《傳感器與檢測技術》試卷及答案(共五套)

1、（試卷一）第一部分選擇題（共24分）、單項選擇題（本大題共 12小題，每小題2分，共24分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項 是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內。錯選、多選和未選均無分。1 .下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是（）C.溫度D.厚度C.靈敏度D.固有頻率）B.電容式傳感器D.磁電式傳感器）B.變極距型D.容柵型A.壓力B.力矩2 .屬于傳感器動態(tài)特性指標的是（）A.重復性B.線性度3 .按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（A.光電式傳感器C.壓電式傳感器4 .測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（A.變極板面積型C.變介質型5 .利用相鄰雙

2、臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（）A.兩個橋臂都應當用大電阻值工作應變片B.兩個橋臂都應當用兩個工作應變片串聯(lián)C.兩個橋臂應當分別用應變量變化相反的工作應變片D.兩個橋臂應當分別用應變量變化相同的工作應變片6 .影響壓電式加速度傳感器低頻響應能力的是（）A.電纜的安裝與固定方式B.電纜的長度C.前置放大器的輸出阻抗D.前置放大器的輸入阻抗7 .固體半導體攝像元件 CCD是一種（）A. PN結光電二極管電路B. PNP型晶體管集成電路C. MOS型晶體管開關集成電路D. NPN型晶體管集成電路8 .將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開關兩端所構成的RC吸收電路，其作

3、用是（ ）A.抑制共模噪聲B.抑制差模噪聲C.克服串擾D.消除電火花干擾9 .在采用限定最大偏差法進行數(shù)字濾波時，若限定偏差YW,本次采樣值為0.315,上次采樣值為0.301,則本次采樣值 Yn應選為（）A. 0.301B. 0.30310.若模/數(shù)轉換器輸出二進制數(shù)的位數(shù)為小輸入電壓信號為（）A. 1.22mVB. 2.44mVC. 0.30810,最大輸入信號為D.2.5V,則該轉換器能分辨出的最C. 3.66mVD.11 .周期信號的自相關函數(shù)必為（）A.周期偶函數(shù)C.周期奇函數(shù)B.非周期偶函數(shù)D.非周期奇函數(shù)12 .已知函數(shù)x（t）的傅里葉變換為 X （f）,則函數(shù)y=2x（3t）的

4、傅里葉變換為（）二、填空題（本大題共B. 2X（）33第二部分12小題，每小題C. - X（f）D, 2X（f）3非選擇題（共76分）1分，共12分）不寫解答過程，將正確的答案寫在每小題的空格內。錯填或不填均無分。13.對傳感器進行動態(tài) 的主要目的是檢測傳感器的動態(tài)性能指標。14 .傳感器的過載能力是指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標永久改變的條件下，允許超過 的能力。15 .傳感檢測系統(tǒng)目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式，向 方向發(fā)展。16 .已知某傳感器的靈敏度為K0,且靈敏度變化量為 K0,則該傳感器的靈敏度誤差計算公式為 =。17 .為了測得比柵距 W更小的位移量，光柵傳感器要采用 技術。18

5、.在用帶孔圓盤所做的光電扭矩測量儀中，利用孔的透光面積表示扭矩大小，透光面積減小， 則表明扭矩。19 .電容式壓力傳感器是變 型的。20 . 一個半導體應變片的靈敏系數(shù)為180,半導體材料的彈性模量為1.8X105Mpa,其中壓阻系數(shù)兀 l 為 Pa-1。21 .圖像處理過程中直接檢測圖像灰度變化點的處理方法稱為 。22 .熱敏電阻常數(shù) B大于零的是 溫度系數(shù)的熱敏電阻。23 .若測量系統(tǒng)無接地點時，屏蔽導體應連接到信號源的 。24 .交流電橋各橋臂的復阻抗分別為Z1,Z2,Z3,Z4,各阻抗的相位角分別為1、2、 3、 4，若電橋平衡條件為 Z1/Z4=Z2/Z3,那么相位平衡條件應為 。三

6、、問答題(本大題共 6小題，每小題4分，共24分)25 .簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時各自的特點。26 .回答與直線式感應同步器有關的下列問題：(1)它由哪兩個繞組組成？(2)鑒相式測量電路的作用是什么？27 .簡述壓磁式扭矩儀的工作原理。28 .說明薄膜熱電偶式溫度傳感器的主要特點。29 .簡述激光視覺傳感器將條形碼的信息傳輸?shù)男盘柼幚硌b置的工作過程。30 .采用逐次逼近法的模/數(shù)轉換器主要由哪幾部分組成？四、計算題(本大題共 3小題，每小題8分，共24分)31 .已知變磁通式轉速傳感器輸出電動勢的頻率f=72Hz,測量齒盤的齒數(shù) Z=36,求：(1)被測軸的轉速是每分

7、鐘多少轉？(2)在上述情況下，如果計數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為土1個數(shù)字，其最大轉速誤差是多少？32 . 一熱敏電阻在 0c和100c時，電阻彳1分別為 200k 和10kQ。試計算該熱敏電阻在 20c時 的電阻值。33 .求正弦信號x(t)=x0sin 3 t的自相關函數(shù)。五、應用題(本大題共 2小題，每小題8分，共16分)34 .圖示為電阻網絡 D/A轉換電路。(1)寫出電流i與電壓Vref的關系式。(2)若 Vref=10V輸入信號 D3D2DiDo=1000,試計算輸出電壓Vo=?35 .已知某信號的傅里葉級數(shù)展開式為x(t)= sin n cosn w 0tn 1 n 九 2值,試求該信號的

8、直流分量、第一至第五次諧波分量的幅 并繪出其幅值譜圖。(答案一)、單項選擇題(本大題共 12小題，每小題2分，共24分)1.C2.D3.A4.D5.C6.D二、填空題(本大題共 12小題，每小題13.標定(或校準或測試)15.智能化1分，共12分)14.測量范圍16.(A Ko/Ko)X X10 923 .對地低阻抗端(或接地端)24 .1 32 4三、問答題(本大題共 6小題，每小題4分，共24分)25 .傳感器與電壓放大器連接的電路 纜電容的影響。傳感器與電荷放大器連接的電路 影響小。，其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比，其輸出電壓與壓電元件的輸出電荷成正比，但容易受電，電纜電容的26

9、. (1)由固定繞組和滑動繞組組成。(2)檢測感應電動勢的相位，從而根據相位確定位移量的大小和方向。27 .壓磁式扭矩儀的軸是強導磁材料。根據磁彈效應，當軸受扭矩作用時，軸的磁導率發(fā)生 變化，從而引起線圈感抗變化，通過測量電路即可確定被測扭矩大小。28 .主要特點是：熱容量小(或熱慣性小)，時間常數(shù)小，反應速度快。29 . (1)多面棱鏡高速旋轉，將激光器發(fā)出的激光束反射到條形碼上作一維掃描。(2)條形碼反射的光束經光電轉換及放大元件接收并放大后再傳輸給信號處理裝置。30 .由電壓比較器、 四、計算題(本大題共60f31 . (1) n Z數(shù)/模轉換器、順序脈沖發(fā)生器、數(shù)碼寄存器和逐次逼近寄存

10、器組成。3小題，每小題8分,60 72 120(轉/分)36共24分)(2)頻率計的計數(shù)裝置讀數(shù)誤差為土1個數(shù)字，對應的角位移為土二轉=土轉故其最36b(2)Roe 0Ro即為所求的值。(1)(2)大轉速誤差為士 (轉/分)3632.熱敏電阻的一般表達式為：_ _11、.R RoexpB()或T To式中：Rt為溫度T=t+273.15(K)時的熱敏電阻的電阻值；Ro為溫度To=to+273.15(K)時的熱敏電阻的電阻值； 設 to=2OC,To=to+273.15=293.15(K)。則上式中的根據題中所給條件，有11、，200 Ro expB( ) 273.150TT01110 Roex

11、pB(一 一)273.15 100TTo(1)、(2)兩式兩邊取對數(shù)有l(wèi)n(200) ln(Ro) B(29315 2731527315 293.15ln(10) ln(Ro) B(29315 3731537315 2931529315 27315 ln(200) ln(R0)(27315 29315)ln(10) ln(R0)29315 37315)(37315 29315)ln(200) ln(R0)20 373.15ln(10) ln(R0)80 27315ln(200) ln(R0)20 37315ln(10) ln(R0) ln(200) ln(R0)80 27315 ( 20 37

12、3.15)1n(200) 1n(R0)025458ln(10) ln(200)ln(200) ln(R0) 0,25458ln( 200)一 _ 0 25458_ln(R0) ln(200) ln(20)ln(R0)ln(10)ln(200200.25458 )因此該熱敏電阻在 20c的電阻值為：2001R00.2545829.3(k33. Rx( ) lim- Tx(t)x(t)dt201 T0一一一一 一一 x0sin t x0sin (t)dtT0 0其中 To.1令t出,d五、Rx( ) 0 sin sin(應用題(本大題共 2小題,2x0)d cos2每小題8分，共16分)20)34

13、. (1) Vo -VREF (D3 23 D2 22 D1 21 Do 20) i 得黃3 23 D2 22 D1 21 D0(2)當 D3D2D1Do=1000 時，Vo10 235V35. 直流分量 A 0=0一次諧波分量A1=4A二次諧波分量三次諧波分量四次諧波分量A2=0 4AA3=3A4= 0五次諧波分量 A5=竺5其幅值譜如右圖所示。答35圖（試卷二）一、填空題（每空1分，共15分）1 .如果僅僅檢測是否與對象物體接觸，可使用 作為傳感器。2 .紅外圖像傳感器由紅外敏感元件和 電路組成。3 .在電阻應變片公式， 蟲=（1+2W）e +入Ee中，入代表。R4 .利用電渦流位移傳感器

14、測量轉速時，被測軸齒盤的材料必須是 。5 .當磁頭相對于磁尺不動時，仍有感應電動勢輸出的是靜態(tài)磁頭，且輸出電勢的幅值由 所決定。6 .動態(tài)標定的目的，是檢驗測試傳感器的 指標。7 .確定靜態(tài)標定系統(tǒng)的關鍵是選用被測非電量（或電量）的標準信號發(fā)生器和 。8 .傳感器的頻率響應特性，必須在所測信號頻率范圍內，保持 條件。9 .熱電偶電動勢由 電動勢和接觸電動勢兩部分組成。2型半導體氣敏器件非常適宜檢測濃度較 的微量氣體。11 .有源濾波器由集成運放和 組成。12 .采用 電源供電的電橋稱為交流電橋。13 .多路模擬開關由 和多路雙向模擬開關組成。14 .為了提高檢測系統(tǒng)的分辨率，需要對磁柵、容柵等

15、大位移測量傳感器輸出信號進行15 .若隨機信號x（t）、y的均值都為零，當。一8時，它們的互相關函數(shù)Rxy（。尸二、單項選擇題（在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內。每小題 1分，共15分）1 .對壓電式加速度傳感器，希望其固有頻率（）2 .（）傳感器可用于醫(yī)療上-50C150c之間的溫度測量。3 .信號傳輸過程中，產生干擾的原因是 （）()B.1巳4 R14 .差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為1 R1A.2 R1C.1 R1匚2 R15.概率密度函數(shù)提供了隨機信號）的信息。6 .非線性度是表示校準曲線（）的程度。7 .非周期信號的頻譜是（）8 .莫

16、爾條紋光柵傳感器的輸出是（9 .半導體應變片具有（）等優(yōu)點。10 .一階系統(tǒng)的動態(tài)表征參數(shù)是 （）11 .常用于測量大位移的傳感器有 （）12 .將電阻應變片貼在（）上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。13 .半導體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率（）14 .結構型傳感器是依靠傳感器（）的變化實現(xiàn)信號變換的。15 .阻抗頭是測量振動系統(tǒng)（）的拾振器。三、問答題（每小題5分，共30分）1.在靜態(tài)測量中，根據測量系統(tǒng)輸入量與對應輸出值所繪制的定度曲線可以確定那些靜態(tài)特性x1（t）=sin3 3 t, x2=e-t, x3傷esinT x4（t）= 6 x5（t）=sin 1t4 .簡

17、述兩類扭矩的測量原理及舉例說明相應的扭矩傳感器。5 .簡述應變片在彈性元件上的布置原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補償作用。6 .渦流式傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么？渦流傳感器能否測量大位移量？為什么？四、計算題（每小題8分，共24分）1 .已知測量齒輪齒數(shù) Z=18,采用變磁通感應式傳感器測量工作軸轉速 （如圖所示）。若測得輸出電 動勢的交變頻率為 24（Hz）,求：被測軸的轉速n（r/min）為多少？當分辨誤差為士 1齒時，轉速測量 誤差是多少？賢磁通，浦底式傳噴器2 .由RC組成無源低通濾波器，已知 R=500( Q), C=10(科F),試求：(1)截止頻率f0,

18、并畫出該濾波器的幅頻示意圖。1256t ，判斷其是否在該濾波器的通頻帶內。 43 .試繪出x(t)=2cos(2兀fot)+3的時域圖和頻域圖。五、應用題(每小題8分，共16分)1 .試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。(1)用簡圖說明該傳感器的結構，并簡要說明其作用原理；(2)用圖說明兩個線圈在電橋電路中的接法。2 .如圖所示，軸工件用前后頂尖支承縱向磨削外園表面，在加工過程中，徑向力Py和切向力Pz大小基本不變，但著力點位置沿軸向移動，現(xiàn)在前后頂尖上粘貼電阻應變片測量工件所受的Pz。(1)在圖中標明應變片的位置及Pz的測量電橋。(2)著力點移動對測量結果有無影響？為什么？（答

19、案二）、填空題（每空1分，共15分）1. ON-OFF型微動開關15. 0二、單項選擇題（每小題1分，共15分）三、問答題（每小題5分，共30分）1 .在靜態(tài)測量中，根據繪制的定度曲線，可以確定測量系統(tǒng)的三個靜態(tài)特性：靈敏度，非線 性度，回程誤差。0和調制波幅值的關系 f=f0土 A f,Af為頻率偏移，與 X（t）幅值成正比。1（t） X3（t） X 5周期函數(shù)，X2X4非周期函數(shù)1.1） 軸類零件受扭矩作用時，在其表面產生切應變，可通過測量該應變檢測扭矩，如電阻應變式扭矩傳感器。2）彈性轉軸受扭后，兩端面的相對轉角只與所承受的扭矩有關，且呈比例關系，可通過測 量扭轉角測量扭矩，如電容式或光

20、電式扭矩傳感器。5 .布置原則有：（1）貼在應變最敏感部位，使其靈敏度最佳；（2）在復合載荷下測量，能消除相互干擾；（3）考慮溫度補償作用；單臂電橋無溫度補償作用，差動和全橋方式具有溫度補償作用。6 .優(yōu)點：能實現(xiàn)非接觸測量，結構簡單，不怕油等介質污染。渦流傳感器不能測量大位移量，只有當測量范圍較小時，才能保證一定的線性度。四、計算題(每小題8分，共24分)1 .(1)測量時, 化一次, f=nZ/6060f n=齒輪隨工作軸一起轉動，每轉過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通也變 因此，線圈感應電動勢的變化頻率f等于齒輪的齒數(shù) Z與轉速n的乘積。60 24、=80(r/min)181 ,(2

21、)讀數(shù)誤差為士 1齒，所以應為 一轉，即:18,1 n=80 1812 .(1)f0=-2 RC幅頻不意圖:(r/min)6 31.8(HZ)2500 10 10 6工1256f1=- - 20(HZ) f022信號x(t)的頻率在該濾波器的通頻帶內。8 (f)33 8 (f)又2cos(2 兀 f0t)6 (f-f 0)+ 6 (f+f 0)根據傅里葉變換的線性疊加原理：2cos(2 兀 f 0t)+38 (f-f 0)+3 8 (f)+ 8 (f+f 0)時域圖見圖a,頻域圖見圖b五、應用題(每小題8分，共16分)1.(1)傳感器的結構如圖a所示，它由傳力塊、彈性圓桶、雙螺管線圈、銜鐵、傳

22、感器座等幾 部分組成。原理：被測力 F通過傳力塊作用在彈性圓桶上，彈性圓桶的變形帶動銜鐵移動，使雙 螺管線圈的電感量發(fā)生變化，從而實現(xiàn)力的測量。(2)電橋的接法如圖b所示:2.(1)應變片(Ri、R2、R3、R4)粘貼位置如圖a所示；測量電橋如圖b所示。(2)根據以上位置布片和電橋接法，著力點位置的變化不會影響Pz的大小，因為在頂尖上的分力Pz1、Pz2,Pz=Pzl+Pz2,由Pz1、Pz2引起的電阻Ri、R3的變化值之和保持不變，故Pz的測量不受著力點的移動而改變。圖a圖b（試卷三）一 填空（每空1 分，共 20 分）1. 通常傳感器由 部分組成，是能把外界 轉換成 器件和裝置。2. 金屬

23、絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱通通通通通通效應；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱通通通通通效應。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應變不同，圓弧部分使靈敏度K 下降了，這種現(xiàn)象稱為通通通通通通通效應。3. 差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為通通通通通通通通電壓；利用差動變壓器測量位移時如果要求區(qū)別位移方向（或正負）可采用通通通通通通通通通通通通通通電路。4. 把一導體（或半導體）兩端通以控制電流I ,在垂直方向施加磁場 B,在另外兩側會產生一個與控制電流和磁場成比例的

24、電動勢，這種現(xiàn)象稱通通通通通通通通效應，這個電動勢稱為通通通通通通通電勢。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象成通通通通通通通通效應。5. 某些電介質當沿一定方向對其施力而變形時內部產生極化現(xiàn)象，同時在它的表面產生符號相反的電荷，當外力去掉后又恢復不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為通通通通通通通效應；在介質極化方向施加電場時電介質會產生形變，這種效應又稱通通通通通通通通效應。6. 在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱通通通通通通通通效應；入射光強改變物質導電率的現(xiàn)象稱通通通通通通通通效應；半導體材料吸收光能后在PN結上產生電動式的效應稱 效應。7、塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作

25、切割磁力線運動時，導體內部會產生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱通通通通通通通傳感器；這種傳感器只能測量通通通通通通通通物體。8、不同的金屬兩端分別連在一起構成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中會產生電動勢，這種現(xiàn)象稱通通通通通通通結應；若兩金屬類型相同兩端溫度不同，加熱一端時電路中電動勢E = 通通通。二 選擇題（每空1 分，共 20 分）電阻應變片磁敏電阻霍爾元件氣敏傳感器濕敏傳感器光電耦合器 合器壓阻式傳感器熱釋電器件器熱電偶熱敏電阻光電二極管光電池壓電傳感器光纖傳感器磁敏晶體管紅外傳感器電容傳感器磁電傳感器電渦流傳感器色敏傳感器CCD電荷耦差動變壓器超聲波傳感正確選擇以上傳感

26、器填入以下空內：1可以進行位移測量的傳感器有 2可以完成溫度測量的有3半導體式傳感器是、 4光電傳感器有、5用于磁場測量的傳感器、6進行振動（或加速度）測量的傳感器、一7利用物體反射進行非電量檢測的傳感器三 計算（每題5分，共10分）1、圖為一直流應變電橋，E = 4V , R1=R2=R3=R4=350,求：R1為應變片其余為外接電阻，R1增量為 R1=3.5Q 時輸出U0=?。R1、R2是應變片，感受應變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。R1、R2感受應變極性相反，輸出U0=?。R1、R2、Ra R4都是應變片，對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出 U0=?。2石英晶體加速計及電荷放大器測

27、量機械振動，已知加速度計靈敏度為5pc/g ,電荷放大器靈敏度為50mv/pc ,當機器達到最大加速度時的相應輸出電壓幅值為2V,試求機械的振動加速度（單位g）。四 問答題（每題5分，共10分）1壓力傳感器測量祛碼數(shù)據如下，試解釋這是一種什么誤差，產生這種誤差的原因是什么。N（g）01.023452解釋下列磁敏傳感器:磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同?磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么?磁敏電阻與霍爾元件屬同一類磁電轉換元件，在本質上有什么不同?五 電路分析（每題 5分，共20分）C1、C2 ,兩邊壓力分別為 P1、UE電源是占空比為 50%勺方波。1o下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩

28、盤構成差動電容P2。下圖右為二極管雙 T型電路，電路中電容是左圖中差動電容, 試分析：? 當兩邊壓力相等 P1=P2時負載電阻RL上的電壓U0值;? 當P1P2時負載電阻 RL上電壓U0大小和方向（正負）。2。圖為酒精測試儀電路，A是顯示驅動器。問：TGS- 812是什么傳感器？2、5腳是傳感器哪個部分，有什么作用？分析電路工作原理，調節(jié)電位器RP有什么意義？3。圖為光電傳感器電路，GP-IS01是光電斷路器。分析電路工作原理:4P-代收當用物體遮擋光路時晶體三極管VT狀態(tài)是導通還是截止？二極管是一個什么器件，在電路中起到什么作用？如果二極管反相連接晶體管VT狀態(tài)如何？4。下圖是電阻應變儀電路

29、框圖， 電橋采用交流供電，應變信號為一正弦變化的信號頻率為20Hz,振蕩頻率4KH4請畫出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。相楞器電課然，標段Id叫于蓄放大春k相妙椅產黑（答案三）一.填空（每空1分，共20分）1 .通常傳感器由敏感元件、轉換元件、基本轉換電路三部分組成， 是能把外界非電量轉換成電量的器件和裝置。2 .金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象 稱應變效應；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。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應變不同，圓弧部分 使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為橫向效應。3 . 差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵

30、位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為零點殘余電壓；利用差動變壓器測量位移時，如果要求區(qū)別位移方向（或正負）可采用相敏檢波電路。4 .把一導體（或半導體）兩端通以控制電流I ,在垂直方向施加磁場B,在另外兩側會產生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應，這個電動勢稱為霍爾電勢。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象成磁阻效應。5 . 某些電介質當沿一定方向對其施力而變形時內部產生極化現(xiàn)象，同時在 它的表面產生符號相反的電荷，當外力去掉后又恢復不帶電的狀態(tài)，這種 現(xiàn)象稱為正壓電效應；在介質極化方向施加電場時電介質會產生

31、形變，這種效應又稱逆壓電效應。6 . 在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光電效應；入射光強改變物質導電率的現(xiàn)象稱光電導效應；半導體材料吸收光能后在PN結上產生電動式的效應稱光生伏特效應。7、塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內部會產生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱電渦流傳感器；這種傳感器只能測量金屬物體。8、不同的金屬兩端分別連在一起構成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中會產生電動勢，這種現(xiàn)象稱熱電效應效應；若兩金屬類型相同兩端溫度不同，加熱一端時電路中電動勢二 . 選擇題（每空1 分，共 20 分）電阻應變片 器光電耦合器 電荷耦合器壓阻式傳感器

32、 壓器熱釋電器件 聲波傳感器熱電偶磁敏電阻濕敏傳感器壓電傳感器光纖傳感器磁敏晶體管E =0?；魻栐娙輦鞲衅鞔烹妭鞲衅麟姕u流傳感器色敏傳感器正確選擇以上傳感器填入以下空內：1. 可以進行位移測量的傳感器有光纖傳感器、差動變壓器、電阻傳感器；2. 可以完成溫度測量的有熱電偶、熱敏電阻；熱釋電；氣敏傳感熱敏電阻光電二極管光電池CCD差動變超3 .半導體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器；4 .光電傳感器有光電耦合器、色敏傳感器、光纖傳感器、光電二極管;5 .用于磁場測量的傳感器霍爾器件、磁敏晶體管；6 .進行振動（或加速度）測量的傳感器磁電傳感器、壓電傳感器；7 .利用物體反射進行

33、非電量檢測的傳感器超聲波傳感器、紅外傳感器;三.計算（每題5分，共10分）1.圖為一直流應變電橋，E = 4V ,R1=R2=R3=R4=350,求：R1為應變片其余為外接電阻，R1增量為 R1=3.5Q 時輸出U0=?。R1、R2是應變片，感受應變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。R1、R2感受應變極性相反，輸出U0=?。R1、R2、Ra R4都是應變片，對臂同性, 鄰臂異性，電壓輸出 U0=?。解:4 3.5Q屋 3500= 0.01Z3 5Q350Q0.Q2T奈二W2.石英晶體加速計及電荷放大器測量機械振動，已知加速度計靈敏度為2V,試5pc/g ,電荷放大器靈敏度為 50mv/

34、pc ,當機器達到最大加速度時的相應輸出電壓幅值為 求機械的振動加速度（單位g）。2/0 05附力* c& = =3解：L廠 四.問答題（每題5分，共10分）1 .壓力傳感器測量祛碼數(shù)據如下，試解釋這是一種什么誤差，產生這種誤差的原因是什么。N(g)012345解：遲滯誤差；靜態(tài)誤差；傳感器本身材料的缺陷造成。2 .解釋下列磁敏傳感器：磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么？磁敏電阻與霍爾元件屬同一類磁電轉換元件，在本質上有什么不同？解：磁敏晶體管有放大作用；普通晶體管無磁靈敏度；磁敏電阻不能區(qū)別磁極性。五.電路分析(每題5分，共20分)1.下圖左是電容式差壓傳

35、感器，金屬膜片與兩盤構成差動電容C1、C2，兩邊壓力分別為 P1、P2。下圖右為二極管雙 T型電路，電路中電容是左圖中差動電容， UE電源是占空比為50%勺方波。試 分析：? 當兩邊壓力相等 P1=P2時負載電阻RL上的電壓U0值；? 當P1P2時負載電阻 RL上電壓U0大小和方向(正負)。解： U0=0U0=UfM( C1-C2)因為 C1 C2所以U0 0 ,輸出負電壓。2.圖為酒精測試儀電路，A是顯示驅動器。問：TGS- 812是什么傳感器？?2、5腳是傳感器哪個部分，有什么作用？? 分析電路工作原理，調節(jié)電位器RP有什么意義？解：氣敏傳感器；加熱電極，可加速還原反應提高氣敏傳感器靈敏度

36、；調節(jié)測量系統(tǒng)的測量范圍和滿度值。3.圖為光電傳感器電路， GIS01是光電斷路器。分析電路工作原理:0 lk笆卷也當用物體遮擋光路時晶體三極管 VT狀態(tài)是導通還是截止？二極管是一個什么器件，在電路中起到什么作用？如果二極管反相連接晶體管 VT狀態(tài)如何？解：截止；紅外發(fā)射管，起控制作用；截止。20Hz,4.下圖是電阻應變儀電路框圖，電橋采用交流供電，應變信號為一正弦變化的信號頻率為 振蕩頻率4KH4請畫出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。（試卷四）、填空（每空1分，共30分）1、根據測量數(shù)據中誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律，誤差可分為三種，即2、傳感器的作用包含 的收集、的轉換和 的采集。3、

37、描述傳感器靜態(tài)特性的技術指標是： 、和。4、頻率響應特性是指將頻率不同而幅值相等的 信號輸入傳感器，求其輸出正弦信號的、與 之間的相互關系。5、光電器件主要包括： 、和6、按照光纖在傳感器中的作用，通?？蓪⒐饫w傳感器分為兩種類型：一類是 ,另一類7、直接式測量質量流量的克里奧利力質量流量計是根據 建立的、三者的關系，實現(xiàn)對質量流量的測量。8、根據熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖（右圖）表示：；T0; T。二、名詞解釋（每題3分，共21分）1、傳感器2、直接測量法3、霍爾效應4、內光電效應5、中間導體定律6、壓電效應7、測量方法三、判斷題（每題1分，共10分）1、光纖傳感器所采用的光纖一般多采用同軸分布（發(fā)

38、送光纖在外）方式的光纖。2、精確度是反映測量儀表優(yōu)良程度的綜合指標。（）3、實際測量中，精密度高，準確度不一定高，因儀表本身可以存在較大的系統(tǒng)誤差。反之，如 果準確度高，精密度也不一定高。（ ）4、采用幾個熱電偶串聯(lián)的方法測量多點的平均溫度，當有一只熱電偶燒斷時，不能夠很快地覺 察出來。（）5、黑體是指對輻射到它上面的輻射能量全部吸收的物體。（）6、如果對壓電晶體 Y軸施加力F時，電荷仍出現(xiàn)在與 X軸垂直的平面上。（）7、凡是能引起電渦流變化的非電量，均可通過測量繞阻的等效電阻R、等效電感L、等8、效阻抗Z及等效品質因數(shù)Q來轉換。（）8、動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入隨時

39、間變化的規(guī)律，即它們具有 相同的時間函數(shù)。（）9、在固態(tài)壓阻傳感器測量電路中恒壓源和恒流源供電均與電流大小、精度及溫度有關。（）10、熱回路的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關，而且與冷端溫度有關。（）四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述測量系統(tǒng)原理結構框圖。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。4、根據右圖簡述金屬板厚度檢測。5、簡述傳感器靜態(tài)特性的線性度技術指標。（答案四）、填空（每空1分，共30分）1、系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。2、信息數(shù)據、控制信息。3、靈敏度、線性度、遲滯、重復性。4、正弦、幅值、相位、頻率。5、光敏電阻、光電二

40、極管、光電晶體管、光電池、光電耦合器。6、功能型、非功能型。7、牛頓第二定律、力、加速度、質量。8、熱電偶；連接導線；顯示儀表； T0冷 端；T熱端。二、名詞解釋（每題3分，共21分）1、是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的另一種量的測量 裝置。2、在使用儀表或傳感器進行測量時，對以表讀數(shù)不需要經過任何運算就能直接表示測量所需要 的結果的測量方法。3、在通有電流的金屬板上加一個強磁場，當電流方向與磁場方向垂直時，在與電流和磁場方向都垂直的金屬板的兩表面間出現(xiàn)電動勢差的現(xiàn)象。4、在光線照射時，物體的導電性能發(fā)生改變的現(xiàn)象。5、指熱電偶回路中接入中間導體（第三導體C）

41、,只要中間導體兩端溫度相同，中間導體的引入對熱電偶回路總電動勢沒有影響。6、某些電介質，當沿著一定方向對其施力使它變形，其內部就產生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個 表面上便產生符號相反的電荷，當外力去掉后，其又重新恢復到不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。7、實現(xiàn)被測量與標準量比較得出比值的方法。三、判斷題（每題1分，共10分）12345678910VXVXVVVVXV四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述測量系統(tǒng)原理結構框圖。答：系統(tǒng)中的傳感器是感受被測量的大小并并輸出信號的器件或裝置。數(shù)據傳輸環(huán)節(jié)用來傳輸數(shù)據。當測量系統(tǒng)的幾個功能環(huán)節(jié)獨立地分割開的時候，則必須由一個地方向另一個地方傳輸數(shù)據，數(shù)據傳輸環(huán)節(jié)就是完成這

42、種傳輸功能的。數(shù)據處理環(huán)節(jié)是將傳感器輸出信號進行處理或變換。如對信號進行放大、運算、線性化、數(shù)-?；蚰?數(shù)轉換，變成另一種參數(shù)的信號或變成某種標準化的統(tǒng)一信號，使其輸出信號便于顯示、記錄，既可用于自動控制系統(tǒng)，也可與計算機系統(tǒng)相連接，以便于對測量信號進行信息處理。數(shù)據顯示環(huán)節(jié)是將被測量信息變成人感官能接受的形式，已完成監(jiān)視、控制或分析的目的。測量結果可以采用模擬顯示或數(shù)字顯示，也可由記錄裝置進行自動記錄或由打印機將數(shù)據打印出來。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。答：變磁阻式傳感器的工作原理是利用線圈電感或互感的改變來實現(xiàn)非電量電測的變磁阻傳感器的優(yōu)點：(1)結構簡單，工作中沒有活動觸點

43、，因而工作可靠壽命長。(2)靈敏度高，分辨率大，能測出 0.01um甚至更小的機械位移，能夠感受小至 0.1rad/s微 小角變化。傳感器輸出信號強，電壓靈敏度可達數(shù)百mV/mm ,測量范圍寬，重復性好，線性度優(yōu)良并且比較穩(wěn)定，高精度的變磁阻傳感器，非線性誤差僅為0.1%。變磁阻傳感器的缺點：頻率相應差，存在交流零位信號，不宜用于高頻零位測量。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。答：(1)減小邊緣效應的影響。增大電容器的初始電容量，即增大極板面積和減小極板間距。此 外，加裝等位環(huán)也是一有效辦法。(2)減小寄生電容的影響。對傳感器進行靜電屏蔽，即將電容器極板放置在金屬殼體內，并將 殼

44、體良好接地。出于同樣的原因，其電極引出線也必須用屏蔽線，且屏蔽線外套必須同樣良好接地。4、根據右圖簡述金屬板厚度檢測。答：當金屬板的厚度變化時，傳感器與金屬板間距離改變，從而引起輸出電壓的變化。由于在工 作過程中金屬板會上下波動，這將影響其測量精度，因此常用比較的測量方法測量，在板的上下各安裝一個電渦流式傳感器，如右圖所示，其距離位D,而它們與板的上下表面分別相距為di和d2,這樣板厚h為h=D- (di+d2),當兩個傳感器在工作時分別測得di和d2,轉換成電壓值后送加法器，相加后的電壓值再與兩傳感器間距離D相應的設定電壓相減，則就得到與板厚度相對應的電壓值。5、簡述傳感器靜態(tài)特性的線性度技

45、術指標。答：傳感器的靜態(tài)特性是在穩(wěn)態(tài)標準條件下，利用一定等級的校準設備，對傳感器進行往復循環(huán)測試，得出的輸出一輸入特性。通常，希望這一特性為線性，這樣，會對標定和數(shù)據處理帶來方 便。但實際的輸出一輸入特性一般多是非線性的，因此，采用各種補償環(huán)節(jié)，如非線性電路補償 環(huán)節(jié)或計算機軟件，進行線性化處理。（試卷五）、填空（每空1分，共30分）1、衡量儀表測量能力的指標中，通常遇到較多的是精確度的概念，與精度有關的指標有三個：、和 等級。2、應變片式加速度計由 、和 組成。3、頻率響應特性常用的評定指標是 、。4、傳感器的作用包含 的收集、的轉換和 的采集。5、電容式傳感器可分為三種類型： 、。6、描述

46、傳感器靜態(tài)特性的技術指標是： 、和。7、按照光纖在傳感器中的作用，通?？蓪⒐饫w傳感器分為兩種類型：一類是 ,另一類8、直接式測量質量流量的克里奧利力質量流量計是根據 建立的、三者的關系，實現(xiàn)對質量流量的測量。9、根據熱電偶回路總熱電動勢（右圖）寫出對應的表達式，接觸電動勢 ,溫差電 動勢,熱電偶回路總電動勢 ,熱電偶回路總電動勢表工1O二、名詞解釋（每題3分，共21分）1、間接測量法2、半導體壓阻效應3、渦流效應4、電容式傳感器5、中間溫度定律6、外光電效應7、靈敏度三、判斷題（每題1分，共10分）1、光纖傳感器所采用的光纖一般多采用同軸分布（發(fā)送光纖在外）方式的光纖。（）2、精確度是反映測量

47、儀表優(yōu)良程度的綜合指標。（）3、實際測量中，精密度高，準確度不一定高，因儀表本身可以存在較大的系統(tǒng)誤差。反之，如果準確度高，精密度也不一定高。（）4、采用幾個熱電偶串聯(lián)的方法測量多點的平均溫度，當有一只熱電偶燒斷時，不能夠很快地覺察出來。（）5、黑體是指對輻射到它上面的輻射能量全部吸收的物體。（）6、如果對壓電晶體 Y軸施加力F時，電荷仍出現(xiàn)在與 X軸垂直的平面上。（）7、凡是能引起電渦流變化的非電量，均可通過測量繞阻的等效電阻R、等效電感L、等8、效阻抗Z及等效品質因數(shù)Q來轉換。（）8、動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入隨時間變化的規(guī)律，即它們具有相同的時間函數(shù)。（）9、在

48、固態(tài)壓阻傳感器測量電路中恒壓源和恒流源供電均與電流大小、精度及溫度有關。（）10、熱回路的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關，而且與冷端溫度有關。（）四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述霍爾元件的零位誤差及其原因。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。4、根據右圖簡述金屬板厚度檢測。5、簡述傳感器靜態(tài)特性的線性度技術 指標。(答案五)一、填空(每空1分，共30分)1、精密度、準確度、精確度。2、應變片、質量塊、等強度懸臂梁、基座。3、通頻帶、時間常數(shù)、固有頻率。4、信息數(shù)據、控制信息。5、變面積型、變介電常數(shù)型、變極距型。6、靈敏度、線性度、

49、遲滯、重復性。7、功能型、非功能型。8、牛頓第二定律、力、加速度、質量。9、Eab (T)、Eab (To) ； Ea (T, To)、Eb (T, To) ； Eab (T, To) ； Eab (T, To) =Eab (T, 0) -Eab (To, 0)。二、名詞解釋(每題3分，共21分)1、在使用儀表或傳感器進行測量時，首先對與測量有確定函數(shù)關系的幾個量進行測 量，將被測量代入函數(shù)關系式，經過計算得到所需的結果的測量方法。2、沿一塊半導體某一軸向施加一定應力時，除了產生一定應變外，材料的電阻率也 要發(fā)生變化的現(xiàn)象。3、金屬導體置于變化著的磁場中，導體內就會產生感應電流，這種電流想水中

50、漩渦 那樣在導體內轉圈的現(xiàn)象。4、以電容器作為敏感元件，將被測物理量的變化轉換為電容量變化的傳感器。5、指熱電偶回路兩接點（溫度為 T、T。）間熱電動勢，等于熱電偶在溫度為 T Tn 時的熱電動勢與在溫度為 T、T時的熱電動勢的代數(shù)和。6、在光線照射是，物體內的電子溢出物體表面的現(xiàn)象。7、傳感器在穩(wěn)態(tài)標準條件下，輸出變化對輸入變化的比值。三、判斷題（每題1分，共10分）12345678910VXVXVVVVXV四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述霍爾元件的零位誤差及其原因。答：從理論上說，當B=0,I=0時，霍爾元件的輸出應該為零，即 UH=0,實際上仍有一定霍爾電壓輸出，這就是元件的零位誤

51、差，其主要原因有以下幾種：（1）不等位電動勢。這是一個主要的零位誤差。由于兩個霍爾電壓極在制作時不可 能絕對對稱地焊在霍爾元件兩側、輸入電流極的端面接觸不良、材料電阻率不均勻 以及霍爾元件的厚度不均勻等均會產生不等為電動勢。（2）寄生直流電動勢。在沒有磁場的情況下，元件通以交流輸入電流，它的輸出除 了交流不等位電動勢外，還有一直流電動勢分量。此電動勢稱為寄生直流電動勢， 其產生的原因是由于輸入電流極、霍爾電壓極的接觸電阻造成整流效應以及霍爾電 壓極的焊點大小不一致，其熱容量不一致產生溫差，造成直流附加電壓。（ 3）感應零位電動勢。當沒有輸入電流時，在交流或脈動磁場作用下產生的電動勢稱為感應零位

52、電動勢。它與霍爾電壓極引線構成的感應面積A 成正比。（ 4）自激場零位電動勢。當霍爾元件通以輸入電流時，此電流就會產生磁場，這一磁場稱為自激場，理論情況下自激場對稱抵消，但實際應用時，由于輸入電流引線也產生磁場，使元件左右兩半場不等，因而有霍爾電壓輸出，這一輸出電壓稱為自激場零位電動勢。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。答：變磁阻式傳感器的工作原理是利用線圈電感或互感的改變來實現(xiàn)非電量電測的變磁阻傳感器的優(yōu)點：（ 1）結構簡單，工作中沒有活動觸點，因而工作可靠壽命長。（ 2）靈敏度高，分辨率大，能測出甚至更小的機械位移，能夠感受小至微小角變化。傳感器輸出信號強，電壓靈敏度可達數(shù)百mV/mm測量范圍寬，重復性好，線性度優(yōu)良并且比較穩(wěn)定，高精度的變磁阻傳感器，非線性誤差僅為 0.1%。變磁阻傳感器的缺點：頻率相應差，存在交流零位信號，不宜用于高頻零位測量。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。答：（ 1）減小邊緣效應的影響。增大電容器的初始電容量，即增大極板面積和減小極板間距。此外，加裝等位環(huán)也是一有效辦法。（ 2）減小寄生電容的影響。對傳感器進行靜電屏蔽，即將電容器極板放置在金屬殼體內，并將殼體良好接地。出于同樣的原因，其電極引出線也必須用屏蔽線，且屏蔽線外套必須同樣良好接地。4、根據右圖簡述金屬板厚度檢測。答：當金屬板的厚度變化時，傳感器與金屬板間距離