傳感器與檢測技術(shù)試卷及答案共五套docX頁

1、（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)特性指標的是（ ） a重復性 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)

2、變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。?） a兩個橋臂都應(yīng)當用大電阻值工作應(yīng)變片 b兩個橋臂都應(yīng)當用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián) c兩個橋臂應(yīng)當分別用應(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固體半導體攝像元件ccd是一種（ ） apn結(jié)光電二極管電路 bpnp型晶體管集成電路 cmos型晶體管開關(guān)集成電路 dnpn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

3、b抑制差模噪聲 c克服串擾 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y0.01，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（ ） a0.301 b0.303 c0.308 d0.31510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（ ） a1.22mv b2.44mv c3.66mv d4.88mv11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（ ）

4、a2x() bx() cx(f) d2x(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。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

5、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。20一個半導體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為180，半導體材料的彈性模量為1.8×105mpa,其中壓阻系數(shù)l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，屏蔽導體應(yīng)連接到信號源的 。24交流電橋各橋臂的復阻抗分別為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

6、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：（1） 它由哪兩個繞組組成？（2） 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：（1） 被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？（2） 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

7、0和100時，電阻值分別為200k和10k。試計算該熱敏電阻在20時的電阻值。33求正弦信號x(t)=x0sint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。 （1） 寫出電流i與電壓vref的關(guān)系式。 （2） 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)= sincosn0t 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）一、 單項選擇題（本大題共12小題，每小題2分，共24分）1.c2.d3.a4.d5.c6.d7.c8.d9.a

8、10.b11.a12.b二、 填空題（本大題共12小題，每小題1分，共12分）13.標定(或校準或測試) 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) 20.1×109 21.微分法22.負23.對地低阻抗端(或接地端)24.三、 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

9、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磁材料。根據(jù)磁彈效應(yīng)，當軸受扭矩作用時，軸的磁導率發(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?。?，時間常數(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。四、 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)

10、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即為所求的值。 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的電阻值為： 33 五、 應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題8分，共16分） 34（1） （2）當d3d2d1d0=1000時， 35直流分量a00一次諧波分量 a1二次諧波分量 a20

11、三次諧波分量 a3四次諧波分量 a40五次諧波分量 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+2)+e中，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)標定的目的，是檢驗測試傳感器的_指標。7.確定靜態(tài)標定系統(tǒng)的關(guān)鍵是選用被測非電量(或電量)的標準信號發(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

12、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，當時，它們的互相關(guān)函數(shù)rxy()=_。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.

13、盡量高些d.任意2.( )傳感器可用于醫(yī)療上-50150之間的溫度測量。 a.金屬輻射式b.熱電偶 c.半導體三極管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

14、.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.導體 c.彈性元件d.機器組件13.半導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

15、( )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)=sin3t，x2(t)=e-t，x3(t)=esint，x4(t)=(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

16、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()，c=10(f)，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

17、帶內(nèi)。3.試繪出x(t)=2cos(2f0t)+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

18、.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.標準測試系統(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.c 2.c 3.c 4.d 5.b 6.b 7.a 8.a 9.a 10.d 11.a 12.c 13.b 14.c 15.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±f,f為頻率偏移，與x(t)幅值成正比。3.x1(t) x3(t)

19、 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，只有當測量范圍較小時，才能保證一定的線性度。四、計算題(每

20、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=125.6f1=信號x(t)的頻率在該濾波器的通頻帶內(nèi)。3.由于1(f) 33(f)又 2cos(2f0t)(f-f0)+(f+f0)根據(jù)傅里葉變換的線性疊加原理：2cos(2f0t)+3(f-f0)+3(f)+(f+f0)時域圖見圖a，頻

21、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

22、  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）可采用電路。4.把一導體（或半導體）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

23、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。外加磁場使半導體（導體）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，當外力去掉后又恢復不帶電的狀態(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)導電率的現(xiàn)象稱效應(yīng)；半導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、塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內(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

24、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&

25、#160;  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&

26、#160;       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=350，求：r1為應(yīng)變片其余為外接電阻，r1增量為r1=3.5時輸出u0=?。r1、r

27、2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=?。r1、r2感受應(yīng)變極性相反,輸出u0=?。r1、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)      0 

28、60;    1.0      2      3      4       5正行程(mv)0      1.5      2      2

29、.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：磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？磁敏晶體管與普通

30、晶體管的不同之處是什么？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）。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：§ 當兩邊壓力相等p1=p2時負載電阻rl上的電壓u0值； § 當p1>p2時負載電阻rl上電壓u0大小和方向（正負）。  。圖為酒精測試儀電路，a是顯示驅(qū)動器。問：tgs812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

31、路工作原理，調(diào)節(jié)電位器rp有什么意義?。圖為光電傳感器電路，gpis01是光電斷路器。分析電路工作原理：當用物體遮擋光路時晶體三極管vt狀態(tài)是導通還是截止？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？。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

32、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）可采用相敏檢波電路。4.把一導體（或半導體）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。外加磁場使半導體（導體）的電阻值隨磁場變化的現(xiàn)象成磁阻效應(yīng)。5

33、.某些電介質(zhì)當沿一定方向?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，當外力去掉后又恢復不帶電的狀態(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)導電率的現(xiàn)象稱光電導效應(yīng)；半導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、塊狀金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內(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

34、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  

35、0; 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   &

36、#160;        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

37、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=350，求：r1為應(yīng)變片其余為外接電阻，r1增量為r1=3.5時輸出u0=?。r1、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=?。r1、r2感受應(yīng)變極性相反,輸出u0=?。r1、r2、r3、r4都是應(yīng)變片,對臂同性，鄰臂異性，電壓輸出u0=?。解：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，當機器達到最

38、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(

39、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：磁敏電阻與磁敏晶體管有哪些不同？磁敏晶體管與普通晶體管的不同之處是什么？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：磁敏晶體管有

40、放大作用；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：§ 當兩邊壓力相等p1=p2時負載電阻rl上的電壓u0值； § 當p1>p2時負載電阻rl上電壓u0大小和方向（正負）。  解：u0=0u0=ufm（c1-c2）因為 c1 c2所以 u0 0 ，輸出負電壓。2.圖為酒精測試儀電路，a是顯示驅(qū)動器。問： tgs812是什么傳

41、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：氣敏傳感器；加熱電極，可加速還原反應(yīng)提高氣敏傳感器靈敏度；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，gpis01是光電斷路器。分析電路工作原理： 當用物體遮擋光路時晶體三極管vt狀態(tài)是導通還是截止？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：截止；紅外發(fā)射管，起控制作用；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、

42、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

43、圖）表示： ； ； ； 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。（ ）3、實際測量中，精密度高，準確度不一定高，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

44、、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(wèi)、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

45、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。（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、熱電偶；連接導線；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

46、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體（第三導體c），只要中間導體兩端溫度相同，中間導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，當外力去掉后，其又重新恢復到不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。7、實現(xiàn)被測量與標準量比較得出比值的方法。三、判斷題（每題1分，共10分）12345678910××

47、×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準化的統(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

48、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

49、。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

50、上下表面分別相距為d1和d2，這樣板厚h為h=d-（d1+d2），當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。答：傳感器的靜態(tài)特性是在穩(wěn)態(tài)標準條件下，利用一定等級的校準設(shè)備，對傳感器進行往復循環(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

51、指標中，通常遇到較多的是精確度的概念，與精度有關(guān)的指標有三個： 、 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 ，

52、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。（ ）3、實際測量中，精密度高，準確度不一定高，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、

53、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(wèi)、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。（答案五）一、填空（每空1分，共30分）1、精密度、準確度、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、變面積型、變介電常數(shù)型、變極距型。6、靈敏度、線性度、遲滯、重復性。7、功能型、非功能型。8、牛頓第二定律、力、加速度、質(zhì)量。9、eab（t）、eab