（完整版）傳感器與檢測技術(shù)試卷及答案

（完整版）傳感器與檢測技術(shù)試卷及答案1．屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（D）A重復(fù)性B線性度C靈敏度D固有頻率2誤差分類，下列不屬于的是（B）A系統(tǒng)誤差B絕對誤差C隨機(jī)誤差D粗大誤差3、非線性度是表示校準(zhǔn)（B）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4、傳感器的組成成分中，直接感受被側(cè)物理量的是（B）A、轉(zhuǎn)換元件B、敏感元件C、轉(zhuǎn)換電路D、放大電路5、傳感器的靈敏度高，表示該傳感器（C）A工作頻率寬B線性范圍寬C單位輸入量引起的輸出量大D允許輸入量大6下列不屬于按傳感器的工作原理進(jìn)行分類的傳感器是（B）A應(yīng)變式傳感器B化學(xué)型傳感器C壓電式傳感器D熱電式傳感器7傳感器主要完成兩個(gè)方面的功能：檢測和（D）A測量B感知C信號調(diào)節(jié)D轉(zhuǎn)換8回程誤差表明的是在（C）期間輸出輸入特性曲線不重合的程度A多次測量B同次測量C正反行程D不同測量9、儀表的精度等級是用儀表的（C）來表示的。A相對誤差B絕對誤差C引用誤差D粗大誤差二、判斷1.在同一測量條件下，多次測量被測量時(shí)，絕對值和符號保持不變，或在改變條件時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差稱為系統(tǒng)誤差。（√）2系統(tǒng)誤差可消除，那么隨機(jī)誤差也可消除。（×）3對于具體的測量，精密度高的準(zhǔn)確度不一定高，準(zhǔn)確度高的精密度不一定高，所以精確度高的準(zhǔn)確度不一定高（×）4平均值就是真值。（×）5在n次等精度測量中，算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)差為單次測量的1/n。（×）6.線性度就是非線性誤差.（×）7.傳感器由被測量，敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，信號調(diào)理轉(zhuǎn)換電路，輸出電源組成.（√）8.傳感器的被測量一定就是非電量（×）9.測量不確定度是隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差的綜合。（√）10傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時(shí)間使用后需要進(jìn)行標(biāo)定工作，是為了確定傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)和動態(tài)特性參數(shù)（√）二、簡答題：（50分）1、什么是傳感器動態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動態(tài)特性？答：傳感器的動態(tài)特性是指當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入—輸出特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入—輸出特性。在時(shí)域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在頻域條件下一般要研究傳感器的動態(tài)特性。2、繪圖并說明在使用傳感器進(jìn)行測量時(shí)，相對真值、測量值、測量誤差、傳感器輸入、輸出特性的概念以及它們之間的關(guān)系。答：框圖如下：測量值是通過直接或間接通過儀表測量出來的數(shù)值。測量誤差是指測量結(jié)果的測量值與被測量的真實(shí)值之間的差值。當(dāng)測量誤差很小時(shí)，可以忽略，此時(shí)測量值可稱為相對真值。3、從傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性考慮，詳述如何選用傳感器。答：考慮傳感器的靜態(tài)特性的主要指標(biāo)，選用線性度大、遲滯小、重復(fù)性好、分辨力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器?？紤]動態(tài)特性，所選的傳感器應(yīng)能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間或者應(yīng)具有很寬的頻率響應(yīng)特性。4、什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小系統(tǒng)誤差？答：當(dāng)我們對同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí)，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：①工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差。②方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。③定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。④理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測量所引起的誤差。⑤環(huán)境誤差：是由于測量儀表工作的環(huán)境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗(yàn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是隨時(shí)間在變化，從而引起的誤差。⑥安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。⑦個(gè)人誤差：是指由于測量者本人不良習(xí)慣或操作不熟練所引起的誤差。三．計(jì)算答：22222)()(,)()(,∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑--=--=+-=?+=iiiiiiiiiiiiiiiixxnyxxyxbxxnyxyxnkbkxybkxy帶入數(shù)據(jù)得：68.0=k，25.0=b25.068.0+=∴xy%7535.0%100914.0,126.0,11.0,16.0,35.0,238.0max654321±=±=??±=-=?-=?-=?-=?-=?=?FSLyLγ擬合直線靈敏度0.68,線性度±7%2、設(shè)6次測量某物體的長度，其測量的結(jié)果分別為：9.810.010.19.910.215厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73%的置信概率下，對被測物體長度的最小估計(jì)區(qū)間。解：105)2.109.91.100.108.9(11=++++==∑=niixnxxxvi-=1分別為-0.200.1-0.10.216.01112=-=σ∑=niivn]48.10,52.9[]3,3[=σ+σ-∈μxx3、等精度測量某電阻10次，得到的測量如下：R1—167.95ΩR2—167.45ΩR3—167.60ΩR4—167.60ΩR5—167.87ΩR6—167.88ΩR7—168.00ΩR8—167.85ΩR9—167.82ΩR10—167.61Ω求：10次測量的算術(shù)平均值，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差解：x=nRini∑=1=167.76Ωσ=nini∑=12δ=0.18xσ=nσ=0.061、電阻式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成（D）變化的傳感器。A.電子B.電壓C.電感D.電阻2、電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化為（C）的輸出。A．電阻B．電容C．電壓D．電荷3、半導(dǎo)體應(yīng)變片具有（A）等優(yōu)點(diǎn)。A．靈敏度高B．溫度穩(wěn)定性好C．參數(shù)一致性高D．接口電路簡單4、當(dāng)半導(dǎo)體材料某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱（B）A.光電效應(yīng)B.壓阻效應(yīng)C.壓電效應(yīng)D.霍爾效應(yīng)5、導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象，稱（A）A.應(yīng)變效應(yīng)B.光電效應(yīng)C.壓電效應(yīng)D.霍爾效應(yīng)6、溫度誤差的線路補(bǔ)償法是利用電橋(B)實(shí)現(xiàn)的。A.相鄰橋臂同變輸入電壓相加B.相鄰橋臂差變輸入電壓相減C.相對橋臂同變輸入電壓相加D.相對橋臂差變輸入電壓相加7、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(C)A.兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片B.兩個(gè)橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個(gè)工作應(yīng)變片串聯(lián)C.兩個(gè)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(gè)橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片8、按輸出信號的性質(zhì)分類，應(yīng)變式位移傳感器是一種（A）A．模擬量傳感器B計(jì)數(shù)型傳感器C代碼型傳感器D開關(guān)型傳感器9、下列傳感器，不適合于靜態(tài)位移測量的是（D）A壓阻式位移傳感器B電感式位移傳感器C電渦流式位移傳感器D壓電式位移傳感器10、半導(dǎo)體熱敏電阻率隨著溫度上升，電阻率(B)A.上升B.迅速下降C.保持不變D.歸零二判斷題1、采用幾個(gè)熱電偶串聯(lián)的方法測量多點(diǎn)的平均溫度，當(dāng)有一只熱電偶燒斷時(shí)，不能夠很快地覺察出來。（×）2、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)。（×）3、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)。（√）4、在典型噪聲干擾抑制方法中，差分放大器的作用是抑制共模噪聲。(√)5、將電阻應(yīng)變片貼在彈性元件上，就可以分別做成測力、位移、加速度等參數(shù)的傳感器。(√)6、在電阻應(yīng)變片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表電阻率。（×）7、結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器材料物理特性的變化實(shí)現(xiàn)信號變換的。（×）8、信號傳輸過程中，產(chǎn)生干擾的原因是.干擾的耦合通道(√)9、常用于測量大位移的傳感器有應(yīng)變電阻式。(×)10、差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為0。(√)三簡答題1.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(bǔ)償作用。答原則有：(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(bǔ)償作用；單臂電橋無溫度補(bǔ)償作用，差動和全橋方式具有溫度補(bǔ)償作用。2．什么是金屬導(dǎo)體的電阻－應(yīng)變效應(yīng)和熱電阻效應(yīng)？答：金屬電阻的應(yīng)變電阻效應(yīng)——當(dāng)金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將相應(yīng)地發(fā)生變化。3.為什么要對應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補(bǔ)償方法。答：①在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)tα及柵絲與試件膨脹系數(shù)（sgββ與）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時(shí)會產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級的誤差。②方法：自補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法四計(jì)算題1、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1受拉，R4受壓，ΔR=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。R2R1R3R4EabdcUcd證明：RRR?+=1RRR?-=4ERRRRERRRRERRRRUUUdbcbcd2242?-?-=+?--+?+=-=略去R?的二次項(xiàng),即可得RREUcd??-=22、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(shí)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：①②③④一、判斷（20分）1.差動變間隙式自感傳感器的靈敏度是單線圈式自感傳感器的4倍。（×）2.差動變壓器是把被測的非電量變化轉(zhuǎn)換成線圈互感量的變化。（√）3.改變電感傳感器的引線電纜后，不必對整個(gè)儀器重新調(diào)零。（×）4.電渦流式傳感器可以用來測量各種形式的位移量。（√）5.自感式傳感器實(shí)現(xiàn)了把被測量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。（×?.邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感器靈敏度降低，而且會產(chǎn)生非線性。（√）7.電容傳感器不能承受很大的溫度變化。（×）8.差動變壓器式傳感器可以測量與位移有關(guān)的任何機(jī)械量。（√）9.電渦流式傳感器可以無接觸地測量各種振動的幅值（√）10.電渦流式傳感器常用于測量壓力、加速度、微小位移、液位等。（×）二．單選題（20分）1.由兩塊平行板組成一個(gè)電容器，若忽略其邊緣效應(yīng)，其電容量為（A）。A.C=εS/dB.C=εd/SC.C=ε/SdD.C=Sd/ε2.在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測量轉(zhuǎn)換電路，則電路中(B)。A.電容和電感均為變量B.電容是變量，電感保持不變C.電感是變量，電容保持不變D.電容和電感均保持不變3.不能用渦流式傳感器進(jìn)行測量的是(D)。A.位移B.材質(zhì)鑒別C.探傷D.非金屬材料4.在實(shí)際應(yīng)用中，為了改善非線性、提高靈敏度和減少外界干擾的影響，電容傳感器常做成（B）。A.自感形式B.差動形式C.電渦流形式D.電容形式5.以下哪種途徑不能提高差動變壓器的靈敏度（C）。A.增大鐵芯直徑B.選擇較高的激磁電壓頻率C.降低線圈的Q值D.提高激磁電源電壓6.為了使傳感器具有較好的線性度，一般取測量量范圍為線圈骨架長度的（D）。A.1/8～1/4B.1/10～1/2C.1/4～1/2D.1/10～1/47.以下哪種傳感器可以用來檢測金屬的表面裂紋和焊接部位的探傷（C）。A.自感式傳感器B.差動變壓器C.電渦流式傳感器D.電容式傳感器8.測量范圍大的電容式位移傳感器類型為（D）。A.變極板面積型B.變極距型C.變介質(zhì)型D.容柵型9.在非電量測量中，應(yīng)用最多的差動變壓器是哪種結(jié)構(gòu)形式（A）。A.螺線管式B.變隙式C.變面積式D.變體積式10.變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量（A）。A.增大B.不變C.減少D.變?yōu)榱闳喆痤}（30分）1.試比較自感式傳感器與差動變壓器式傳感器的異同？答：自感式傳感器與差動變壓器式傳感器相同點(diǎn)：工作原理都是建立在電磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上，都可以分為變氣隙式、變面積式和螺旋式等。不同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上，自感式傳感器是將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電感線圈的電感值變化。差動變壓器式電感式傳感器是把被測量的變化轉(zhuǎn)換為傳感器互感的變化，傳感器本身是互感系數(shù)可變的變壓器。2.自感式傳感器測量電路的主要任務(wù)是什么？變壓器式電橋和帶相敏檢波的交流電橋，哪個(gè)能更好地完成這一任務(wù)？為什么？主要任務(wù)：把被測量變化轉(zhuǎn)換成自感L的變化，通過一定的轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電壓或者電流輸出。帶相敏檢波的交流電橋能更好的完成這一任務(wù)。使用相敏整流電路，輸出電壓不僅能反映銜鐵位移的大小和方向，而且還消除了零點(diǎn)殘余電壓的影響。3.以自感式傳感器為例說明差動式傳感器可以提高其靈敏度的原理。答：單極式自感傳感器的靈敏度為：+???????+?--=??=Λ20000lllL1lLlLS差動式傳感器的靈敏度為：+???????+=Λ2000ll1lL2S由此可見，與單極式比較其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。一．選擇題。1.將超聲波（機(jī)械振動波）轉(zhuǎn)換成電信號是利用壓電材料的（C）A應(yīng)變效應(yīng)B電渦流效應(yīng)C壓電效應(yīng)D逆壓電效應(yīng)2.在光線作用下，半導(dǎo)體電導(dǎo)率增加的現(xiàn)象（B）A外光電效應(yīng)B內(nèi)光電效應(yīng)C光電發(fā)射D都不是3.使用壓電陶瓷制作的力或壓力傳感器可測（C）A人體體重B車道的壓緊力C車刀在切削時(shí)感受的切削力的變化量D自來水管壓力4.光纖傳感器的工作原理是基于（B）。A、入射光的頻譜與光電流的關(guān)系；B、光的折射定律；C、光的衍射；D、光的強(qiáng)度與光電流的關(guān)系5.在下述位移傳感器中，既適宜于測量大的線位移，又適宜于測量大的角位移的是（C）A．電容式傳感器B．電感式傳感器C光柵式傳感器D電阻式傳感器6.對石英晶體，下列說法正確的是(A)。A、沿光軸方向施加作用力，不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也沒有電荷產(chǎn)生B、沿光軸方向施加作用力，不會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，但會有電荷產(chǎn)生C、沿光軸方向施加作用力，會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，但沒有電荷產(chǎn)D沿光軸方向施加作用力，會產(chǎn)生壓電效應(yīng)，也會有電荷產(chǎn)生7.人造衛(wèi)星的光電池板利用（A）A光電效應(yīng)B光化學(xué)效應(yīng)C光熱效應(yīng)D感光效應(yīng)8.光電池屬于（C)A外光電效應(yīng)B內(nèi)光電效應(yīng)C光生伏特效應(yīng)D不知道9.固體半導(dǎo)體攝像元件CCD是一種（C）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10.減小霍爾元件的輸出不等位電勢的辦法是(C)A、減小激勵電流B、減小磁感應(yīng)強(qiáng)度C、使用電橋調(diào)零電位器一．判斷題。1.磁電式傳感器不需要輔助電源,就能把被測對