傳感器與檢測技術(shù)試卷及答案(共五套)

傳感器與檢測技術(shù)試卷及答案PAGE第13頁共20頁（試卷一）第一部分選擇題（共24分）一、單項選擇題（本大題共12小題，每小題2分，共24分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均無分。1．下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進行測量的是（）A．壓力B．力矩C．溫度D．厚度2．屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（）A．重復(fù)性B．線性度C．靈敏度D．固有頻率3．按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（）A．光電式傳感器B．電容式傳感器C．壓電式傳感器D．磁電式傳感器4．測量范圍大的電容式位移傳感器的類型為（）A．變極板面積型B．變極距型C．變介質(zhì)型D．容柵型5．利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差小（）A．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片B．兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián)C．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相反的工作應(yīng)變片D．兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片6．影響壓電式加速度傳感器低頻響應(yīng)能力的是（）A．電纜的安裝與固定方式B．電纜的長度C．前置放大器的輸出阻抗D．前置放大器的輸入阻抗7．固體半導(dǎo)體攝像元件CCD是一種（）A．PN結(jié)光電二極管電路B．PNP型晶體管集成電路C．MOS型晶體管開關(guān)集成電路D．NPN型晶體管集成電路8．將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開關(guān)兩端所構(gòu)成的RC吸收電路，其作用是（）A．抑制共模噪聲B．抑制差模噪聲C．克服串?dāng)_D．消除電火花干擾9．在采用限定最大偏差法進行數(shù)字濾波時，若限定偏差△Y≤0.01，本次采樣值為0.315，上次采樣值為0.301，則本次采樣值Yn應(yīng)選為（）A．0.301B．0.303C．0.308D．10．若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進制數(shù)的位數(shù)為10，最大輸入信號為2.5V，則該轉(zhuǎn)換器能分辨出的最小輸入電壓信號為（）A．1.22mVB．2.44mVC．3.66mVD．4.88mV11．周期信號的自相關(guān)函數(shù)必為（）A．周期偶函數(shù)B．非周期偶函數(shù)C．周期奇函數(shù)D．非周期奇函數(shù)12．已知函數(shù)x(t)的傅里葉變換為X（f），則函數(shù)y(t)=2x(3t)的傅里葉變換為（）A．2X()B．X()C．X(f)D．2X(f)第二部分非選擇題（共76分）二、填空題（本大題共12小題，每小題1分，共12分）不寫解答過程，將正確的答案寫在每小題的空格內(nèi)。錯填或不填均無分。13．對傳感器進行動態(tài)的主要目的是檢測傳感器的動態(tài)性能指標(biāo)。14．傳感器的過載能力是指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標(biāo)永久改變的條件下，允許超過的能力。15．傳感檢測系統(tǒng)目前正迅速地由模擬式、數(shù)字式，向方向發(fā)展。16．已知某傳感器的靈敏度為K0，且靈敏度變化量為△K0，則該傳感器的靈敏度誤差計算公式為rs=。17．為了測得比柵距W更小的位移量，光柵傳感器要采用技術(shù)。18．在用帶孔圓盤所做的光電扭矩測量儀中，利用孔的透光面積表示扭矩大小，透光面積減小，則表明扭矩。19．電容式壓力傳感器是變型的。20．一個半導(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)πL為Pa-1。21．圖像處理過程中直接檢測圖像灰度變化點的處理方法稱為。22．熱敏電阻常數(shù)B大于零的是溫度系數(shù)的熱敏電阻。23．若測量系統(tǒng)無接地點時，屏蔽導(dǎo)體應(yīng)連接到信號源的。24．交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分別為若電橋平衡條件為Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡條件應(yīng)為。三、問答題（本大題共6小題，每小題4分，共24分）25．簡述壓電式傳感器分別與電壓放大器和電荷放大器相連時各自的特點。26．回答與直線式感應(yīng)同步器有關(guān)的下列問題：它由哪兩個繞組組成？鑒相式測量電路的作用是什么？27．簡述壓磁式扭矩儀的工作原理。28．說明薄膜熱電偶式溫度傳感器的主要特點。29．簡述激光視覺傳感器將條形碼的信息傳輸?shù)男盘柼幚硌b置的工作過程。30．采用逐次逼近法的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器主要由哪幾部分組成？四、計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24分）31．已知變磁通式轉(zhuǎn)速傳感器輸出電動勢的頻率f=72Hz，測量齒盤的齒數(shù)Z=36，求：被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？在上述情況下，如果計數(shù)裝置的讀數(shù)誤差為±1個數(shù)字，其最大轉(zhuǎn)速誤差是多少？32．一熱敏電阻在0℃和100℃時，電阻值分別為200kΩ和10kΩ。試計算該熱敏電阻在33．求正弦信號x(t)=x0sinωt的自相關(guān)函數(shù)。五、應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題8分，共16分）34．圖示為電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換電路。寫出電流i與電壓VREF的關(guān)系式。若VREF=10V輸入信號D3D2D1D0=1000，試計算輸出電壓V0=？35．已知某信號的傅里葉級數(shù)展開式為x(t)=sincosnω0t試求該信號的直流分量、第一至第五次諧波分量的幅值，并繪出其幅值譜圖。（答案一）單項選擇題（本大題共12小題，每小題2分，共24分）1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B填空題（本大題共12小題，每小題1分，共12分）13.標(biāo)定(或校準(zhǔn)或測試)14.測量范圍15.智能化 16.(△K0/K0)×100%17.細分18.增大19.極距(或間隙)20.1×10－921.微分法22.負(fù)23.對地低阻抗端(或接地端) 24. 問答題（本大題共6小題，每小題4分，共24分）25．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輸出電荷成正比,電纜電容的影響小。26．（1）由固定繞組和滑動繞組組成。（2）檢測感應(yīng)電動勢的相位，從而根據(jù)相位確定位移量的大小和方向。27．壓磁式扭矩儀的軸是強導(dǎo)磁材料。根據(jù)磁彈效應(yīng)，當(dāng)軸受扭矩作用時，軸的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，從而引起線圈感抗變化，通過測量電路即可確定被測扭矩大小。28．主要特點是：熱容量?。ɑ驘釕T性?。瑫r間常數(shù)小，反應(yīng)速度快。29．（1）多面棱鏡高速旋轉(zhuǎn)，將激光器發(fā)出的激光束反射到條形碼上作一維掃描。（2）條形碼反射的光束經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及放大元件接收并放大后再傳輸給信號處理裝置。30．由電壓比較器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、順序脈沖發(fā)生器、數(shù)碼寄存器和逐次逼近寄存器組成。計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24分）31．（1）（2）頻率計的計數(shù)裝置讀數(shù)誤差為±1個數(shù)字，對應(yīng)的角位移為±轉(zhuǎn)=±轉(zhuǎn)故其最大轉(zhuǎn)速誤差為±（轉(zhuǎn)/分）32．熱敏電阻的一般表達式為：式中：RT為溫度T=t+273.15(K)時的熱敏電阻的電阻值；R0為溫度T0=t0+273.15(K)時的熱敏電阻的電阻值；設(shè)t0=20℃,T0=t0+273.15=293.15(K)。則上式中的R0根據(jù)題中所給條件，有（1）（2）（1）、（2）兩式兩邊取對數(shù)有 因此該熱敏電阻在20℃33．應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題8分，共16分）34．（1）（2）當(dāng)D3D2D1D0=1000時，35．直流分量A0＝0一次諧波分量A1＝二次諧波分量A2＝0三次諧波分量A3＝四次諧波分量A4＝0五次諧波分量A5＝其幅值譜如右圖所示。（試卷二）一、填空題(每空1分，共15分)1.如果僅僅檢測是否與對象物體接觸，可使用_______作為傳感器。2.紅外圖像傳感器由紅外敏感元件和_______電路組成。3.在電阻應(yīng)變片公式，=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表_______。4.利用電渦流位移傳感器測量轉(zhuǎn)速時，被測軸齒盤的材料必須是_______。5.當(dāng)磁頭相對于磁尺不動時，仍有感應(yīng)電動勢輸出的是靜態(tài)磁頭，且輸出電勢的幅值由_______所決定。6.動態(tài)標(biāo)定的目的，是檢驗測試傳感器的_______指標(biāo)。7.確定靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)的關(guān)鍵是選用被測非電量(或電量)的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器和_______。8.傳感器的頻率響應(yīng)特性，必須在所測信號頻率范圍內(nèi)，保持_______條件。9.熱電偶電動勢由_______電動勢和接觸電動勢兩部分組成。10.SnO2型半導(dǎo)體氣敏器件非常適宜檢測濃度較_______的微量氣體。11.有源濾波器由集成運放和_______組成。12.采用_______電源供電的電橋稱為交流電橋。13.多路模擬開關(guān)由_______和多路雙向模擬開關(guān)組成。14.為了提高檢測系統(tǒng)的分辨率，需要對磁柵、容柵等大位移測量傳感器輸出信號進行_______。15.若隨機信號x(t)、y(t)的均值都為零，當(dāng)τ→∞時，它們的互相關(guān)函數(shù)Rxy(τ)=_______。二、單項選擇題(在每小題的四個備選答案中，選出一個正確答案，并將正確答案的序號填在題干的括號內(nèi)。每小題1分，共15分)1.對壓電式加速度傳感器，希望其固有頻率()A.接近零 B.盡量低些C.盡量高些 D.任意2.()傳感器可用于醫(yī)療上-50℃～150A.金屬輻射式 B.熱電偶C.半導(dǎo)體三極管 D.比色計3.信號傳輸過程中，產(chǎn)生干擾的原因是()A.信號是緩變的 B.信號是快變的C.干擾的耦合通道 D.信號是交流的4.差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為()A. B.C. D.05.概率密度函數(shù)提供了隨機信號()的信息。A.沿頻率軸分布 B.沿幅值域分布C.沿時域分布 D.沿尺度分布6.非線性度是表示校準(zhǔn)曲線()的程度。A.接近真值 B.偏離擬合直線C.正反行程不重合 D.重復(fù)性7.非周期信號的頻譜是()A.連續(xù)的 B.離散的C.基頻的整數(shù)倍 D.脈沖函數(shù)8.莫爾條紋光柵傳感器的輸出是()A.數(shù)字脈沖式 B.調(diào)幅式C.調(diào)頻式 D.正弦波9.半導(dǎo)體應(yīng)變片具有()等優(yōu)點。A.靈敏度高 B.溫度穩(wěn)定性好C.可靠性高 D.接口電路復(fù)雜10.一階系統(tǒng)的動態(tài)表征參數(shù)是()A.線性度 B.固有頻率C.阻尼比 D.時間常數(shù)11.常用于測量大位移的傳感器有()A.感應(yīng)同步器 B.應(yīng)變電阻式C.霍爾式 D.渦流式12.將電阻應(yīng)變片貼在()上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。A.質(zhì)量塊 B.導(dǎo)體C.彈性元件 D.機器組件13.半導(dǎo)體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率()A.上升 B.迅速下降C.保持不變 D.歸零14.結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器()的變化實現(xiàn)信號變換的。A.材料物理特性 B.體積大小C.結(jié)構(gòu)參數(shù) D.電阻值15.阻抗頭是測量振動系統(tǒng)()的拾振器。A.振動位移 B.振動加速度C.激振力 D.激振力及其響應(yīng)三、問答題(每小題5分，共30分)1.在靜態(tài)測量中，根據(jù)測量系統(tǒng)輸入量與對應(yīng)輸出值所繪制的定度曲線可以確定那些靜態(tài)特性?2.設(shè)載波的中心頻率為f0試根據(jù)圖a、圖b所示調(diào)制信號定性畫出相應(yīng)調(diào)頻波波形。3.回答下列函數(shù)哪些是周期函數(shù)、哪些是非周期函數(shù)：x1(t)=sin3ωt，x2(t)=e-t，x3(t)=esinωt，x4(t)=δ(t)，x5(t)=sin4.簡述兩類扭矩的測量原理及舉例說明相應(yīng)的扭矩傳感器。5.簡述應(yīng)變片在彈性元件上的布置原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補償作用。6.渦流式傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么?渦流傳感器能否測量大位移量?為什么?四、計算題(每小題8分，共24分)1.已知測量齒輪齒數(shù)Z=18，采用變磁通感應(yīng)式傳感器測量工作軸轉(zhuǎn)速(如圖所示)。若測得輸出電動勢的交變頻率為24(Hz)，求：被測軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)為多少?當(dāng)分辨誤差為±1齒時，轉(zhuǎn)速測量誤差是多少?2.由RC組成無源低通濾波器，已知R=500(Ω)，C=10(μF)，試求：(1)截止頻率f0，并畫出該濾波器的幅頻示意圖。(2)設(shè)輸入信號x(t)=0.2cos,判斷其是否在該濾波器的通頻帶內(nèi)。3.試?yán)L出x(t)=2cos(2πf0t)+3的時域圖和頻域圖。五、應(yīng)用題(每小題8分，共16分)1.試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。(1)用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)，并簡要說明其作用原理；(2)用圖說明兩個線圈在電橋電路中的接法。2.如圖所示，軸工件用前后頂尖支承縱向磨削外園表面，在加工過程中，徑向力Py和切向力Pz大小基本不變，但著力點位置沿軸向移動，現(xiàn)在前后頂尖上粘貼電阻應(yīng)變片測量工件所受的Pz。(1)在圖中標(biāo)明應(yīng)變片的位置及Pz的測量電橋。(2)著力點移動對測量結(jié)果有無影響?為什么?（答案二）一、填空題(每空1分，共15分)1.ON-OFF型微動開關(guān)2.電子掃描3.材料壓阻系數(shù)4.金屬5.磁頭所處的位置6.動態(tài)性能7.標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)8.不失真測量9.溫度差10.低11.RC網(wǎng)絡(luò)12.交流13.地址譯碼器14.細分15.0二、單項選擇題(每小題1分，共15分)1.C2.C3.C4.D5.B6.B7.A8.A9.A10.D11.A12.C13.B14.C15.D三、問答題(每小題5分，共30分)1.在靜態(tài)測量中，根據(jù)繪制的定度曲線，可以確定測量系統(tǒng)的三個靜態(tài)特性：靈敏度，非線性度，回程誤差。2.調(diào)頻波波形頻率f與中心頻率f0和調(diào)制波幅值的關(guān)系f=f0±Δf,Δf為頻率偏移，與X(t)幅值成正比。3.x1(t)x3(t)x5(t)周期函數(shù)，x2(t)x4(t)非周期函數(shù)4.1)軸類零件受扭矩作用時，在其表面產(chǎn)生切應(yīng)變，可通過測量該應(yīng)變檢測扭矩，如電阻應(yīng)變式扭矩傳感器。2)彈性轉(zhuǎn)軸受扭后，兩端面的相對轉(zhuǎn)角只與所承受的扭矩有關(guān)，且呈比例關(guān)系，可通過測量扭轉(zhuǎn)角測量扭矩，如電容式或光電式扭矩傳感器。5.布置原則有：(1)貼在應(yīng)變最敏感部位，使其靈敏度最佳；(2)在復(fù)合載荷下測量，能消除相互干擾；(3)考慮溫度補償作用；單臂電橋無溫度補償作用，差動和全橋方式具有溫度補償作用。6.優(yōu)點：能實現(xiàn)非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單，不怕油等介質(zhì)污染。渦流傳感器不能測量大位移量，只有當(dāng)測量范圍較小時，才能保證一定的線性度。四、計算題(每小題8分，共24分)1.(1)測量時，齒輪隨工作軸一起轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通也變化一次，因此，線圈感應(yīng)電動勢的變化頻率f等于齒輪的齒數(shù)Z與轉(zhuǎn)速n的乘積。f=nZ/60n===80(r/min)(2)讀數(shù)誤差為±1齒，所以應(yīng)為轉(zhuǎn)，即：n=80±(r/min)2.(1)f0=幅頻示意圖：(2)周期信號x(t)的角頻率ω=125.6f1=信號x(t)的頻率在該濾波器的通頻帶內(nèi)。3.由于1δ(f)33δ(f)又2cos(2πf0t)δ(f-f0)+δ(f+f0)根據(jù)傅里葉變換的線性疊加原理：2cos(2πf0t)+3δ(f-f0)+3δ(f)+δ(f+f0)時域圖見圖a，頻域圖見圖b五、應(yīng)用題(每小題8分，共16分)1.(1)傳感器的結(jié)構(gòu)如圖a所示，它由傳力塊、彈性圓桶、雙螺管線圈、銜鐵、傳感器座等幾部分組成。原理：被測力F通過傳力塊作用在彈性圓桶上，彈性圓桶的變形帶動銜鐵移動，使雙螺管線圈的電感量發(fā)生變化，從而實現(xiàn)力的測量。(2)電橋的接法如圖b所示：2.(1)應(yīng)變片(R1、R2、R3、R4)粘貼位置如圖a所示；測量電橋如圖b所示。(2)根據(jù)以上位置布片和電橋接法，著力點位置的變化不會影響Pz的大小，因為在頂尖上的分力Pz1、Pz2，Pz=Pz1+Pz2，由Pz1、Pz2引起的電阻R1、R3的變化值之和保持不變，故Pz的測量不受著力點的移動而改變。（試卷三）一

填空（每空1分，共20分）1.通常傳感器由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿部分組成，是能把外界＿＿＿＿＿＿＿＿轉(zhuǎn)換成＿＿＿＿＿＿＿＿器件和裝置。2.金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱＿＿＿＿＿＿效應(yīng)；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱＿＿＿＿＿效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)。3.差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為＿＿＿＿＿＿＿＿電壓；利用差動變壓器測量位移時如果要求區(qū)別位移方向（或正負(fù)）可采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿電路。4.把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施加磁場B，在另外兩側(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現(xiàn)象稱＿＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)，這個電動勢稱為＿＿＿＿＿＿＿電勢。外加磁場使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象成＿＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)。5.某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的表面產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場時電介質(zhì)會產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱＿＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)。6.在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱＿＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)；入射光強改變物質(zhì)導(dǎo)電率的現(xiàn)象稱＿＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)；半導(dǎo)體材料吸收光能后在PN結(jié)上產(chǎn)生電動式的效應(yīng)稱＿＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)。7、塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱＿＿＿＿＿＿＿傳感器；這種傳感器只能測量＿＿＿＿＿＿＿＿物體。8、不同的金屬兩端分別連在一起構(gòu)成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱＿＿＿＿＿＿＿效應(yīng)；若兩金屬類型相同兩端溫度不同，加熱一端時電路中電動勢E=＿＿＿。二

選擇題（每空1分，共20分）電阻應(yīng)變片

磁敏電阻

霍爾元件

氣敏傳感器

濕敏傳感器光電耦合器

壓電傳感器

電容傳感器

熱敏電阻

CCD電荷耦合器壓阻式傳感器

光纖傳感器

磁電傳感器

光電二極管

差動變壓器熱釋電器件

磁敏晶體管

電渦流傳感器

光電池

超聲波傳感器熱電偶

紅外傳感器

色敏傳感器正確選擇以上傳感器填入以下空內(nèi)：1可以進行位移測量的傳感器有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；2可以完成溫度測量的有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；3半導(dǎo)體式傳感器是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；4光電傳感器有＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；5用于磁場測量的傳感器＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、；6進行振動（或加速度）測量的傳感器＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；7利用物體反射進行非電量檢測的傳感器＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；三

計算(每題5分，共10分)

1、圖為一直流應(yīng)變電橋，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為△R1=3.5Ω時輸出U0=?。②R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。③R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。④R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。2石英晶體加速計及電荷放大器測量機械振動，已知加速度計靈敏度為5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，當(dāng)機器達到最大加速度時的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機械的振動加速度(單位g)。四

問答題（每題5分，共10分）1壓力傳感器測量砝碼數(shù)據(jù)如下，試解釋這是一種什么誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是什么。N(g)

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1.0

2

3

4

5正行程(mv)0

1.5

2

2.5

3

3.5反行程(mv)0

0.5

1

2

2.5

3.52解釋下列磁敏傳感器：①磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？②磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么？③磁敏電阻與霍爾元件屬同一類磁電轉(zhuǎn)換元件，在本質(zhì)上有什么不同？五

電路分析（每題5分，共20分）１。下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)成差動電容C1、C2,兩邊壓力分別為P1、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析：當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時負(fù)載電阻RL上的電壓U0值；當(dāng)P1>P2時負(fù)載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負(fù)）。

２。圖為酒精測試儀電路，A是顯示驅(qū)動器。

問：①TGS—812是什么傳感器？②2、5腳是傳感器哪個部分，有什么作用？③分析電路工作原理，調(diào)節(jié)電位器RP有什么意義?３。圖為光電傳感器電路，GP—IS01是光電斷路器。分析電路工作原理：①當(dāng)用物體遮擋光路時晶體三極管VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止？②二極管是一個什么器件，在電路中起到什么作用？③如果二極管反相連接晶體管VT狀態(tài)如何？４。下圖是電阻應(yīng)變儀電路框圖，電橋采用交流供電，應(yīng)變信號為一正弦變化的信號頻率為20Hz，振蕩頻率4KHz。請畫出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。（答案三）一.填空（每空1分，共20分）1.通常傳感器由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路三部分組成，是能把外界非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件和裝置。2.金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時它的電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱應(yīng)變效應(yīng)；固體受到作用力后電阻率要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)。直線的電阻絲繞成敏感柵后長度相同但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏度K下降了，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。3.差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為零點殘余電壓；利用差動變壓器測量位移時，如果要求區(qū)別位移方向（或正負(fù)）可采用相敏檢波電路。4.把一導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）兩端通以控制電流I，在垂直方向施加磁場B，在另外兩側(cè)會產(chǎn)生一個與控制電流和磁場成比例的電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)，這個電動勢稱為霍爾電勢。外加磁場使半導(dǎo)體（導(dǎo)體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象成磁阻效應(yīng)。5.某些電介質(zhì)當(dāng)沿一定方向?qū)ζ涫┝Χ冃螘r內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的表面產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)；在介質(zhì)極化方向施加電場時電介質(zhì)會產(chǎn)生形變，這種效應(yīng)又稱逆壓電效應(yīng)。6.在光線作用下電子逸出物體表面向外發(fā)射稱外光電效應(yīng)；入射光強改變物質(zhì)導(dǎo)電率的現(xiàn)象稱光電導(dǎo)效應(yīng)；半導(dǎo)體材料吸收光能后在PN結(jié)上產(chǎn)生電動式的效應(yīng)稱光生伏特效應(yīng)。7、塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生一圈圈閉合的電流，利用該原理制作的傳感器稱電渦流傳感器；這種傳感器只能測量金屬物體。8、不同的金屬兩端分別連在一起構(gòu)成閉合回路，如果兩端溫度不同，電路中會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱熱電效應(yīng)效應(yīng)；若兩金屬類型相同兩端溫度不同，加熱一端時電路中電動勢E=0。二.選擇題（每空1分，共20分）電阻應(yīng)變片

磁敏電阻

霍爾元件

氣敏傳感器

濕敏傳感器光電耦合器

壓電傳感器

電容傳感器

熱敏電阻

CCD電荷耦合器壓阻式傳感器

光纖傳感器

磁電傳感器

光電二極管

差動變壓器熱釋電器件

磁敏晶體管

電渦流傳感器

光電池

超聲波傳感器熱電偶

紅外傳感器

色敏傳感器正確選擇以上傳感器填入以下空內(nèi)：1.可以進行位移測量的傳感器有光纖傳感器、差動變壓器、電阻傳感器；2.可以完成溫度測量的有熱電偶、熱敏電阻；熱釋電；3.半導(dǎo)體式傳感器是磁敏、霍爾元件、氣敏傳感器、壓阻傳感器；4.光電傳感器有光電耦合器、色敏傳感器、光纖傳感器、光電二極管；5.用于磁場測量的傳感器霍爾器件、磁敏晶體管；6.進行振動（或加速度）測量的傳感器磁電傳感器、壓電傳感器；7.利用物體反射進行非電量檢測的傳感器超聲波傳感器、紅外傳感器；三.計算(每題5分，共10分)1.圖為一直流應(yīng)變電橋，E=4V，R1=R2=R3=R4=350Ω，求：①R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為△R1=3.5Ω時輸出U0=?。②R1、R2是應(yīng)變片，感受應(yīng)變極性大小相同其余為電阻，電壓輸出U0=?。③R1、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出U0=?。④R1、R2、R3、R4都是應(yīng)變片,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。解：①②③④2.石英晶體加速計及電荷放大器測量機械振動，已知加速度計靈敏度為5pc/g，電荷放大器靈敏度為50mv/pc，當(dāng)機器達到最大加速度時的相應(yīng)輸出電壓幅值為2V，試求機械的振動加速度(單位g)。解：四.問答題（每題5分，共10分）1.壓力傳感器測量砝碼數(shù)據(jù)如下，試解釋這是一種什么誤差，產(chǎn)生這種誤差的原因是什么。N(g)012345正行程(mv)0

1.5

2

2.5

3

3.5反行程(mv)0

0.5

1

2

2.5

3.5解：遲滯誤差；靜態(tài)誤差；傳感器本身材料的缺陷造成。2.解釋下列磁敏傳感器：①磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？②磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么？③磁敏電阻與霍爾元件屬同一類磁電轉(zhuǎn)換元件，在本質(zhì)上有什么不同？解：①磁敏晶體管有放大作用；②普通晶體管無磁靈敏度；磁敏電阻不能區(qū)別磁極性。五.電路分析（每題5分，共20分）1.下圖左是電容式差壓傳感器，金屬膜片與兩盤構(gòu)成差動電容C1、C2,兩邊壓力分別為P1、P2。下圖右為二極管雙T型電路，電路中電容是左圖中差動電容，UE電源是占空比為50%的方波。試分析：當(dāng)兩邊壓力相等P1=P2時負(fù)載電阻RL上的電壓U0值；當(dāng)P1>P2時負(fù)載電阻RL上電壓U0大小和方向（正負(fù)）。

解：①U0=0②U0=UfM（C1-C2）因為C1〈C2所以U0〈0，輸出負(fù)電壓。2.圖為酒精測試儀電路，A是顯示驅(qū)動器。問：

TGS—812是什么傳感器？2、5腳是傳感器哪個部分，有什么作用？分析電路工作原理，調(diào)節(jié)電位器RP有什么意義?

解：①氣敏傳感器；②加熱電極，可加速還原反應(yīng)提高氣敏傳感器靈敏度；③調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)的測量范圍和滿度值。

3.圖為光電傳感器電路，GP—IS01是光電斷路器。分析電路工作原理：

當(dāng)用物體遮擋光路時晶體三極管VT狀態(tài)是導(dǎo)通還是截止？二極管是一個什么器件，在電路中起到什么作用？如果二極管反相連接晶體管VT狀態(tài)如何？解：①截止；②紅外發(fā)射管，起控制作用；③截止。4.下圖是電阻應(yīng)變儀電路框圖，電橋采用交流供電，應(yīng)變信號為一正弦變化的信號頻率為20Hz，振蕩頻率4KHz。請畫出放大器、相敏檢波器、低通濾波器的輸出波形示意圖。（試卷四）

一、填空（每空1分，共30分）1、根據(jù)測量數(shù)據(jù)中誤差所呈現(xiàn)的規(guī)律，誤差可分為三種，即、和。2、傳感器的作用包含的收集、的轉(zhuǎn)換和的采集。3、描述傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)是：、、和。4、頻率響應(yīng)特性是指將頻率不同而幅值相等的信號輸入傳感器，求其輸出正弦信號的、與之間的相互關(guān)系。5、光電器件主要包括：、、、和。6、按照光纖在傳感器中的作用，通?？蓪⒐饫w傳感器分為兩種類型：一類是，另一類是。7、直接式測量質(zhì)量流量的克里奧利力質(zhì)量流量計是根據(jù)建立的、、三者的關(guān)系，實現(xiàn)對質(zhì)量流量的測量。8、根據(jù)熱電偶測溫系統(tǒng)示意圖（右圖）表示：=1\*GB3①；=2\*GB3②；=3\*GB3③；T0；T。二、名詞解釋（每題3分，共21分）1、傳感器2、直接測量法3、霍爾效應(yīng)4、內(nèi)光電效應(yīng)5、中間導(dǎo)體定律6、壓電效應(yīng)7、測量方法三、判斷題（每題1分，共10分）1、光纖傳感器所采用的光纖一般多采用同軸分布（發(fā)送光纖在外）方式的光纖。（）2、精確度是反映測量儀表優(yōu)良程度的綜合指標(biāo)。（）3、實際測量中，精密度高，準(zhǔn)確度不一定高，因儀表本身可以存在較大的系統(tǒng)誤差。反之，如果準(zhǔn)確度高，精密度也不一定高。（）4、采用幾個熱電偶串聯(lián)的方法測量多點的平均溫度，當(dāng)有一只熱電偶燒斷時，不能夠很快地覺察出來。（）5、黑體是指對輻射到它上面的輻射能量全部吸收的物體。（）6、如果對壓電晶體Y軸施加力F時，電荷仍出現(xiàn)在與X軸垂直的平面上。（）7、凡是能引起電渦流變化的非電量，均可通過測量繞阻的等效電阻R、等效電感L、等8、效阻抗Z及等效品質(zhì)因數(shù)Q來轉(zhuǎn)換。（）8、動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入隨時間變化的規(guī)律，即它們具有相同的時間函數(shù)。（）9、在固態(tài)壓阻傳感器測量電路中恒壓源和恒流源供電均與電流大小、精度及溫度有關(guān)。（）10、熱回路的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關(guān)，而且與冷端溫度有關(guān)。（）四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述測量系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。4、根據(jù)右圖簡述金屬板厚度檢測。5、簡述傳感器靜態(tài)特性的線性度技術(shù)指標(biāo)。（答案四）一、填空（每空1分，共30分）1、系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。2、信息數(shù)據(jù)、控制信息。3、靈敏度、線性度、遲滯、重復(fù)性。4、正弦、幅值、相位、頻率。5、光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、光電池、光電耦合器。6、功能型、非功能型。7、牛頓第二定律、力、加速度、質(zhì)量。8、=1\*GB3①熱電偶；=2\*GB3②連接導(dǎo)線；=3\*GB3③顯示儀表；T0冷端；T熱端。二、名詞解釋（每題3分，共21分）1、是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的另一種量的測量裝置。2、在使用儀表或傳感器進行測量時，對以表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運算就能直接表示測量所需要的結(jié)果的測量方法。3、在通有電流的金屬板上加一個強磁場，當(dāng)電流方向與磁場方向垂直時，在與電流和磁場方向都垂直的金屬板的兩表面間出現(xiàn)電動勢差的現(xiàn)象。4、在光線照射時，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生改變的現(xiàn)象。5、指熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體（第三導(dǎo)體C），只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對熱電偶回路總電動勢沒有影響。6、某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝κ顾冃?，其?nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個表面上便產(chǎn)生符號相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，其又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。7、實現(xiàn)被測量與標(biāo)準(zhǔn)量比較得出比值的方法。三、判斷題（每題1分，共10分）12345678910√×√×√√√√×√四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述測量系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)框圖。答：系統(tǒng)中的傳感器是感受被測量的大小并并輸出信號的器件或裝置。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)用來傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)測量系統(tǒng)的幾個功能環(huán)節(jié)獨立地分割開的時候，則必須由一個地方向另一個地方傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)就是完成這種傳輸功能的。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)是將傳感器輸出信號進行處理或變換。如對信號進行放大、運算、線性化、數(shù)-?；蚰?數(shù)轉(zhuǎn)換，變成另一種參數(shù)的信號或變成某種標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一信號，使其輸出信號便于顯示、記錄，既可用于自動控制系統(tǒng)，也可與計算機系統(tǒng)相連接，以便于對測量信號進行信息處理。數(shù)據(jù)顯示環(huán)節(jié)是將被測量信息變成人感官能接受的形式，已完成監(jiān)視、控制或分析的目的。測量結(jié)果可以采用模擬顯示或數(shù)字顯示，也可由記錄裝置進行自動記錄或由打印機將數(shù)據(jù)打印出來。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。答：變磁阻式傳感器的工作原理是利用線圈電感或互感的改變來實現(xiàn)非電量電測的變磁阻傳感器的優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，工作中沒有活動觸點，因而工作可靠壽命長。（2）靈敏度高，分辨率大，能測出0.01um甚至更小的機械位移，能夠感受小至0.1rad/s微小角變化。傳感器輸出信號強，電壓靈敏度可達數(shù)百mV/mm，測量范圍寬，重復(fù)性好，線性度優(yōu)良并且比較穩(wěn)定，高精度的變磁阻傳感器，非線性誤差僅為0.1%。變磁阻傳感器的缺點：頻率相應(yīng)差，存在交流零位信號，不宜用于高頻零位測量。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。答：（1）減小邊緣效應(yīng)的影響。增大電容器的初始電容量，即增大極板面積和減小極板間距。此外，加裝等位環(huán)也是一有效辦法。（2）減小寄生電容的影響。對傳感器進行靜電屏蔽，即將電容器極板放置在金屬殼體內(nèi)，并將殼體良好接地。出于同樣的原因，其電極引出線也必須用屏蔽線，且屏蔽線外套必須同樣良好接地。4、根據(jù)右圖簡述金屬板厚度檢測。答：當(dāng)金屬板的厚度變化時，傳感器與金屬板間距離改變，從而引起輸出電壓的變化。由于在工作過程中金屬板會上下波動，這將影響其測量精度，因此常用比較的測量方法測量，在板的上下各安裝一個電渦流式傳感器，如右圖所示，其距離位D，而它們與板的上下表面分別相距為d1和d2，這樣板厚h為h=D-（d1+d2），當(dāng)兩個傳感器在工作時分別測得d1和d2，轉(zhuǎn)換成電壓值后送加法器，相加后的電壓值再與兩傳感器間距離D相應(yīng)的設(shè)定電壓相減，則就得到與板厚度相對應(yīng)的電壓值。5、簡述傳感器靜態(tài)特性的線性度技術(shù)指標(biāo)。答：傳感器的靜態(tài)特性是在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)條件下，利用一定等級的校準(zhǔn)設(shè)備，對傳感器進行往復(fù)循環(huán)測試，得出的輸出―輸入特性。通常，希望這一特性為線性，這樣，會對標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理帶來方便。但實際的輸出―輸入特性一般多是非線性的，因此，采用各種補償環(huán)節(jié)，如非線性電路補償環(huán)節(jié)或計算機軟件，進行線性化處理。（試卷五）一、填空（每空1分，共30分）1、衡量儀表測量能力的指標(biāo)中，通常遇到較多的是精確度的概念，與精度有關(guān)的指標(biāo)有三個：、和等級。2、應(yīng)變片式加速度計由、、和組成。3、頻率響應(yīng)特性常用的評定指標(biāo)是、、。4、傳感器的作用包含的收集、的轉(zhuǎn)換和的采集。5、電容式傳感器可分為三種類型：、、。6、描述傳感器靜態(tài)特性的技術(shù)指標(biāo)是：、、和。7、按照光纖在傳感器中的作用，通?？蓪⒐饫w傳感器分為兩種類型：一類是，另一類是。8、直接式測量質(zhì)量流量的克里奧利力質(zhì)量流量計是根據(jù)建立的、、三者的關(guān)系，實現(xiàn)對質(zhì)量流量的測量。9、根據(jù)熱電偶回路總熱電動勢（右圖）寫出對應(yīng)的表達式，接觸電動勢，溫差電動勢，熱電偶回路總電動勢，熱電偶回路總電動勢表式。二、名詞解釋（每題3分，共21分）1、間接測量法2、半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)3、渦流效應(yīng)4、電容式傳感器5、中間溫度定律6、外光電效應(yīng)7、靈敏度三、判斷題（每題1分，共10分）1、光纖傳感器所采用的光纖一般多采用同軸分布（發(fā)送光纖在外）方式的光纖。（）2、精確度是反映測量儀表優(yōu)良程度的綜合指標(biāo)。（）3、實際測量中，精密度高，準(zhǔn)確度不一定高，因儀表本身可以存在較大的系統(tǒng)誤差。反之，如果準(zhǔn)確度高，精密度也不一定高。（）4、采用幾個熱電偶串聯(lián)的方法測量多點的平均溫度，當(dāng)有一只熱電偶燒斷時，不能夠很快地覺察出來。（）5、黑體是指對輻射到它上面的輻射能量全部吸收的物體。（）6、如果對壓電晶體Y軸施加力F時，電荷仍出現(xiàn)在與X軸垂直的平面上。（）7、凡是能引起電渦流變化的非電量，均可通過測量繞阻的等效電阻R、等效電感L、等8、效阻抗Z及等效品質(zhì)因數(shù)Q來轉(zhuǎn)換。（）8、動態(tài)特性好的傳感器，其輸出隨時間的變化規(guī)律將再現(xiàn)輸入隨時間變化的規(guī)律，即它們具有相同的時間函數(shù)。（）9、在固態(tài)壓阻傳感器測量電路中恒壓源和恒流源供電均與電流大小、精度及溫度有關(guān)。（）10、熱回路的熱電動勢的大小不僅與熱端溫度有關(guān)，而且與冷端溫度有關(guān)。（）四、簡答題（共5題，共39分）1、簡述霍爾元件的零位誤差及其原因。2、簡述變磁阻式傳感器的工作原理及其特點。3、保持電容式傳感器特性穩(wěn)定的方法及其實現(xiàn)措施。4、根據(jù)右圖簡述金屬板厚度檢測。5、簡述傳感器靜態(tài)特性的線性度技術(shù)指標(biāo)。（答案五）一、填空（每空1分，共30分）1、精密度、準(zhǔn)確度、精確度。2、應(yīng)變片、質(zhì)量塊、等強度懸臂梁、基座。3、通頻帶、時間常數(shù)、固有頻率。4、信息數(shù)據(jù)、控制信息。5、變面