傳感器與測(cè)試技術(shù)電大復(fù)習(xí)指導(dǎo)

《傳感器與測(cè)試技術(shù)》是機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括：測(cè)試系統(tǒng)的基本概念，傳感器的一般特性與分析方法，傳感器的工作原理，特性及應(yīng)用，傳感器在機(jī)電系統(tǒng)中的應(yīng)用等四部分。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析方法，能夠根據(jù)工程需要選用合適的傳感器，并能夠?qū)y(cè)試系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析、對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。一、課程的基本教學(xué)基本要求.了解測(cè)試系統(tǒng)的基本概念和系統(tǒng)組成、傳感器的定義和分類。.掌握傳感器的靜特性、動(dòng)特性的性能指標(biāo)概念、定義和分析處理方法，了解提高傳感器性能的方法。.了解常用傳感器的工作原理，掌握常用傳感器的性能特點(diǎn)和應(yīng)用。4.掌握機(jī)電系統(tǒng)中選用傳感器的原則，能根據(jù)需要選用合適的傳感器。課程各章的基本內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求、重點(diǎn)內(nèi)容在課程的教學(xué)大綱及教材各章節(jié)前的“學(xué)習(xí)重點(diǎn)與教學(xué)要求”中都已經(jīng)明確指出，本復(fù)習(xí)提要在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步說明如下：第一章緒論了解測(cè)試的基本概念、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成，掌握傳感器的定義、理解傳感器的分類方法和要求，了解測(cè)試的應(yīng)用及發(fā)展。第二章傳感器的一般特性掌握傳感器靜特性各性能指標(biāo)的定義，傳感器的無失真檢測(cè)條件，理解傳感器靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型的建立與分析方法，了解提高傳感器性能的方法和非線性校正方法。第三章電阻式傳感器理解電阻應(yīng)變式、壓阻式傳感器和電位計(jì)的工作原理，掌握它們的性能特點(diǎn)，了解其常用結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用。第四章電容式傳感器理解各種形式電容傳感器的工作原理，掌握其性能特點(diǎn)，了解其應(yīng)用。第五章電感式傳感器理解自感式、差動(dòng)變壓器式、渦流傳感器的工作原理，掌握其性能特點(diǎn)，了解其應(yīng)用。了解壓磁式傳感器和感應(yīng)同步器。第六章磁電式傳感器理解磁電感應(yīng)式傳感器、霍爾元件的工作原理，轉(zhuǎn)換電路，掌握其性能性點(diǎn)，了解其應(yīng)用，了解磁柵式傳感器。第七章壓電式傳感器了解壓電式傳感器的工作原理，掌握常用壓材料及其性能特點(diǎn)，理解其轉(zhuǎn)換電路。第八章光電式了解光電器件的原理、應(yīng)用及光纖傳感器、CCD、PSD、光柵、激光傳感器的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用，掌握光碼盤的工作原理及應(yīng)用、光電器件典型應(yīng)用。第九章超聲波傳感器理解超聲波傳感器的工作原理，了解其性能特點(diǎn)及應(yīng)用。第十章傳感器與測(cè)試技術(shù)在機(jī)電系統(tǒng)中的典型應(yīng)用實(shí)例了解傳感器與測(cè)試技術(shù)在機(jī)電系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，掌握機(jī)電系統(tǒng)中傳感器的選用原則。二、課程的考核方式說明本課程總成績(jī)由形成性考核成績(jī)和期末考試成績(jī)兩部分組成。其中形成性考核成績(jī)占20%，期末考試成績(jī)占80%。形成性考核成績(jī)由學(xué)習(xí)內(nèi)容（平時(shí)作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)）和學(xué)習(xí)情況兩部分成績(jī)組成。平時(shí)作業(yè)共布置4次記分作業(yè)，每次作業(yè)滿分2.5分，共10分。本課程安排有6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，要求從5個(gè)實(shí)驗(yàn)中選做3個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)1分，共3分。未完成實(shí)驗(yàn)不能參加期末考試。學(xué)習(xí)情況考核內(nèi)容包括輔導(dǎo)課到課情況、觀看IP課的記錄情況、學(xué)習(xí)筆記等，共7分。按照開放教育試點(diǎn)有關(guān)規(guī)定，作業(yè)完成少于2次或?qū)嶒?yàn)未做，則形成性考核成績(jī)無效，并且不能參加期末考試。期末考試采用閉卷考試方法。根據(jù)2006年中央電大關(guān)于考試時(shí)間改革的要求，本課程的考試時(shí)間為1小時(shí)30分鐘。并對(duì)考試的題型、分值及題量作了相應(yīng)的調(diào)整?？己艘蠓譃椤傲私狻⒗斫?、掌握"三個(gè)層次，在試題中各部分的比例大致為：掌握層次占70%左右，了解層次占20%左右，理解層次占10%左右。三、試題的類型舉例說明試題的類型為：簡(jiǎn)答題、選擇題、問答題及綜合題等四種類型。下面結(jié)合具體例題說明。第一類題型為簡(jiǎn)答題，每小題5分，約占20分。例U.傳感器：（答案：傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于精確處理和應(yīng)用的另一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。）第二類題型為選擇題，每項(xiàng)選擇3分，約占12分左右。例1.當(dāng)光敏元件加一定電壓時(shí)，光電流I與光敏元件上光照度E之間的關(guān)系，稱為。a.溫度特性b.光照特性c.光譜特性d.伏安特性（答案：b）例2.在檢測(cè)技術(shù)中，主要采用的是壓電型換能器，發(fā)射超聲波利用壓電材料的，而接收信號(hào)則用。a.多普勒效應(yīng)b.多普勒頻移c.逆壓電效應(yīng)d.正壓電效應(yīng)（答案：c；d）第三類題型為問答題，約有4道左右小題，每小題6分左右，共約24分例.測(cè)定頻響函數(shù)的方法有哪幾種？（答：確定頻響函數(shù)的方法是以標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入，測(cè)出其輸出信號(hào)，從而求得需要的特性。輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)有正弦信號(hào)、脈沖信號(hào)和階躍信號(hào)。）第四類題型為綜合題，約有三道左右題，每題根據(jù)難度不同，分值有差別，約12至16分，共約45分左右。例.請(qǐng)畫出兩種霍爾元件的驅(qū)動(dòng)電路，簡(jiǎn)述其優(yōu)缺點(diǎn)。（答：對(duì)霍爾元件可采用恒流驅(qū)動(dòng)或恒壓驅(qū)動(dòng)，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)線性度高，精度高，受溫度影響小。兩種驅(qū)動(dòng)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)工作要求確定驅(qū)動(dòng)方式。）為方便大家復(fù)習(xí)，根據(jù)學(xué)員們的要求，在后半學(xué)期，本課程平臺(tái)上將會(huì)刊登一套往屆考題及答案。需要說明的是，這套題僅供大家在復(fù)習(xí)過程參考，實(shí)際考試時(shí)試卷的題型、題目、分值及各種題型所占比例都會(huì)有一定差別，盡請(qǐng)注意！不管什么樣的考試題型和題目，都是圍繞課程主要教學(xué)內(nèi)容的，所以學(xué)懂學(xué)通課程各章的重點(diǎn)和主要的教學(xué)內(nèi)容才是根本。希望大家在復(fù)習(xí)過程中把重點(diǎn)放在課程的教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握上。最后，預(yù)祝大家圓滿完成課程學(xué)習(xí)，并且通過期末階段的總復(fù)習(xí)，進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，順利通過課程期末考試！中央電大工學(xué)院“傳感器與測(cè)試技術(shù)”課程組傳感器與測(cè)試技術(shù)往屆試題選登說明：為方便學(xué)員們進(jìn)行復(fù)習(xí)，根據(jù)大家的要求，在此刊登一套往屆期末考試的試題及參考答案。需要說明的是，這套樣題僅供學(xué)員們?cè)趶?fù)習(xí)過程參考，實(shí)際考試時(shí)試卷的題目、題型、分值及各種題型所占比例都會(huì)有一定差別，盡請(qǐng)注意?。荚嚂r(shí)間：1.5小時(shí)）一、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）.傳感器：.靜特性:.超聲波的波型有幾種？是根據(jù)什么來分類的？.簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理。二、選擇題（每空3分，共27分）.碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎(chǔ)上的，它能夠?qū)⒔嵌绒D(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，是一種數(shù)字式的傳感器。碼盤按結(jié)構(gòu)可以分為接觸式、和三種。a.光電式b.磁電式c.電磁式d.感應(yīng)同步器.當(dāng)超聲波在一種介質(zhì)中傳播到界面或遇到另一種介質(zhì)，其方向不垂直于界面時(shí)，將產(chǎn)生聲波的反射、折射及現(xiàn)象。a.表面波b.蘭姆波c.駐波d.波型轉(zhuǎn)換.改變電感傳感器的引線電纜后，。a.不必對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定b.必須對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零c.必須對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定d.不必對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零.應(yīng)變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、、等。a.測(cè)量范圍的選擇b.電源的選擇c.阻值的選擇d.尺寸的選擇e.精度的選擇f.結(jié)構(gòu)的選擇.應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的之間的電阻值。a.覆蓋片與被測(cè)試件b.引線與被測(cè)試件c.基片與被測(cè)試件d.敏感柵與被測(cè)試件.在光的作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，引起物體電阻率的變化，這種現(xiàn)象稱為。a.磁電效應(yīng)b.聲光效應(yīng)c.光生伏特效應(yīng)d.光電導(dǎo)效應(yīng).如圖所示的結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成的。線圈套在鐵芯上的，在鐵芯與銜鐵之間有一個(gè)空氣隙，空氣隙厚度為。傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運(yùn)動(dòng)部分時(shí)，銜鐵將會(huì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生位移，使空氣隙發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于。線圈*箱鐵結(jié)構(gòu)原理示意圖a.靜態(tài)測(cè)量b.動(dòng)態(tài)測(cè)量c.靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量d.既不能用于靜態(tài)測(cè)量，也不能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量三、激光干涉?zhèn)鞲衅鞯淖饔檬菧y(cè)量長(zhǎng)度，其基本原理就是光的干涉原理，測(cè)量精度高、分辨力高。如圖所示是邁克爾遜雙光束干涉系統(tǒng)，圖中S是光源，B是分光鏡，M1是固定反射鏡，M2是可動(dòng)反射鏡，P是觀察屏處，試介紹其工作原理。（14分）

四.畫出測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖，并說明各組成部分的作用。（12分）五.粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，環(huán)境溫度變化會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)，簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。（12分）六.如圖所示是電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及其轉(zhuǎn)換電路，圖中1為玻璃盤，2為鍍金層，3為金屬膜片，介紹其工作原理。（15分）電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)及其轉(zhuǎn)換電路《傳感器與測(cè)試技術(shù)》參考答案一、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）.傳感器：傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于精確處理和應(yīng)用的另一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。.靜特性：指?jìng)鞲衅髟谳斎肓康母鱾€(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。.超聲波的波型有幾種？是根據(jù)什么來分類的？超聲波的波型有縱波、橫波、表面波（亦稱瑞利波）、蘭姆波。依據(jù)超聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來分。.簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理。兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為式中：一一極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，——極板的遮蓋面積；——極板間的距離。當(dāng)被測(cè)量的變化使式中的、或任一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量C也就隨之變化。二、選擇題（每空3分，共27分）1.a；c2.d3.c4.c；d5.b6.d7.c三、激光干涉?zhèn)鞲衅鞯淖饔檬菧y(cè)量長(zhǎng)度，其基本原理就是光的干涉原理，測(cè)量精度高、分辨力高。如圖所示是邁克爾遜雙光束干涉系統(tǒng)，圖中S是光源，B是分光鏡，M1是固定反射鏡，M2是可動(dòng)反射鏡，P是觀察屏處，試介紹其工作原理。（14分）答案要點(diǎn)：來自光源S的光經(jīng)半反半透分光鏡B后分成兩路，一路由固定反射鏡M1反射，另一路經(jīng)可動(dòng)反射鏡M2和B反射，在觀察屏P處相遇產(chǎn)生干涉。當(dāng)M2每移動(dòng)半個(gè)光波波長(zhǎng)時(shí)，干涉條紋亮暗變化一次，因此被測(cè)長(zhǎng)度為式中，x一被測(cè)長(zhǎng)度;N—干涉條紋亮暗變化次數(shù)；一真空中光波波長(zhǎng)；n—空氣折射率。四.畫出測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖，并說明各組成部分的作用。（12分）答案要點(diǎn)：傳感器作為測(cè)試系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，將被測(cè)量轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)，通常傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)變換部分是對(duì)傳感器所送出的信號(hào)進(jìn)行加工，如信號(hào)的放大、濾波、補(bǔ)償、校正、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，經(jīng)過處理使傳感器輸出的信號(hào)便于傳輸、顯示或記錄；顯示與記錄部分將所測(cè)信號(hào)變?yōu)楸阌谌藗兝斫獾男问?，以供人們觀測(cè)和分析。五.粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，環(huán)境溫度變化會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)，簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。（12分）答案要點(diǎn)：①環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)的存在，引起應(yīng)變片電阻相對(duì)變化；②環(huán)境溫度變化時(shí)，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的拉長(zhǎng)（或壓縮），引起電阻的相對(duì)變化。六.如圖所示是電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及其轉(zhuǎn)換電路，圖中1為玻璃盤，2為鍍金層，3