【正文】 2020 學(xué)年第 1 學(xué)期 考試科目： 傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 考試類型：（ 開 卷） 考試時(shí)間： 120 分鐘 學(xué)號(hào) 姓名 年級(jí)專業(yè) 題號(hào) 一 二 三 四 總分 得分 評(píng)閱人 一、填空題 （每題 3 分） 傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的 敏感元件 、產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件、以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。 金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)是指 金屬材料在受到 外力作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形，導(dǎo)致其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象 叫金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)。 半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)是 半導(dǎo)體材料在受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化 ，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。 金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其相同點(diǎn)是 它們都是在外界力作用下產(chǎn)生機(jī)械變形 ，從而導(dǎo)致材料的電阻發(fā)生變化。 金屬絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片比較其不同點(diǎn)是 金屬材料的應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變?yōu)橹?，材料的電阻率相?duì)變化為輔；而半導(dǎo)體材料則正好相反，其應(yīng)變效應(yīng)以機(jī)械形變導(dǎo)致的電阻率的相對(duì)變化為主，而機(jī)械形變?yōu)檩o。 金屬應(yīng)變片 的靈敏度系數(shù)是指 金屬應(yīng)變片單位應(yīng)變引起的應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化叫金屬應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。 固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱 壓阻 效應(yīng)。 應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將 應(yīng)變 轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。 應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為 電阻 變化的傳感器。 應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件上粘貼 電阻敏感 元件構(gòu)成，彈性元件用來感知應(yīng)變，電阻敏感元件用來將應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為電阻的變化。 1應(yīng)變式傳感器是 利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件上粘貼電阻敏感元件構(gòu)成，彈性元件用來 感知應(yīng)變 ，電阻敏感元件用來將應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為電阻的變化。 1應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件上粘貼電阻敏感元件構(gòu)成，彈性元件用來感知應(yīng)變， 電阻敏感 元件用來將應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為電阻的變化。 1應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件上粘貼電阻敏感元件構(gòu)成，彈性元件用來感知應(yīng)變，電阻敏感元件用來將應(yīng)變的轉(zhuǎn)換為 電阻的變化 。 1要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確地測(cè)量出來，需采用特別設(shè)計(jì)的測(cè)量電路，通常采用 電橋 電路。 1電容式傳感器利用了將非電量的變化轉(zhuǎn)換為 電容 的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量的測(cè)量。 1變極距型電容傳感器做成差動(dòng)結(jié)構(gòu)后，靈敏度提高原來的 2 倍。 1 電容式傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要有 測(cè)量范圍大 、 靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、機(jī)械損失小、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、適應(yīng)性強(qiáng)。 1 電容式傳感器主要缺點(diǎn)有 寄生電容影響較大 、 當(dāng)電容式傳感器用于變間隙原理進(jìn)行測(cè)量時(shí)具有非線性輸出特性。 1電感式傳感器是建立 在 電磁感應(yīng) 基礎(chǔ)上的一種傳感器。 電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為 線圈的自感系數(shù) 或線圈的互感系數(shù)的變化，并通過測(cè)量電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的測(cè)量。 2電感式傳感器可以把輸入的物理量轉(zhuǎn)換為線圈的自感系數(shù)或 線圈的互感系數(shù) 的變化，并通過測(cè)量電路進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為電量的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)非電量的測(cè)量。 2電渦流傳感器可用于 位移測(cè)量 、振幅測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量和無(wú)損探傷。 2電渦流傳感器從測(cè)量原理來分，可以分為高頻掃射式和 低頻透射式 兩大類。 2電感式傳感器可以分為 自感式 、互感式、渦流式三大類。 2壓電式傳感器可等效為一個(gè)電荷源和一個(gè) 電容 并聯(lián)，也可等效為一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源。 2壓電式傳感器是一種典型的自發(fā)電型傳感器 (或發(fā)電型傳感器 ) ，其以某些電介質(zhì)的 壓電效應(yīng) 為基礎(chǔ)，來實(shí)現(xiàn)非電量檢測(cè)的目的。 某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r(shí)內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為 極化 效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng)時(shí)電介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱電致伸縮效應(yīng)。 3 壓電式電壓放大器特點(diǎn) 是把壓電器件的高輸出阻抗變換為傳感器的低輸出阻抗，并保持 輸出電壓與輸入電壓 成正比。 3電荷放大器的特點(diǎn)是能把壓電器件的高內(nèi)阻的電荷源變換為傳感器低內(nèi)阻的電壓源，以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，并使其 輸出電壓與輸入電壓 成正比，且其靈敏度不受電纜變化的影響。 3熱電動(dòng)勢(shì)來源于兩個(gè)方面，一部分由兩種導(dǎo)體的 接觸電勢(shì) 構(gòu)成，另一部分是單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)。 3補(bǔ)償導(dǎo)線法常用作熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償，它的理論依據(jù)是 中間溫度 定律。 3常用的熱電式傳感元件有 熱電偶 和熱敏電阻。 3熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn) 換為電勢(shì)的測(cè)溫元件， 熱電阻和熱敏電阻 是將溫度轉(zhuǎn)換為電阻變化的測(cè)溫元件。 3熱電偶是將溫度變化轉(zhuǎn)換為 電勢(shì) 的測(cè)溫元件，熱電阻和熱敏電阻是將溫度轉(zhuǎn)換為 電阻 變化的測(cè)溫元件。 3熱電阻最常用的材料是 鉑 和銅，工業(yè)上被廣泛用來測(cè)量中低溫區(qū)的溫度，在測(cè)量溫度要求不高且溫度較低的場(chǎng)合，銅熱電阻得到了廣泛應(yīng)用。 3熱電阻引線方式有三種，其中 三線制 適用于工業(yè)測(cè)量，一般精度要求場(chǎng)合； 二線制適用于引線不長(zhǎng)，精度要求較低的場(chǎng)合；四線制適用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，精度要求高的場(chǎng)合。 霍爾效應(yīng)是指 在垂直 于電流方向加上磁場(chǎng)，由于載流子受洛侖茲力的作用，則在平行于電流和磁場(chǎng)的兩端平面內(nèi)分別出現(xiàn)正負(fù)電荷的堆積，從而使這兩個(gè)端面出現(xiàn)電勢(shì)差 的現(xiàn)象 。 4制作霍爾元件應(yīng)采用的材料是 半導(dǎo)體材料 ，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料能使截流子的遷移率與電阻率的乘積最大，而使兩個(gè)端面出現(xiàn)電勢(shì)差最大。 4應(yīng)該 根據(jù)元件的 輸入電阻 、輸出電阻、靈敏度等合理地選擇 霍爾元件 的尺寸。 4按照工作原理的不同，可將光電式傳感器分為 光電效應(yīng) 傳感器、紅外熱釋電傳感器、固體圖像傳感器和光纖傳感器。 4按照測(cè)量光路組成，光電式傳感器可 以分為透射式、 反射 式、輻射式和開關(guān)式光電傳感器。 4光電傳感器的理論基礎(chǔ)是 光電效應(yīng) 。 4用石英晶體制作的壓電式傳感器中 ，晶面上產(chǎn)生的 電荷 與作用在晶面上的壓強(qiáng)成正比，而與晶片 幾何尺寸 和面積無(wú)關(guān)。 4把被測(cè)非電量的變化轉(zhuǎn)換成線圈互感變化的互感式傳感器是根據(jù) 變壓器 的基本原理制成的，其次級(jí)繞組都用 同名端反向 形式連接，所以又叫差動(dòng)變壓器式傳感器。 48．電阻應(yīng)變片是將被測(cè)試件上的 應(yīng)變 轉(zhuǎn)換成 電阻 的傳感元件。 49．影響金屬導(dǎo)電材料應(yīng)變靈敏系數(shù) K。的主要因素是 導(dǎo)電材料 幾何尺寸的變化。 50、傳感器的基本特性通常指的是傳感器的輸入和 輸出 之間的關(guān)系特性。 5在傳感器領(lǐng)域，應(yīng)用比較廣泛的基本電量傳感器有電阻式傳感器、 電容 式傳感器、電感式傳感器和 電渦流式 傳感器。 5物質(zhì)的光電效應(yīng)通常分為 外光電效應(yīng) 、 內(nèi)光電 效應(yīng)和光生伏打效應(yīng)三類。 5壓電式傳感器的工作原理是以晶體的 壓電 效應(yīng)為理論依據(jù)。 5電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的 應(yīng)變 效應(yīng)。 5 .傳感器的動(dòng)態(tài)特性包括瞬態(tài)響應(yīng)特性和 頻率 響應(yīng)特性。 5霍爾電勢(shì)與半導(dǎo)體薄片的厚度成 正 比。 5溫度傳感器主要用來檢測(cè)物體的 溫度 。 5傳感器是由 敏感元件 與轉(zhuǎn)換元件組成的。 5紅外測(cè)溫儀是利用熱輻射體在 紅外 波段的 輻射 通量來測(cè)量溫度的。 60、霍爾傳感器是利用 霍爾效應(yīng) 原理將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)化為 電勢(shì) 的傳感器。 6 壓電傳感器 的工作原理是以 晶體 的壓電效應(yīng)為理論依據(jù)。 6熱電偶屬于 溫度