傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷B及參考答案

年月日

考試用XX大學(xué)課程考試試卷

（2012?2013學(xué)年度第二學(xué)期）

課程名稱：傳感器與檢測(cè)技術(shù)

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(zhǎng)簽名：

題號(hào)--二三四五六七八九十總分

應(yīng)得分1220124016100

實(shí)得分

評(píng)卷人

一、填空題（每小題2分，共12分）

1.傳感器采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅能夠減小誤差，還能夠提高

測(cè)量靈敏度和減小的影響。

2.已知某系統(tǒng)誤差的表達(dá)式為￡（t）=3+23則該誤差屬于性

系統(tǒng)誤差，可在測(cè)量中采用法予以消除或減少。

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

將電能變?yōu)闄C(jī)械能的現(xiàn)象稱為—壓也效應(yīng)。

4.超聲波倒車?yán)走_(dá)中的超聲波發(fā)射探頭，是利用壓電材料的—向壓

電效應(yīng)工作的，而接收探頭是利用—向壓電效應(yīng)原理工作的。

中

料5.如圖1所示的紅外熱釋電測(cè)溫儀結(jié)構(gòu)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(jìn)

行和阻抗變化。

6.若標(biāo)尺光柵移動(dòng)1個(gè)柵距W,紅

外

則莫爾條紋上、下移動(dòng)個(gè)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(gè)光電元件。

圖1

二、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，10小題共20分）

1.某步槍經(jīng)校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)星存在較小的系統(tǒng)誤差，而標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)分布為圖2中的

2.如圖3所示防雷保護(hù)示意圖，當(dāng)雷電擊中電纜時(shí)，若希望熱敏電阻Rt的阻

值急劇增大以防止設(shè)備被大電流損壞，則Rt應(yīng)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(dǎo)體應(yīng)變片與金屬電阻應(yīng)變片相比較，具有的特點(diǎn)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，非線性誤差小；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(diǎn)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(hào)需要放大。

圖4圖5

5.以下關(guān)于圖4所示的壓電式加速度傳感器的說法中錯(cuò)誤的是—

A.適合于測(cè)量動(dòng)態(tài)信號(hào)；B.其輸出信號(hào)不需要進(jìn)行放大；

C.為提高測(cè)量靈敏度應(yīng)采用壓電系數(shù)較大的壓電晶片；

D.把多片壓電晶片進(jìn)行組合可提高測(cè)量靈敏度。

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

變化時(shí)，傳感器的電容值發(fā)生變化，通過測(cè)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(duì)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(chǎng)進(jìn)行較高溫度（1000（左右）測(cè)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(guān)于電感式傳感器的測(cè)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(jìn)行信號(hào)放大。

10.采用非接觸式測(cè)量流量，且不受介質(zhì)導(dǎo)電性、腐蝕性影響是

A、差壓式流量計(jì)；B、超聲波流量計(jì)；C.靶式流量計(jì)；D.渦輪流量計(jì)。

三、判斷題（每小題2分，6小題共12分）

1.絕對(duì)值越大的隨機(jī)誤差，其出現(xiàn)的可能性越小。在一定條件下進(jìn)行有限次測(cè)量,

絕對(duì)值大于某一界限值的隨機(jī)誤差，可以認(rèn)為是不可能出現(xiàn)的。（）

2.A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度時(shí)用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行評(píng)定的，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度值等同于等精

度測(cè)量列的算術(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差。（）

3.超聲波傳感器可用于對(duì)金屬、塑料、木制家具等進(jìn)行內(nèi)部探傷。（）

4.電橋測(cè)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(zhǎng)響應(yīng)范圍，

但是響應(yīng)速度較慢。（）

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

四、分析設(shè)計(jì)題（每小題10分，4小題共40分）

1、在子彈測(cè)速的過程中，由于子彈的飛行速度較快，如何保證測(cè)量的準(zhǔn)確度

和精確度是影響測(cè)速是否成功的關(guān)鍵因素。請(qǐng)選擇合適的傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)子彈飛

行速度檢測(cè)系統(tǒng)，畫出系統(tǒng)原理圖，并簡(jiǎn)述該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)原理。

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2、選擇合適的傳感器設(shè)計(jì)一種用于檢測(cè)同步電動(dòng)機(jī)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(qiáng)的抗電磁干擾能力，畫出測(cè)量原理圖，并簡(jiǎn)

述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理。

3、使用超聲波傳感器測(cè)量具有較強(qiáng)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(qǐng)畫出測(cè)量的示意圖，并簡(jiǎn)要說明測(cè)量的原理。

廣西大學(xué)課程考試試卷

4、電阻應(yīng)變式荷重傳感器通常采用如圖6所示的實(shí)心圓柱和粘貼在圓柱上

的電阻應(yīng)變片構(gòu)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(qǐng)回答：①應(yīng)在圓柱上粘貼多少片應(yīng)變片？請(qǐng)?jiān)趫D上畫出應(yīng)變片的粘貼方式；②

此類傳感器通常應(yīng)用于哪些場(chǎng)合？

五、計(jì)算題（每小題8分，2小題共16分）

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

大誤差，測(cè)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(cè)量結(jié)果。

t分布表

X0.950.99

82.30603.3554

92.26223.2498

102.22813.1693

廣西大學(xué)課程考試試卷

2.圖7所示為熱電阻測(cè)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(qǐng)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(shí)電橋的輸出電壓為0,則Ra的電阻值應(yīng)為多大？

③若被測(cè)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(hào)：Pt100（。）

170℃180℃190℃200℃210℃

164.76Q168.46Q172.16。175.84Q179.51。

XX大學(xué)課程考試

試卷答案要點(diǎn)及評(píng)分細(xì)則

課程名稱：傳感器與檢測(cè)技術(shù)考試班級(jí)：自動(dòng)化2010級(jí)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(duì)稱觀察；3、正、逆；4、逆，正；5、交

變，信號(hào)放大；6、1,2。

二、單項(xiàng)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(shè)計(jì)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(dāng)子彈切斷光線時(shí)，會(huì)使光探測(cè)器輸出一個(gè)脈沖信

號(hào)，使用測(cè)時(shí)儀測(cè)出子彈經(jīng)過A、B兩個(gè)光探測(cè)器時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)脈沖信號(hào)的時(shí)間差3則子

彈的飛行速度為：v=L7t,其中L為兩個(gè)光源之間的距離。

為了減少噪聲以及脈沖信號(hào)邊沿毛刺噪聲信號(hào)對(duì)時(shí)

間測(cè)量精度的影響，可對(duì)A、B兩個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行互相

關(guān)運(yùn)算處理來求出二者之間的時(shí)間差a

（如果使用其它方法進(jìn)行測(cè)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(shè)計(jì)該檢測(cè)系統(tǒng)，其測(cè)量原理如圖所示：

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)光電編碼器的碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使得光敏元件上接收到明暗交替的光信

號(hào)，從面輸出電脈沖，脈沖的頻率反映了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度（頻率越高轉(zhuǎn)速越快）,同時(shí)，

通過計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，就能計(jì)算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，進(jìn)而推斷巴轎廂的位置。為了判別

電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)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(cuò)開1/4節(jié)距,兩

組狹縫相對(duì)應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號(hào)A、B彼此相差90。相位，用于辯向。當(dāng)編碼正

轉(zhuǎn)時(shí)，A信號(hào)超前B信號(hào)90。；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時(shí)，B信號(hào)超前A信號(hào)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?yàn)楸粶y(cè)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(jìn)行測(cè)量，不僅可以減少空氣波

動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，而且探頭不容易被腐蝕,

壽命較長(zhǎng)。

收發(fā)一體探頭1發(fā)出的超聲脈沖到達(dá)介質(zhì)液

面與容器底部時(shí)均會(huì)發(fā)生反射，測(cè)量探頭1的接

收頭接收兩次反射超聲脈沖的時(shí)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(shí)間差。

4.答：

柱型電阻應(yīng)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(yīng)變片構(gòu)

成，為了減小非線性誤差和進(jìn)行溫度誤差補(bǔ)償，并提高測(cè)量靈敏度，應(yīng)采用4片參數(shù)相

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

RJ沿徑向粘貼，感受徑向應(yīng)變，從而構(gòu)成差動(dòng)結(jié)構(gòu),然后將這4片應(yīng)變片按下圖所示

接法接入電橋電路，構(gòu)成差動(dòng)全橋。此類傳感器用于對(duì)精度要求不高的大載荷進(jìn)行測(cè)量,

常用于地磅等測(cè)量器具中。

五、計(jì)算題（每小題8分，2小題共16分）

1.解：

因標(biāo)準(zhǔn)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。