2018電大本科傳感器與測(cè)試技術(shù)形考4

2018電大本科《傳感器與測(cè)試技術(shù)》形考1-4形考作業(yè)一一、判斷題（Y對(duì)/N錯(cuò)）.測(cè)試技術(shù)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中也是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。Y.金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比應(yīng)變電阻材料本身的靈敏系數(shù)小。Y3．熱敏電阻傳感器的應(yīng)用范圍很廣，但是不能應(yīng)用于宇宙飛船、醫(yī)學(xué)、工業(yè)及家用電器等方面用作測(cè)溫使用。N.電容式傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分辨率高，但是工作可靠性差。N.電容式傳感器可進(jìn)行非接觸測(cè)量，并能在高溫、輻射、強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣條件下工作。Y.電容式傳感器不能用于力、壓力、壓差、振動(dòng)、位移、加速度、液位的測(cè)量。Y.電感傳感器的基本原理不是電磁感應(yīng)原理。N.電感式傳感器可以將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù)L或互感系數(shù)M的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出。Y.互感傳感器本身是變壓器，有一次繞組圈和二次繞組。Y.差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)形式較多，有變隙式、變面積式和螺線管式等，但其工作原理基本一樣。Y.傳感器通常由敏感器件、轉(zhuǎn)換器件和基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。Y.電容式傳感器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成電容量變化的一種傳感器。Y.電阻應(yīng)變片的絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)試件之間的電阻值。Y.線性度是指?jìng)鞲衅鬏敵隽颗c輸入量之間的實(shí)際關(guān)系曲線偏離擬合直線的程度。Y.測(cè)量誤差越小，傳感器的精度越高。Y.傳感器的靈敏度k等于傳感器輸出增量與被測(cè)量增量之比。N17．傳感器能檢測(cè)到輸入量最小變化量的能力稱為分辨力，當(dāng)分辨力以滿量程輸出的百分?jǐn)?shù)表示時(shí)則稱為分辨率。Y.測(cè)量轉(zhuǎn)換電路首先要具有高精度，這是進(jìn)行精確控制的基礎(chǔ)。N.電橋是將電阻、電容、電感等參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電壓或者電流輸出的一種測(cè)量電路。Y.電橋有兩種類型：直流電橋和交流電橋。Y二、簡(jiǎn)答題1．傳感器的輸出信號(hào)通?？梢苑譃槟膬深?？并舉例說明。答：1模擬式：傳感器輸出的是模擬電壓量；2數(shù)字式：傳感器輸出的是數(shù)字量，如編碼器式傳感器。2．傳感器電路中常用的濾波器有哪些分類方法？答：模擬濾波器的選頻作用，分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器；根據(jù)構(gòu)成濾波器的元件類型，可分為RC、LC或晶體諧振濾波器；根據(jù)構(gòu)成濾波器的電路性質(zhì)，可分為有源濾波器和無源濾波器；根據(jù)濾波器所處理的信號(hào)性質(zhì)，可分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。3．電阻應(yīng)變片的工作原理是什么？答：被測(cè)的物理量（溫度、壓力等）的變化會(huì)引起電阻式傳感器中傳感元件電阻值的相應(yīng)變化，而這種電阻值的變化又可能通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為更為直觀的電壓或電流的變化。4．什么是應(yīng)變片的橫向效應(yīng)？答：當(dāng)金屬線材受單向拉力時(shí)，由于整根金屬絲的每段都受到同樣大小的拉力，其應(yīng)變也是相同的，故線材的總電阻增加值為各微段電阻增量之和。但整根金屬線材彎折成柵狀，成應(yīng)變片后，應(yīng)變片的靈敏軸向施以拉力，則直線段都的電阻絲仍產(chǎn)生沿軸向的拉伸應(yīng)變，其電阻是增加的，而各圓弧段除了有沿各軸向產(chǎn)生的應(yīng)變外，還有在與軸向相垂直的方向產(chǎn)生的壓縮應(yīng)變，使得圓弧段截面積增大，電阻值減小，雖然金屬絲敏感柵的電阻總的表現(xiàn)為增加，但是，由于各圓弧段電阻值減小的影響，使得應(yīng)變片的靈敏系數(shù)要比同樣長(zhǎng)度單線受軸向力的金屬絲的靈敏系數(shù)小，這種因彎折處理的變化使靈敏系數(shù)減小的現(xiàn)象稱為應(yīng)變片的橫向效應(yīng)。5．下圖中哪個(gè)是直流電橋？哪個(gè)是交流電橋？為什么？答：圖1為交流電橋。圖2為直流電橋，因?yàn)槠渲须娮鑊1、Z2、Z3、Z4組成了電橋的4個(gè)橋臂，在電橋的一條對(duì)角線的兩端a和c接入直流電源，作為電橋的激勵(lì)電源，而在電橋的另一條對(duì)角線兩端，b和d上輸出電壓值U0輸出可直接用于驅(qū)動(dòng)指示儀表，也可接入后續(xù)放大電路。形考作業(yè)二一、判斷題（Y對(duì)/N錯(cuò)）.壓電式傳感器的特點(diǎn)的是靈敏度比較低。N.磁電感應(yīng)式傳感器可分為變磁通式和恒磁通式兩大類。Y.差動(dòng)變壓器屬于電感式傳感器。Y4．壓電傳感器的測(cè)量電路中前置放大器的主要作用是把傳感器的高輸入阻抗變換成低輸入阻抗。Y5．磁電式傳感器非線性誤差產(chǎn)生原因的是傳感器線圈電流產(chǎn)生的磁通對(duì)工作磁通產(chǎn)生影響。Y6．通常電路參量式傳感器分為4類：壓電式傳感器、磁電式傳感器、熱電式傳感器和霍爾式傳感器。Y.壓電式傳感器適宜于動(dòng)態(tài)測(cè)量，不適合測(cè)量動(dòng)態(tài)的力、壓力、加速度、振動(dòng)等參數(shù)。N.磁電式傳感器工作性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，靈敏度高，尺寸和重量比較小。N.磁電式傳感器通常輸出功率較大，測(cè)量電路比較簡(jiǎn)單。N.熱電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生實(shí)際上由2部分組成，即接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)。Y11．兩種不同類型的金屬導(dǎo)體（或半導(dǎo)體），兩端分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。Y12.利用熱電效應(yīng)，只要知道熱電偶回路一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測(cè)出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。Y13．對(duì)于任何一種金屬，高溫端的自由電子要向低溫端擴(kuò)散，高溫端因失去電子而帶正電，低溫端得到電子而帶負(fù)電，形成溫差電動(dòng)勢(shì)，又稱湯姆森電動(dòng)勢(shì)。Y.壓電式傳感器的輸出信號(hào)很微弱，而且內(nèi)阻很高，一般不能直接顯示和記錄。Y.壓電傳感器可以等效為一個(gè)電源U和一個(gè)電容器Ca的串聯(lián)電路。.壓電傳感器也看作是個(gè)電荷發(fā)生器，等效為一個(gè)電荷源與一個(gè)電容并聯(lián)的等效電路。Y17．由電效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械效應(yīng)或者由電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象，就是壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)。Y18．由機(jī)械效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦?yīng)，或者由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象，就是壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)。Y19．超聲波式的檢測(cè)儀表，一般都是利用壓電材料作為超聲波發(fā)射探頭和接收探頭的，例如超聲波液面計(jì)，超聲波流量計(jì)，超聲波測(cè)厚儀等。N20．變磁通式傳感器，在結(jié)構(gòu)上有開磁路和閉磁路兩種，一般用來測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的角速度，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率作為輸出。Y二、判斷題：1．壓電晶片通常有哪些連接方法？各有什么特點(diǎn)？答：壓電晶片通常有并聯(lián)和串聯(lián)兩種接法。并聯(lián)接法的輸出電荷大，本身電容大，時(shí)間常數(shù)也大，因此常用測(cè)量溫度信號(hào)以及以電荷作為輸出量的場(chǎng)合。串聯(lián)皎潔的輸出電壓大，本身電容小，適用于以電壓作為輸出信號(hào)以及測(cè)量電路輸入阻抗很高的場(chǎng)合。2．根據(jù)壓電式傳感器的等效電路，其輸出可以有哪些形式？相應(yīng)的前置放大器有哪些兩種形式？答：根據(jù)壓電式傳感器的等效電路，其輸出可以是電壓U，也可以是電荷Q，因此其相應(yīng)的前置放大器也有兩種形式：電壓放大器和電荷放大器。

3．說出下面霍爾元件的2種典型驅(qū)動(dòng)電路哪個(gè)是恒流源驅(qū)動(dòng)電路，哪個(gè)是恒壓源驅(qū)動(dòng)電路？答：圖1是恒流源驅(qū)動(dòng)電路，圖2是恒壓源驅(qū)動(dòng)電路。4．霍爾元件的恒流源驅(qū)動(dòng)電路和恒壓源驅(qū)動(dòng)電路有什么特點(diǎn)？答：恒壓驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，但性能較差，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場(chǎng)合；恒流驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)線性度高，精度高，受溫度影響小。5．為什么在熱電偶測(cè)溫應(yīng)用中要進(jìn)行冷端處理及補(bǔ)償？答：執(zhí)電偶熱電動(dòng)勢(shì)的大小是熱端溫度和冷端溫度的函數(shù)差，為保證輸出熱電動(dòng)勢(shì)是被測(cè)溫度的單值函數(shù)，必須使冷端溫度保持恒定，熱電偶分度表給出的熱電動(dòng)勢(shì)是以冷端溫度0攝氏度為依據(jù)的，否則會(huì)產(chǎn)生誤差。形考作業(yè)三一、判斷題（Y對(duì)/N錯(cuò)）.超聲波在固體和液體中衰減較弱，因此穿透能力強(qiáng)。Y.超聲波是機(jī)械波的一種，即是機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程。Y3．超聲波換能器是超聲波傳感器中的一個(gè)核心部件，其中壓電式換能器的應(yīng)用最為廣泛。Y.超聲波是頻率比聲波頻率低的機(jī)械波。N.熱釋電探測(cè)器多用在非接觸被動(dòng)式檢測(cè)應(yīng)用中。Y.在工業(yè)放射性同位素自動(dòng)檢測(cè)儀表中廣泛采用的核輻射傳感器是電離室。Y.適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)物理量是加速度。Y.利用外光電效應(yīng)制成的光電器件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管等。N.溫度是適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)物理量。Y.噪聲是影響CMOS傳感器性能的首要問題。YX射線被廣泛應(yīng)用在各種檢測(cè)儀表中特別是需要輻射和穿透力前的情況如金屬探傷、測(cè)厚以及測(cè)量物體的密度等。Y.光電式傳感器就是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成光信號(hào)的一種器件，簡(jiǎn)稱光電器件。N.光電器件的物理基礎(chǔ)是熱電效應(yīng)。N.光電器件具有可靠性較高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)但精度比較低。N15．光電管是將球形玻璃殼抽成真空，在內(nèi)半球面上涂上一層光電材料作為陽極，球心放置小球形或小環(huán)形金屬作為陰極。Ny射線被廣泛應(yīng)用在各種檢測(cè)儀表中特別是需要輻射和穿透力前的情況如金屬探傷、測(cè)厚以及測(cè)量物體的密度等。Y.紅外傳感器是將紅外輻射量的變化轉(zhuǎn)換成電量變化的器件。Y18．一束光線照射到物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收了光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。N.利用外光電效應(yīng)制成的光電器件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管等。Y.線陣CCD圖像傳感器是由一列MOS光敏元和一列移位寄存器并行構(gòu)成的。Y.利用光電效應(yīng)可制成半導(dǎo)體光敏電阻。N.紅外輻射按照波長(zhǎng)不同，可以分為遠(yuǎn)紅外區(qū)、中紅外區(qū)和近紅外區(qū)。Y23．光電效應(yīng)是指一束光線照射到物質(zhì)上時(shí)，物質(zhì)的電子吸收了光子的能量而發(fā)生了相應(yīng)的電效應(yīng)現(xiàn)象。Y.在工業(yè)放射性同位素自動(dòng)檢測(cè)儀表中廣泛采用的核輻射傳感器為電離室。Y25．首先對(duì)紅外輻射進(jìn)行調(diào)制，使恒定輻射變成交變輻射，不斷地引起鐵電體的溫度變化，才能導(dǎo)致熱釋電產(chǎn)生，并輸出交變信號(hào)。Y.超聲波在固體和液體中衰減較弱，因此穿透能力強(qiáng)是超聲波所具有的主要特點(diǎn)之一°Y.光電池是一種直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的光電器件。N28．利用光導(dǎo)纖維的傳光特性，把被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換為光特性（強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)、頻率、波長(zhǎng)）改變的傳感器就是光纖傳感器。Y29．光電式編碼器采用光電技術(shù)將軸角信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，與計(jì)算機(jī)和顯示裝置連接后可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量與實(shí)時(shí)控制。Y30．光柵是利用莫爾條紋現(xiàn)象來進(jìn)行測(cè)量的，即兩塊光柵疊合時(shí)，會(huì)出現(xiàn)光的明暗相間的條紋。Y二、簡(jiǎn)答題1.下圖為熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖，圖中A、B1.下圖為熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖，圖中A、B、C三處分別是什么？外殼窗口電路元件支承環(huán)答：A：PZT熱電元件B:FET管C:濾光片2．簡(jiǎn)述熱釋電紅外傳感器的工作原理。答：熱釋電紅外傳感器的的電壓響應(yīng)率E比于入射輻射變化的速率，當(dāng)恒定的紅外輻射照射在熱釋電探測(cè)器上時(shí)，探測(cè)器沒有電信號(hào)輸出，因?yàn)橹挥挟?dāng)鐵電體的溫度處于變化過程中，才會(huì)輸出電信號(hào)，所以需要對(duì)紅外輻射進(jìn)行調(diào)制，使恒定輻射變成交變輻射，不斷的引起鐵電體的溫度變化，才能導(dǎo)致熱釋電才生，并輸出交變信號(hào)。形考作業(yè)四一、判斷題.與一般傳感器相比，智能傳感器成本低但不具備編程自動(dòng)化能力。Y.壓阻式微傳感器是在單晶半導(dǎo)體膜片適當(dāng)部位擴(kuò)散形成力敏電阻而構(gòu)成的。Y.壓力微傳感器廣泛應(yīng)用于汽車電子：如TPMS（輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力傳感器、汽車剎車系統(tǒng)等。Y4．諧振式微傳感器是利用某種諧振子的振動(dòng)力隨被測(cè)量的變化而變化來進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。N.ThinkPad手提電腦能夠動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)出筆記本在使用中的振動(dòng)，并根據(jù)這些振動(dòng)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會(huì)智能地選擇關(guān)閉硬盤還是讓其繼續(xù)運(yùn)行，因?yàn)槠鋬?nèi)置了壓力傳感器。N.微機(jī)械陀螺的工作原理是基于經(jīng)典力學(xué)的牛頓第2定律，通過一定形式的裝置產(chǎn)生并檢測(cè)哥氏加速度。N.視覺傳感器是將景物的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的器件，固態(tài)圖像傳感器是現(xiàn)在視覺信息獲取的一種基礎(chǔ)器件。N.虛擬儀器技術(shù)是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。Y.虛擬儀器技術(shù)所具有的特點(diǎn)是集成性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)。Y.虛擬儀器技術(shù)所具有的特點(diǎn)是開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)。N.目前的固體圖像傳感器主要有三種類型：第一種是電視攝像機(jī)MOS（金屬氧化物半導(dǎo)體）圖像傳感器，又稱為SSPA（自掃描光電二極管陣列），第二種是CCD圖像傳感器，第三種是CID（電荷注入器件）圖像傳感器。Y.機(jī)器人觸覺傳感器主要有檢測(cè)和識(shí)別功能。Y.現(xiàn)代機(jī)器人的“皮膚”主要有兩方面的感覺：冷熱和軟硬。Y.常見的人工嗅覺系統(tǒng)一般由氣敏傳感器陣列和分析處理器構(gòu)成。Y.金屬半導(dǎo)體傳感器是目前使用最為廣泛的嗅覺傳感器。N.電子鼻能分辨氣體的種類和濃度，有時(shí)比人鼻還靈敏，而且，有的氣體比如一氧化碳（俗稱煤氣，人的鼻子是聞不到的，而電子鼻卻能感覺到。Y.實(shí)現(xiàn)味覺傳感器的一種有效方法是使用類似于生物系統(tǒng)的材料作為傳感器的敏感膜。Y18.虛擬儀器技術(shù)的三大組成部分包括：靈活高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)。Y.常見的智能傳感器有微型傳感器、模糊傳感器和網(wǎng)絡(luò)傳