传感器试题库2011(9)

199、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为几大类。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应，这类元件有 光电管、光电倍增 ；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。

200、通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为几大类。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应，这类元件有光电管、光电倍增；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。 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。

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)

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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

341图 线性电位器 输出电压USC和电刷位移之间的关系为

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

341图 线性电位器

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308题图

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。

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309题图：电容式差压传感器的结构与测量电路

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：

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?则

2??l，当液面高度为h时，

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?

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