傳感器與檢測技術試卷B及參考答案

年月日

考試用XX大學課程考試試卷

（2012?2013學年度第二學期）

課程名稱：傳感器與檢測技術

試卷類型：（A、B）命題教師簽名：命題小組

既教研室主任簽名：主管院長簽名：

題號--二三四五六七八九十總分

應得分1220124016100

實得分

評卷人

一、填空題（每小題2分，共12分）

1.傳感器采用差動結(jié)構，不僅能夠減小誤差，還能夠提高

測量靈敏度和減小的影響。

2.已知某系統(tǒng)誤差的表達式為￡（t）=3+23則該誤差屬于性

系統(tǒng)誤差，可在測量中采用法予以消除或減少。

3.壓電材料所具有的將機械能變?yōu)殡娔艿默F(xiàn)象稱為—壓電效應，

將電能變?yōu)闄C械能的現(xiàn)象稱為—壓也效應。

4.超聲波倒車雷達中的超聲波發(fā)射探頭，是利用壓電材料的—向壓

電效應工作的，而接收探頭是利用—向壓電效應原理工作的。

中

料5.如圖1所示的紅外熱釋電測溫儀結(jié)構框圖中，調(diào)制盤的作用是通過

“斬光”將恒定的紅外輻射變成的輻射，而前置放大器的作用是進

行和阻抗變化。

6.若標尺光柵移動1個柵距W,紅

外

則莫爾條紋上、下移動個條紋間源

距。為了辨別位移的方向，光柵傳感

器至少需要安裝個光電元件。

圖1

二、單項選擇題（每小題2分，10小題共20分）

1.某步槍經(jīng)校驗，發(fā)現(xiàn)其準星存在較小的系統(tǒng)誤差，而標準偏差較大，若使用

該步槍向靶子射擊10發(fā)子彈，則最有可能的彈著點分布為圖2中的

2.如圖3所示防雷保護示意圖，當雷電擊中電纜時，若希望熱敏電阻Rt的阻

值急劇增大以防止設備被大電流損壞，則Rt應選擇

A.PTC型熱敏電阻；B.NTC型；C.CTR型；D.以上三者均可。

3.半導體應變片與金屬電阻應變片相比較，具有的特點是

A.靈敏度低，非線性誤差大；B.靈敏度高，非線性誤差大;

C.靈敏度低，非線性誤差??；D.靈敏度高，非線性誤差小。

4.以下屬于線繞式電位器式傳感器特點的是

A.不存在階梯特性；B.可通過增大電阻絲的直徑提高電壓分辨率;

C.存在電刷磨損問題，壽命比光電式電位器短；D.輸出信號需要放大。

圖4圖5

5.以下關于圖4所示的壓電式加速度傳感器的說法中錯誤的是—

A.適合于測量動態(tài)信號；B.其輸出信號不需要進行放大；

C.為提高測量靈敏度應采用壓電系數(shù)較大的壓電晶片；

D.把多片壓電晶片進行組合可提高測量靈敏度。

6.如圖5所示電容式測厚儀，上電容極板固定不動，當被測帶材的厚度發(fā)生

變化時，傳感器的電容值發(fā)生變化，通過測量電容的大小可知板材的厚度，

此電容式傳感器屬于

A.變極距型；B.變介電常數(shù)型；C.變面積型；變介質(zhì)截面積型。

7.某光電式絕對編碼器的角度分辨率為22.5。，則其碼道數(shù)至少為—

A.4碼道；B.5碼道；C16碼道；D.32碼道。

8.以下最適宜于在工業(yè)現(xiàn)場進行較高溫度（1000（左右）測量的是.

A.NTC型熱敏電阻；B.銅熱電阻；C.S型熱電偶；D.DS18B2O芯片。

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9.以下關于電感式傳感器的測量電路的說法中正確的是

A.只能采用直流電橋；B.只能采用交流電橋；

C.既能采用直流電橋，也能采用交流電橋；D.不需要進行信號放大。

10.采用非接觸式測量流量，且不受介質(zhì)導電性、腐蝕性影響是

A、差壓式流量計；B、超聲波流量計；C.靶式流量計；D.渦輪流量計。

三、判斷題（每小題2分，6小題共12分）

1.絕對值越大的隨機誤差，其出現(xiàn)的可能性越小。在一定條件下進行有限次測量,

絕對值大于某一界限值的隨機誤差，可以認為是不可能出現(xiàn)的。（）

2.A類標準不確定度時用統(tǒng)計的方法進行評定的，其標準不確定度值等同于等精

度測量列的算術平均值標準差。（）

3.超聲波傳感器可用于對金屬、塑料、木制家具等進行內(nèi)部探傷。（）

4.電橋測量電路的電源電壓越高，橋路的輸出電壓越大，即電橋的靈敏度越高。

因此，可任意提高電源電壓以提高電橋的靈敏度。（）

5.熱電式紅外傳感器與光電式紅外傳感器相比，具有較寬的紅外波長響應范圍，

但是響應速度較慢。（）

6.熱電偶回路產(chǎn)生的熱電勢大小與熱電偶的材料、形狀和大小都有關。（）

四、分析設計題（每小題10分，4小題共40分）

1、在子彈測速的過程中，由于子彈的飛行速度較快，如何保證測量的準確度

和精確度是影響測速是否成功的關鍵因素。請選擇合適的傳感器設計一個子彈飛

行速度檢測系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)原理圖，并簡述該系統(tǒng)的設計思想和設計原理。

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2、選擇合適的傳感器設計一種用于檢測同步電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子初

始位置的系統(tǒng)，要求系統(tǒng)具有較強的抗電磁干擾能力，畫出測量原理圖，并簡

述系統(tǒng)的設計原理。

3、使用超聲波傳感器測量具有較強的揮發(fā)性和腐蝕性的液體（例如氨

水、石油液化氣等）的液位，請畫出測量的示意圖，并簡要說明測量的原理。

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4、電阻應變式荷重傳感器通常采用如圖6所示的實心圓柱和粘貼在圓柱上

的電阻應變片構成。若需要充分考慮傳感器的溫度誤差、線性度、靈敏度等因素,

請回答：①應在圓柱上粘貼多少片應變片？請在圖上畫出應變片的粘貼方式；②

此類傳感器通常應用于哪些場合？

五、計算題（每小題8分，2小題共16分）

1、用卡尺等精度測量某工件的厚度9次，并確認測量已排除系統(tǒng)誤差和粗

大誤差，測得值為：1.33,1.36,1.34,1.32,1.38,1.39,1.35,1.34,1.31mm。

若取定置信概率p=0.99,試寫出測量結(jié)果。

t分布表

X0.950.99

82.30603.3554

92.26223.2498

102.22813.1693

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2.圖7所示為熱電阻測溫電路，Rt為PtlOO粕電阻，采用三線制接法；已

知Ri=10kQ,R2=5kQ,R3=10kQ,電源E=12伏。請回答：

①熱電阻采用三線制接法的目的是什么？

②若要求溫度為0℃時電橋的輸出電壓為0,則Ra的電阻值應為多大？

③若被測溫度為200C,則電橋的輸出電壓為多少？

圖7

伯熱電阻分度表分度號：Pt100（。）

170℃180℃190℃200℃210℃

164.76Q168.46Q172.16。175.84Q179.51。

XX大學課程考試

試卷答案要點及評分細則

課程名稱：傳感器與檢測技術考試班級：自動化2010級試卷類型：B

命題教師簽名：命題小組2013年6月20日

一、填空題（每小題2分~共12分）

1、非線性誤差，環(huán)境干擾；2、線性，對稱觀察；3、正、逆；4、逆，正；5、交

變，信號放大；6、1,2。

二、單項選擇題（每小題2分，共20分）

1、B2、A3、B4、C5、B6、A7、A8、C9、B10、Bo

三、判斷題（每小題2分，共12分）

1、J；2、x；3、J；4、x；5、V；6、x0

四、分析設計題（每小題10分，4小題共40分）

1＞答：

可采用如圖所示的光電靶（光幕），當子彈切斷光線時，會使光探測器輸出一個脈沖信

號，使用測時儀測出子彈經(jīng)過A、B兩個光探測器時產(chǎn)生的兩個脈沖信號的時間差3則子

彈的飛行速度為：v=L7t,其中L為兩個光源之間的距離。

為了減少噪聲以及脈沖信號邊沿毛刺噪聲信號對時

間測量精度的影響，可對A、B兩個脈沖信號進行互相

關運算處理來求出二者之間的時間差a

（如果使用其它方法進行測量，只要方法合理，敘

述正確，也可得分。）

2.答：可采用光電編碼器設計該檢測系統(tǒng)，其測量原理如圖所示：

電動機轉(zhuǎn)動時帶動光電編碼器的碼盤轉(zhuǎn)動，使得光敏元件上接收到明暗交替的光信

號，從面輸出電脈沖，脈沖的頻率反映了電機轉(zhuǎn)動的速度（頻率越高轉(zhuǎn)速越快）,同時，

通過計數(shù)脈沖的個數(shù)，就能計算出電動機轉(zhuǎn)動的角度，進而推斷巴轎廂的位置。為了判別

電機轉(zhuǎn)動的方向，光電編碼器的光欄板上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯開1/4節(jié)距,兩

組狹縫相對應的光敏元件所產(chǎn)生的信號A、B彼此相差90。相位，用于辯向。當編碼正

轉(zhuǎn)時，A信號超前B信號90。；當碼盤反轉(zhuǎn)時，B信號超前A信號90。

（答案不唯一，如有其他方法，只要敘述合理即可得分。）

光欄板及辨向用的A、B狹縫

3.答:

因為被測液體為揮發(fā)氣體且具有腐蝕性，因此將超聲波探頭安裝在容器底部以液體為

聲波傳輸?shù)慕橘|(zhì)進行測量，不僅可以減少空氣波

動對測量精度的影響，而且探頭不容易被腐蝕,

壽命較長。

收發(fā)一體探頭1發(fā)出的超聲脈沖到達介質(zhì)液

面與容器底部時均會發(fā)生反射，測量探頭1的接

收頭接收兩次反射超聲脈沖的時間間隔即可

求出探頭與液面之間的距離，如圖所示。

L=VXAT/2,即：L尸（D/L）XAT/2O其中，V為超聲波在液體中的傳播的速度，

V=D/T,而Tl為探頭2發(fā)射超聲波到探頭3接收到超聲波的時間差。

4.答：

柱型電阻應式變力傳感器由柱型彈性敏感元件和粘貼在其表面上的電阻應變片構

成，為了減小非線性誤差和進行溫度誤差補償，并提高測量靈敏度，應采用4片參數(shù)相

同的應變片，其中一半應變片（R和RD沿軸向粘貼，感受軸向應變，另一半（Rz和

RJ沿徑向粘貼，感受徑向應變，從而構成差動結(jié)構,然后將這4片應變片按下圖所示

接法接入電橋電路，構成差動全橋。此類傳感器用于對精度要求不高的大載荷進行測量,

常用于地磅等測量器具中。

五、計算題（每小題8分，2小題共16分）

1.解：

因標準差事先未知，置信因子Z按t分布確定。

取定置信概率p=0.99,顯著水平a=0.01,自由度丫=n-l=9-l=8,查t分布表

得置信因子Z=3.3554。