，其电阻为：。31. 传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈值、迟滞差、稳定性（5）32. 温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法（4）33. 在应变计设计过程中，为了减少横向效应，可采用直角线栅式应变计或箔式应变计。34. 光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，其中内光电效应可以分为光电导效应、光生伏特效应 。35. 应变计的允许的最高工作频率f是应变计的重要参数，若应变波幅测量的相对误差为e，在该材料中的传播速度为v，则对于L的应变计，其f= 。36

7、. 应变计根据敏感元件的材料不同，可分为金属式和半导体式。37. 应变计根据敏感元件的不同可以分为金属式和半导体式两大类。38. 应变测力传感器由弹性体、应变计和外壳组成。 39. 内光电效应分为光电导效应和光生伏特效应。40. 光敏电阻的温度特性的公式是=（R1为在一定光照下，温度为T1时的阻值；R2为在一定光照下，温度为T2时的阻值）41. 电阻应变计，也称应变计或应变力，是一种能将机械构件上的应变的变化转换成电阻变化的传感元件。42. 一个高阶系统的传感器总可以看成是由若干个零阶系统、一阶和二阶系统组合而成的。43. 敏感光栅越窄，基长越长的应变计，其横向效应引起的误差越 小 (大/小)

8、。44. 应变式传感器的基本结构通常可以分为两部分，弹性敏感元件和应变计。45. 应变计自补偿方法包括：选择式自补偿应变计和双金属敏感栅自补偿应变计。46. 入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。47. 光电倍增管是利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。48. 依据传感器的输出信号形式，传感器可分为 模拟式传感器 ， 数字式传感器 。49. 两个各有G1(s)和G2(s)传递函数的系统串联后，如果其阻抗匹配合适，相互之间不影响彼此的工作状态，那么其传递函数为 G(s)= G1(s) G2(s) 。50. 实验表明，金属线材的应变计实际灵敏度k恒 （、或）理论灵敏度系数k0

9、, 其原因除了粘合剂、基片传递变形失真外，主要原因是存在 横向效应 。51. 光电倍增管是利用 二次电子释放 效应，将光电流在管内部进行放大。它由 光电阴极 、 若干倍增极 和 阳极 三部分组成。52. 根据传感器感知外界信息所依据的基本效应，可将传感器分为三大类，分别是： 物理传感器 、 化学传感器 、 生物传感器 53. 输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小到同一入值时的输出值不相等，叫做 迟滞 现象。 迟滞差 表示这种不相等的程度。其值以 满量程 的输出FS的百分数表示。54. 由于环境改变而带来的温度误差，称为应变计的 温度误差 ，又称 热输出 55. 悬臂梁作为弹性敏感原件，根据其界

10、面形状不同，一般可分为 等截面梁 和 等强度梁 。56. 线性度和灵敏度是传感器的 静态 指标，而频率响应特性是传感器的 动态 指标。57. 金属电阻的 应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础。58. 光纤的类型按折射率变化类型分类有 跃阶折射率光纤 ，渐变折射率光纤，按传播模式的多少分类有 单模光纤， 多模光纤。59. 相位型光纤传感器通常使用相位检测的方法，该方法主要包括： 零差检测、外差检测、合成外差检测 等三种方法。60. 测量加速度的传感器种类很多，目前使用最广泛、最普遍的是 压电加速度传感器 61. 热敏电阻有三种类型，即 正温度系数型、 负温度系数型、 临界温度系数型62. 传

11、感器按工作原理分为： 应变式 ， 电容式 ， 电感式 等。63. 内光电效应分为：光电导效应和光生伏特效应。64. 光电二极管是利用PN结单向导电性的结构光电器件65. 依据光纤传感器的原理，可以分为 强度型(振幅型)光纤传感器 与 干涉型光纤传感器 。66. 从传感器机理上来说，光纤传感器可分为振幅型和相位型两种。67. 当某些晶体沿一定方向伸长或者压缩是，在其表面上会产生电荷，这种效应称为压电效应。68. 温度传感器从使用上分大致可以分为接触型和非接触型两大类69. 辐射能量的最大值所对应的波长随温度的升高想短波方向移动，用公式表达为。70. 半导体应变片工作原理是基于 压阻 效应，它的灵

12、敏系数比金属应变片的灵敏系数 大十倍 。71. 半导体色敏传感器是在同一硅基片上具有两个 深浅不同 的PN结，其中浅结 对 短波长光 响应好，深结对 长波长光 响应好72. 传感器灵敏度定义为：73. 光电二极管是利用PN结单向导电性的结构光电器件74. 变磁阻式传器是利用被测量调制磁路的磁阻,导致线圈电感量改变,实现对被测量测量的。75. 半导体传感器大致可分为接触型和非接触型，前者是让温度传感器直接与待测对象接触，后者是使温度传感器与待测对象离开一定距离，检测从待测对象放射出的红外线，从而达到测温的目的。76. 红外热辐射传感器，从原理上又可分为热电型和光量子型。77. 压电谐振式传感器有

13、 应变敏感型 、 热敏感型 、 声敏感型 、 质量敏感型 和 回转敏感型 等五种。78. 热敏电阻主要有哪三种类型： 正温度系数型（PTC）、临界温度系数型（CTR）、负温度系数型（NTC）。79. 温度传感器从使用上大致可分为（接触类）和（非接触类）两大类。 测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分）1、 霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势的大小。（2分）3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效

14、应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab（T，To）=。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称

15、为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分）6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（增加减小不变）（2分）7. 仪表的精度等级是用仪表的（ 相对误差 绝对误差 引用误差）来表示的。（2分）8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（ 变面积型 变极距型 变介电常数型）外是线性的。（2分）4. 测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 _绝对误差_ 、 相对误差 _ 和 引用误差 _ 三类，其中 _绝对误差_ 可以通过对多次测量结果求 平均 _ 的方法来减小它对测量结果的影响简答题1、 简说光电倍增管的工

16、作原理。答;利用二次电子释放效应，将光电流在管内部进行放大。所谓二次电子释放效应是指高速电子撞击固体表面，再发射出二次电子的现象。2、 简要说明光电倍增管的工作原理。光阴极在光子作用下发射电子，这些电子被外电场(或磁场)加速，聚焦于第一次极。这些冲击次极的电子能使次极释放更多的电子，它们再被聚焦在第二次极。这样，一般经十次以上倍增，放大倍数可达到1081010。最后，在高电位的阳极收集到放大了的光电流。输出电流和入射光子数成正比。3、 简述温度补偿方法有哪些？: (1)电桥补偿法。 (2)辅助测温元件微型计算机补偿法。 (3)应变计自补偿法。 (4)热敏电阻补偿法。 4、 温度传感器从使用上分

17、为什么？各自有何不同。温度传感器从使用上大致分文接触型和非接触型两大类，前者是让温度传感器直接与待测对象接触，后者是使温度传感器与待测对象离开一定距离，检测从待测对象放射出的红外线，从而达到测温的目的。5、 应变式传感器与其他类型传感器相比具有如下特点: (1)测量范围广、精度高。 (2)性能稳定可靠,使用寿命长。 (3)频率响应特性较好。 (4)能在恶劣的环境条件下工作。 (5)易于实现小型化、整体化6、 晶体的压电效应和反向压电效应的定义。答：当某些晶体沿一定方向伸长或压缩时,在其表面上会产生电荷(束缚电荷),这种效应称为压电效应。压电效应是可逆的,即晶体在外电场的作用下要发生形变,这种效

18、应称为反向压电效应。7、 应变计温度误差产生的原因？ 答：产生温度误差的原因有两点：（1）敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化。（2）试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，是应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。8、 光电效应可分为哪三种类型，简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器。答：光电效应可分为：a) 外光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸出表面的现象。光电管及光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特性的材料制造的。b) 内光电效应：指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此类。c) 光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照

19、射下，物体内部产生一定方向的电动势。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。9、 金属式应变片和半导体式应变片在工作原理上有什么不同？答：金属应变片是通过变形改变丝栅的几何尺寸，而它的电阻率一般不变，半导体应变片是基于压阻效应而工作的，就是说沿半导体晶轴的应变，使它的电阻率有很大的变化，从而产生电阻变化。 10、 传感器技术发展迅速的原因答：（1）电子工业和信息技术促进了传感器产业的相应发展 （2）政府对传感器产业发展提供资助并大力扶植 （3）国防、空间技术和民用产品有广大的传感器市场 （4）在许多高新技术领域可获得用于开发传感器的理论和工艺2.3静态特性标定方法是什么？答：标定方

20、法：首先是创造一个静态标准条件，其次是选择与被标定传感器的精度要求相适应的一定等级的标定用仪器设备。然后开始对传感器进行静态特性标定。2.7什么是系统误差？系统误差产生的原因是什么？如何减小系统误差？答：当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律性出现，则把这种误差称为系统误差。 系统误差出现的原因有： 工具误差：指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起的误差。 方法误差：指由于对测量方法研究不够而引起的误差。 定义误差：是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。 理论误差：是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的测量所引起的误差。环境误差：是由于测量仪表工作的环境（温

21、度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差。 安装误差：是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差。 个人误差：是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起的误差。减小系统误差的方法： 引入更正值法：若通过对测量仪表的校准，知道了仪表的更正值，则将测量结果的指示值加上更正值，就可得到被测量的实际值。 替换法：是用可调的标准量具代替被测量接入测量仪表，然后调整标准量具，使测量仪表的指针与被测量接入时相同，则此时的标准量具的数值即等于被测量。 差值法：是将标准量与被测量相减，然后测量二者的差值。 正负误差相消法：是当测量仪表内部存在着固定方向的误差因素时，可以改

22、变被测量的极性，作两次测量，然后取二者的平均值以消除固定方向的误差因素。 选择最佳测量方案：是指总误差为最小的测量方案，而多数情况下是指选择合适的函数形式及在函数形式确定之后，选择合适的测量点。 4.3如何获得传感器的静特性？答：传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。4.4传感器的静特性的用途是什么？答：人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。2检测系统的一般构成框图：1） 传感器是检测系统的第一环节，设计时要充分考虑被测量和被测对象的特点，在了解被测对象和各种传感器的特性的基础上，根据被测量精度的要求、被测量变化范围、被测量所处的环境条件、传感器的体积以及整个检测

23、系统的性能要求等限制，合理地选择传感器。2） 信号调理电路是对传感器的传输电信号做进一步的加工处理，多数是进行信号之间的转换，包括对信号的转换、放大滤波等。3） 纪录、显示仪器是将所测的信号变成一种能成为人们所理解的形式，以供人们观察和分析。4） 信号分析处理用来对测试所得的实验数据今夕处理、运算、逻辑判断、线性变换，对动态测试结果做频谱分析（幅值谱分析、功率谱分析）、相关分析等，完成 这些工作必须采用计算机技术。 数据处理结果通常送到显示器和执行机构去。所谓的执行机构通常指各种继电器、电磁铁、电磁阀门、电磁调节阀、伺服电动机等，他们在电路中是起通断、控制、调节、保护等作用的电气设备。数据显示

24、、纪录、分析、综合判断、决策、监控通信接口和总线信号调理电路传感器底层显示分析处理信号调理电路底层显示分析处理传感器3.传感器组成框图：敏感元件转换元件信号调理电路辅助电源电路被测信息输出信息论述CCD的工作原理，如何用设计一台摄像机。（6分）答：CCD是一种半导体器件，在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的，再在薄层上依次序沉积金属电极，这种规则排列的MOS电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。. 以石英晶

25、体为例简述压电效应产生的原理。（6分）答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下

26、一般要研究传感器的动态特性。（10分）答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而传感器的输入输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时，输入输出特性是二端网络的外部特性，即输入量和输出量的对应关系。由于输入量的状态（静态、动态）不同分静态特性和动态特性。传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。2. 从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。15感应同步器是利用 电磁感应 原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。17.红外图像传感器通常是由红外敏感元件和 电子扫描 电路组成。19. 薄膜 热电偶主要用于测量固体表面小面积瞬时变化的温度。22.光栅位移传感器无细分时，分辨率为0.02mm，在四细分后，其分辨率为 0.005mm。23.抑制干扰的方法主要是采取 单点接地 、屏蔽隔离和滤波。24.能用明确的 数学解析关系式 或图表描述的信号称为确定性信号。