传感器技术练习题及答案 .pdf

读书破万巻_下笔如有神

1•传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？

1•答：传感器通常由敏感元件、传感元件及测量转换电路三部分组成。

各部分在检测过程中所起作用是：敏感元件是在传感器中直接感受被测量，并输出与被测量成一定联

系的另一物理量的元件，如电阻式传感器中的弹性敏感元件可将力转换为位移。传感元件是能将敏感

元件的输出量转换为适于传输和测量的电参量的元件，如应变片可将应变转换为电阻量。测量转换电

路可将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号。

2•传感器有哪些分类方法？各有哪些传感器？

2•答：按工作原理分有参量传感器、发电传感器、数字传感器和特殊传感器；按被测量性质分有机

械量传感器、热工量传感器、成分量传感器、状态量传感器、探伤传感器等；按输出量形类分有模拟

式、数字式和开关式；按传感器的结构分有直接式传感器、差分式传感器和补偿式传感器。

3.弹性敏感元件在传感器中起什么作用？

3•答：弹性敏感元件在传感器技术中占有很重要的地位，是检测系统的基本元件，它能直接感受被

测物理量（如力、位移、速度、压力等）的变化，进而将其转化为本身的应变或位移，然后再由各种

不同形式的传感元件将这些量变换成电量。

4.弹性敏感元件有哪几种基本形式？各有什么用途和特点？

4.答：弹性敏感元件形式上基本分成两大类，即将力变换成应变或位移的变换力的弹性敏感元件和

将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件。

变换力的弹性敏感元件通常有等截面轴、环状弹性敏感元件、悬臂梁和扭转轴等。实心等截面轴在力

的作用下其位移很小，因此常用它的应变作为输出量。它的主要优点是结构简单、加工方便、测量范

围宽、可承受极大的载荷、缺点是灵敏度低。空心圆柱体的灵敏度相对实心轴要高许多，在同样的截

面积下，轴的直径可加大数倍，这样可提高轴的抗弯能力，但其过载能力相对弱，载荷较大时会产生

较明显的桶形形变，使输出应变复杂而影响精度。环状敏感元件一般为等截面圆环结构，圆环受力后

容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应

变及应力都不相等。悬臂梁的特点是结构简单，易于加工，输出位移大，灵敏度高，所以常用于较小

力的测量。扭转轴式弹性敏感元件用于测量力矩和转矩。（或应变）

变换压力的弹性敏感元件通常有弹簧管、波纹管、等截面薄板、波纹膜片和膜盒、薄壁圆筒和薄壁半

球等。弹簧管可以把压力变换成位移，且弹簧管的自由端的位移量、中心角的变化量与压力p成正

比，其刚度较大，灵敏度较小，但过载能力强，常用于测量较大压力。波纹管的线性特性易被破坏，

因此它主要用于测量较小压力或压差测量中。

5•何谓电阻式传感器？它主要分成哪几种？

读书破万卷下笔如有神

5•答：电阻式传感器是将被测量转换成电阻值，再经相应测量电路处理后，在显示器记录仪上显示

或记录被测量的变化状态的一种传感器。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏电阻、气敏电阻

及湿敏电阻等电阻式传感器。

6•试比较金属丝电阻应变片与半导体应变片的特点。

6.答：金属丝式应变片的蠕变较大，金属丝易脱胶，但其价格便宜，多用于应变、应力的一次性试

验。

半导体应变片是用半导体材料作敏感栅而制成的。当它受力时，电阻率随应力的变化而变化。它的主

要优点是灵敏度高（灵敏度比丝式、箔式大几十倍），横向效应小。

主要缺点是灵敏度的热稳定性差、电阻与应变间非线性严重。在使用时，需采用温度补偿及非线性补

偿等措施。

7.热电阻传感器有哪几种？各有何特点及用途？

7.答：热电阻可分为金属热电阻和半导体热电阻两类。前者称为热电阻，后者称为热敏电阻。以热

电阻或热敏电阻为主要器件制成的传感器称为热电阻传感器或热敏电阻传感器。

热电阻传感器主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。其主要优点是：测量精度

高；有较大的测量范围，尤其在低温方面；易于使用在自动测量和远距离测量中。热电阻传感器之所

以有较高的测量精度，主要是一些材料的电阻温度特性稳定，复现性好。

热敏电阻按其对温度的不同反应可分为负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热

敏电阻（PTC）和临界温度系数热敏电阻（CTR）三类，CTR一般也是负温度系数，但与