郑州大学西亚斯学院2011-2012学年第二学期期末试卷（供2009 级电子工程系系自动化专业使用）试题一填空题(共12分，每空1分)1、一精度等级为0.5级、量程范围0—600o C的温度传感器，它最大允许绝对误差是±3o C 。

2、传感器由敏感元件和转换元件组成。

3、测量误差按其呈现的规律及产生的原因分为系统误差、随机误差、和粗大误差。

4、用一光电式编码器测角位移，若采用6位二进制码盘，其输出读数初始位置时为：000001，终点位置时为：000011，这个角位移为11.2o。

5、电容式传感器可分为变极距型、便面积型、变介电常数型三种。

6、智能式传感器是传感器和微处理机结合实现的试题二单选题(共18分，每题3分)1、光敏电阻是基于（C ）而工作的。

A 外光电效应B 光生伏特效应C 光电导效应D 热电效应2、下列传感器不属于非接触式测量的是（C ）。

A 超声波传感器B 电涡流式传感器C 差动变压器式传感器D 微波传感器3、下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是( C )A自感式传感器B电容式传感器C磁电感应式传感器D应变式传感器4、下列器件中最合适作转速测量的传感器是（ D ）。

A 应变式传感器B 变磁阻式电感式传感器C 差动变压器式传感器D 变磁通式磁电式传感器5、下列属于热探测器工作机理的是（A ）。

A 热释电效应B 热电效应C 内光电效应D 外光电效应6、MOS二极管气敏元件对氢气的检测是利用MOS二极管的（ A ）特性的变化。

A 电容—电压B 电阻—电压C 阈值电压D 电阻—电流试题三简答题(共30 分，每题5分)1、传感器的静态特性指标主要有哪些？（不少于5个）答：传感器的静态特性指标主要有：灵敏度，线性度，重复性，迟滞、漂移2、简述差动变磁阻式传感器与差动变压器式传感器的工作原理的区别。

答：差动式电感传感器是利用改变线圈的自感系数来工作的；而差动变压器式则是利用改变原线圈与两个次级差动式副线圈的互感系数来工作的。

3、光纤传感器测量的基本原理是什么？光纤传感器分为哪两类？它们怎么区别？答：光纤传感器测量的基本原理是基于光在光纤中传输过程中被测量发生变化时光的相应特性参数发生变化。

光纤传感器分为：功能型、非功能型区别：功能型光纤传感器光纤除了传光还能感受被测量的变化，非功能型光纤传感器光纤只起传光作用4、压电式传感器能否测量静态信号？为提高压电式传感器输出灵敏度压电元件的连接形式有哪几种？各有什么特点？答：不能压电式传感器压电元件的连接形式有两种:串联和并联。

并联接法输出电荷大，电容大，适合在测量慢变信号并且以电荷为输出量的场合。

串联接法输出电压大，电容小，适合以电压作为输出信号，并且测量电路输入阻抗很高的场合。

5、 微波传感器由几部分构成？各部分的作用是什么？ 答：由微波振荡器、微波天线及微波检测器组成。

微波振荡器产生微波信号； 微波天线发射微波信号； 微波检测器接收信号。

6、简述压电式超声波传感器的工作原理。

利用一超声波传感器用时差法测量一容器内被测介质低部到顶部的高度，请给出测量方法，并说明工作原理。

答：压电式超声波传感器的工作原理：是基于压电效应。

逆压电效应把电能转 化为机械能把高频的电振动通过压电元件转换为高频的机械振动产生超声波，因而可作超声波发声器。

正压电效应把高频的机械振动通过压电元件转换为高频的电振动信号，因而可作超声波接收器。

利用时差法 t=2h/c试题四 计算题 (共 24 分，每题8分)1、一电阻应变片的电阻R 1=100Ω，灵敏系数K=2，当试件受力F 时，应变片承受应变ε=500μm/m ，试求：⑴ 电阻的相对变化量11R R ∆。

（2分）⑵ 若采用直流电桥测量电路，请画出测量电路图。

（3分） ⑶ 若供电电源E=5V ，求电桥的输出电压U 0=？（3分）解：⑴36111021010002R R --⨯=⨯⨯==∆εK(2)U O =-)(411R R E ∆=- 3102-⨯（V ）⑶U O =-)(211R R E ∆=- 3104-⨯（V ） 2、某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45Ω/℃ 电桥： 0.01V/Ω 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/V 求：(1)测温系统的总灵敏度；（4分）(2)记录仪笔尖位移2cm 时，所对应的温度变化值。

（4分） 解：（1）测温系统的总灵敏度为18.02.010002.045.0=⨯⨯⨯=S cm/℃（2）记录仪笔尖位移4cm 时，所对应的温度变化值为22.2218.04==t ℃3、将一支灵敏度0.05mV/o C 的热电偶与电压表相连，电压表接线端处温度为25o C 。

电压表上读数为50 mV ，求热电偶的热端温度。

（8分） 解：()))((0,500,50,E t E t E -=()))((mV E t E t E 5306.050500,5050,0,=⨯+=+=C t o 3.88306.053==试题五 分析设计题 (共16 分，每题8分)1、请列举三种能检测湿度的传感器，并说明其工作原理。

(8分)2、现要设计一个数字显示湿度计，请给出设计方案，并给出数字显示湿度计系统组成框图。

（8分） 答：1、电容式传感器，湿敏电阻传感器，微波传感器电容式传感器：湿度变化时其介电常数发生变化将引起电容式传感器电容的变化。

微波传感器：湿度变化时微波功率将发生变化。

湿敏电阻传感器：湿度变化时电阻率随湿度变化而变化。

2、可采用湿敏电阻传感器做测湿元件，可采用单片机作为控制部分，采用LCD 显示 数字显示温度计系统组成框图郑州大学西亚斯学院2011-2012学年第二学期期末试卷（供 2009 级 电子工程系 系 自动化 专业使用）考试科目：传感器原理及应用 试卷类型： B 备注：（闭卷、可使用计算器 ）试题一填空题(共12分，每空1 分)1、光栅传感器由光栅读数头和光栅数显组成。

2、误差的表示方法有多种，能够表示测量质量好坏的是相对误差，仪表的精度等级是根据引用误差确定的。

3、一位移传感器每位移1mm时，输出变化2mv,此传感器的灵敏度= 2mv/mm 。

4、电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两大类。

5、为提高压电式传感器输出灵敏度压电元件的连接形式有串联和并联两种。

6、根据微波传感器的原理微波传感器分为反射式、遮断式两大类。

7、光敏二极管是基于光电导效应工作的。

试题二单选题(共18 分，每题3 分)1、下列传感器中最适合作角度检测的是（ D ）。

A 超声波传感器B 应变式传感器C 电涡流传感器D 变面积型电容传感器2、下列器件是基于外光电效应工作的是（D ）。

A 光电池B 光敏电阻C 光敏二极管D 光电管3、MOS二极管气敏元件对氢气的检测是利用MOS管的（ A ）特性的变化。

A 电容—电压B 电阻—电压C 阈值电压D 电阻—电流4、下列器件中可以作1000o C以上的温度检测的是（ D ）。

A AD590B Pt100铂热电阻C Cu50铜热电阻D 热电偶5、用一光电式编码器测角位移，若采用6为二进制码盘其最小分辨的角度是（ C ）。

A 10.2oB 11.2oC 5.6oD 2.8o6、下列是热探测器工作原理的是（ D ）。

A 压电效应B 应变效应C 霍尔效应D 热释电效应试题三简答题(共25 分，每题5 分)1、传感器由哪几部分组成？它们的作用及相互关系如何？答：传感器由敏感元件和转换元件组成。

敏感元件实现直接感受相应被测量;转换元件将敏感元件感受的相应被测量转换为电信号。

2、差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？答：差动变压器式传感器的零点残余电压产生的原因是：传感器的两次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称；以及磁性材料的非线性。

消除它的方法：工艺上保证对称;选择合适的测量电路，如整流和相敏检波电路。

3、简述湿敏电阻的工作机理。

答：湿敏电阻的工作原理：由于水分子吸附在半导瓷湿敏电阻的表面使表面电势下降，将吸引更多的空穴到达表面，于是其表面层的电阻下降。

湿度上升，电阻下降。

4、什么是霍尔元件的不等位电势？不等位电势产生的原因是什么？画出霍尔元件的符号。

答：当霍尔元件的激励电流为I时，元件所处位置磁感应强度为零，霍尔电势不为零的电势。

霍尔元件产生不等位电势的原因有：霍尔电极安装不对称或不在同一等电位面上；半导体材料不均匀；激励电极接触不良。

5、热电偶为什么进行冷端温度补偿？常用的冷端温度补偿方法有哪几种？ 答：热电偶进行冷端温度补偿的原因：热电势只与热端和冷端温度有关，只有在冷端温度恒定时，热电偶的热电势和热端温度才有单值关系；热电偶的分度表是以冷端温度0O C 为基准进行分度的，实际使用时，冷端温度不为0O C 。

冷端温度补偿方法有：冷端温度修正法;冷端0O C 恒温法； 冷端温度自动补偿法。

四 计算题 (共 20分，每题10分)1、现用一变极距式电容式传感器测量位移，电容量为C X =εs/d ，若采用运算放大器式测量电路 ① 画出测量电路图。

（5分）② 求输出电压与极距d 的关系。

（5分） 解：①②输出电压为U O =-XC CU i可变换为电容变化与极距间的关系U O =-U iSC εd通过测量输出电压的值可得出极距的变化。

2、若某光栅传感器的光栅密度为100条/mm,标尺光栅和指示光栅之间的夹角θ=0.01rad. ① 求其形成的莫尔条纹间距B H 是多少？（5分）② 若采用四只光敏二极管接受莫尔条纹信号，并且光敏二极管响应时间为10-6s ，问此光栅允许最快的运动速度v 是多少？（5分） 解：⑴mm w 01.01001==mm w B H 101.001.0===θ⑵s m t w v /101001.06===- 五 分析设计题 (共25 分)现需用金属应变式传感器设计一数字电子称1、简述应变式传感器的工作原理。

（10分）2、试给出设计方案，并画出数字电子称系统组成框图。

（15分）答：1、应变式传感器的工作原理：基于应变效应而工作，应变片受力变形产生电阻阻值的变化，灵敏度一定时2、郑州大学西亚斯学院2011-2012学年第二学期期末试卷（供2010 级电子工程系系应用电子技术专业使用）考试科目：传感器原理及应用试卷类型： A 备注：（闭卷、可使用计算器）试题一填空题(共10 分，每空0.5 分)1、测量结果可由数值大小、测量单位组成。

2、热电偶传感器的热电势由温差电势和接触电势组成。

3、电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两大类。

4、传感器由敏感元件和转换元件组成。

5、基于内光电效应工作的光电器件有光敏电阻、光敏晶体管等。