工業(yè)大學成教學院傳感器與測試技術(shù)期末考試試卷及答案

工業(yè)大學成教學院試卷B（答案）課程傳感器與測試技術(shù)姓名______________________________供參考，如有疏忽，請指正______題序一二三四五六七八九十總評計分命題：一、單項選擇題（將答案號寫在括號內(nèi),每題1分,共10分）1莫爾條紋的寬度是由光柵常數(shù)和光柵的夾角決定的(A)A光柵常數(shù)越大，光柵的夾角越小,莫爾條紋的寬度越寬B光柵常數(shù)越大，光柵的夾角越小,莫爾條紋的寬度越寬C光柵常數(shù)越小，光柵的夾角越小,莫爾條紋的寬度越寬D光柵常數(shù)越小，光柵的夾角越大,莫爾條紋的寬度越寬2一階傳感器的時間常數(shù)τ越小,（A）頻率響應(yīng)特性越好。A頻率響應(yīng)特性越好 B頻率響應(yīng)特性越差C靈敏度越大D靈敏度越小3二階傳感器中，如輸入為一正弦信號，一般來說,輸出信號的（B）A頻率變化，幅值和相位不變化B頻率不變化,幅值和相位變化C頻率不變化，幅值和相位不變化D頻率相位不變化，幅值變化4光柵式傳感器中，如橫向莫爾條文之間的距離為4mm,則辯向電路的兩個光電元件的距離應(yīng)為（A）A.1mmB2mmC4mmD8mm5單晶硅材料受到應(yīng)力作用后，其（D）發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。A面積B長度C體積D電阻率6熱敏電阻的標稱電阻是指溫度在（A）的電阻值A(chǔ)25oCB0oCC100oCD273oC7．光電池的工作原理是基于_________：CA．光電發(fā)射效應(yīng)B．光電導效應(yīng)C．光伏效應(yīng)D．熱敏效應(yīng)8．下列關(guān)于光電耦合器的敘述中，不正確的是_________：DA．光電耦合器實現(xiàn)了信號的光耦合和電隔離。B．光電耦合器可以實現(xiàn)脈沖轉(zhuǎn)換與直流電平轉(zhuǎn)換，作為不同邏輯電路的接口。C．光電耦合器的響應(yīng)快、壽命長。D．光電耦合器可以實現(xiàn)電→光→電雙向信號傳輸。9．下列關(guān)于磁阻元件的敘述中，不正確的是_________：BA．在弱磁場中，電阻與磁場呈平方特性；在強磁場中，電阻與磁場呈線性特性。B．在弱磁場中，電阻與磁場呈線性特性；在強磁場中，電阻與磁場呈平方特性。C．為了提高靈敏度，磁阻元件通常都做的很薄。D．磁阻元件的工作基礎(chǔ)是磁阻效應(yīng)。10．磁敏二極管與在其上施加的偏壓和磁場的關(guān)系是_________：AA．在正向偏壓、正向磁場作用下，隨著磁場的增大，磁敏二極管的電阻增大。B．在正向偏壓、反向磁場作用下，隨著磁場的增大，磁敏二極管的電阻增大。C．在反向偏壓、正向磁場作用下，隨著磁場的增大，磁敏二極管的電阻增大。D．在反向偏壓、反向磁場作用下，隨著磁場的增大，磁敏二極管的電阻增大。二、填空題（每空1分，共10分）：1、電渦流傳感器中線圈的激勵頻率越高，電渦流的貫穿深度越淺,導體的電阻率越大，電渦流的貫穿深度越____深______。2、金屬電阻應(yīng)變片溫度誤差的產(chǎn)生主要是由電阻溫度系數(shù)的影響和試件、電阻絲材料的線膨脹系數(shù)不同引起的。3．壓電式傳感器的放大電路主要有電壓放大和電荷放大兩種。4．霍爾傳感器的厚度越小，靈敏度越大，輸入輸出電阻越大。5、電渦流傳感器根據(jù)激勵的頻率不同，分為高頻反射式和低頻透射式。三、是非題（每題1分，共10分）1、任何周期信號都是由多個簡諧信號合成的（）對2、信號的時域描述和頻域描述只是同一個信號在不同域中的兩種表示方法。（）對3、差動變壓器中提高初級線圈的電壓，則靈敏度增加，漂移增大（）對4、信號的時域描述和頻域描述只是同一個信號在不同域中的兩種表示方法。（對）5、自相關(guān)函數(shù)是奇函數(shù)，其圖形對稱于原點。（錯）6、金屬導體內(nèi)產(chǎn)生的渦流由于趨膚效應(yīng)，隨著頻率的增大，其貫穿深度也隨之增大。（錯）7、對于金屬導體和半導體材料而言，都能產(chǎn)生霍爾效應(yīng)，只不過，半導體材料的靈敏度要大一些，適合于作霍爾元件。（對）8、差動變壓器是利用線圈間自感的變化來實現(xiàn)非電量測量的。（錯）9、常系數(shù)線性系統(tǒng)穩(wěn)定輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相同。（對）10、絕對式碼盤一般采用格雷碼，而不是二進制碼。（對）四、簡答題（每題5分共20分）1漂移輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化的現(xiàn)象稱為飄移。產(chǎn)生飄移的主要原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境的變化。最常見的飄移是溫度飄移。2應(yīng)變片絕緣電阻應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測件之間的電阻值。通常要求應(yīng)變片絕緣電阻在50-100MΩ。3、頻譜的收斂性信號的各諧波振幅總的趨勢是隨著諧波次數(shù)的增高而逐漸減小，當諧波次數(shù)無限增高時，諧波分量的振幅也就無限地趨小，這稱為頻譜的收斂性4應(yīng)變效應(yīng)半導體或?qū)w在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。五、計算及應(yīng)用題（共50分）：1、應(yīng)變片稱重傳感器，其彈性體為圓柱體，直徑D＝10cm，材料的彈性模量E＝205×109N/m2，用它來稱50噸的物體，若用電阻絲式應(yīng)變片，變變片的靈敏度S＝2，R＝120Ω，問電阻變化是多少？（10）2、用一緩變信號調(diào)制一載波，試畫出調(diào)幅波的幅頻圖并計算調(diào)幅波的頻帶寬度。（10）3、壓電式加速度的電壓前置放大器的總電容C=1000pf,總電阻R=500M?,傳感器的機械系統(tǒng)固有頻率為f0=30khz,相對阻尼系數(shù)ζ=0.5。求幅值誤差下于2%時，其使用的頻率范圍。（15）4、畫出電容式傳感器的差動脈沖調(diào)制測量電路，并說明其原理。（15）答案：1〉應(yīng)變ε=F/（SE）=50*9.8*1000/（3.1416*0.052*205*109）=304μεΔR=R*S*ε=120*2*304*10-6=0.07296Ω電阻的變化為0.07296Ω2〉調(diào)幅波的幅頻圖如下圖中M為調(diào)幅系數(shù)，f1=950hzf2=995hzf3=1000hzf4=1005hzf5=1050hz頻帶寬度為：f5-f1=100hz3>根據(jù)壓電加速度計頻率響應(yīng)特性可知，下限截至頻率取決于前置放大器的參數(shù)，對電壓前置放大器而言，實際輸入電壓與理想輸入電壓之比的相對幅頻特性為：K=，=5*=0.5s有題意可知：K=1-0.02=0.98根據(jù)公式計算可得：頻率的下限為：1.6HZ傳感器的上限頻率由傳感器本身頻率特性決定實際輸入電壓與理想輸入電壓之比為：為系統(tǒng)的固有頻率，0.5根據(jù)題意：=1.02解上述方程可得：或0.042上述方程中應(yīng)取的答案為：0.042傳感器的上限頻率為*=0.205*30=6.25Khz所以傳感器的使用頻率為：1.6HZ--6.25Khz4〉脈沖寬度調(diào)制電路如圖所示。圖中Cx1,Cx2為差動式電容式傳感器，電阻R1=R2,A1,A2為比較器。當雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于某一狀態(tài)，Q=1,/Q=0,/Q=0,電容器Cx2上已沖電壓通過D2迅速放電至零電平，與此同時，A點高電位通過R1對Cx1充電，時間常數(shù)1=R1Cx1,直至F點電位高于參考電壓Ur,比較器A1輸出正跳變信號。A1輸出正跳變信號，激勵觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使Q=0,/Q=1；于是A點為低電位，Cx1上已沖電壓通過D1迅速放電至零電平，而B點高電位通過R