1、06 春期传感器原理与应用课程期末复习指导重庆电大远程导学中心理工导学部2006-6-11第一部份 课程考核说明1考核目的考核学生在传感技术方面的知识，学生对工程检测中常用传感器的结构、工作原理、特性、应用及发展方向的了解，是否具备正确选用传感器的能力。2考核方式以重庆电大期末考试文件为准。3命题依据本课程的命题依据是传感器原理与应用课程的教学大纲、教材、实施意见。4考试要求本课程的考试重点包括基本知识和应用能力两个方面，主要考核学生对常用传感器原理的基本理论、结构、特点及应用能力。5考题类型及比重考题类型及分数比重大致为：填空题(42%)；选择(30%) ；原理简述 (8%)；看图做答（10
2、%） ；应用（10%） 。6、适用范围、教材本课程期末复习指导适用范围为成人教育专科机电专业的基础课程。考试命题的教材是中央广播电视大学出版社出版、张正伟编著的传感器原理与应用(2002 年 8 月第 11 次印刷)。第二部份 期末复习重点范围第一章 传感器和测量的基本知识重点掌握：传感器的一般特性：静态特性；线性度、迟滞、重复性、灵敏度；动态特性的定义和要求。一般掌握：测量的概念；测量方法；直接测量的几种方法；仪表的精确度与分辨率。弹性敏感元件的定义；弹性敏感元件的弹性特性；刚度和灵敏度；弹性敏感元件的形式及其应用范围。第二章 电阻式传感器及应用重点掌握：应变片的结构和材料；电阻应变片的工作
3、原理；电阻应变片的工作特性及参数：电阻应变片的温度误差及补偿方法；电阻应变片桥路；应变仪简介；应用：应变式力传感器、应变式压力传感器、应变式加速度传感器等。一般掌握：热电阻工作原理、材料及常用热电阻；普通工业用热电阻式传感器的简单结构；应用：主要讲测温，扩散到热电阻式流量计。电位器的结构与特点；线性线绕电位器的空载特性和负载特性；非线性线绕电位器。第三章 电感式传感器及应用重点掌握：三种电感式传感器的原理、结构、应用。一般掌握：自感式测量线位移和角位移的静态量和动态量，测量力和压力的方法。 差动变压器式的配用电路、差动相敏检波电路和相敏整流电路应用：位移测量，振动、加速度和压力测量。电涡流式被
4、测体的材料、形状和大小对传感器灵敏度的影响；配用电路简介。第四章 电容式传感器及应用重点掌握：电容式传感器的工作原理及结构形式一般掌握：电容式传感器的测量电路及应用 电容式传感器的特点、测量电路简介。第五章 谐振式传感器及应用重点掌握：振弦式结构、工作原理、激励方式。 振筒式结构、工作原理；振动频率与压力关系。振膜式结构、工作原理、应用。一般掌握：应用：振筒式压力传感器、振动管式密度传感器应用：振弦式压力传感器、振梁式压力传感器、振弦式扭矩传感器第六章 光传感器及应用重点掌握：真空光电器件：真空光电变换原理和光电阴极、真空光电管、真空光电倍增管。一般掌握：光敏元件内光电效应；光敏电阻、光敏二极
5、管和光敏三极管及其光谱特性和应用。光栅传感器的结构、工作原理、辨向和细分。第七章 电势型传感器及应用时重点掌握：热电偶工作原理；材料和常用热电偶；结构；冷端处理及测量误差、延伸线；应用。光电池光伏效应；硒、硅光电池。石英晶体的压电效应、压电陶瓷的压电效应(压电元件的受力状态和变形方式) ，压电材料和配用电路简介(电荷放大器 )。霍尔效应；霍尔元件的构造和基本电路、特性参数；霍尔元件的温度补偿和不等位电势补偿。一般掌握：微位移的测量、磁场的测量。压电式测力传感器、压电式加速度传感器振动的测量、扭矩的测量。第八章 其它半导体传感器及应用一般掌握：热敏电阻特点、材料、特性、结构及应用。固态压敏电阻：
6、半导体压阻效应；扩散硅压阻器件的结构简介、工作原理。湿敏电阻：湿敏元件及应用的介绍。 磁敏元件：磁敏二极管和磁敏三极管的工作原理、特性及应用。气敏元件：半导体气敏电阻的工作原理、特性及应用第三部分 综合练习题一填空题1光电管由一个光电阴极和一个阳极封装在真空的玻璃壳内组成，其技术性能主要取决于：。2国家已定型批量生产了标准化热电偶。同一型号的具有良好的 ，有统一的 表，并有与之配套的记录和显示仪表，给生产和使用带来方便。3为了增大灵敏度，压敏电阻常常扩散（安装）在薄的 上。压力的作用先引起 ，随之使压敏电阻承受应力。4电涡流传感器的基本结构是由 和 组成。其中 是主体，因而它的性能对整个测量系
7、统的性能产生重要影响。5传感器实际输出输入曲线与理论直线之间的偏差称为传感器的 ，误差，其中的 ，与输出满度值之比称为传感器的线性度。通常希望线性度越 越好。6电阻应变片是将机械构件上的微小 转换成电阻变化的传感元件，谐振传感器中的传感元件是将 转换成 的元件。7螺线管三节差动变压器式传感器工作时，其零点残余电压中的基波部分主要是由 ，产生的，因此调节活动铁芯的位置 清除它。8磁敏二极管工作时加 向电压。由于它的磁灵敏度很高，特别适合测量 。9正温度系数剧变型和临界温度型热敏电阻不能用于 温度范围的温度控制，而在某一 温度范围内的温度控制中却十分优良。10振弦式传感器是经被拉紧的钢弦作为传感元
8、件，其 ，与弦的张紧力的平方根成正比。11减少螺线管式差动变压器传感器零点残余电压最有效的办法是尽可能保证传感器的 、 相互对称（任填两个） 。12空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用 式电容传感器。13把两块栅距相等的光栅叠在一起，让它们的刻度之间有 ，这时光栅上会出现若干条明暗相间的带状条纹，称 。14磁电式传感器是利用 。原理将运动速度转换成 信号输出。15传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 与输入 的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是 。16铂热电阻的纯度通常用 比表示。17用弹性元件和电阻应变力及一些附件可以组成应变式传感器，按用途
9、划分有应变式传感器、应变式 传感器等（任填两个） 。18霍尔元件的测量电路中：直流激励时，为了获得较大的霍尔电势，可将几块霍尔元件的输出电压 ；交流激励时，几块霍尔元件的输出通过 适当地联接，以便增加输出。19由光电管的光谱特性看出，检测不同颜色的光需要选用 不同的光电管，以便利用光谱特性 的区段。20单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式传感器优点很多，缺点式 低。它广泛用于测量 。21利用电涡流式传感器测量位移时，为了获得较好的线性度较高的灵敏度，应该让的距离大大小于 。22国家已定型批量生产了标准化热电偶，同一型号的具有良好的 ，有统一的 表，并有与之配套的记录和显示仪表，给生产和使用
10、带来方便。23振膜式传感器由 、振膜、激励器和拾振器组成。24气敏元件接触气体时，由于其表面 ，致使其电阻率发生明显变化。25磁电式传感器由温度误差，通常用 ，分路进行补偿。26传感器中 感受被测量，并输出与被测量成 关系的的元件，称为敏感元件。27应变式传感器中的测量电路式将应变片的 转换成 的变化，以便方便地显示被测非电量的大小。28螺线管式差动变压器传感器中，其线圈组合按绕组排列方式有一节式、二节式 五节式。通常多采用 。29应变式传感器是由 和电阻应变片及一些附件组成的。30对于简单的拉伸和压缩来说，当半导体电阻上的作用应力与电流方向一致时，其电阻率的 与 成正比。31减少霍尔元件温度
11、误差的措施有：a. ，减少由输入电阻随温度变化引起的误差。b.激励电极 ，减少由于灵敏度随温度变化引起的误差。32计量光栅传感器是由主光栅、 光栅和光路系统及光电接收元件组成。33电涡流传感器工作时，被测物体的 率和 率越小，则传感器的灵敏度越大。34与差动变压器传感器配用的测量电路中，常用的相敏检波器有两种： 电路和 电路。二、选择题1热电偶可以测量（ ）A压力B电压C温度D热电势2光敏三极管工作时（ ）A基极开路、集电结反偏、发誓结正偏B基极开路、集电结正偏、发射结反偏C基极接电信号、集电结正偏、发射结反偏3应变力的允许工作电流参数是指（ ）A允许通过应变片而绝缘材料因受热而未损坏的最大电
12、流B允许通过应变片而敏感栅受热未烧坏的最大电流C允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流4在光线作用下，半导体电导率增加的现象属于（ ）A外光电效应B内光电效应C光电发射5压电陶瓷传感器与压电石英晶体传感器的比较是（ ）A前者比后者灵敏度高B后者比前者灵敏度高C前者比后者性能稳定性好D后者比前者性能稳定性好6霍尔效应中，霍尔电势与（ ）A激磁电流成正比B激磁电流成反比C磁感应强度成正比D磁感应强度成反比7. 我国目前使用铜热电阻，其测量范围是( )。A-20 0150 B0 一 15C-50 一 150 D-50 一 6508单色光的波长越短，它的( )。A频率越高，其光子能量越大 B频率越
13、低，其光子能量越大C .频率越高，其光子能量越小 D频率越低，其光子能量越小9光敏二极管工作时，其上( )。A加正向电压 B. 加反向电压C不需加电压 D加正向、反向电压都可以10热敏电阻测温的原理是根据它们的( )。A伏安特性B热电特性C标称电阻值D测量功率11压电石英晶体表面上产生的电荷密度与（ ）A晶体厚度成反比B晶体面积成正比C作用在晶片上的压力成正比D剩余极化强调成正比12目前，我国使用的铂热电阻的测量范围是（ ）A200850CB50850CC200150CD20050C 13为了克服分布电容的影响，电阻应用片配用的测量电路多采用（ ）A直流平衡电桥B直流不平衡电桥C交流平衡电桥D
14、交流不平衡电桥14光敏电阻的性能好、灵敏度高，是指给定工作电压下（ ）A暗电阻大B亮电阻大C暗电阻与亮电阻差值大D暗电阻与亮电阻差值小15当变隙式电容传感器的两极板极间的初始距离 d0 增加时，将引起传感器的（ ）A灵敏度 K0 增加B灵敏度 K0 减小C非线性误差增加D非线性误差减小16热电偶中热电势包括（ ）A感应电势B温差电势C接触电势D切割电势17差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有( )。A 直流电桥 B变压器式交流电桥C差动相敏检波电路 D运算放大电路18电阻应变片配用的测量电路中，为了克服分布电容的影响，多采用( )A直流平衡电桥 B直流不平衡电桥C交流平衡电桥 D交流不平衡电
15、桥19目前，我国生产的铂热电阻，其初始电阻值有( )。A 30 B50C100 D4020振弦式传感器中，把被测量转换成频率的关键部件是( )。A激励器B拾振器C永久磁铁D振弦21光敏二极管工作时，其上（ ）A加正向电压B加反向电压C不需加电压D加正向、加反向电压都可以22热敏电阻测温的原理是根据它的（ ）A伏安特性B热电特性C标称电阻值D测量功率23单色光的波长越短，它的（ ）A频率越高，其光子能量越大B频率越低，其光子能量越大C频率越高，其光子能量越小D频率越低，其光子能量越小24我国目前使用的铜热电阻，器测量范围是（ ）A200150CB015CC50150CD50650C25振简式传感
16、器可以测量（ ）A力B压力C流体介质速度D流体介质密度26应变力的主要参数有（ ）A几何尺寸B初始电阻值C允许工作电流D额定电压27通常用应变式传感器测量( )。A 温度 B密度C加速度 D电阻28检测不同颜色的光，需要选用光电管的( )。A 同一型号灵敏度不同 B额定电压不同C光谱特性不同29用光敏二极管或三级管测量某光源的光通量时，是根据它们的什么特性实现的( )A 光谱特性 B伏安特性C频率特性 D光电特性30利用电涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和灵敏度，其激磁线圈（半径为 ra）与被测物体间的距离 x 应该满足( )。A xB raC D xra三、原理简述1简述空气介质
17、变间隙式电容传感器的工作原理。2简述振筒式传感器的工作原理。3简述电陶瓷的工作原理。四、看图填空1 （1）图 1 是 动 电感传感器结构示意图。（2）图 1 中各编号名称:是 ，是 ，是 。2 （1）图 2 是与 式传感器配用的单臂接法 测量电路。（2）图 2 中：C 是 电容；IP 是 电流。3 （1）图中所示是 式 传感器结构示意图。（2）图中各编号名称：是 。是 。是 。是 。五应用题1图 2 是一个悬臂梁，现今用电阻应变片测量作用力 F。若考虑电阻应变片的温度线路补偿，请画图表示应变片粘贴的位置和测量线路的接法。2图中虚线框内的电路是 动 式传感器的等效电路。其余部分是该传感器常用的 动 测量电路。
