劉傳璽版自動檢測總結(jié)及課后習題答案

1、考試形式一 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，并將正確答案的字母序號填在題后的括號內(nèi)。每小題2分，共20分）。二 填空題(每空格1分，共25分)三 簡答題（每小題7分，共35分）四 計算題（每小題6分，共12分）五 問答題（以下兩題任選一題，共8分）復習重點紅字部分為重點，含作業(yè)前言第1章 檢測技術(shù)的基本知識1.1 概述1.1.1 檢測技術(shù)的含義、作用和地位（重點）1.1.2 工業(yè)檢測技術(shù)的內(nèi)容1.1.3 自動檢測系統(tǒng)的組成（重點）1.1.4 檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢1.2 檢測系統(tǒng)的基本特性（重點，與2.1.3 傳感器的性能指標合二為一）1.2.1 靜態(tài)特性1.2.2 動態(tài)特

2、性1.3 測量誤差及消除方法1.3.1 測量誤差的概念1.3.2 誤差的表示方法（重點）1.3.3 誤差的分類1.3.4 誤差處理習題與思考題題1-1 （參考P8相對誤差）題1-2 （參考P8P9最大引用誤差和精度等級）題1-3 （參考P9系統(tǒng)誤差）題1-4 （參考P10P11P12隨機誤差及其處理）題1-5 （參考P12P13粗大誤差的判別與壞值的舍棄）補充題1：非電量電測法的主要優(yōu)點？答：1） 能夠連續(xù)、自動地對被測量進行測量和記錄。 2） 電子裝置精度高、頻率響應好，不僅能適用于靜態(tài)測量，選用適當?shù)膫鞲衅骱陀涗浹b置還可以進行動態(tài)測量甚至瞬態(tài)測量。 3) 電信號可以遠距離傳輸，便于實現(xiàn)遠距

3、離測量和集中控制。 4) 電子測量裝置能方便地改變量程，因此測量的范圍廣。5) 可以方便地與計算機相聯(lián)，進行數(shù)據(jù)的自動運算、分析和處理.補充題2:一個完整的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。為什么說傳感器是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)。答：傳感器是把被測量(如物理量、化學量等)轉(zhuǎn)換成電學量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能一次性確定的，因為檢測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。補充題3：測試系統(tǒng)實現(xiàn)精確測量

4、的條件 答：對于實際的測試系統(tǒng)，如果時域或頻域的傳遞特性滿足：A(j)=K()= -t即它的幅頻特性為一常數(shù)，相頻特性與頻率成線性關(guān)系，那么便稱該系統(tǒng)是精確的或不失真的測試系統(tǒng)，用該系統(tǒng)實現(xiàn)的測試將是精確和不失真的。 補充題4：什么是負載效應？答：是指在電路系統(tǒng)中后級與前級相連時由于后級阻抗的影響造成系統(tǒng)阻抗發(fā)生變化的一種效應。僅當由于負載的變化而引起輸出穩(wěn)定量的變化的效應稱為負載效應。第2章 傳統(tǒng)傳感器2.1 傳感器基礎(chǔ)知識2.1.1 傳感器的概念與定義（重點）2.1.2 傳感器的命名與分類2.1.3 傳感器的性能指標（重點，與1.2 檢測系統(tǒng)的基本特性合二為一）2.1.4 提高傳感器性能的

5、技術(shù)途徑（重點）2.1.5 傳感器選用原則2.1.6 傳感器的發(fā)展方向2.2 電阻式傳感器2.2.1 電阻應變式傳感器（重點 公式2-10；測量電路）2.2.2 電位器式傳感器2.3 電容式傳感器（重點）2.3.1 電容式傳感器的基本原理2.3.2 電容式傳感器的類型與特性2.3.3 電容式傳感器的測量電路2.3.4 電容式傳感器應用舉例2.4 電感式傳感器（重點）2.4.1 自感式傳感器2.4.2 互感式傳感器（差動變壓器）2.4.3 電渦流式傳感器2.4.4 電感式傳感器應用舉例2.5 壓電式傳感器（不作要求）2.5.1 壓電效應與壓電材料2.5.2 壓電式傳感器工作原理及壓電元件常用結(jié)構(gòu)

6、形式2.5.3 壓電式傳感器的測量電路2.5.4 壓電式傳感器的應用舉例2.6 磁電式傳感器（不作要求）2.6.1 磁電感應式傳感器的工作原理2.6.2 磁電感應式傳感器的結(jié)構(gòu)2.6.3 應用舉例2.7 熱電式傳感器（重點）2.7.1 金屬熱電阻傳感器2.7.2 半導體熱敏電阻傳感器2.7.3 熱電偶傳感器2.7.4 集成溫度傳感器2.7.5 熱電式傳感器應用舉例習題與思考題題2-1 （參考P17傳感器的概念與定義，傳感器的命名與分類）題2-2 （參考P5P6和P17P18P19P20有關(guān)傳感器靜態(tài)特性和動態(tài)特性內(nèi)容）題2-3 （參考P24公式2-10，對其物理意義的解讀）題2-4 （參考P2

7、6P27測量電路分析和比較，公式2-18）題2-5 2-6（參考P34P35P36電容傳感器的類型和特征）題2-7 （參考P41P50 電感式傳感器）題2-8 （參考P46公式2-65，對其物理意義的解讀）題2-9 （參考P48公式2-67，對其物理意義的解讀）題2-10 （參考P46零點殘余電動勢）題2-17 （參考P64 熱電阻溫度特性和P66熱電效應基本概念之比較）題2-18 （參考P69 表2-1）題2-19 （參考P69P70P71 熱電偶冷端溫度的處理）題2-20 （參考P70 補償導線法）題2-21 （應變片靈敏度 ,差動直流電橋輸出電壓 ，注意：應變值單位為10E-6，即）題2

8、-22 （應變片靈敏度 , 判斷差動直流電橋輸出電壓套用P27 公式2-17，注意：應變值單位為10E-6，即）題2-23 （注意：書中有誤,應該標注成共地。參考P37變壓器電橋 公式 2-45結(jié)合變面積式電容器電容量計算方式）題2-24 （參考P38運算放大器電路 公式 2-48，2-49結(jié)合變間隙式電容器電容量計算方式）題2-25 （注意：書中有誤，u和u0標反了！ 答：L1=L0-L L2=L0-LR1=R2=R代入： 考慮到：L>> R簡化得到： ）題2-26 （參考P64 公式 2-85，2-86）題2-27（參考P64 公式 2-87）題2-28題2-29題2-30題2

9、-31（參考P71 例2.2，學著舉一反三）補充題1：提高傳感器性能的技術(shù)途徑主要有哪些？ （P20）補充題2：常用的溫度傳感器之分類答：接觸式溫度傳感器： 1）熱電偶2）熱電阻 金屬熱電阻半導體熱敏電阻3）集成溫度傳感器 模擬式溫度傳感器數(shù)字式溫度傳感器非接觸式溫度傳感器： 紅外溫度傳感器補充題3：光電耦合器的工作原理及特點答：在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。

10、光電耦合器的特點是可實現(xiàn)電信號的隔離傳輸，即輸入端與輸出端之間既能傳輸電信號，又具有電的隔離性。光電耦合器可以傳輸交流信號，又可以傳輸直流信號。光電耦合器具有傳輸效率高、隔離度好、抗干擾能力強、壽命長、體積小和質(zhì)量小的優(yōu)點。第3章 新型傳感器3.1 氣敏和濕敏傳感器3.1.1 氣敏電阻式傳感器3.1.2 離子感煙傳感器3.1.3 濕敏電阻式傳感器3.2 霍耳傳感器（重點）3.2.1 半導體材料的霍耳效應3.2.2 霍耳元件的結(jié)構(gòu)、符號及基本電路3.2.3 霍耳元件的特征參數(shù)3.2.4 霍耳傳感器的連接方式和輸出電路3.2.5 霍耳傳感器應用3.3 感應同步器3.3.1 感應同步器的類型及結(jié)構(gòu)3

11、.3.2 感應同步器的工作原理3.3.3 感應同步器輸出信號的鑒別方式3.4 磁柵式傳感器3.4.1 磁柵3.4.2 磁頭3.4.3 磁柵式傳感器的工作原理3.4.4 信號處理方式3.4.5 磁柵式傳感器的應用3.5 熱電型紅外線傳感器（重點）3.5.1 紅外測溫原理3.5.2 常見的紅外傳感器3.5.3 紅外傳感器使用中應注意的問題3.6 光電式傳感器（重點）3.6.1 光電效應3.6.2 光電器件3.6.3 光電元件的特性3.6.4 光電元件應用3.7 光纖傳感器3.7.1 光導纖維的結(jié)構(gòu)和導光原理3.7.2 光纖傳感器的工作原理3.7.3 光纖傳感器的分類3.7.4 光纖傳感器的應用3.

12、8 圖像傳感器3.8.1 CCD圖像傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理3.8.2 CCD圖像傳感器的應用3.9 傳感器的智能化與微型化3.9.1 智能傳感器3.9.2 微型傳感器習題與思考題題3-7（參考P100P103）問：光電效應有哪幾種?與之對應的光電元件各有哪些?答：光電效應有外光電效應、內(nèi)光電效應和光生伏特效應三種。基于外光電效應的光電元件有光電管、光電倍增管等；基于內(nèi)光電效應的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；基于光生伏特效應的光電元件有光電池等。題3-8（參考P107P108光電元件應用實例歸納如下）問：光電傳感器由哪些部分組成?被測量可以影響光電傳感器的哪些部分?答：光電傳感器設(shè)計靈活

13、，形式多樣，在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應用。光電傳感器通常由光源、光學通路和光電元件三部分組成，如圖所示。圖中1是光源發(fā)出的光信號，2是光電器件接受的光信號，被測量可以是x1或者x2，它們能夠分別造成光源本身或光學通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號I或者V。題3-12（參考P84P85）問：什么是霍爾效應？答：在置于磁場的導體或半導體中通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差，這種現(xiàn)象就是霍爾效應，是由科學家愛德文·霍爾在1879年發(fā)現(xiàn)的。產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電壓。題3-13（參考P84P85解讀霍爾電勢推導）問：為什么導體材料和絕緣體材料均不

14、宜做成霍爾元件？答：由霍爾電勢： （n為載流子密度）式中可知： 1）一般金屬中載流子密度很大，所以金屬材料的霍爾效應不明顯； 2）而絕緣材料的電子的遷移率很小，故也不宜做成霍爾元件；3）而在半導體材料中，載流子密度較大，又因為電子的遷移率比空穴的大，即N>Pp，所以霍爾元件一般采用N型半導體材料。補充題1：什么是光譜特性？和頻率特性區(qū)別在哪里？（參考P104和 P106）補充題2：紅外傳感器可分哪兩類？其探測機理又有何差異？答：紅外傳感器（也稱為紅外探測器）是利用紅外輻射與物質(zhì)相互作用所呈現(xiàn)的物理效應來探測紅外輻射的。紅外傳感器的種類很多，按探測機理的不同，分為紅外熱傳感器和紅外光子（光

15、電）傳感器兩大類。前者對整個紅外波段均有響應（稱為無選擇性），后者僅對確定波段有響應。 紅外熱傳感器的工作是利用輻射熱效應。探測器件接收輻射能后引起溫度升高，再由接觸型測溫元件測量溫度改變量，從而輸出電信號。與光子傳感器相比，熱傳感器的探測率比光子傳感器的峰值探測率低，響應速度也慢得多。但熱傳感器光譜響應寬而且平坦，響應范圍可擴展到整個紅外區(qū)域，并且在常溫下就能工作，使用方便，應用仍相當廣泛。紅外光子傳感器的工作原理是基于光電效應。其主要特點是靈敏度高，響應速度快，響應頻率高。但紅外光子傳感器一般需在低溫下才能工作，故需要配備液氦、液氮制冷設(shè)備。此外，光子傳感器有確定的響應波長范圍，探測波段較

16、窄補充題3：試用霍爾傳感器設(shè)計一套測轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。第4章 檢測系統(tǒng)中信號的轉(zhuǎn)換與調(diào)理4.1 電橋（重點）4.1.1 直流電橋4.1.2 交流電橋4.2 信號的放大與隔離4.2.1 測量放大器（重點）4.2.2 程控增益放大器4.2.3 隔離放大器4.3 調(diào)制與解調(diào)4.3.1 調(diào)幅及其解調(diào)（重點）4.3.2 調(diào)頻及其解調(diào)4.4 濾波電路4.4.1 低通濾波器4.4.2 高通濾波器4.4.3 帶通濾波器4.4.4帶阻濾波器4.5 信號變換電路4.5.1 采樣一保持器4.5.2 信號轉(zhuǎn)換電路（重點）4.6 線性化4.7 溫度補償技術(shù)4.7.1 溫度誤差靈敏度4.7.2 并聯(lián)式溫度補償原理4.7.3 反饋

17、式溫度補償原理4.7.4 綜合應用實例習題與思考題題4-1題4-2（參考P127測量放大器）題4-3（參考P124P126電橋）答：電橋就是將非常微弱的被測量轉(zhuǎn)化為電信號的一種專門電路，以便提供后續(xù)電路（如放大電路）進行信號處理。主要有直流和交流電橋電路。電橋由有四個橋臂組成，一個對角接激勵電源，另一個作為輸出。題4-6（參考P141P142）答：無源濾波器：這種電路主要有無源元件R、L和C組成。無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行可靠性較高、運行費用較低等優(yōu)點，至今仍是應用廣泛的被動諧波治理方法。有源濾波器：集成運放和R、C組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點。集成運放的開環(huán)電壓增益和

18、輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運放帶寬有限，所以目前的有源濾波電路的工作頻率難以做得很高。題4-9（參考P136）題4-14（參考P137）原題目：用圖解法來說明信號同步解調(diào)的過程 改為： 用圖解法來說明信號調(diào)幅和同步解調(diào)過程題4-19（參考P154）第5章 檢測系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)5.1 檢測系統(tǒng)中的干擾5.1.1 干擾的種類、噪聲源及防護辦法5.1.2 干擾的傳播5.2 常用抗干擾技術(shù)5.2.1 屏蔽技術(shù)5.2.2 接地技術(shù)5.2.3 隔離技術(shù)5.2.4 濾波器5.2.5 軟件抗干擾技術(shù)習題與思考題題5-4（參考P154）（1）信噪比：（

19、2）提示：濾波，差動測量放大器電路及選擇低噪聲的運放芯片補充題1：干擾的形成必須同時具備哪些因素？又有哪些方法和措施可以消除或減弱噪聲干擾？（參考P166P172）第6章 自動檢測技術(shù)應用舉例6.1 電感式微位移測量儀6.1.1 測量儀的組成6.1.2 傳感器及其信號處理電路6.1.3 單片機及其擴展6.1.4 鍵盤、顯示與打印6.1.5 數(shù)字低通濾波與插值6.2 檢測技術(shù)在智能樓宇中的應用6.2.1 空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控6.2.2 給排水系統(tǒng)6.2.3 火災監(jiān)視與控制系統(tǒng)6.2.4 門禁與防盜系統(tǒng)6.2.5 電梯的運行管理6.3 檢測技術(shù)在全自動洗衣機中的應用6.3.1 全自動洗衣機單片機控制系統(tǒng)

20、邏輯結(jié)構(gòu)6.3.2 模糊全自動洗衣機的模糊推理6.3.3 洗衣機物理量檢測6.3.4 控制軟件6.4 檢測技術(shù)在環(huán)境檢測中的應用6.4.1 檢測電路6.4.2 A/D模板6.4.3 系統(tǒng)標定及數(shù)據(jù)處理6.5 檢測技術(shù)在數(shù)控機床中的應用6.5.1 各傳感器在加工過程中的作用6.5.2 系統(tǒng)的報警、故障自診功能6.6 布匹長度自動記錄與控制儀6.6.1 測量原理6.6.2 系統(tǒng)功能6.6.3 軟件結(jié)構(gòu)習題與思考題第7章 自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計7.1 自動檢測系統(tǒng)及設(shè)計原則7.1.1 開環(huán)檢測系統(tǒng)7.1.2 閉環(huán)檢測系統(tǒng)7.1.3 自動檢測系統(tǒng)設(shè)計原則7.2 自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計步驟7.2.1 自動檢測系

21、統(tǒng)的分析7.2.2 自動檢測系統(tǒng)總體方案的設(shè)計7.2.3 自動檢測系統(tǒng)硬件的設(shè)計7.2.4 自動檢測系統(tǒng)軟件的設(shè)計7.2.5 系統(tǒng)集成7.3 加熱爐溫度測控系統(tǒng)設(shè)計7.3.1 溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計要求與組成7.3.2 溫度測控系統(tǒng)的硬件電路7.3.3 溫度測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計習題與思考題第8章 自動檢測技術(shù)的發(fā)展方向8.1 現(xiàn)場總線技術(shù)8.1.1 CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò))8.1.2 LonWorks(局部操作網(wǎng)絡(luò))8.1.3 PROFIBUS(過程現(xiàn)場總線)8.1.4 HART(可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路)8.1.5 FF(現(xiàn)場總線基金會現(xiàn)場總線)8.2 虛擬儀器8.2.1 虛擬儀器的發(fā)展與特點8.

22、2.2 虛擬儀器的結(jié)構(gòu)組成8.3 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)8.3.1 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的特點與發(fā)展8.3.2 網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)習題與思考題第9章 虛擬儀器系統(tǒng)的應用9.1 LabVIEW簡介9.1.1 LabVIEW概述9.1.2 LabVIEW的運行機制9.1.3 LabVIEW應用9.2 虛擬電子秤系統(tǒng)9.2.1 虛擬電子秤系統(tǒng)組成9.2.2 虛擬電子秤程序設(shè)計9.3 大氣污染虛擬檢測系統(tǒng)9.3.1 當今城市環(huán)境現(xiàn)狀9.3.2 SO2測量原理9.3.3 氮的氧化物濃度的測量9.3.4 二氧化硫濃度的計算9.3.5 二氧化氮濃度的計算9.3.6 主程序設(shè)計習題與思考題參考文獻傳感器與檢測技術(shù)試卷

23、及答案 （ （ （ （試卷一 試卷一 試卷一 試卷一） ） ） ） 第一部分 選擇題（共 24 分） 一、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(nèi)。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（ ） A壓力 B力矩 C溫度 D厚度 2屬于傳感器動態(tài)特性指標的是（ ） A重復性 B線性度 C靈敏度 D固有頻率 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 B電容式傳感器 C壓電式傳感器 D磁電式傳感器 4測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（ ）

24、 A變極板面積型 B變極距型 C變介質(zhì)型 D容柵型 5利用相鄰雙臂橋檢測的應變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。?） 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（ ） APN結(jié)光電二極管電路 BPNP 型晶體管集成電路 CMOS型晶體管開關(guān)集成電路 DNPN型晶體管集成電路 8將電阻R 和電容

25、C 串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開關(guān)兩端所構(gòu)成的 RC吸收電路，其作用是（ ） 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Y0.01，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（ ） A0.301 B0.303 C0.308 D0.315 10若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進制數(shù)的位數(shù)為10，最大輸入信號為2.5V，則該轉(zhuǎn)換器能分辨出的最小輸入電壓信號為（ ） A1.22mV B2.44mV C3.66mV D4.88mV 11周期信號的自相關(guān)函數(shù)必為（ ） A周期偶函數(shù) B非周期偶函數(shù) C周期奇函數(shù) D非周

26、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(t)=2x(3t)的傅里葉變換為（ ） 第二部分 非選擇題（共 76分） 二、填空題（本大題共12小題，每小題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(nèi)。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 rs= 。 17為了測得比柵距W更小

27、的位移量，光柵傳感器要采用 技術(shù)。 18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1.8×105Mpa,其中壓阻系數(shù)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/Z

28、3，那么相位平衡條件應為 。 三、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(guān)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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

29、）被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？ （2）在上述情況下，如果計數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為±1個數(shù)字，其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少？ 32一熱敏電阻在0和100時，電阻值分別為200k和10k。試計算該熱敏電阻在20時的電阻值。 33求正弦信號x(t)=x0sint的自相關(guān)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(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路。 （1）寫出電流i 與電壓VREF的關(guān)系式。 （2）若VREF=10V，輸入信號D3D2D1D0=1000， 試計算輸出電壓V0=？ 35已知某信號的傅里葉級數(shù)展開式為 試求該信號的直流分量、第一至第五次諧波分量的幅值，并繪出其幅值譜圖。 （

30、（ （ （答案一 答案一 答案一 答案一） ） ） ） 一、單項選擇題（本大題共12小題，每小題2分，共24分） 1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B 二、填空題（本大題共12小題，每小題1分，共12 分） 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,其輸出電壓與壓電元件的輸出電壓成正比,但容易受電纜電容的影響。 傳感器與電荷放大器連接的電路,其輸出電壓與壓電元件的輸出電荷成正比,電纜電容的影響小。 26（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(jù)相位確定位移量

31、的大小和方向。 27壓磁式扭矩儀的軸是強導磁材料。根據(jù)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?。?，時間常數(shù)小，反應速度快。 29（1）多面棱鏡高速旋轉(zhuǎn)，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(jīng)光電轉(zhuǎn)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、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、順序脈沖發(fā)生器、數(shù)碼寄存器和逐次逼近寄存器組成。 四、計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24 分） （ （ （ （試卷二 試卷二 試卷二 試卷二） ） ） ） 一、填空題(每空1分，共

32、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，dR/R=(1+2)+E中，代表_。 4.利用電渦流位移傳感器測量轉(zhuǎn)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(guān)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(nèi)，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。 10.SnO2型半導體氣敏器

33、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(guān)由_和多路雙向模擬開關(guān)組成。 14.為了提高檢測系統(tǒng)的分辨率，需要對磁柵、容柵等大位移測量傳感器輸出信號進行_。 15.若隨機信號x(t)、y(t)的均值都為零，當時，它們的互相關(guān)函數(shù)Rxy()=_。 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(nèi)。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( ) A.接近零 B.盡量低些 C.盡量高些 D.任意 2.( )傳感器可用于醫(yī)療上-50150之

34、間的溫度測量。 A.金屬輻射式 B.熱電偶 C.半導體三極管 D.比色計 3.信號傳輸過程中，產(chǎn)生干擾的原因是( ) A.信號是緩變的 B.信號是快變的 C.干擾的耦合通道 D.信號是交流的 4.差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為( ) 5.概率密度函數(shù)提供了隨機信號( )的信息。 A.沿頻率軸分布 B.沿幅值域分布 C.沿時域分布 D.沿尺度分布 6.非線性度是表示校準曲線( )的程度。 A.接近真值 B.偏離擬合直線 C.正反行程不重合 D.重復性 7.非周期信號的頻譜是( ) A.連續(xù)的 B.離散的 C.基頻的整數(shù)倍 D.脈沖函數(shù) 8.莫爾條紋光柵傳感器的輸出是( ) 傳感器與檢測技術(shù)試

35、卷及答案 7 A.數(shù)字脈沖式 B.調(diào)幅式 C.調(diào)頻式 D.正弦波 9.半導體應變片具有( )等優(yōu)點。 A.靈敏度高 B.溫度穩(wěn)定性好 C.可靠性高 D.接口電路復雜 10.一階系統(tǒng)的動態(tài)表征參數(shù)是( ) A.線性度 B.固有頻率 C.阻尼比 D.時間常數(shù) 11.常用于測量大位移的傳感器有( ) A.感應同步器 B.應變電阻式 C.霍爾式 D.渦流式 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。 A.質(zhì)量塊 B.導體 C.彈性元件 D.機器組件 13.半導體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率( ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不變 D.歸零 14.結(jié)構(gòu)型傳感器

36、是依靠傳感器( )的變化實現(xiàn)信號變換的。 A.材料物理特性 B.體積大小 C.結(jié)構(gòu)參數(shù) D.電阻值 15.阻抗頭是測量振動系統(tǒng)( )的拾振器。 A.振動位移 B.振動加速度 C.激振力 D.激振力及其響應 三、問答題(每小題5分，共30分) 1.在靜態(tài)測量中，根據(jù)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? 2.設(shè)載波的中心頻率為f0試根據(jù)圖a、圖b所示調(diào)制信號定性畫出相應調(diào)頻波波形。 3.回答下列函數(shù)哪些是周期函數(shù)、哪些是非周期函數(shù)： x1(t)=sin3t，x2(t)=e-t，x3(t)=esint，x4(t)=(t)， x5(t)=sin(0.5t) 4.簡述兩類扭矩

37、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(zhuǎn)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(zhuǎn)速n(r/min)為多少?當分辨誤差為±1齒時，轉(zhuǎn)速測量誤差是多少? 2.由RC組成無源低通濾波器，已知R=500()，C=10(F)，試求： (1)截止頻率f0，并畫出該濾波器的幅頻示意圖。 (2)設(shè)

38、輸入信號x(t)=0.2cos (125.6t-/4),判斷其是否在該濾波器的通頻帶內(nèi)。 3.試繪出x(t)=2cos(2f0t)+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(jié)構(gòu)，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(jié)

39、果有無影響?為什么? （ （ （ （答案二 答案二 答案二 答案二） ） ） ） 一、填空題(每空1分，共15分) 1. ON-OFF型微動開關(guān) 2.電子掃描 3.材料壓阻系數(shù) 4.金屬 5.磁頭所處的位置 6.動態(tài)性能 7.標準測試系統(tǒng) 8.不失真測量 9.溫度差 10.低 11.RC網(wǎng)絡(luò) 12.交流 13.地址譯碼器 14.細分 15. 0 二、單項選擇題(每小題 1分，共15分) 1.C 2.C 3.C 4.D 5.B 6.B 7.A 8.A 9.A 10.D 11.A 12.C 13.B 14.C 15.D 三、問答題(每小題5分，共30分) 1.在靜態(tài)測量中，根據(jù)繪制的定度曲線，可以

40、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。 2.調(diào)頻波波形頻率 f與中心頻率f0和調(diào)制波幅值的關(guān)系 f=f0±f,f 為頻率偏移，與X(t)幅值成正比。 3.x1(t) x3(t) x5(t)周期函數(shù)，x2(t) x4(t)非周期函數(shù)。4. 1)軸類零件受扭矩作用時，在其表面產(chǎn)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(zhuǎn)軸受扭后，兩端面的相對轉(zhuǎn)角只與所承受的扭矩有關(guān)，且呈比例關(guān)系，可通過測量扭轉(zhuǎn)角測量扭矩，如電容式或光電式扭矩傳感器。 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

41、)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(jié)構(gòu)簡單，不怕油等介質(zhì)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，齒輪隨工作軸一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通也變化一次，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(zhuǎn)速n的乘積。 五、應用題(每小題8分，共16分) 1.(1)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖a所示，它由傳力塊、彈性圓桶、雙螺管線圈、銜鐵、傳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

42、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(R1、R2、R3、R4)粘貼位置如圖a所示；測量電橋如圖b所示。 (2)根據(jù)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=Pz1+Pz2，由 Pz1、Pz2引起的電阻 R1、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。 （ （ （ （試卷三 試卷三 試卷三 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(zhuǎn)換成器件和裝置。 2.金屬絲在外力作用下發(fā)生機

43、械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象 稱效應；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 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(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現(xiàn)象稱 效應，這個電動勢稱為電勢。外加磁場 使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化

44、的現(xiàn)象成效應。 5.某些電介質(zhì)當沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在 它的表面產(chǎn)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)象稱為效應；在介質(zhì)極化方向施加電場時電介質(zhì)會產(chǎn)生 形變，這種效應又稱效應。 6.在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱效應； 入射光強改變物質(zhì)導電率的現(xiàn)象稱效應；半導體材料 吸收光能后在PN 結(jié)上產(chǎn)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切割磁力線運動時，導體內(nèi) 部會產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱 傳感器；這種傳感器只能測量物體。 8、不同的金屬兩端分別連在一起構(gòu)成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中

45、會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱效應；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E =。 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 壓電傳感器 電容傳感器 熱敏電阻 CCD電荷耦合器 壓阻式傳感器 光纖傳感器 磁電傳感器 光電二極管 差動變壓器 熱釋電器件 磁敏晶體管 電渦流傳感器 光電池 超聲波傳感器 熱電偶 紅外傳感器 色敏傳感器 正確選擇以上傳感器填入以下空內(nèi)： 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

46、感器、； 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=3.5 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、R3、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

47、加速度(單位g)。 四 問答題（每題5分，共10分） 1壓力傳感器測量砝碼數(shù)據(jù)如下，試解釋這是一種什么誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是什么。 N(g) 0 1.0 2 3 4 5 正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5 反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5 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(zhuǎn)換元件，在本質(zhì)上有什么不同？ 五 電路分析（每題5分，共20分） 。下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)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

48、容是左圖中差動電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析： 。圖為酒精測試儀電路，A是顯示驅(qū)動器。 問：TGS812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(diào)節(jié)電位器RP有什么意義? 。圖為光電傳感器電路，GPIS01是光電斷路器。分析電路工作原理： 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？ 。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 20Hz，振蕩頻率4KHz。請畫出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。 （ （ （ （答案三 答案三 答案三 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(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成， 是能把外界非電量轉(zhuǎn)換成電量的