傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷

PAGEPAGE1PAGE1傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷（一)三、填空題13-2４15.感應(yīng)同步器是利用電磁感應(yīng)原理將線位移和角位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。17．紅外圖像傳感器通常是由紅外敏感元件和電子掃描電路組成。18．滑動(dòng)覺傳感器僅檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人手指與操作物體在切向的相對(duì)位移，而不檢測(cè)接觸表面法向的接觸或壓力.19.薄膜熱電偶主要用于測(cè)量固體表面小面積瞬時(shí)變化的溫度。21.濕敏元件利用濕敏材料吸收空氣中的水份而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化的原理而制成。23．抑制干擾的方法主要是采取單點(diǎn)接地、屏蔽隔離和濾波。24．能用明確的數(shù)學(xué)解析關(guān)系式或圖表描述的信號(hào)稱為確定性信號(hào)。三、問答題（本大題共6小題，每小題4分,共2４分）2５.按輸出信號(hào)的性質(zhì),傳感器可分為哪些類型?（答:分為開關(guān)型、模擬型和數(shù)字型。）２6．簡(jiǎn)述長(zhǎng)磁柵位傳感器的工作原則。答:在非磁性金屬尺的平整表面上，鍍一層磁性材料薄膜,用錄音磁頭沿長(zhǎng)度方向按一定波長(zhǎng)記錄一周期性信號(hào)，以剩磁的形式保留在磁尺上。錄制后磁尺的磁化圖形排成ＳN,NS狀態(tài)。測(cè)量時(shí)利用重放磁頭將記錄信號(hào)還原。２7.說(shuō)明壓電加速度傳感器要使用高輸入阻抗電荷放大器的原因。答：壓電傳感器本身的內(nèi)阻抗很高,而輸出的能量又非常微弱,因此在使用時(shí),必須接高通入阻抗的前置放大器。電荷放大器即可，且其輸出電壓與電纜分布電容無(wú)關(guān)。因此，連接電纜即使長(zhǎng)達(dá)幾百米以上，電荷放大器的靈敏度也無(wú)明顯變化，這是電荷放大器的突出優(yōu)點(diǎn)。28。簡(jiǎn)述視覺傳感器的組成.答：由四部分組成:照明部、接收部、光電轉(zhuǎn)換部和掃描部.２9。簡(jiǎn)述正溫度系數(shù)熱敏電阻的含義.答：正溫度系數(shù)熱敏電阻，在測(cè)量溫度范圍內(nèi),其阻值隨溫度增加而增加，最高溫度通常不超過140℃.30．寫出信號(hào)和的互相關(guān)函數(shù)的定義式,并說(shuō)明和的關(guān)系。答:和的互相關(guān)函數(shù)的定義式和的關(guān)系為：在圖形上,兩者對(duì)于坐標(biāo)縱軸.四、計(jì)算題（本大題共3小題,每小題8分，共24分)3１。某次壓力測(cè)量時(shí)，壓電式傳感器的靈敏度為8０.Onｃ/ＭＰa，將它與增益為0.0０５V/nc的電荷放大器相連,其輸出接到靈敏度為２0mm/V的筆式記錄儀上，求:（1）計(jì)算此系統(tǒng)的靈敏度；（2)當(dāng)壓力變化１0MPａ時(shí)，記錄筆在紙上的偏移量是多少?解：(1)系統(tǒng)的總靈敏度（說(shuō)明當(dāng)壓力變化1MPa時(shí)，偏移量為８ｍｍ）32．霍爾式轉(zhuǎn)速傳感器輸出信號(hào)頻率為＝30r/min,被測(cè)物上的標(biāo)記齒數(shù)為＝2求:（1）所測(cè)轉(zhuǎn)速為多少？(2）角速度又是多少？解:（1）所測(cè)轉(zhuǎn)速為:（2)角速度33.求正弦信號(hào)解:根據(jù)公式:均值方差：均方值:五、應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題8分，共1６分)34.有一電阻應(yīng)變片,靈敏度系數(shù)K=2,電阻Ｒ＝120。設(shè)其工作時(shí)應(yīng)變?yōu)?０00。求（1）應(yīng)變片的電阻變化量△R;（２）采用應(yīng)變儀電橋，若Ui=６V，計(jì)算U０的值。解:(1)因?yàn)樗砸黄瑧?yīng)變片采用應(yīng)變儀電橋，所以為單臂形式35．圖示電路中，已知求:(１）說(shuō)明該電路的作用；(2)計(jì)算其固有頻率和品質(zhì)因數(shù)。解:(１）該電路為二階高通濾波器(2）傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷(二）三、填空題13－2４１4．發(fā)電型型位移傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電源性參量，如電動(dòng)勢(shì)、電荷等.15。在機(jī)械力作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)力變化，使磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁阻相應(yīng)也發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。１6.常用的加速度傳感器有壓電式、磁致伸縮式和應(yīng)變式。17.固體半導(dǎo)體攝像機(jī)由許多光電二極管組成陣列，作為攝像機(jī)的感光部分以代替光導(dǎo)攝像管。1８.熱敏電阻所用的材料是陶瓷半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性取決于電子一空穴的濃度。21.衡量電橋工作特性質(zhì)量的兩項(xiàng)指標(biāo)是電橋靈敏度及電橋的非線性誤差。22.帶通濾波器用于通過某一頻段的信號(hào)，而將此頻段以外的信號(hào)加以抑制或衰減。2３.在微機(jī)控制的檢測(cè)系統(tǒng)中,多路模擬開關(guān)用于完成非路切換。三、問答題(本大題共6小題，每小題４分,共24分）2５。用框圖說(shuō)明傳感器的組成原理。答:傳感器組成原理框圖：2６。用公式說(shuō)明線性電位計(jì)輸出電壓與位移的關(guān)系。答：當(dāng)電位計(jì)結(jié)構(gòu)及電源電壓確定后，理想線性電位計(jì)ＫU為常數(shù)，因此線性電位計(jì)輸出電壓與電刷位移呈線性關(guān)系.2７.簡(jiǎn)述電感式壓力傳感器的工作原理及使用條件。答:電感式壓力傳感器是將壓力變化轉(zhuǎn)換成電感變化，通過測(cè)量電路再將電感變化轉(zhuǎn)換成電量實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。電感式壓力傳感器類型較多,其特點(diǎn)是頻響低，適用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測(cè)量。28。簡(jiǎn)述陀螺式角速度傳感器的類型.解：陀螺式角速度傳感器包括轉(zhuǎn)子陀螺、壓電陀螺、激光陀螺和光纖陀螺。29.說(shuō)明數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)主要有哪些？解：數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)主要有分辨率、精度、線性度和輸出電壓（或電流）的建立時(shí)間。30。信號(hào)和的互相關(guān)函數(shù)的定義式，說(shuō)明的取值分別為0和1時(shí)，與的關(guān)系。解：=0完全不相關(guān)；＝完全相關(guān)。四、計(jì)算題（本大題共３小題，每小題8分，共24分)3１．有一變極距型電容位移傳感器，極板間初始距離為,空氣的介電常數(shù)為，極板間的覆蓋面積S＝0．00４ｍ2,求:（1)初始電容量C０;(２）當(dāng)≤1時(shí)，靈敏度Ｋ的表達(dá)式。解:(1）(２）當(dāng)≤1時(shí),３2．直流測(cè)速發(fā)電機(jī)中，已知電樞繞組電阻為2，測(cè)速發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻為２0，在3５0ｒ／min轉(zhuǎn)速下，測(cè)得測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓為３。5V，求:在理想情況下的系數(shù)Ｃe和C。解：（空載時(shí),直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電樞感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，因而輸出電壓與速成正比。)33.已知光柵式位移傳感器的柵線為5０線／mm，無(wú)細(xì)分時(shí)，其分辨率為多少？若希望其分辨率為０。0０5ｍm,采用何種細(xì)分電路。解：（1）無(wú)細(xì)分時(shí)，分辨率為1/50=0。０2mｍ(此時(shí)分辨率為柵線的倒數(shù))（２）若希望其分辨率為0.00５ｍm，因?yàn)?．02／０。0０５＝4，所以可以采用四細(xì)分電路。五、應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題8分，共1６分）３4。圖示電路為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的一種典型結(jié)構(gòu)框圖，請(qǐng)說(shuō)明:(1）該系統(tǒng)名稱;（２）簡(jiǎn)要說(shuō)明此結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)。解:（1)高電平單路信號(hào)調(diào)理電路單ADＣ系統(tǒng)框圖.（2)這種結(jié)構(gòu)的性能一般，但成本較低。其特點(diǎn)是全部輸入通道共用一路信號(hào)調(diào)理電路另外，為了降低多路開關(guān)引入的誤差，要求輸入的模擬信號(hào)具有較高的電平（通常大于１Ｖ)3５.求下圖所示的周期性三角波的傅里葉級(jí)數(shù),并畫出其幅頻譜圖。解:由圖可以得到此三角波一個(gè)周期內(nèi)的時(shí)域表達(dá)式：因?yàn)樵撔盘?hào)為偶函數(shù)，所以ｂn＝０=(n為偶數(shù))（ｎ為奇數(shù)）傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷（三）三、填空題13。傳感器的輸出量對(duì)于隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性稱為傳感器的動(dòng)態(tài)特性。14.設(shè)某傳感器的理論滿量程輸出值為Ｙ，其校準(zhǔn)曲線與擬合直線相比的最大偏差為△Lmａx，則該傳感器線性度的計(jì)算公式為。１6?；ジ惺轿灰苽鞲衅魇菍⒈粶y(cè)位移量的變化轉(zhuǎn)換成互感系數(shù)的變化,其基本結(jié)構(gòu)原理與常用變壓器類似，故稱其為變壓器式位移傳感器。17.渦流式位移傳感器是利用電渦流效應(yīng)將被測(cè)量變換為傳感器線圈變化阻抗Z的一種裝置。18.在某些晶體的極化方向施加外電場(chǎng),晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，當(dāng)外電場(chǎng)撤去后，變形也隨之消失，這種物理現(xiàn)象稱逆壓電效應(yīng).19．對(duì)于線振動(dòng)速度傳感器，其輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于被測(cè)速度.20.用硅橡膠制成的觸覺傳感器工作時(shí)，硅橡膠與金屬電極對(duì)置、接觸。由于硅橡膠受壓其電阻值就改變，所以金屬電極受力壓硅橡膠時(shí),輸出電壓也相應(yīng)變化.2１。亮度式溫度傳感器利用物體的單色輻射亮度隨溫度變化的原理,并以被測(cè)物體光譜的一個(gè)狹窄區(qū)域內(nèi)的亮度與標(biāo)準(zhǔn)輻射體的亮度進(jìn)行比較來(lái)測(cè)量溫度。２2。對(duì)于電阻率隨濕度的增加而下降的半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件稱為負(fù)特性濕敏半導(dǎo)瓷.三、填空題２5.簡(jiǎn)述傳感器與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向。答：①開發(fā)新型傳感器;②傳感檢測(cè)技術(shù)的智能化;③復(fù)合傳感器;④研究生物感官，開發(fā)仿生傳感器。26.簡(jiǎn)述長(zhǎng)光柵位移傳感器的工作原理。答：若光柵柵距為Ｗ，兩個(gè)相鄰莫爾條紋的間距為BＨ，則有BH＝。根據(jù)莫爾條紋的性質(zhì),當(dāng)兩個(gè)光柵沿刻線垂直方向作相對(duì)移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋相對(duì)柵外不動(dòng)點(diǎn)沿著近似垂直的運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，光柵移動(dòng)一個(gè)柵距W，莫爾條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間距ＢH,光柵運(yùn)動(dòng)方向改變,莫爾條紋的運(yùn)動(dòng)方向也作相應(yīng)改變；莫爾條紋的光強(qiáng)度隨條紋移動(dòng)按正弦規(guī)律變化。因此,可根據(jù)莫爾條紋移動(dòng)的條紋數(shù)和方向，測(cè)出光柵移動(dòng)的距離和方向。2７.簡(jiǎn)述視覺傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用.答：①進(jìn)行位置檢測(cè)；②進(jìn)行圖像識(shí)別；③進(jìn)行物體形狀、尺寸缺陷的檢測(cè).2８.以電流電橋?yàn)槔?用公式說(shuō)明電橋的靈敏度和非線性誤差是如何定義的.答:對(duì)于秤衡電橋，電橋的靈敏度是電壓的相對(duì)變化量與電阻的相對(duì)變化量之比,即電橋的輸出電壓與電阻變化量之間不是線性關(guān)系，為了便于測(cè)量裝置的實(shí)現(xiàn)，常將非線性方程線性化，若線性化后的輸出電壓為認(rèn),則非線性誤差定義為29．系統(tǒng)中干擾與噪聲的主要來(lái)源有哪些?答:可以分為兩類,一類是系統(tǒng)內(nèi)部的干擾，另一類是來(lái)自系統(tǒng)外部的干擾。30.寫出信號(hào)和的互相關(guān)函數(shù)的定義式,其中時(shí)延量為說(shuō)明,并說(shuō)明自相關(guān)函數(shù)描述了信號(hào)的哪些特征?答:相關(guān)函數(shù)描述了信號(hào)現(xiàn)在值與未來(lái)值之間的依賴關(guān)系，同時(shí)也反映了信號(hào)變化的劇烈程度。三、問答題（本大題共６小題,每小題４分,共24分）3１．用四片靈敏度系數(shù)Ｋ＝2，初始電阻值均為120金屬絲應(yīng)變片組成全橋，供橋直流電壓為4V,當(dāng),且電橋輸出電壓U0=6mV時(shí),求：(1)應(yīng)變片的應(yīng)變值；（2)應(yīng)變片的電阻變化值。(1）∴（2)∵∴32．設(shè)有一組合復(fù)雜信號(hào)，系由頻率分別為４4Hｚ、342Hｚ、2５0Hｚ、３0０Hz的同相正弦波疊加而成，求該信號(hào)的周期。解:∵合成信號(hào)的頻率是各組成信號(hào)頻率的最大公約數(shù)∴33.有一八位T形電阻網(wǎng)絡(luò)Ｄ/A轉(zhuǎn)換器，求：(1）若最小輸出電壓增量為-０。0２Ｖ，輸入代碼為１０0１０0１1時(shí),輸出電壓為多少伏？（２)該轉(zhuǎn)換器的分辨率是多少?解：(1）（2)分辨率為：四、計(jì)算題（本大題共３小題，每小題8分,共24分）３４。圖示為礦燈瓦斯報(bào)警器原理圖。請(qǐng)簡(jiǎn)單敘述其工作過程。解：瓦斯探頭由ＱM-Ｎ５型氣敏元件ＲQ及4V礦燈蓄電池等組成.RP為瓦斯報(bào)警設(shè)定電位器。工作時(shí)，開關(guān)S1、Ｓ2合上。當(dāng)瓦斯超過某一設(shè)定點(diǎn)時(shí),ＲP輸出信號(hào)通過二極管VＤ1加到三極管VT2基極上，VT２導(dǎo)通，VＴ3,YT4開始工作.ＶT3，YＴ4為互補(bǔ)式自激多諧振蕩器，它們的工作使繼電器吸合與釋放，信號(hào)燈閃光報(bào)警。３5．圖示為正方形平板電容器，極板長(zhǎng)度，極板間距離,極板間介質(zhì)為空氣，，若用此變面積型傳感器測(cè)量位移，求：（1）當(dāng)動(dòng)極板移動(dòng)后，電容Ｃ的表達(dá)式；（2)該傳感器的靈敏度。(注意單位換算）解:（1）(2)靈敏度為:時(shí),兩極板完全覆蓋的電容量）（有位移后的電容量）傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷(四）二、填空題13.工業(yè)上通常采用比較法法進(jìn)行傳感器的標(biāo)定.，俗稱背靠背法。１４．為了提高自感位移傳感器的精度和靈敏度,增大特性的線性度，實(shí)際用的傳感器大部分都做成差動(dòng)式。１５．當(dāng)某些晶體沿一定方向受外力作用而變形時(shí)，在其相應(yīng)的兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生極性相反的電荷,當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種物理現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。16．壓電式壓力傳感器適于測(cè)動(dòng)態(tài)力和沖擊力,但不適于測(cè)靜態(tài)力。17。光電式攝像機(jī)的光導(dǎo)攝像管是一種兼有光電轉(zhuǎn)換功能和掃描功能的真空管.１8．熱電型紅外敏感元件將被測(cè)物體發(fā)出的紅外線作為熱源,接收其熱能后產(chǎn)生熱電效應(yīng)而變成電信號(hào)。１9.臨界溫度系數(shù)熱敏電阻的特點(diǎn)是在臨界溫度附近電阻有急劇變化，因此不適于較,溫度范圍內(nèi)的測(cè)量。20.半導(dǎo)體陶瓷濕敏元件的電阻率隨著濕度的增加而增大,稱為正特性濕敏半導(dǎo)瓷.21。有源濾波器由運(yùn)算放大器和ＲＣ網(wǎng)絡(luò)組成.2２．設(shè)備啟、停時(shí)產(chǎn)生的電火花干擾通常采用RC吸收電路來(lái)消除。23．液晶顯示器是一種低功釋器件，在智能化儀表或低功耗檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用較廣.24。傳感器溫度補(bǔ)償?shù)奶幚矸椒ǔＳ霉椒ê捅砀穹?。三、問答題25。簡(jiǎn)述壓電式力傳感器的工作原理。答：壓電式壓力傳感器的工作原理是壓力通過膜片或活塞、壓塊作用在晶片上，晶片上產(chǎn)生了電荷，經(jīng)后接放大器的變換，由顯示或記錄儀器顯示或記錄,實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的測(cè)量。26.簡(jiǎn)述溫度對(duì)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速產(chǎn)生誤差的影響并提出改進(jìn)方法.答：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)在工作中，其輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間不能保持比例關(guān)系,其一是溫度的影響.這是因?yàn)閯?lì)磁繞組中長(zhǎng)期流過電流易發(fā)熱，其電阻值也相應(yīng)增大,從而使勵(lì)磁電流減小的緣故。在實(shí)際使用時(shí)，可在直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的繞組回路中串聯(lián)一個(gè)電阻值較大的附加電阻，再接到勵(lì)磁電源上。這樣,當(dāng)勵(lì)磁繞組溫度升高時(shí),其電阻雖有增加，但勵(lì)磁回路總電阻的變化卻較小,故可保持勵(lì)磁電流幾乎不變。２7．簡(jiǎn)要說(shuō)明人工視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成.答：人工視覺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成一般由圖像輸入、圖像處理、圖像存儲(chǔ)和圖像輸出四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成.２８.為什么金屬熱電阻式傳感器要采用無(wú)感繞制法?答:熱電阻的結(jié)構(gòu)主要由不同材料的電阻絲繞制而成，為了避免通過交流電時(shí)產(chǎn)生感抗，或有交變磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在繞制時(shí)要采用雙線無(wú)感繞制法。由于通過這兩股導(dǎo)線的電流方向相反,從而使其產(chǎn)生的磁通相互抵消。２9。什么是氧化型氣敏元件?答:氣敏元件在加熱到穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，當(dāng)有氣體吸附時(shí)，吸附分子首先在表面自由擴(kuò)散，其間一部分分子蒸發(fā)，一部分分子固定在吸附處,如果吸附分子從材料奪取電子那么就變成負(fù)離子吸附,Ｏ2和氮氧化合物傾向于負(fù)離子吸附,稱為氧化型氣體，氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體上,將使載流子減少，從而使材料的電阻率增大.這種材料制成的氣敏元件稱為氧化型氣敏元件。30.簡(jiǎn)述傳感檢測(cè)系統(tǒng)的組成及各個(gè)環(huán)節(jié)的功能。答：一個(gè)完整的傳感檢測(cè)系統(tǒng)通常由傳感器、中間轉(zhuǎn)換電路、微機(jī)接口電路、分析處理及控制顯示電路等部分組成，分別完成信息的獲取、轉(zhuǎn)換、傳輸、分析處理、顯示記錄等功能。四、計(jì)算題３1。某線性位移測(cè)量?jī)x，測(cè)量范圍為0~２0mｍ。當(dāng)被測(cè)位移由5mm變到5.５mｍ時(shí)，位移測(cè)量?jī)x的輸出電壓由3。5Ｖ減至2.5Ｖ,求:（1)該儀器的靈敏度K;(２）當(dāng)測(cè)量?jī)x的輸出電壓為-7。5V時(shí),被測(cè)位移是多少？解:(１）（2）（線性測(cè)量?jī)x，K的值相同)３2．有一單臂直流電橋,，線性化后的輸出電壓，求：（1)電橋的非線性誤差；（２）輸出電壓靈敏度。解：（１）(２)33。圖示電路中，已知求：(1）品質(zhì)因數(shù)；(２）中心頻率。解:(1）（２）五、應(yīng)用題３４.繪制有源一階低通濾波器的幅頻特性曲線，并分析電路的特點(diǎn)。解：（1)（2)這種電路具有使低頻信號(hào)容易通過而抑制高頻信號(hào)的作用。優(yōu)點(diǎn)是帶負(fù)載能力很強(qiáng),但是對(duì)截止頻率以外的信號(hào)衰減較慢，因此選擇性差。3５.圖示電路為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口的一種典型結(jié)構(gòu)框圖，請(qǐng)說(shuō)明：(１）該系統(tǒng)名稱；（２)簡(jiǎn)要說(shuō)明此結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)。解:（1)低電平多路信號(hào)調(diào)理單ADC系統(tǒng)。(2)這是一種最常見的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖。它具有較高的性能,每個(gè)通道均有各自的信號(hào)調(diào)理電路，通過多路模擬開關(guān)分時(shí)與采樣保持電路相連接。該電路結(jié)構(gòu)中的模擬輸入一般為低電平的微弱信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路可以較高的電平送人多路模擬開關(guān)。由于模擬開關(guān)處理的是高電平模擬信號(hào)，因此其可能引起的誤差比高電平單信號(hào)調(diào)理單ADC系統(tǒng)要小。傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷(五)二、填空題(本大題共12小題，每小題１分,共1２分）請(qǐng)?jiān)诿啃☆}的空格中填上正確答案。錯(cuò)填、不填均無(wú)分。13．變極距型的電容位移傳感器具有較高的靈敏度，但電容變化與極距變化之間為非線性關(guān)系.14。圓磁柵位移傳感器用于測(cè)量角位移。１5。實(shí)際測(cè)試時(shí)，感應(yīng)同步器一般與數(shù)顯性共同組成一個(gè)位移測(cè)試系統(tǒng).１6．半導(dǎo)體應(yīng)變片的應(yīng)變靈敏系數(shù)比電阻應(yīng)變片大,因而適用于需要大信號(hào)輸出的場(chǎng)合。１7．電感式壓力傳感器類型較多，其特點(diǎn)是頻響低，適用于靜態(tài)或變化緩慢壓力的測(cè)試。18．測(cè)速發(fā)電機(jī)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中用于測(cè)量和自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種傳感器。19．光纖螺陀式角速度傳感器利用了兩路相干光的干涉現(xiàn)象.2０．并聯(lián)熱電偶可用于測(cè)量平均溫度。21.比色溫度傳感器以測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)的輻射亮度之比為基礎(chǔ).22。在理想情況下，采樣保持器在采樣期間的輸出完全跟隨輸入的變化，而保持期間的輸出保持不變.2３.動(dòng)態(tài)信號(hào)本身是一個(gè)時(shí)間歷程x(t），可以在時(shí)間坐標(biāo)上以t為自變量，以其瞬時(shí)取值x(t)的因變量進(jìn)行描述和分析,這就是常稱的分析時(shí)域。２4。周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)是離散性、收斂性和諧波性。三、問答題（本大題共６小題，每小題4分，共24分）2５.為什么說(shuō)電刷接觸壓降的影響是直流測(cè)速發(fā)電機(jī)產(chǎn)誤差的原因？如何改進(jìn)?答：這是因?yàn)殡娝⒔佑|電阻是非線性的，即當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速較低、相應(yīng)的電樞電流較小時(shí),接觸電阻較大，從而使輸出電壓很小。只有當(dāng)轉(zhuǎn)速較高、電樞電流較大時(shí),電刷壓降才可以認(rèn)為是常數(shù)。為了減小電刷接觸壓降的影響，即縮小不靈敏區(qū)，應(yīng)采用接觸壓降較小的銅-石墨電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀。２6。簡(jiǎn)述硅橡膠觸覺傳感器的工作原理。答：硅橡膠與金屬電極對(duì)置、接觸。由于硅橡膠受壓其電阻值就改變,所以金屬電極受力壓硅橡膠時(shí)，輸出電壓相應(yīng)變化.27.簡(jiǎn)述半導(dǎo)體溫度傳感器是根據(jù)什么原理測(cè)溫的.答:半導(dǎo)體溫度傳感器以半導(dǎo)體P-Ｎ結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)。因?yàn)楫?dāng)P—Ｎ結(jié)的正向壓降或反向壓降保持不變時(shí)，正向電流和反向電流都隨著溫度的改變而變化，而當(dāng)正向電流保持不變時(shí),P—N結(jié)的正向壓降隨溫度的變化而近似于線性變化，大約以－2mV/℃的斜率隨溫度變化。因此，利用P-N結(jié)的這一特性，可以對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量.2８．說(shuō)明相對(duì)溫度和絕對(duì)溫度的定義及表示方法。答:相對(duì)濕度為某一被測(cè)蒸汽壓與相同溫度下飽和蒸氣壓比值的百分?jǐn)?shù),常用％RH表示。絕對(duì)濕度是指一定大小空間中水蒸氣的絕對(duì)含量,用ｋｇ/m３表示。２９。數(shù)字濾波的常用方法有哪些？答:數(shù)字濾波常用方法有：限定最大偏差法,算術(shù)平均值法,加權(quán)平均濾波法.30．簡(jiǎn)述多路模擬開關(guān)的工作原理。答:多路模擬開關(guān)電路由地址譯碼器和多路雙向模擬開關(guān)組成.它可以通過外部地址輸入，經(jīng)電路內(nèi)部的地址譯碼器譯碼后，接與地址碼相對(duì)應(yīng)的其中一個(gè)開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)任一路信號(hào)的傳送.四、計(jì)算題(本大題共3小題，每小題8分,共２４分）３1.有一溫度傳感器,理論滿量程測(cè)量范圍為（—３0～120)℃,其實(shí)測(cè)的校準(zhǔn)曲線與擬合直線的最大偏差為℃，求：（１)該傳感器的量程;（２)該傳感器的線性度.解：(1）里程為:Y=12０－（—30）=150℃（2)線性度３２.有一長(zhǎng)容柵位移傳感器,柵極的寬度，長(zhǎng)度b=２0mｍ,柵極數(shù)n=３0，間隙,介質(zhì)為空氣，求：(1）此長(zhǎng)容柵的最大電容量;（２)有位移后，電容的表達(dá)式。解:（1）(２）33.有一電渦流位移傳感器用于測(cè)量轉(zhuǎn)速，輸出信號(hào)經(jīng)放大器放大后，由記錄儀記錄的情況為0．１秒內(nèi)輸出１２個(gè)脈沖信號(hào),所用帶齒圓盤的齒數(shù)為＝12，求：（１）被測(cè)轉(zhuǎn)速;（2)被測(cè)角速度。解:（1)（2)五、應(yīng)用題3４.在光柵的莫爾條紋轉(zhuǎn)換電路中，利用一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件時(shí)，輸出電壓信號(hào)為，如果利用四個(gè)光電元件接收莫爾條紋信號(hào)時(shí)，四個(gè)輸出電壓分別為~求:（１）～的表達(dá)式；(2)說(shuō)明利用四個(gè)光電元件時(shí)此電路的功能。解：（1)(2）該電路可以實(shí)現(xiàn)光柵的四倍細(xì)分.35.寫出傅里葉變換的對(duì)稱性質(zhì)的頻域表示和圖解表示。解：對(duì)稱性質(zhì)圖解表示為:傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷（六）二、填空題1３.傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件及基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成。1４.感應(yīng)同步器根據(jù)對(duì)滑尺的正、余弦繞組供給勵(lì)磁電壓方式的不同，又分為鑒相和鑒幅型.１5。常用的壓電式振動(dòng)加速度傳感器有壓縮型、剪切型和彎曲型.16.熱電偶式溫度傳感器的工作原理是基于熱電效應(yīng)。１7.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,其阻值隨溫度增加而呈下降趨勢(shì)。1８.全輻射溫度傳感器利用物體在光譜范圍內(nèi)總輻射能量與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度。19．熱敏電阻式濕敏元件用于測(cè)量絕對(duì)濕度。２0。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進(jìn)制數(shù)的表示位數(shù)。2１。采樣保持電路在采樣過程中,必須遵循采樣定理,否則會(huì)出現(xiàn)信息丟失或信號(hào)失真.2２．防止電場(chǎng)或磁場(chǎng)干擾的有效方法是屏蔽.２３．自變量在某些不連續(xù)數(shù)值時(shí)，輸出信號(hào)才具有確定值稱為信號(hào)離散。24．有一種方法能評(píng)價(jià)測(cè)試系統(tǒng)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的因果性,即輸出信號(hào)的功率譜中有多少是所測(cè)輸入信號(hào)引起的響應(yīng),這個(gè)指標(biāo)常用相干函數(shù)表示。三、問答題（本大題共６小題，每小題4分，共２４分）2５．簡(jiǎn)述大位移磁柵式傳感器的類型及用途。答:磁柵式傳感器根據(jù)用途可分為長(zhǎng)磁柵和圓柵位移傳感器，分別用于測(cè)量線位移和角位移。２6。簡(jiǎn)述測(cè)速發(fā)電機(jī)的工作原理。答：測(cè)速發(fā)電機(jī)是機(jī)電一體化系統(tǒng)中用于測(cè)量和自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種傳感器。它由帶有繞組的定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。根據(jù)電磁感應(yīng)原理,當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組供給勵(lì)磁電壓并隨被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定子繞組則產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。27。簡(jiǎn)述應(yīng)變式加速度傳感器的工作原理.答:加速度傳感器首先要經(jīng)過質(zhì)量－彈簧慣性系統(tǒng)將加速度轉(zhuǎn)換為力，再將力作用于彈性元件，從而將力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，通過測(cè)量應(yīng)變可以測(cè)量加速度。２８.視覺傳感器單個(gè)像素的等效電路如圖所示,試說(shuō)明其光電變換原理。答：光電靶面上每一個(gè)像素均可看作由電容Ｃ、光照時(shí)導(dǎo)電性增強(qiáng)的光電基元GL、不照射時(shí)也導(dǎo)電的暗電流基元GD.等并聯(lián)的電路。電子束掃描到該像素時(shí)開關(guān)S閉合，電容C在瞬間被Ｅｒ充電，掃描移到鄰近像素時(shí),Ｓ打開。當(dāng)S打開時(shí)，如有光照在幾上,將產(chǎn)生電荷，它同Ｃ上的電荷中和一部分。下次掃描到該點(diǎn)時(shí)S再次閉合，已被中和了的C又被充電,充電電流Ｉｃ流過ＲＬ.電壓ＩcＲL同該點(diǎn)受光照射的強(qiáng)度有關(guān),IｃＲL即為圖像的輸出。2９.說(shuō)明半導(dǎo)體溫度傳感器的特點(diǎn)。答：采用半導(dǎo)體二極管作溫度傳感器,有簡(jiǎn)單、價(jià)廉的優(yōu)點(diǎn),用它可制成半導(dǎo)體溫度計(jì)，測(cè)溫范圍在(0～５0）℃之間.用晶體三極管制成的溫度傳感器測(cè)量精度高，測(cè)溫范圍較寬，在（-５０～1５0)℃之間，因而可用于工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域的測(cè)溫儀器或系統(tǒng).同時(shí),半導(dǎo)體溫度傳感器具有很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。30.說(shuō)明電子溫度計(jì)的構(gòu)成.答：用高分子膜濕度傳感器構(gòu)成的電子濕度計(jì),由檢測(cè)部分(有攜帶型、墻袋型和凸緣型三種傳感器），數(shù)字顯示器和變換器等構(gòu)成。四、計(jì)算題(本大題共3小題,每小題8分，共2４分)31.有一線性電位計(jì)如圖所示，，求:（1)該電位計(jì)的電阻靈敏度、電壓靈敏度;（2）＝800ｍV時(shí),被測(cè)位移是多少?解：(1）(2)32。用四片電阻應(yīng)變片測(cè)量一懸臂梁上的壓力，測(cè)量電路如圖所示,應(yīng)變片電阻值R=12，靈敏度K=2，求：（１);（2）該電路為電橋的何種工作方式?解:（１)(2）該電路為電橋的全橋工作方式。33。某數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，要求其十位二進(jìn)制數(shù)能代表０~5V,設(shè)RF=3Ｒ求：(1）參考電壓UＲ；(２）此二進(jìn)制數(shù)最低位代表幾伏。解：(1)（2)五、應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題8分,共１6分）34．圖示電路為與壓電式傳感器配套使用的前置放大器等效電路，求：（1）說(shuō)明該電路類型;（2）說(shuō)明前置放大器的作用。解：(1）該電路為電荷放大器等效電路。（2）與壓電傳感器配套使用的前置放大器用于放大壓電元件輸出的微弱信號(hào),并把高阻抗變換為低阻抗輸出.3５。圖示電路為光柵位移傳感器的辨向電路，畫出主光柵對(duì)指示光柵作Ａ向和A向移動(dòng)時(shí)，a，ｂ點(diǎn)及門1門2的輸出電壓波形.解：傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷（七）二、填空題13。傳感檢測(cè)系統(tǒng)目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式向智能化方向發(fā)展。14.確定靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)的關(guān)鍵是選用被測(cè)非電量(或電量)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)。１5．動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的，是檢驗(yàn)測(cè)試傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo).16．利用電渦流位移傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí),被測(cè)軸齒盤的材料必須是金屬。17。為了提高檢測(cè)系統(tǒng)的分辨率，需要對(duì)磁柵、光柵等大位移測(cè)量傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行細(xì)分.18.半導(dǎo)體應(yīng)變片以壓阻效應(yīng)為主，它的靈敏度系數(shù)為金屬應(yīng)變片的５０～７0倍.１9。熱電偶熱電動(dòng)勢(shì)由溫差電動(dòng)勢(shì)和接觸電動(dòng)勢(shì)兩部分組成。20．采用交流電源供電的電橋稱為交流電橋。21.周期信號(hào)展開為傅立葉級(jí)數(shù)后，其中A０表示直流分量的幅值。2２．當(dāng)信號(hào)的方差變?yōu)樵瓉?lái)的4倍時(shí)，該信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)差將變?yōu)樵瓉?lái)的２倍.23．若測(cè)量系統(tǒng)無(wú)接地點(diǎn)時(shí)，屏蔽導(dǎo)體應(yīng)連接到信號(hào)源的對(duì)地低阻抗端。２４.當(dāng)時(shí),信號(hào)自相關(guān)函數(shù)呈周期性變化，說(shuō)明該信號(hào)為周期信號(hào).三、問答題25．回答下列函數(shù)哪些是周期函數(shù)、哪些是非周期函數(shù):答：第1、3、5為周期函數(shù)，第2、４為非周期函數(shù)。2６．簡(jiǎn)述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時(shí)各自的特點(diǎn)。答：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通入電荷成正比，電纜電容的影響很小。２７。簡(jiǎn)述壓磁式扭柜儀的工作原理。答：壓磁式扭矩儀的軸是強(qiáng)導(dǎo)磁材料.根據(jù)磁彈效應(yīng),當(dāng)軸受扭矩作用時(shí)，軸的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而引起線圈感抗變化,通過測(cè)量電路測(cè)量感抗的變化即可確定被測(cè)大小.28。渦流式傳感器測(cè)量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點(diǎn)是什么?答：渦流式傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于進(jìn)行非接觸測(cè)量，靈敏度高，不怕油等介質(zhì)污染。29.說(shuō)明水分傳感器的類型有哪些？答：水份傳感器有直流電阻型、高頻電阻型、電容率型、氣體介質(zhì)型、近紅外型、中子型和核磁共振型等.３0。有源濾波器與無(wú)源濾波器相比有哪些優(yōu)點(diǎn)?答：優(yōu)點(diǎn):（１)有源濾波器不用電感線圈，因而在體積、重量、價(jià)格、線性度等方面有明顯的優(yōu)越性，便于集成化。（2）由于運(yùn)算放大器通入阻抗高,輸出阻抗低,可以提供良好的隔離性能，并可提供所需增益。（３）可以使低頻截止頻率達(dá)到很低范圍。四、計(jì)算題(本大題共3小題,每小題8分，共２４分)31。已知：輸入應(yīng)變儀的應(yīng)變?yōu)?00，應(yīng)變儀的靈敏度為3０0，記錄儀的靈敏度為5mｍ/mA，求記錄儀輸出的偏移量。（注:代表一個(gè)應(yīng)變單位）解:偏移量為：20０×30×10－3×５=３0(mm）3２。磁柵式位移傳感器采用空間相位差為的兩個(gè)靜態(tài)磁頭來(lái)測(cè)量位移,其輸出電動(dòng)勢(shì)為,磁尺剩磁信號(hào)的波長(zhǎng)為1mm。求:（1)若Ｖ,此時(shí)所測(cè)得的位移量S；(２）在一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)，此傳感器所能測(cè)量的最大位移量。解：（１）(2）一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)33。已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器輸出電動(dòng)勢(shì)的頻率，測(cè)量齒盤的齒數(shù)，求:（1)被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？（2）在上述情況下,如果計(jì)數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為±１個(gè)數(shù)字,其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少?解：（1）（2)頻率計(jì)的計(jì)數(shù)裝置讀數(shù)誤差為±１個(gè)數(shù)字，對(duì)應(yīng)的角位移為±轉(zhuǎn)＝±故其最大轉(zhuǎn)速誤差為±（ｒ／ｍin）五、應(yīng)用題(本大題共２小題,每小題8分，共1６分）3４。試用雙螺管線圈差動(dòng)型電感傳感器做成一個(gè)測(cè)力傳感器。（１）用簡(jiǎn)圖說(shuō)明該傳感器的結(jié)構(gòu),并簡(jiǎn)要說(shuō)明其作用原理；（2）用圖說(shuō)明兩個(gè)線圈在電橋電路中的接法。解：(1)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖a所示，它由彈性圓桶、雙螺管線圈、銜鐵、傳感器座等幾部分組成。原理:被測(cè)力Ｆ作用在彈性圓桶上,彈性圓桶的變形帶動(dòng)銜鐵移動(dòng)，使雙螺管線圈的電感量發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)力的測(cè)量。（２）電橋的接法如圖b所示:３５.已知某信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開式為求：(１)該信號(hào)的直流分量、第一至第五次諧波分量的幅值；（2）繪出其幅值譜圖。解:（1)直流分量一次諧波分量二次諧波分量三次諧波分量四次諧波分量五次諧波分量傳感器與檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測(cè)試卷（八)二、填空題13。當(dāng)磁頭相對(duì)于磁尺不動(dòng)時(shí),仍有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)輸出的是靜態(tài)磁頭,且輸出電勢(shì)的幅值由磁頭所處的位置所決定。1４．電容式壓力傳感器是變極距型的。15一個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為18０，半導(dǎo)體材料的彈性模量為１.8×１05MＰa,其中壓阻系數(shù)為為１0－9Ｐa—1。1６。在熱電偶中,當(dāng)引人第三個(gè)導(dǎo)體時(shí),只要保持其兩端的溫度相同，則對(duì)總熱電動(dòng)勢(shì)無(wú)影響。這一結(jié)論被稱為熱電偶的中間導(dǎo)體定律。1７。半導(dǎo)體溫度傳感器以Ｐ—N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)。二極管感溫元件利用P－N結(jié)在恒定電流下，其正向電壓與溫度之間的近似線性關(guān)系實(shí)現(xiàn)。18。還原