传感器试题汇总

一：填空题（每空1分）

1.

2. 3.

4. 5. 6.

7. 8. 依据传感器的工作原理，传感器分 敏感元件 ， 转换元件 ， 测量电路 三个部分组成。 半导体应变计应用较普遍的有体型、薄膜型、扩散型、外延型等。 光电式传感器是将光信号转换为电信号的光敏元件，根据光电效应可以分为 外光电效应 ， 内光电效应 ， 热释电效应 三种。 光电流与暗电流之差称为光电流。 光电管的工作点应选在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。 金属丝应变传感器设计过程中为了减少横向效应，可采用 直线栅式应变计 和 箔式应变计 结构。 灵敏度是描述传感器的输出量对输入量敏感程度的特性参数。其定义为：传感器 输出量的变化值 与相应的 被测量的变化值 之比，用公式表示 k（x）=Δy/Δx 。 线性度是指传感器的 输出量 与 输入量 之间是否保持理想线性特性的一种度量。按照所依据的基准

之线的不同，线性度分为 理论线性度 、 端基线性度 、 独立线性度 、 最小二乘法线性度 等。最常用的是 最小二乘法线性度。

9. 根据敏感元件材料的不同，将应变计分为 金属式 和 半导体 式两大类。

10. 利用热效应的光电传感器包含 光---热、 热---电 两个阶段的信息变换过程。

11. 应变传感器设计过程中，通常需要考虑温度补偿，温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法。

12. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电路 两部分组成。

13. 传感器的静态特性有 灵敏度 、线性度、灵敏度界限、迟滞差 和稳定性。

14. 在光照射下，电子逸出物体表面向外发射的现象称为 外光电效应 ，入射光强改变物质导电率的

物理现象称为 内光电效应 。

15. 光电管是一个装有光电 阴极 和 阳极 的真空玻璃管。

16. 内光电效应可分为光电导效应和光生伏特效应。

17. 国家标准GB 7665--87对传感器下的定义是：能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

18. 传感器按输出量是模拟量还是数字量，可分为模拟量传感器和数字量传感器

19. 传感器静态特性的灵敏度用公式表示为：k(x)=输出量的变化值/输入量的变化值=△y/△x

20. 应变式传感器一般是由 电阻应变片 和 测量电阻 两部分组成。

21. 应变式传感器的基本构成通常可分为两部分：弹性敏感元件、应变计

22. 传感器种类繁多，根据传感器感知外界信息的基本效应，可将传感器分为 基于物理效应 ， 基

于化学效应 ， 分子识别 三大类。

23. 长为l、截面积为A、电阻率为ρ的金属或半导体丝，其电阻为：R=ρl。 A

24. 传感器是静态特性有灵敏度、线性度、灵敏度阈值、迟滞差、稳定性（5）

25. 温度补偿的方法电桥补偿法、计算机补偿法、应变计补偿法、热敏电阻补偿法（4）

26. 光敏电阻的温度特性的公式是α=R2-R1⨯100%（R为在一定光照下，温度为T时的阻值；(T2-T1)R211

R2为在一定光照下，温度为T2时的阻值）

27. 入射光强改变物质导电率的物理现象叫做光电导效应。

28. 依据传感器的输出信号形式，传感器可分为 模拟式传感器 ， 数字式传感器 。

29. 传感器线性度公式et=±∆max⨯100% ，其中，YYFSFS表示的是 传感器满量程输出平均值 。

单项选择题（每题2分）

1、 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（ A ）

A:光电管;

B:光电池

C:光敏电阻

D:光电二/三极管

2、 下列哪一项是金属式应变计的主要缺点（ A ）

A：非线性明显

B：灵敏度低

C：准确度低

D：响应时间慢

3、 属于传感器动态特性指标的是（ D ）

A、重复性

B、线性度

C、灵敏度

D、固有频率

4、 下面哪项不是SAW传感器的优点：（ A ）

A: 分辨率低;

B: 灵敏度高

C: 制造简单

D: 可靠

5、 下列哪一项是非电阻型半导体气敏器件（ A ）

A：Ag2O

B：SnO2

C：ZnO

D：TiO2

6、 表明声波传感器可以通过测量频率的变化就可检测特定气体成分的含量，其选择性的吸附膜的选择非

常重要，常用三乙醇胺薄膜选择性测量( D )、Pd膜选择性测量( B )、WO3选择性测量( A )、酞箐膜选择性测量( C )等。（注意：每选对一个1分）

A：H2S

B：H2

C：NO2

D：SO2

7、 应变式传感器的温度误差产生的主要原因：（ E ）

A：应变式温度传感器件的温度系数变化。

B：应变式温度传感器件的测量部分引起的。

D：应变式温度传感器件对温度应变不敏感引起的。

E：试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

8、 构件作纯弯曲形变时，构件面上部的应变为拉应变，下部为压应变，且两者是什么关系？（C）

A、 绝对值相同且符号相反

B、 绝对值相同且符号相同

C、 绝对值相同符号相反

D、 绝对值相同符号相同

9、 下面的哪个温度补偿方法是不存在的（ C ）

A:电桥补偿法

B:辅助测温元件微型计算机补偿法

C:电阻补偿法

D:热敏电阻补偿法

10、 下列哪一项不是半导体应变计的主要优点（ C ）

A：耗电省

B：灵敏度高

C：准确度高

D：体积小

11、 下列哪一项不是热释电材料的来源：（ B ）

A：晶体

B：金属

C：陶瓷

D：塑料

12、 下列关于光电管哪一项是正确的（ B ）

A：光电管的工作点不应该在光电流与阳极电压无关的饱和区域内。

B：当光通量一定时，阳极电压与阳极电流的关系，叫光电管的伏安特性曲线。

C:充气光电管的缺点是灵敏度低。

D:光电管是近年来才出现的光传感器。

13、 下面的哪些传感器属于外光电传感器（ A ）

A:光电管;

B:光电池

C:光敏电阻

D:光电二/三极管

14、 下列哪一项是半导体式应变计的主要优点（ B ）

A：非线性明显

B：灵敏度高

C：准确度高

D：横向效应小

15、 电桥测量电路的作用是把传感器的参数转换为（B）的输出

A：电阻

B：电压

C：电容

D：电荷2

16、 传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（D）

A：线性度越好。

B：迟滞越小。

C:重复性越好。

D:分辨力越高。

17、 传感器的输出量通常为（B ）

A 非电量信号

B 电量信号

C 位移信号

D 光信号

18、 下面那一项不是半导体应变计的优点（C）

A：灵明度高 B：体积小，耗电省 C：横向效应小 D：机械滞后小

19、 输入逐渐增加到某一值，与输入逐渐减小刀同一输入值时的输出值不相等是属于传感器静态特性的哪

一种（ D ）

A:灵敏度

B:线性度

C:灵敏度界限

D:迟滞性

20、 以下属于应变计温度误差产生的原因是：（ D ）

A：应变式温度传感器件的温度系数变化。

B：应变式温度传感器件的测量部分引起的。

C：应变式温度传感器件对温度应变不敏感引起的。

D：敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化。

21、 下列哪种温度补偿方法是常用和效果较好的补偿方法：（A）

A：电桥补偿法

B：辅助测温元件微型计算机补偿法

C：应变计自补偿法

D：热敏电阻补偿法

22、 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（ A ）

A:光电管;

B:光电池

C:光敏电阻

D:光电二/三极管

23、 下面哪个不是光敏电阻的优点（ D ）

A.体积小 B.重量轻 C.机械强度高 D.耗散功率小

24、 以下那个质量是直接影响传感器的性能和精度（ B ）

A：应变计。

B：弹性敏感元件。

C：敏感栅。

D：电路电阻。

25、 下列哪一项金属是最良好的检测汞的涂层材料（ D ）

A：金

B：银

C：铜

D：铁

26、 对于我们日常生活中，所谓湿度的定义说法正确的是（D）

A：气体的相对湿度与同一温度下达到饱和状态的相对温度Ps的百分比。

B：气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的相对温度Ps的百分比。

C：气体的相对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对温度Ps的百分比。

D气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对温度Ps的百分比。

27、 应变式传感器的温度误差产生的主要原因：（D ）

A：应变式温度传感器件的温度系数变化。

B：应变式温度传感器件的测量部分引起的。

C：应变式温度传感器件对温度应变不敏感引起的。

D：试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

各种形状

28、 属于传感器动态特性指标的是（ D ）

A、重复性 B、线性度 C、灵敏度 D、固有频率

29、 传感器一般包括敏感元件，还包括（ A ）

A、转换元件 B、敏感头 C、压敏器件 D、温敏器件

30、 光敏电阻的工作原理基于（B）

A.光生伏特效应 B.光电导效应 C.二次电子释放效应 D.外光电效应

31、 应变式传感器的温度误差产生的主要原因D

A.应变式温度传感器件的温度系数变化。

B.应变式温度传感器件的测量部分引起的。

C.应变式温度传感器件对温度应变不敏感引起的。

D.试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一, 使应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

32、 下列传感器不属于按基本效应分类的是D

A． 半导体传感器

B． 磁传感器

C． 物理传感器

D． 真空传感器

简答题

1、 光生伏特效应如何产生？

答：当光照射到距表面很近的PN节时，如果光能足够大，光子能量大于半导体材料的禁带宽度，电子就能从价带跃迁到导带，成为自由电子。 由于光生电子、空穴在扩散过程中会分别于半导体中的空穴、电子复合，因此载流子的寿命与扩散长度有关。只有PN结距表面的厚度小于扩散长度，才能形成光电流产生光生电动势。

2、 什么叫线性度？

其定义为: 传感器的输出—输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出

之比, 称为该传感器的“非线性误差”或称“线性度”, 也称“非线性度”。 通常用相对误差

et=±

表示其大小:

∆max⨯100%YFS

3、 简述温度补偿方法有哪些？:

(1)电桥补偿法。

(2)辅助测温元件微型计算机补偿法。

(3)应变计自补偿法。

(4)热敏电阻补偿法。

4、 应变式传感器与其他类型传感器相比具有如下特点:

(1)测量范围广、精度高。 (2)性能稳定可靠,使用寿命长。 (3)频率响应特性较好。 (4)能在恶劣的环境条件下工作。 (5)易于实现小型化、整体化

5、 简述半导体热敏电阻的工作原理和主要特点。

答：（1）工作原理：由于热运动(如温度升高), 载流子克服禁带宽度(或电离能)引起导电,这种热跃

迁使半导体载流子浓度和迁移率发生变化,引起电阻率值发生变化。

（2）主要特点：①灵敏度高

②体型小

③使用方便

6、 应变计温度误差产生的原因？

答：产生温度误差的原因有两点：

（1）敏感栅金属丝电阻本身随温度发生变化。

（2）试件材料与应变丝材料的线膨胀系数不一，是应变丝产生附加变形而造成的电阻变化。

7、 什么是传感器的灵敏度

灵敏度是描述传感器的输入量（一般为电学量）对输入量（一般为非电学量）敏感程度的特性参数。其定义为：传感器的变化值和相应的被测量（输入量）的变化值之比，用公式表示为：

K（x）=输出量的变化值/输入量的变化值=△y/△x

通常，晶体自发极化所产生的束缚电荷被空气中附集在晶体外表面的自由电子所中和，其自发极化电矩不能显示出来。当温度变化时，晶体结构中的正、负电荷重心产生相对位移，晶体自发极化值就会发生变化，在晶体表面就会产生电荷耗尽。

8、 什么是热释电效应？

答：由于温度的变化，热释电晶体和压电陶瓷等会出现结构上的电荷中心相对位移，使他们的自发极化强度发生变化，从而在它们的两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应。

9、 传感器技术发展迅速的原因

答：（1）电子工业和信息技术促进了传感器产业的相应发展

（2）政府对传感器产业发展提供资助并大力扶植

（3）国防、空间技术和民用产品有广大的传感器市场

（4）在许多高新技术领域可获得用于开发传感器的理论和工艺

10、 什么是传感器？传感器由哪三个部分组成？

答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的便于应用的某种物理量的测量装置。

传感器的组成：

敏感元件——直接感受被测量(非电量)能产生有确定关系的输出量

传感元件——又称为变换器，一般情况它不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转换为电量输出的元件。

变换电路——能把传感元件输出的电量转换为便于处理、传输、记录、显示和控制的有用电信号的电路。

传感器习题例析

1．热电传感器：

热电传感器是指将温度信号转换成电信号的一类传感器，一般有两类：一类是随温度变化引起传感器中某个组件形状的变化（如热胀冷缩）达到转换信号的目的；还有一类是随温度变化引起电阻的变化（如半导体材料中热敏电阻随温度升高电阻减小）达到转换信号的目的。

例1：日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏

形动触片 功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？ 解析：日光灯启动器结构如图1所示，内有一双金属片，热膨胀

系数不同。开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉

光，辉光发出的热量使U形动触片受热膨胀向外延伸，碰到静触片接

触，电路接通；温度降低时，U动触片向里收缩，离开触点，切断电

图1 路。

例2：给你如下器材：热敏电阻、电铃、电源继电器，滑动变阻器，开关和导线若干。试从所给器材中选用一些器材制作一个高温自动报警器，要求是：不必要的器材尽量不用，画出电路图。

解析：选择热敏电阻、电铃、电源继电器及导线若干，连接电路如图2。

原理：当温度升高，热敏电阻电阻减小，螺线管中电流增大，电磁铁磁性变强，衔铁被吸下，与触头接触，含电铃电路闭合，电铃鸣响报报警。

在热电传感器中要注意热敏电阻的电阻值是随温度升高而减小，抓住这特性，再结合电学知识就能够分析出设计原理并用以解题。

例4：给你光电管、电磁继电器、直流电源、开关、照明电路、路灯及导线，设计一个用于街道的路灯自动控制开关，达到日出路灯熄，日落路灯亮的效果，并说明设计原理。 ·解析：设计电路如图4，当光照加强时，光电管电阻变小，通过线圈的电流变大，电磁铁磁性变强，把衔铁吸下，脱离触

点，照明电路断开，灯熄灭；当光照减弱时，光电管电阻变大，

电流减小，电磁铁磁性减弱，衔铁被弹簧弹回与触点接触，照图4

明电路接通，灯亮。因此就可做到日出灯熄，日落灯熄。

4．力电传感器：

力电传感器是将力信号转换为电信号的一类传感器，如下面两例：

例7：某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（比例系数为k）如 图7所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电

压为0；而后在其受压面上放上物体，即可测得与物体的质量成正图7

比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请完成对该物体的测量m。

（1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。

（2）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。

（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。

解析： （1）设计的电路图如图8所示，输入电压采用分压接法目的是让电压可调范围尽可能大。 （2）测量步骤： ①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。

②将质量为m0的砝码放在转换器上，记下输出电压U0。 图8 ③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U1，由

U0=km0g得k=U0/m0g，测得U1=kmg，所以m=m0U1/U0。

（3）可能出现的问题（注：本题属开放性问题答案不唯一）：

①因电源电压不够而输出电压调不到零。

②待测物体质量超出转换器量程。