2013年4月考試傳感器與測試技術(shù)第三次作業(yè)1

2013年4月考試傳感器與測試技術(shù)第三次作業(yè)一、填空題（本大題共15分，共5小題，每小題3分）為了使同一型號的傳感器有相同的靈敏度，常在傳感器線圈兩端并聯(lián)一個(gè)，經(jīng)標(biāo)定后固定其阻值。是利用MOS二極管電容一電壓特性（C-V特性）的變化，MOS場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的閾值電壓的變化等物理特性做成的半導(dǎo)體氣敏元件。表征傳感器靜特性的指標(biāo)有、、等RC濾波電路中的電阻，不僅消耗希望抑制的信號能量，也消耗希望通過的信號能量。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用RC網(wǎng)絡(luò)和組成的有源濾波電路，該電路除起濾波作用之外，還可將信號放大，其放大倍數(shù)也容易調(diào)節(jié)。除用于家庭磁帶錄像機(jī)之外，還可用于各種機(jī)器的結(jié)露檢測。二、計(jì)算題（本大題共30分，共3小題，每小題10分）.磁電式線速度傳感器的線圈平均直徑D=25mm，氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6000Gs。希望傳感器的靈敏度k=600（mV/cm/s），求工作線圈的匝數(shù)N應(yīng)為多少？.已知信號x（t）試求信號x（0.5t），x（2t）的傅里葉變換。.利用電渦流位移傳感器和頻率計(jì)數(shù)器測某軸的轉(zhuǎn)速。欲使頻率計(jì)所讀頻率的數(shù)值等于1/2轉(zhuǎn)速的數(shù)值（如f=50Hz，表示n=25r/min）。問齒盤的齒數(shù)z為多少?若使f的數(shù)值等于n，z又為多少？三、簡答題（本大題共25分，共5小題，每小題5分）淺談測試系統(tǒng)的主要應(yīng)用？電阻應(yīng)變式測力傳感器的工作原理？簡述微傳感器的優(yōu)點(diǎn)。什么是熱電偶的分度表？激光檢測的特點(diǎn)是什么？主要應(yīng)用于什么領(lǐng)域的測量？四、綜合分析題（本大題共30分，共3小題，每小題10分）.求圖1a所示周期矩形信號的三角形式傅里葉級數(shù)表達(dá)式，并畫出幅值譜。bj需齒被周期信號泣黑a用明騫肉海信號行*值港.求如圖1所示周期性方波的復(fù)指數(shù)形式的幅值譜和相位譜

15mV/mm,最大線性范圍6mm?，F(xiàn)將傳感器安裝在主軸右側(cè)，見圖2a。用記錄儀記錄振動(dòng)波形，見圖b。問：1、傳感器與被檢測金屬的安裝距離l為多少毫米時(shí)，可得到較好的測量效果？2、軸向振幅的最大值A(chǔ)為多少？3、主軸振幅的基頻/是多少？電渦流式測振儀勰■示意用答案：一、填空題（15分，共5題，每小題3分）參考答案：可調(diào)電阻解題方案：為了使同一型號的傳感器有相同的靈敏度，常在傳感器線圈兩端并聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻，經(jīng)標(biāo)定后固定其阻值。評分標(biāo)準(zhǔn)：一空一分參考答案：非電阻型氣敏元件解題方案：2.2.參考答案：非電阻型氣敏元件是利用MOS二極管電容一電壓特性（C—V特性）的變化，MOS場效應(yīng)晶體管（MOSFET）的閾值電壓的變化等物理特性做成的半導(dǎo)體氣敏元件。評分標(biāo)準(zhǔn)：一空一分參考答案：線性度靈敏度重復(fù)性解題方案：表征傳感器靜特性的指標(biāo)有線性度、靈敏度、重復(fù)性等評分標(biāo)準(zhǔn)：一空1分參考答案：集成運(yùn)算放大器解題方案：RC濾波電路中的電阻，不僅消耗希望抑制的信號能量，也消耗希望通過的信號能量。為了克服這一缺點(diǎn)，可采用RC網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)算放大器組成的有源濾波電路，該電路除起濾波作用之外，還可將信號放大，其放大倍數(shù)也容易調(diào)節(jié)。評分標(biāo)準(zhǔn)：一空一分參考答案：結(jié)露傳感器解題方案：結(jié)露傳感器除用于家庭磁帶錄像機(jī)之外，還可用于各種機(jī)器的結(jié)露檢測。評分標(biāo)準(zhǔn)：一空1分二、計(jì)算題（30分，共3題，每小題10分）1.參考答案：已知D=25mm=O.025m，k=600（mV/cm/s）=60（V/m/s），B=6000Gs=0.6T因?yàn)镋=NBLv，k=E/v=NBL，L=nD=nX0.025所以N=k/（BL）=1274匝解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：由例可知二⑴一的傅里葉費(fèi)換為山報(bào)據(jù)博里葉變換的比例特性可甯戶力卜@文）］=焉2與￡mJ2開/4）=471sinci4哂）Fz（2￡）］二;2/sin匚2^Ty7］=7Jsinc（匆田）解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：3.參考答案：解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：三、簡答題（25分，共5題，每小題5分）參考答案：1產(chǎn)品質(zhì)量測量，對于各種零部件的測試測量；2設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)；3故障診斷系統(tǒng)；解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：參考答案：電阻應(yīng)變式測力傳感器是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產(chǎn)生應(yīng)變，利用貼在彈性元件上的應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻的變化。然后利用電橋?qū)㈦娮枳兓D(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化，再送入測量放大電路測量。最后利用標(biāo)定的電壓（或電流）和力之間的對應(yīng)關(guān)系，可測出力的大小或經(jīng)換算得到被測力。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：參考答案：1、體積小、重量輕，便攜性好，適用面廣；2、微小的敏感元件提高了測量的空間分辨力；3、固有頻率高，工作頻率范圍大，響應(yīng)速度快；4、耗能低；5、批處理的加工方式使其具有價(jià)格優(yōu)勢；6、特殊的微加工技術(shù)使得結(jié)構(gòu)或功能集成更容易實(shí)現(xiàn)，可改善性能，并為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)集成傳感器或智能傳感器奠定了基礎(chǔ)。解題方案：此題考察微傳感器相對于其他類型傳感器的優(yōu)點(diǎn)。評分標(biāo)準(zhǔn)：參考答案：是熱電偶溫度傳感器在冷端溫度為0℃的條件下，輸出熱電動(dòng)勢的毫伏值與熱端溫度之間的對應(yīng)關(guān)系，采用表格表示。不同材料組成的熱電極有不同的分度表。常用熱電極材料有銅-康銅、鎳鉻-考銅、鎳鉻-鎳硅。解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：參考答案：激光檢測有精度高、測量范圍大、測試時(shí)間短、非接觸、易數(shù)字化、效率高等優(yōu)點(diǎn)。激光干涉測長技術(shù)，目前已廣泛地應(yīng)用于精密長度測量，如磁尺、感應(yīng)同步器、光柵的檢定；精密機(jī)床位移檢測與校正；集成電路制作中的精密定位等。解題方案：此題考察激光檢測的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。評分標(biāo)準(zhǔn)：四、綜合分析題（30分，共3題，每小題10分）1.參考答案：2.2.參考答案：T由圖知一心千丁MM,g=口/=口72??、?/x12：「愎2.y、芬二百I/⑷￡舊一/“威=不|而細(xì)"海㈤上一三上、f“士M4T~/仃小口二一一日2亡◎或網(wǎng)/月:門廠|?也$、式握％￡）dlT"0網(wǎng)*L"-~rf2.、「士口=?3A…）=--co噩力Q=才""H身2『-Id.、——h=（%4自一）I口下00W=%4二網(wǎng)：8￡HG0r4與3M㈤由M-1其幅值譜見圖1，總結(jié).;‘正確表達(dá)以圖形給出信號的函數(shù)表達(dá)式.2、記住傅里葉級軟表達(dá)武，會(huì)由忒門計(jì)算對、小包，若工色的均值為零,則4=口。若理）為偶因數(shù)，則紇=口口您復(fù)習(xí)分部積分法.4、幅值譜/曲的含義及繪制諧線高度表示每一諧波分量幅值的大小，譜線間隔也㈤=%=助JTn當(dāng)掇期Tf■時(shí)1：△田L(fēng)譜線密集。從結(jié)果體會(huì)造朗函數(shù)頻譜的三個(gè)特點(diǎn):.離散性、諧波性及收斂性，解題方案：評分標(biāo)準(zhǔn)：在工［七）的一個(gè)周期中可表示為M3該信號基本周期為中?基頻利總打，對信號進(jìn)行傅里葉復(fù)指數(shù)展開。由于他）關(guān)干t=。鼾稱，我們可以方便地選取-T濾tWT也作為計(jì)算區(qū)間口計(jì)算各■傅里葉序列系數(shù)'m看當(dāng)行口時(shí)：常值分量'%:當(dāng)藺劃時(shí),當(dāng)藺劃時(shí),土?I小3小=一一，”皿一廣T川外了T最后可得注意上式中的祜號中的項(xiàng)即皿9寫的歐撞小式展開，因比，傅里葉序列系數(shù)與可表示為（由6芯）.這二0也出工）；其幅值譜為:之所示,相位譜如（由6芯）.這二0也出工）；其幅值譜為:之所示,相位譜如外=。*"頻譜圖如下圖解題方案：此題考察周期性信號頻譜的計(jì)算。評分標(biāo)準(zhǔn)：3.參考答案：1、取其傳感器線性范圍的1/2，即取L=3m