《传感检测技术及创新应用》公选课复习思考题

《传感检测技术及创新应用》公选课复习思考题

第一章 传感器概述

? 1．列出你身边的传感器

汽车传感器。主要的物理传感器有光电式传感器、压电传感器、压阻 式传感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等

传感器在现代家庭中的应用比比皆是?：

数码相机、数码摄像机：红外测距传感器 冰箱、电饭煲：温度检测（热敏电阻）

2．试述传感器的定义，传感检测的地位和作用

定义：传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿

度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。

地位： 传感器技术是现代工业技术的一项重要的标志，传感器技术应用的水准是一个国家国力强弱的指标之一。

作用：传感器的作用可包括信息的收集、信息数据的交换及控制信息的采集。

3．试述自动测试系统发展历程

从台式仪器ATS 系统到卡式仪器ATS 系统，从卡式仪器ATS 系统到卡式仪器与台式

仪器混合的ATS 系统的发展过程。到目前为止，VXI 结构的仪器(主要对于大通道数的数字信号测量) 与GPIB 标准的台式仪器(主要对于性能要求严格的射频/微波信号测量) 相结合组建ATS 测试系统已成为军用ATS 测试系统普遍遵从的主流原则和典范。

4．传感器静态特性和动态特性的定义及技术指标是什么？

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。（线性度，迟滞，重复性，灵敏度，分辨力和阈值，稳定性和温度稳定性，漂移，静态误差[精度]）

动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性（固有频率、阻尼系

数、频响范围、频率特性、时间常数、上升时间、响应时间、过冲量、衰减率、稳态误差、临界速度、临界频率等）

第二章 传感与检测技术的理论基础

1． 测量的定义及分类是什么？

测量是利用合适的工具，确定某个给定对象在某个给定属性上的量的程序或过程

直接测量，间接测量，接触测量，不接触测量，组合测量，比较测量，零位法，偏位法 ，替代法，累积法

2． 试述测量误差的性质与分类。

测量所得的值与被测事物的真实值之间的差异（系统误差，偶然误差） 3. 什么是精密度，准确度，精确度？

在一定测量条件下，对某一量的多次测量中各观测值间的离散程度。

在一定测量条件下，观测值及其函数的估值与其真值的偏离程度。

计量的精确度亦称准确度(accuracy of measurement)，系指被测量的测得值之间的一致程度以及与其“真值”的接近程度，即是精密度和正确度的综合概念。

第三章 温度传感器

1．温标的定义和温标的分类 温度的数值表示法

华氏温标，列氏温标，摄氏温标，开氏温标

2．测温方法分类及其特点

接触法：，测温准确度较高，对感温元件的结构、性能要求苛刻，测量热容量小的物体有困难；测量移动物体有困

难；可测量任何部位的温度；便于多点集中测量和 自动控制

非接触法：：不与被测物体接触，也不改变被测物体的温度分布，热惯性小，

法测温上限很高，可测量移动物件的温度，通常测量表面温度

3．什么叫热电阻效应？阐述热电阻式传感器的概念、功能及分类及测量范围。 将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路，当导体的两个连接点之

间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应

热电式传感器是一种将温度变化转换为电量变化的装置。

金属热电阻（铂热电阻，铜热电阻）（－200～+1000℃），半导体热敏电阻（>1000）

4．用热电阻传感器进行测温时，经常采用哪种测量线路(三线制和四线制)？热电

阻与测量线路有2种连接方式？

5．解释热电效应、热电势、接触电势和温差电势？

所谓的热电效应，是当受热物体中的电子(洞)，因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。而这个效应的大小，则是用称为thermopower(Q)的参数来测量，其定义为Q=E/-dT(E为因电荷堆积产生的电场，dT则是温度梯度)。

热电势：当两个热电极的材料选定后，热电势就是两个分别与接点温度有关的函数之差。

接触电势：两块不同的金属导体A和B相互接触，由于金属的费米能级不同，相互接触时发生电子交换，达到平衡后, 两块金属中产生接触电势差。 温差电势

两种不同的金属接触，如果两个触点间有一定温度差时，则产生温差电势。 根据温差电势现象，选用温差电势大的金属，可以组成热电偶用来测量温度和高频电流。

此外，温度升高，会使金属电阻增大；合金元素和杂质也会使金属电阻增大；机械加工也会使电阻增大；电流频率升高，金属产生趋肤效应，导体的交流电阻也增大。

6．什么叫中间导体定律和中间温度定律？试述在工程上的应用。

在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这就是中间导体定律。

应用:依据中间导体定律，在热电偶实际测温应用中，常采用热端焊接、冷端开路的形式，冷端经连接导线与显示仪表连接构成测温系统。

7．简述热电偶冷端处理的几种方式及其各自的特点？

热电偶的冷端温度 补偿和非线性处理

8. 试述热敏电阻的三种类型？ 分类

PTC热敏电阻、NTC热敏电阻、CTR热敏电阻

第四章 力，力矩及压力检测，电阻应变片式传感器

1．说明电阻应变片的组成、规格及分类。

电阻应变片有多种形式，常用的有丝式和箔式。它是由直径为0.02～0.05mm的康铜丝或者镍铬丝绕成栅状（或用很薄的金属箔腐蚀成栅状）夹在两层绝缘薄片（基底）中制成，用镀锡铜线与应变片丝栅连接作为应变片引线，用来连接测量导线。

电阻应变片的分类

若在一个基底上只有一个敏感栅，为单轴式应变片，用于测量栅轴方向的应变。若在同一基底上按一定角度布置了几个敏感栅，则可测量同一点沿几个敏感栅栅轴方向的应变。这种应变片称为多轴应变片，俗称应变花。应变花主要用于测量平面应力状态下一点的主应力和主方向。常见的应变花有等角应变花，即三个敏感栅轴线互成120度角。直角应变花为两敏感栅轴线互相垂直，另一敏感栅轴线在它们的角平分线上。

一般应变片的原始电阻值为：60欧姆，120欧姆，250欧姆，600欧姆，1000欧姆，其中以120欧姆的最为常用。

2．什么叫应变效应？利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理 应变效应：导体或半导体电阻随其机械变形而变化的物理现象

3．试述应变片温度误差的概念、原因和补偿方法。

4．拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路。试问，（1）四个应变片应怎样粘贴在悬臂梁上？（2）画出相应的电桥电路图。

第五章 长度检测，电容式传感器

1．试述电容式传感器的工作原理与分类极其应用

原理：电容式传感器也常常被人们称为电容式物位计，电容式物位计的电容检测元件是根据圆筒形电容器原理进行工作的，电容器由两个绝缘的同轴圆柱极板内电极和外电极组成，在两筒之间充以介电常数为e的电解质时，两圆筒间的电容量为C=2∏eL/lnD/d，式中L为两筒相互重合部分的长度；D为外筒电极的直径；d为内筒电极的直径；e为中间介质的电介常数。在实际测量中D、d、e是基本不变的，故测得C即可知道液位的高低，这也是电容式传感器具有使用方便，结构简单和灵敏度高，价格便宜等特点的原因之一。

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