2012年自动检测技术及应用试题库知识点总结考试重要考点最新经典版

7. 影响超声波的衰减程度的因素有介质和（ B ）

A．温度 Ｂ．频率 Ｃ．湿度 Ｄ．浓度 8. 电容式湿度传感器主要包括陶瓷电容式和（ B ）

A．金属电容式 Ｂ．高分子电容式 Ｃ．半导体电容式 Ｄ．单晶电容式 9. 利用外光电效应原理制成的光电元件是（ B ）

A．光敏电阻 Ｂ．光电管 Ｃ．光电池 Ｄ．光敏晶体管 10. 热电偶回路电动势主要包括接触电势和（ D ）

A．辐射电势 Ｂ．温度电势 Ｃ．热电势 Ｄ．温差电势

三、判断题（40个）P8-P10

1.传感器的迟滞会引起分辨率变差，或造成测量盲区，故一般希望迟滞越小越好。( √ ) 2．热敏电阻不能用于空气绝对湿度的测量。( × )

3．集肤效应与激励源频率f、工件的电导率σ、磁导率μ等有关，频率f越高，电涡流的渗透深度就越深。( × )

4．石英晶体的居里点为575℃。( √ )

5．所谓鉴相型是根据感应电动势的相位鉴别位移量的信号处理方式。( × ) 6.压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。（ ? ）

7，光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。这样光敏电阻的灵敏度就高。（? ）

8，真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且是可以测量的。（ ? ）

9.线性度是传感器的静态特性之一。 （√ ） 10.电涡流式传感器可以进行无接触测量和探伤。 （√ ） 11.光电三极管不是根据光电效应原理制成的。 （× ） 改正: 光电三极管是根据光电效应原理制成的。

12.应变片式压力传感器仅能对压力进行测量。 （× ） 改正: 应变片式压力传感器可以对压力进行测量。

13.热敏电阻除了用于温度传感器外，还可用于湿度传感器。 （ √ ） 14.时间响应特性为传感器的静态特性之一。 （× ） 改正: 时间响应特性为传感器的动态特性之一

15.变压器式传感器可以进行无接触测量。 （√ ） 16.光敏二极管是根据压电效应原理制成的。 （× ） 改正: 光敏二极管是根据内光电效应原理制成的。

17.电阻应变片式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。 （√ ） 18.石英音叉谐振传感器是利用石英晶体的压电效应和谐振特性制成的。（√ ） 19.传感器的稳态响应指的是输入信号为正弦信号的频率响应。 （√ ） 20.电容式传感器不可实现非接触测量。 （× ） 21.在传感器的基本特性中，瞬态响应特性是其动态特性之一。 （√ ） 22.电涡流式传感器不可以进行无接触测量。 （× ） 改正: 电涡流式传感器可以进行无接触测量。

23.钛酸钡压电陶瓷可用于制备光电传感器。 （× ） 改正: 钛酸钡压电陶瓷可用于制备压电传感器。

24.电容式传感器可以对位移、加速度、压力等进行测量。 （√ ） 25.接触燃烧式气体传感器属于气敏传感器。 （ √ ） 改正: 电容式传感器可实现非接触测量。

23.在电磁波谱的可见光范围内，紫光携带的能量最大。 （√ ） 24光电耦合器件仅是光敏元件的组合。 （× ） 改正: 光电耦合器件是发光元件和光敏元件的组合。

25.超声波测流速的机理是它在静止流体和流动流体中的传播速度不同。（√ ） 26.线性度描述的是传感器的动态特性之一。 （ × ） 改正: 线性度描述的是传感器的静态特性之一。

27.磁敏传感器可以进行无接触测量。 （ √ ） 28.压电式压力传感器是根据压电效应原理制成的。 （ √ ） 29.力敏传感器可以对力、力矩、压力等进行测量。 （ √ ） 改正: 热电偶属于温度传感器。

30. 热电偶不属于温度传感器。 （× ）

31. 智能传感比普通传感器性能优越，它输出的信号一定为数字信号。 （× ） 改正: 智能传感比普通传感器性能优越，它输出的信号可以为数字信号。

32. 电涡流式传感器可以进行无接触测量位移、振幅、板材厚度等参量。 （√ ） 33. 磁敏二极管是根据光生伏打效应制成的。 （ × ） 改正: 磁敏二极管是根据内光电效应制成的。

34. 霍尔传感器是根据霍尔效应制成的传感器。 （ √ ） 35. 谐振传感器可以测量压力、频率等参量。 （ √ ） 36.传感器按输入量分为模拟式和数字式传感器。 （× ） 改正: 传感器按输出量分为模拟式和数字式传感器。

37.电涡流式传感器属于电容式传感器，可以用于无损探伤。 （× ） 改正: 电涡流式传感器属于电感式传感器，可以用于无损探伤。

38.光谱特性是光电元件的特性之一。 （√ ） 39.压磁式传感器和磁阻式传感器都属于磁敏传感器。 （√ ） 40.电阻传感器和电容传感器都可以用于湿度的测量。 （√ ）

四、问答题（P10-P13)

1、直接测量方法有几种？它们的定义是什么？

正确答案 直接测量方法中有零位法、偏差法和微差法。零位法是指被测量与已知标准量在比较仪器中进行比较，当指零机构平衡（指零）时，确定被测量就等于已知标准量。偏差法是指用测量仪表的指针相对于表盘上刻度线的位移来直接表示被测量的大小。微差法是零位法和偏差法的组合。先将被测量与一个已知标准量进行比较，当然该标准量尽量接近被测量，这相当于不彻底的零位法。不足部分，也就是被测量与已知标准量之差，再用偏差法测出。

2、什么叫热电阻效应？金属热电阻效应的特点和形成的原因。

正确答案 物质的电阻率随温度变化而变化的物理现象叫热电阻效应。金属热电阻效应的特点是其电阻 - 温度特性曲线为正斜率。即金属材料的电阻率随温度的升高而增加。产生上述特点的原因是由于金属材料的载流子为自由电子，当温度在一定范围内升高时，虽然自由电子的总数基本保持不变，但是，每个自由电子的动能将增加，造成自由电子作定向运动的阻力增加，这就是形成金属热电阻效应的原因。 4、 试述气敏元件的工作原理？

正确答案 气敏元件属于以化学物质为检测参数的化学敏感元件。现今用的较多的是气敏电阻。当气敏电阻接触被测气体时，产生化学吸附，引起半导体中多数载流子浓度的变化，使气敏电阻电阻率发生变化，从而感知被测气体。

5、 试述电容式传感器的工作原理与分类。 正确答案 以平板电容传感器为例，说明电容式传感器的工作原理与分类。平板电容器的电容量C=εS/d，由该式不难看出，当改变极板间隙d、极板间介电常数ε或两极板的重叠面积S时，都可以改变电容量C。因此，只要保持d 、S、ε中任何两个参量为定值，即可建立C与第三个参量的单一函数关系，测量C的变化，即可知道该参量的变化，这就是电容式传感器的工作原理。根据以上分析，电容式传感器可分为ε、S为定值的变隙式；S 、d为定值的变介电常数式和ε 、d为定值的变面积式。

6、 电感式传感器测量电路的主要任务是什么？变压器电桥和带相敏整流的交流电桥谁能更好地完成这一任务？为什么？

正确答案 电感式传感器测量电路的主要任务是将传感器输出的电感量，转换成与此电感成一定关系的电信号（电压、电流、频率等），以使用电测仪表进行测试。 带相敏整流的交流电桥能更好地完成上述

任务，因为该电桥不仅消除了零点残余电压，而且其基本特性既能反映位移的大小，又能反映位移的方向。

7、 何谓零点残余电压？说明该电压的产生原因及消除方法。

正确答案 差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，或称为零位输出电压，简称零位电压。 对零点残余电压进行频谱分析，发现其频谱主要由基波和三次谐波组成。基波产生的原因主要是传感器两个次级绕组的电气参数与几何尺寸不对称，三次谐波产生的原因主要是磁性材料磁化曲线的非线性（磁饱和、磁滞）所造成的。 消除或减小零点残余电压的主要方法有：

(1) 尽可能保证传感器几何尺寸、线圈电气参数和磁路的相互对称，这是减小零点残余电压的最有效方法。

(2）传感器设置良好的磁屏蔽，必要时再设置静电屏蔽。

（3）将传感器磁回路工作区域设计在铁芯磁化曲线的线性段。 （4）采用外电路补偿。

（5）配用相敏检波测量电路。 8、 试述霍尔元件的简单结构。

正确答案 霍尔元件是N型半导体制成的扁平长方形的磁敏元件。扁平的两对侧面各引出一对电极。其中一对激励电极用于引入激励电流，另一对霍尔电极用于引出霍尔电势。

9、 在自动检测系统中，利用多种传感器把各种被测量转换成电信号时，大多数传感器的输出信号和被测量之间的关系并非是线性关系。要解决这个问题，在模拟量自动检测系统中可采用什么方法？ 正确答案 ①缩小测量范围，取近似值。②采用非均匀的指示刻度。③增加非线性校正环节。 10、 简述压电陶瓷的结构及其特性？

正确答案 压电陶瓷是人工制造的多晶体，具有电畴结构。电畴是分子自发形成的区域，有一定的极化方向。经过极化处理的压电陶瓷内部仍存在很强的剩余极化。沿着压电陶瓷极化方向加力时，其极化强度发生变化，引起垂直于极化方向的平面上电荷的变化，这种变化的大小与压电陶瓷的压电系数和作用力的大小成正比。

11、 为什么霍尔元件不用金属制作，而用半导体，且用N型半导体制作？

正确答案 霍尔电势的大小与霍尔常数RH成正比，而霍尔常数与载流子的电阻率和迁移率成正比。金属因自由电子密度太大，迁移率太小，而且电阻率很低其霍尔常数太小而不适宜制作霍尔元件。半导体材料的载流子浓度相对地小很多，且电阻率较大，迁移率也较大，因而其霍尔常数大，加上N型半导体中电子迁移率高于P型半导体，所以霍尔元件都用N型半导体制作。 12、 简述热电偶能够工作的两个条件是什么？

正确答案 热电偶两电极材料必须不同；两接点温度必须不同，这就是热电偶能够工作的两个条件。 13、 为什么热电偶多用合金热电极？

正确答案 纯金属热电极易复制，但热电势小；非金属热电极热电势大、熔点高，但复制性和稳定性差；合金热电极的热电特性和工艺性能介于上述两者之间，所以多用合金热电极。 14、 简述热电偶测温原理？

正确答案 热电偶回路中的热电势与两热电极材料和两接触点温度有关。当热电极材料选定后，热电势仅与热电偶冷、热端温度有关。若保持冷端温度一定，则热电势就与热端温度呈单值函数关系。它的大小反映了被测温度值。

15试列举热敏电阻在工业中的5个应用方面

16什么是内光电效应?基于内光电效应的光电元件有哪些?

17．什么是压电效应?应用于压电式传感器的压电材料可分哪几类?

18．声波和超声波的频率范围各是多少?超声波按传播波形可分为哪几种?

19、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?

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。

20、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?各适用于什么场合? 答：根据电容式传感器的工作原理，可将其分为3种：变极板间距的变极距型、变极板覆盖面积的变面积型和变介质介电常数的变介质型。

变极板间距型电容式传感器的特点是电容量与极板间距成反比，适合测量位移量。

变极板覆盖面积型电容传感器的特点是电容量与面积改变量成正比，适合测量线位移和角位移。

变介质型电容传感器的特点是利用不同介质的介电常数各不相同，通过改变介质的介电常数实现对被测量的检测，并通过电容式传感器的电容量的变化反映出来。适合于介质的介 电常数发生改变的场合。

21、何谓电涡流效应?怎样利用电涡流效应进行位移测量?

答：电涡流效应指的是这样一种现象：根据法拉第电磁感应定律，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，通过导体的磁通将发生变化，产生感应电 动势，该电动势在导体内产生电流，并形成闭合曲线，状似水中的涡流，通常称为电涡流。

利用电涡流效应测量位移时，可使被测物的电阻率、磁导率、线圈与被测物的尺寸因子、线圈中激磁电流的频率保持不变，而只改变线圈与导体间的距离，这样测出的传感器线圈的阻抗变化，可以反应被测物位移的变化。

22、试比较自感式传感器与差动变压器式传感器的异同。 答： (1)不同点：

1 )自感式传感器把被测非电量的变化转换成自感系数的变化；

2)差动变压器式传感器把被测非电量的变化转换成互感系数的变化。

(2)相同点：两者都属于电感式传感器，都可以分为气隙型、气隙截面型和螺管型。 23、热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿方法有哪些？

答（1）因为热电偶的热电势只有当冷端的温度恒定时才是温度的单值函数，而热电偶的标定时是在冷端温度特定的温度下进行的，为了使热电势能反映所测量的真实温度，所以要进行冷端补偿。 （2）A：补偿导线法B：冷端温度计算校正法C：冰浴法D：补偿电桥法。 24、热电阻传感器主要分为哪两种类型?它们分别应用在什么场合?

答: (l)铂电阻传感器：特点是精度高、稳定性好、性能可靠。主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。此外，还被广泛地应用于温度的基准、标准的传递，是目前测温复现性最好的一种。 (2)铜电阻传感器：价钱较铅金属便宜。在测温范围比较小的情况下，有很好的稳定性。温度系数比较大，电阻值与温度之间接近线性关系。材料容易提纯，价格便宜。不足之处是测量精度较铅电阻稍低、电阻率小。

25.电涡流传感器是如何实现探伤的？

使电涡流传感器与被测体距离不变，如有裂纹出现，将会引起金属的电阻率、磁导率的变化。(3分)在裂纹处也可以说有位移的变化。这些综合参数的变化将会引起传感器参数的变化，(2分)通过测量传感器参数的变化即可达到探伤的目的. (1分) 26.简述霍尔电势的产生原理。

一块半导体薄片置于磁场中(磁场方向垂直于薄片)，当有电流流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。（2分） 结果在半导体的后端面上电子有所积累，而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转；(2分) 当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势.(2分)

27、 试述电容式传感器的特点和关键问题。

正确答案 电容式传感器具有高阻抗、小功率、动态范围较大、动态响应较快、几乎没有零漂、结构简单和适应性强等特点。 电容式传感器的关键问题是分布电容的电容量与传感器电容量相比不仅不能忽视，而且影响还极其严重，其后果是造成传输效率降低、灵敏度下降、测量误差增加及稳定性变差。 28、随机误差、系统误差、粗大误差产生的原因是什么？对测量结果的影响有什么不同？ 答： 误差种类 产生原因 主要由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结果。 对测量结果影响 随机误差的变化通常难以预测，因此无法通过实验方法确定、修正和消除，但可通过多次测量比较发现随机误差服从的统计规律。这样，就可以用数理统计方法，对其分布范随机误差 围做出估计，得到随机误差影响的不确定度。 测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、布置、调整不当而产生的误差；因测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当造成的读数误差等。 粗大误差一般由外界重大干扰或仪器不正确的操作等引起。 系统误差产生的原因和变化规律一般可通过实验和分析查出，因此，测量结果中系统误差可被设法确定并校正消除。 系统误差 粗大误差

正常的测量数据应是剔除了粗大误差的数据，所以通常测量结果中不包含由粗大误差引起的测量误差。