1107傳感器與測試技術(shù)

1、試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2015年1月答案：C B答案：A B 注：不是分辨力，而是分辨率此題有問題，恒壓源的正負(fù)是反過來的 試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2014年1月一、選擇題(每空3分，共12分)1、應(yīng)變片絕緣電阻是指已枯貼的應(yīng)變片的_ A.覆蓋片與被側(cè)試件_之間的電阻值。2、如圖所示的結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成的。線圈套在鐵芯上的，在鐵芯與銜鐵之間有一個空氣隙，空氣隙厚度為。傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運動部分時，銜鐵將會運動而產(chǎn)生位移，使空氣隙發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于_ D既不能用于靜態(tài)測量，也不能用于動態(tài)測量_

2、。傳感器結(jié)構(gòu)原理圖3.磁頭的作用是讀取磁柵上記錄信號，按讀取信號方式的不同，滋頭可分為_A.靜態(tài)_頭和B.動態(tài) _磁頭。AB（以順序無關(guān))二、簡答題（每小題5分，共20分）4.動特性： 指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。5.線性度： 實際測試獲得靜特性曲線后，采用直線擬合的辦法來線性化，輸出輸人的校正曲線與其擬合直線之間的最大偏差，就稱為線性度(或非線性誤差)。6.塞貝克效應(yīng)： 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩結(jié)點處的溫度不同，一端溫度為T，另一端溫度為To則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存有電動勢。稱為熱電勢，這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。7.莫爾條紋： 將柵距

3、相同的兩塊光柵的刻線面相對重彝在一起，并且使二者柵線有很小的交角，這樣就能夠看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。三、問答題（每小題6分，共24分）8傳感器是由哪幾部分組成？各有何功能？答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被側(cè)量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一種量。轉(zhuǎn)換元件接受敏感元件的輸出并把輸人轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路把轉(zhuǎn)換元件輸出電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。9.側(cè)定頻響函數(shù)的方法是什么？常用輸人標(biāo)準(zhǔn)信號有哪幾種？答：確定頻響函數(shù)的方法是以標(biāo)準(zhǔn)信號輸人，測出其輸出伯號，從而求得需要的特性。輸人的標(biāo)準(zhǔn)信號有

4、正弦信號、脈沖信號和階躍信號。10.磁電式傳感器有何優(yōu)點？答：磁電式傳感器直接從被測物體吸收機械能并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定，工作不豁要電源，調(diào)理電路簡單。靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。11.超聲波的波型有幾種了是根據(jù)什么來分類的？答：超聲波的波型有縱彼、橫波、表面波(亦稱瑞利波)、蘭姆波。依據(jù)超聲場中質(zhì)點的振動與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來實行分類。四、綜合題(共44分）12.螺管型電感傳感器與變氣隙型電感傳感器各有何優(yōu)缺點?答案要點：(1)變氣隙型電感傳感器靈敏度高，因而它對電路的放大倍數(shù)要求低。它的主要缺點是非線性嚴(yán)重，為了減小非線性，量程就必須限制在較小范圍內(nèi)。通常為

5、氣隙凡的的1/5以下，同時，這種傳感器制造裝配困難。（2)螺骨蒯電感傳感器的靈敏度低，但量程大，線性性較好.制造裝配方便。批量生產(chǎn)的互換性強。13.畫出霜爾鉗形電流表的工作原理圖，并簡述其工作原理。霍爾鉗形電流裘的工作原理圖1一報爾元件 2一環(huán)形鐵心 3一導(dǎo)線答案要點：（1）霍爾鉗形電流表的探頭是用環(huán)形鐵芯做集束器，霍爾器件放在空隙中間。由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生一正比于該電流泊今磁場。（2）霍爾元件在磁場中產(chǎn)生的霍爾電勢：。電流表中霍爾元件的靈敏度、控制電流I為定值，霍爾元件輸出的霍爾電勢與磁場成正比，通過對磁場的測量可間接測得電流的大小。14.接近開關(guān)有哪些?選擇接近開關(guān)應(yīng)考慮哪

6、些因素？答案要點：（1)接近開關(guān)有渦流式、電容式、霍爾式、光電式，熱釋電式，以及利用多普勒效應(yīng)制成的超聲波、微波接近開關(guān)。（2）選擇接近開關(guān)應(yīng)考慮應(yīng)用對象、重復(fù)定位精度、開關(guān)頻率、負(fù)載接法、動作差程、以及工作電壓范圍、負(fù)載電流大小、工作溫度范圍、動作距離、通態(tài)壓降、以及斷態(tài)漏流等。試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù)試題 2013年7月一、簡答題(每題6分，共24分)1靜特性：指傳感器在輸入量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量 是常量或變化極慢時，輸出與輸入的關(guān)系。2線性度：實際測試獲得靜特性曲線后，采用直線擬合的辦法來線性化，輸出輸入的校正 曲線與其擬合直線之間的最大偏差，就稱

7、為非線性誤差或線性度。3渦流效應(yīng)：當(dāng)一塊金屬導(dǎo)體放置在一變化的磁場中，導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電 流像水中旋渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應(yīng)。4磁電式傳感器有何優(yōu)點?磁電式傳感器直接從被測物體吸收機械能并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定， 工作不需要電源，調(diào)整電路簡單，靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。二、選擇題(每空3分，共30分)1將電容量轉(zhuǎn)換成電量的電路稱作電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路，它們的種類很多，目前較常采用的有(D )、調(diào)頻電路、脈沖調(diào)寬電路和運算放大器式電路等。D電橋電路2傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動態(tài)特性

8、好的傳感器，(B )。 B其輸出量隨時間變化的曲線與被測量隨時間變化的曲線一致或者相近3當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面，一部分能重返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為(C )。C折射波 4為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補償措施包括：單絲自補償法、(A )和橋路補償法。 A雙絲自補償法 5超聲波的頻率高(可達l09Hz)，因而(B )，繞射現(xiàn)象小，方向性好，能夠成為射線而定向傳播。 B波長短 6在相同的電壓和相同幅值的光強度下，當(dāng)入射光以不同的正弦交變頻率調(diào)制時，光敏元件輸出的光電流I和靈敏度S隨調(diào)制頻率廠變化的關(guān)系：I=f1(f)、S=f2(f)稱為(

9、A )。A頻率特性 7當(dāng)超聲波在一種介質(zhì)中傳播到界面或遇到另一種介質(zhì)，其方向不垂直于界面時，將產(chǎn)生聲波的反射、折射及(D )現(xiàn)象。 D波型轉(zhuǎn)換8當(dāng)光敏元件加一定電壓時，光電流I與光敏元件上光照度E之間的關(guān)系，稱為(B )。B光照特性 9壓電材料開始喪失壓電特性時的溫度叫(D )。 D居里點10粘貼應(yīng)變片做好準(zhǔn)備工作后要進行如下工作(A )。 A涂膠一貼片一復(fù)查一接線一防護 三、綜合題(共46分)1如圖所示結(jié)構(gòu)可用于轉(zhuǎn)速測量，由導(dǎo)磁材料制成的齒輪安裝在被測轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。簡述其工作原理。答案：(1)如圖所示是一種開磁路變磁通式傳感器的結(jié)構(gòu)，齒輪安裝在被測轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動

10、時，每轉(zhuǎn)過一個齒，磁路的磁阻就變化一次，因而磁通量也變化一次，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。(2)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的變化頻率等于齒輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速的乘積，由此可測得轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。2用渦流傳感器測量金屬板厚度時是否需要恒溫，為什么?(10分)轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖1-齒輪 2-感應(yīng)線圈 3-軟鐵 4-永久磁鐵答案：(1)導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率與溫度關(guān)系為線性關(guān)系。 (2)在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號的變化，引起測量誤差，所以用渦流傳感器測量金屬板厚度時需要恒溫。3如圖所示是帶有等位環(huán)的平板電容器結(jié)構(gòu)原理圖，請介紹等位環(huán)的作用。(10分

11、)帶有等位環(huán)的平板電容器答案：使電極2的邊緣電力線平直，兩電極間的電場基本均勻，消除和減小邊緣效應(yīng)，提高電容傳感器的靈敏度和線性度。4兩金屬應(yīng)變片R1和R2阻值均為120，靈敏系數(shù)k=2；兩應(yīng)變片一受拉，另一受壓，應(yīng)變均為1000。兩者接入直流電橋組成半橋雙臂工作電橋，電源電壓U=5V。(14分) 求：(1)R和RR； (2)電橋的輸出電壓U0。試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù)試題 2013年1月一、選擇題(選擇正確的答案，將其對應(yīng)的字母填入橫線上方。每空3分，共12分)1為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補償措施包括：BE(順序無關(guān)) 和橋路補償法等。A溫度補償法 B雙絲自補償法C電流

12、補償法 D電壓補償法E單絲自補償法2固態(tài)壓阻式傳感器靈敏度高(比金屬絲高5080倍)，尺寸小，橫向效應(yīng)也小，滯后和蠕變都小，因此適用于_ C _測量。C動態(tài) 3零位誤差是評定差動變壓器性能的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)生零位誤差的原因主要有兩個：一是由于次級繞組兩線圈電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，致使產(chǎn)生的感應(yīng)電勢幅值不等，相位不同。這種情況下，不管怎樣調(diào)整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調(diào)到零；二是由于_ D_。D磁性材料磁化曲線的非線性二、簡答題(每小題5分，共20分)4靜特性：指傳感器在輸入量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時，輸出與輸人的關(guān)系。 5分辨力：傳感器在規(guī)定測量

13、范圍內(nèi)所能檢測出被測輸入量的最小變化值。 6壓阻效應(yīng)：沿一塊半導(dǎo)體某一軸向施加一定應(yīng)力時，除了產(chǎn)生一定應(yīng)變外，材料的電阻率也要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。 7標(biāo)定：在明確傳感器的輸出與輸入關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器進行標(biāo)度。三、問答題(每小題6分，共24分) 8傳感器是由哪幾部分組成?各有何功能? 答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一種量。轉(zhuǎn)換元件接受敏感元件的輸出并把輸人轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路把轉(zhuǎn)換元件輸出電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。 9熱電阻式傳感器有哪些類型? 答：熱電阻式傳感器的類型包括鉑熱

14、電阻、銅熱電阻、銦電阻、錳電阻等。 10。什么叫渦流效應(yīng)? 答：當(dāng)一塊金屬導(dǎo)體放置在一變化的磁場中，導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)圈，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應(yīng)。 11聲波形成干涉條件是什么? 答：頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個波在空間相遇。四、綜合題(共44分)12影響測試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些?如何防護?(12分) 答點： (1)機械干擾。采取減振措施，一般可設(shè)置減振彈簧或減振橡膠。 (2)光干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對光的屏蔽。 (3)溫、濕度干擾。采用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成屏蔽罩將需要防護的裝置屏蔽起來，

15、并使罩內(nèi)溫度分布均勻。對于高精度的計量測試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進行，在測試的過程中還可采用溫度補償?shù)姆椒ㄒ詼p小環(huán)境溫度變化對測試結(jié)果的影響。環(huán)境去濕或在設(shè)計測試裝置時采取防潮措施，如對電氣元件和印刷電路板等浸漬防潮漆或用機硅橡膠或環(huán)氧樹脂等灌裝。(4)電磁干擾。屏蔽、接地和濾波等。13請畫出兩種霍爾元件的驅(qū)動電路，簡述其優(yōu)缺點。(16分)答案： (1)對霍爾元件可采用恒流驅(qū)動或恒壓驅(qū)動，恒壓驅(qū)動電路簡單，但性能較差，隨著磁感應(yīng)強度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場合。(2)恒流驅(qū)動線性度高，精度高，受溫度影響小。兩種驅(qū)動方式各有優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)工作要求確定驅(qū)動方式。14根據(jù)下圖簡述利用P

16、SD進行三角法測距的原理。(16分)答案：(1)光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待測體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSI)上，形成一個光點。 (2)只要測出PSI)的光點位置坐標(biāo)x的值，即可測出待測體的距離。(3)若透鏡L1與L2間的中心距離為6，透鏡L2到PSl2)表面之間的距離(即透鏡L2的焦距)為廠，聚焦在PSE)表面的光點距離透鏡L2中心的距離為z，則根據(jù)相似三角形的性質(zhì)，可得出待測距離D為： D一6廠z 試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2012年7月一、選擇題(選擇正確的答案，將其對應(yīng)的字母填入橫線上方。每空3分，共12分)1.在光的作用下，能夠使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方同

17、的電動勢的現(xiàn)象叫光生伏特效應(yīng)。 C光生伏特效應(yīng) 2.金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比應(yīng)變電阻材料本身的靈敏系數(shù)_小 _。 B小 3.利用光電導(dǎo)效應(yīng)可制成半導(dǎo)體光敏電阻。利用外光電效應(yīng)_制成的光電器件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管等。A外光電效應(yīng) B壓電效應(yīng) C磁電效應(yīng) D.光電導(dǎo)效應(yīng) E聲光效應(yīng)二、簡答題(每小題5分。共20分)4傳感器：傳感器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、便于精確處理和應(yīng)用的另一種量的測量裝置或系統(tǒng)。5穩(wěn)定性：又稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在相當(dāng)長時間內(nèi)保持其原性能的能力。一般以室溫條件下經(jīng)過一規(guī)定時間間隔后，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時的輸出之間的差異來表示，有

18、時也用標(biāo)定的有效期來表示。6多普勒效應(yīng)：當(dāng)聲源和工件之間有相對運動時，反射回來的超聲波的頻率將與聲源發(fā)射超聲波的頻率有所不同，這種現(xiàn)象即為多普勒效應(yīng)。7霍爾效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，在與薄片垂直方向上施加磁感應(yīng)強度為B的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向的薄片的另兩側(cè)會產(chǎn)生電動勢UH，UH的大小與控制電流I和磁感應(yīng)強度B成正比，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。三、問答題8.無失真檢測的條件是什么?答：無失真檢測條件是：幅頻特性應(yīng)當(dāng)是常數(shù)(即水平直線)；相頻特性應(yīng)該是線性關(guān)系。9金屬應(yīng)變片有哪些類型?答：電阻絲應(yīng)變片；金屬箔式應(yīng)變片。10磁電式傳感器有何優(yōu)點?答：磁電式傳感器直接從被測物體吸

19、收機械能并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定，工作不需要電源，調(diào)理電路簡單，靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。11何為傳感器的分辨力和閥值?答：分辨力是指傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)所能檢測出的被測輸入量的最小變化值。閾值是能使傳感器的輸出產(chǎn)生可測變化量的最小被測輸入量值，即零點附近的分辨力。四、綜合題(共44分)12.請畫出兩種霍爾元件的驅(qū)動電路，簡述其優(yōu)缺點。(16分)答案要點： (1)恒流驅(qū)動 (2)恒壓驅(qū)動(1)對霍爾元件可采用恒流驅(qū)動或恒壓驅(qū)動，恒壓驅(qū)動電路簡單，但性能較差，隨著磁感應(yīng)強度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場合。(2)恒流驅(qū)動線性度高，精度高，受溫度影響小。兩種驅(qū)

20、動方式各有優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)工作要求確定驅(qū)動方式。13電橋是傳感器的常用變換電路，請畫出直流電橋與交流電橋的電路圖，并列出各自的平衡條件。答案要點： (1)直流電橋 (2)交流電橋也可表述為：14.簡述傳感器的選用原則及設(shè)計測試系統(tǒng)時應(yīng)考慮的因素。答案：傳感器的選用原則：(1)仔細(xì)研究所測試的信號、分析測試環(huán)境和干擾因素、根據(jù)測試范圍確定選用什么樣的傳感器、確定測試方式、考慮傳感器的體積、被測位置是否能安下，傳感器的來源、價格等因素。(2)傳感器靈敏度、頻率響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、精度。設(shè)計測試系統(tǒng)時應(yīng)考慮的因素：靈敏度、精確度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、測量方式、各環(huán)節(jié)之間的配合、并盡量兼顧體積小、

21、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、易于維修、價格便宜、便于攜帶、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化等一系列因素。試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 2012年1月一、簡答題1. 壓阻效應(yīng)：沿一塊半導(dǎo)體某一軸向施加一定應(yīng)力時，除了產(chǎn)生一定應(yīng)變外，材料的電阻率也要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。2莫爾條紋：將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。3光柵：在玻璃尺或玻璃盤上類似于刻線標(biāo)尺或度盤那樣，進行長刻線(一般為10-12mm)的密集刻劃，得到黑白相間、間隔相同的細(xì)小條紋，沒有刻劃的白的地方

22、透光，刻劃的發(fā)黑，不透光。這就是光柵。4測定頻響函數(shù)的方法有哪幾種？確定頻響函數(shù)的方法是以標(biāo)準(zhǔn)信號輸入，測出其輸出信號，從而求得需要的特性。輸入的標(biāo)準(zhǔn)信號有正弦信號、脈沖信號和階躍信號。二、選擇題(每空3分，共30分)1固態(tài)壓阻式傳感器靈敏度高(比金屬絲高5080倍)，尺寸小，橫向效應(yīng)也小，滯后和蠕變都小，因此適用于(A)測量。A動態(tài)2超聲波是(C)的一種，即是機械振動在彈性介質(zhì)中的一種傳播過程。A電磁波 B縱波 C機械波 D表面波3傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動態(tài)特性好的傳感器(A)。A其輸出量隨時間變化的曲線與被測量隨時間變化的曲線一致或者相近4改變電感傳感器

23、的引線電纜后，(C)。C必須對整個儀器重新標(biāo)定 5超聲波的頻率高(可達109Hz)，因而(B)，繞射現(xiàn)象小，方向性好，能夠成為射線而定向傳播。B波長短 6在光的作用下，能夠使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象叫(B)。B光生伏特效應(yīng) 7當(dāng)光敏元件加一定電壓時，如果照射在光敏元件上的是一單色光，當(dāng)入射光功率不變時，光電流隨入射光波長變化而變化的關(guān)系If()，稱為(C)。在檢測中，應(yīng)選擇最大靈敏度在需要測量的光譜范圍內(nèi)的光敏元件，才有可能獲得最高靈敏度。 C光譜特性 8電參量式傳感器包括電阻式、(D)和(E(順序無關(guān))三種基本形式。 D電容式 9.為使探頭有效地向工件發(fā)射和接收超聲波，必須使探頭和

24、工件探測面之間有良好的聲耦合，耦合方式可分為直接接觸法和(D)法。D液浸三、綜合題(共46分)1為什么用應(yīng)變片測量時必須采用溫度補償措施?答案要點：粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對變化外，在環(huán)境溫度變化時，也會引起電阻的相對變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，因此采用溫度補償措施。2. 如何用磁電式傳感器測量位移和加速度？(12分)答案要點：當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場的磁感應(yīng)強度確定后，磁電式傳感器的感應(yīng)電動勢e與線圈相對磁場的運動速度，或自成正比，可用磁電式傳感器測量線速度和角速度，對測得的速度進行積分或微分就可求出位移和加速度。3什么是傳感器？畫出其組成框圖并介紹各環(huán)節(jié)的功能。(12分)

25、答案要點：(1)傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于精確處理的另外一種量的測量裝置或系統(tǒng)。(2)傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。(3)敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一種量；轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參量(電阻、電容、電感)；轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。4. 圖示是BYM型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。彈簧管I的自由端與差動式電感傳感器的銜鐵2相連，銜鐵2位于傳感器兩差動線圈5和6的中間位置。試介紹其工作原理。(12分)BYM型壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖（1-彈簧管 2-銜鐵 3、4-鐵芯 5、6-線圈 7-調(diào)節(jié)螺

26、釘）答案要點：(1)線圈和銜鐵構(gòu)成差動變氣隙自感式電感傳感器，當(dāng)壓力P發(fā)生變化時，彈簧管1的自由端產(chǎn)生位移,使銜鐵2產(chǎn)生移動，使兩差動線圈5和6的電感值一個增加，一個減少。(2)銜鐵位移的大小決定傳感器輸出信號的大小，銜鐵移動的方向決定輸出信號的相位，傳感器輸出信號的大小和相位與兩差動線圈電感值的變化、銜鐵的位置、壓力之間有一個確定的關(guān)系，由此可以測得壓力的大小。試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2011年7月一、簡答題（每小題6分，共24分）1.塞貝克效應(yīng)：兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成一個回路，其兩端扣互連接，只要兩結(jié)點處的溫度不同,則同路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在電動勢，稱為熱電勢

27、。這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。2.穩(wěn)定性：又稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在相當(dāng)長時間內(nèi)保持其原性能的能力。一般以室溫條件下經(jīng)過一規(guī)定時間間隔后，傳感器的輸出與起始標(biāo)定時的輸出之問的差異來表示，有時也用標(biāo)定的有效期來表示。3.測定頻響函數(shù)的方法有哪兒種？確定頻響函數(shù)的方法是以標(biāo)準(zhǔn)信號輸入，測出其輸出信號，從而求得需的特性。輸人的標(biāo)準(zhǔn)信號有正弦信號、脈沖信號和階躍信號。4.金屬應(yīng)變片有哪些類型？電阻絲應(yīng)變片；金屬箔式應(yīng)變片。二、選擇題(每空3分，共30分)1.（A）是測試系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，將被測系統(tǒng)或過程中需要觀測的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號。A.傳感器 2.傳感器的動態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動態(tài)響應(yīng)，而

28、與動態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，對一階傳感器有(E)；對二階傳感器有固有頻率和(D)。A.上升時間 B.穩(wěn)定時間 C.超調(diào)量 D.阻尼比 E.時間常數(shù)3.磁頭的作用是讀取磁柵上記錄信號，按讀取信號方式的不同，磁頭可分為(C)磁頭和(D)磁頭。 C.靜態(tài) D.動態(tài)4.改變電感傳感器的引線電纜后，(A)。A.必須對整個儀器重新標(biāo)定 5.固態(tài)壓阻式傳感器靈敏度高（比金屬絲高50-80倍)，尺寸小，橫向效應(yīng)也小，滯后和蠕變都小，因此適用于(B)測量; B.動態(tài) 6.螺管型電感傳感器按照其工作原理應(yīng)屬于(C)傳感器。 C.自感式 7.影響壓電式傳感器工作性能的因索很多，產(chǎn)生誤差的原因上要有: (B)、(D)、環(huán)境

29、濕度的影響、基座應(yīng)變的影響，噪聲的影響等。A.聲壓的影響 B.環(huán)境很度的影響 C.靜電藕合的影響 D.橫向靈敏度三、綜合題1.什么是傳感器？畫出其組成框圖并介紹各環(huán)節(jié)的功能。答案：（1）傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于精確處理的另外一種量的測量裝置或系統(tǒng)。（2）傳感器一般由敬感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。（3）敏感元件立接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一種量，轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參量(電阻、電容、電感)；轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。2.何為熱電阻式傳感器？常用的熱電阻類型有哪些？答案要點：（1）利用導(dǎo)電材料的電

30、阻率隨本身溫度而變化的溫度電阻效應(yīng)制成的傳感器，稱為熱電阻式傳感器。（2）熱電阻的類型包括鉑熱電肚，銅熱電阻、銦電阻、錳電阻等。3.用渦流傳搏器測量金屬板厚里時需不需要恒溫，為什么？答案要點：（1）導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率與溫度關(guān)系為線性關(guān)系。（2）在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號的變化，引起測量誤差，所以用渦流傳感器測量金屬板厚度時需要恒溫。4.如圖所示是超聲波液位計的原理圖，簡述其工作原理。（12分)超聲波液位計的原理圖答案要點：如圖所示是自發(fā)自收單換能器方式，換能器安裝在最高液位之上的空氣或氣體中，超聲換能器發(fā)出的超聲脈沖在氣

31、體中從換能器傳至液面，反射后再從液面返回同一換能器而被接收。如換能器至液面的垂直距離為L，從發(fā)到收經(jīng)過的時間為t，超聲波在氣體中的傳播速度為c，則：Lct試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2011年1月一、選擇題(每空3分，共12分)1、應(yīng)變片絕緣電阻是指已枯貼的應(yīng)變片的.引線與被測試件之間的電阻值。A.覆蓋片與被側(cè)試件 B.基片與被側(cè)試件 C.引線與被測試件 D.敏感柵與被側(cè)試件2、如圖所示的結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成的。線圈套在鐵芯上的，在鐵芯與銜鐵之間有一個空氣隙，空氣隙厚度為。傳感器的運動部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運動部分時，銜鐵將會運動而產(chǎn)生位移，使空氣

32、隙發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于_D_。傳感器結(jié)構(gòu)原理圖A靜態(tài)測量 B動態(tài)測量 C. 靜態(tài)測量和動態(tài)測量 D既不能用于靜態(tài)測量，也不能用于動態(tài)測量3.磁頭的作用是讀取磁柵上記錄信號，按讀取信號方式的不同，滋頭可分為_A_頭和B磁頭。A.靜態(tài) B.動態(tài) C.鑒幅 D.鑒相二、簡答題4.動特性: 指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。5.線性度: 實際測試獲得靜特性曲線后，采用直線擬合的辦法來線性化，輸出輸人的校正曲線與其擬合直線之間的最大偏差，就稱為線性度(或非線性誤差)。6.塞貝克效應(yīng): 兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩結(jié)點處的溫度不同，一端溫度為T，另一

33、端溫度為To則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在電動勢。稱為熱電勢，這種現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。7.莫爾條紋: 將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對重彝在一起，并且使二者柵線有很小的交角，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。三、問答題8傳感器是由哪幾部分組成？各有何功能？答：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被側(cè)量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一種量。轉(zhuǎn)換元件接受敏感元件的輸出并把輸人轉(zhuǎn)換成電路參量。轉(zhuǎn)換電路把轉(zhuǎn)換元件輸出電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。9.側(cè)定頻響函數(shù)的方法是什么？常用輸人標(biāo)準(zhǔn)信號有哪幾種？答：

34、確定頻響函數(shù)的方法是以標(biāo)準(zhǔn)信號輸人，測出其輸出伯號，從而求得需要的特性。輸人的標(biāo)準(zhǔn)信號有正弦信號、脈沖信號和階躍信號。10.磁電式傳感器有何優(yōu)點？答：磁電式傳感器直接從被測物體吸收機械能并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定，工作不豁要電源，調(diào)理電路簡單。靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。11.超聲波的波型有幾種了是根據(jù)什么來分類的？答：超聲波的波型有縱彼、橫波、表面波(亦稱瑞利波)、蘭姆波。依據(jù)超聲場中質(zhì)點的振動與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來進行分類。四、綜合題12.螺管型電感傳感器與變氣隙型電感傳感器各有何優(yōu)缺點?答案:(1)變氣隙型電感傳感器靈敏度高，因而它對電路的放大倍數(shù)要求低。它的

35、主要缺點是非線性嚴(yán)重，為了減小非線性，量程就必須限制在較小范圍內(nèi)。通常為氣隙凡的的1/5以下，同時，這種傳感器制造裝配困難。（2)螺骨蒯電感傳感器的靈敏度低，但量程大，線性性較好.制造裝配方便。批量生產(chǎn)的互換性強。13.畫出霜爾鉗形電流表的工作原理圖，并簡述其工作原理?；魻栥Q形電流裘的工作原理圖1一報爾元件 2一環(huán)形鐵心 3一導(dǎo)線答案要點:（1）霍爾鉗形電流表的探頭是用環(huán)形鐵芯做集束器，霍爾器件放在空隙中間。由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會產(chǎn)生一正比于該電流泊今磁場。（2）霍爾元件在磁場中產(chǎn)生的霍爾電勢：。電流表中霍爾元件的靈敏度、控制電流I為定值，霍爾元件輸出的霍爾電勢與磁場成正比，通過對磁

36、場的測量可間接測得電流的大小。14.接近開關(guān)有哪些?選擇接近開關(guān)應(yīng)考慮哪些因素？答案要點:（1)接近開關(guān)有渦流式、電容式、霍爾式、光電式，熱釋電式，以及利用多普勒效應(yīng)制成的超聲波、微波接近開關(guān)。（2）選擇接近開關(guān)應(yīng)考慮應(yīng)用對象、重復(fù)定位精度、開關(guān)頻率、負(fù)載接法、動作差程、以及工作電壓范圍、負(fù)載電流大小、工作溫度范圍、動作距離、通態(tài)壓降、以及斷態(tài)漏流等。試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2010年7月一、簡答題(每小題6分，共24分)1動特性：指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。2分辨力：傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)所能檢測出被測輸入量的最小變化值。3光柵：在玻璃尺或玻璃盤上類似于刻線標(biāo)尺

37、或度盤那樣，進行長刻線(一般為10-12mm)的密集刻劃，得到黑自相間、間隔相同的細(xì)小條紋，沒有刻劃的白的地方透光，刻劃的發(fā)黑，不透光。這就是光柵。4標(biāo)定：在明確傳感器的輸出與輸入關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器進行標(biāo)度。二、選擇題(每空3分，共30分)1金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比應(yīng)變電阻材料本身的靈敏系數(shù)(B)。A大 B小 C相等2碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎(chǔ)上的，它能夠?qū)⒔嵌绒D(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，是一種數(shù)字式的傳感囂。碼盤按結(jié)構(gòu)可以分為接觸式、(A)和(C(順序無關(guān)) )三種。A光電式 B磁電式 C電磁式 D感應(yīng)同步器3在光的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面，向外發(fā)射的現(xiàn)象叫(D )。 A

38、壓電效應(yīng) B聲光效應(yīng) C磁電效應(yīng) D外光電效應(yīng)4當(dāng)光柵付中任一光柵沿垂直于刻線方向移動時，莫爾條紋就會沿近似(A )的方向運動。當(dāng)光柵改變運動方向時，奠爾條紋也隨之改變運動方向，兩者具有相對應(yīng)的關(guān)系。因此可以通過測量莫爾條紋的運動來判別光柵的運動。A垂直于光柵移動方向 B平行于光柵移動 C與光柵移動方向成45角 D與光柵移動方向成135角5應(yīng)變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、(C、)和(D(順序無關(guān)) )等。A測量范圍的選擇 B電源的選擇 C阻值的選擇 D尺寸的選擇 E精度的選擇6應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的(B)之間的電阻值。A覆蓋片與被測試件 B引線與被測試件 C基片與被測試件

39、D敏感柵與被測試件7當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面，一部分能重返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為(C)。 A駐波 B蘭姆波 C折射波 D波型轉(zhuǎn)換8零位誤差是評定差動變壓器性能的重要指標(biāo)之，產(chǎn)生零位誤差的原因主要有兩個：一是由于次級繞組兩線圈電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，致使產(chǎn)生的感應(yīng)電勢幅值不等，相位不同。這種情況下，不管怎樣調(diào)整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調(diào)到零；二是由于(A )。A磁性材料磁化曲線的非線性B溫度變化引起線圈的錒電阻值的變化，從而引起激磁電流和輸出電流的變化C電源幅值及頻率的不穩(wěn)定D骨架材料高頻損耗小，溫度膨脹系數(shù)小三、綜合題(共46分)1用渦

40、流傳感器測量金屬板厚度時需不需要恒溫，為什么?(10分)答案要點：導(dǎo)體的電阻率p隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率p與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號的變化，引起測量誤差，所以用渦流傳感器測量金屬板厚度時需要恒溫。2如圖所示是帶有等位環(huán)的平板電容器結(jié)構(gòu)原理圖，請介紹等位環(huán)的作用。(10分)帶有等位環(huán)的平板電容器結(jié)構(gòu)原理圖答案要點：使電極2的邊緣電力線平直，兩電極間的電場基本均勻，消除和減小邊緣效應(yīng)，提高電容傳感器的靈敏度和線性度。3只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，說出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的方法。答案要點：(1)線圈與磁場發(fā)生相對

41、運動；(2)磁路中磁阻變化；4如圖所示是PSD光學(xué)三角法測距系統(tǒng)的工作原理圖，光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待測體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個光點。令透鏡L1與L2間的中心距離為b，透鏡L2到PSD表面之間的距離(即透鏡L2的焦距)為，聚焦在PSD表面的光點距離透鏡L2中心的距離為X，求待測距離D的值。(14分)PSD光學(xué)三角法測距系統(tǒng)工作原理圖答案要點：(1)光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待測體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個光點。(2)只要測出PSD的光點位置坐標(biāo)x的值，即可測出待測體的距離。(3)若透鏡L1與L2間的中心距離為6，透鏡L2到

42、PSD表面之間的距離(即透鏡L2的焦矩)為，聚焦在PSD表面的光點距離透鏡L2中心的距離為x，則根據(jù)相似三角形的性質(zhì)，可得出待測距離D為： D=bf/x試卷代號：1107傳感器與測試技術(shù) 試題 2010年1月一、簡答題(每小題6分，共24分)1霍爾效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流，在與薄片垂直方向上施加磁感應(yīng)強度為月的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向的薄片的另兩側(cè)會產(chǎn)生電動勢Uu，Uu的大小正比于控制電流J和磁感應(yīng)強度月，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。2壓電效應(yīng)：某些晶體，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產(chǎn)生大小相等符號相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電

43、狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變；晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象叫壓電效應(yīng)。3傳感器無失真檢測的條件是什么?傳感器無失真檢測條件是：幅頻特性應(yīng)當(dāng)是常數(shù)(即水平直線)；相頻特性應(yīng)該是線性關(guān)系。4什么叫金屬應(yīng)變片的橫向效應(yīng)?沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變e。必然引起應(yīng)變片電阻的相對變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向 應(yīng)變Ey也會引起其電阻的相對變化，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。二、選擇題(每空3分，共30分)1超聲波在固體中可穿透幾十米的長度，在液體、固體中衰減(A)，碰到雜質(zhì)或分界面就會有顯著(C)。A. 小 B大 C. 反射 D折射 E. 透射2壓電材料開始喪失壓電特性時的溫度叫(D)。A壓電系數(shù) B彈性系數(shù) C. 機電耦合系數(shù) D. 居里點3改變電感傳感器的引線電纜后，(C)。A. 不必對整個儀器重