傳感器與檢測技術(shù)試卷及答案

1、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方面的功能：檢測和（D）A測量B

2、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，絕對值和符號保持不變，或在改變條件時，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。（X）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（X）4平均值就是真值。（X）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。（X）6 .線性度就是非線性誤差.（x

3、）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（X）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)輸入量隨時間變化時傳感器的輸入一輸出特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時傳感器輸入一輸出特性。在時域條件下只研究靜

4、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，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，可以忽略，此時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)

5、時間或者應(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，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：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。方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。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。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)時的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放

6、置不正確所引起的誤差。個人誤差：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、測得某檢測裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下:X0.92.53.34.55.76.7y1.11.62.63.24.05.0試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度（15分）ykxb,iyi(kxb)2答：,nXiyixyi,(xVXxy”k2廠，b22nX(x)nXi(Xi)帶入數(shù)據(jù)得：k0.68,b0.25y0.68x0.2510.238,20.35,30.16,40.11,50.126,60.914l'm100%"57%yFs5擬合直線靈敏度0.68,線性度±7%2、設(shè)6次測

7、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,間。(9.810.010.19.910.2)對被測物體長度的最小估計(jì)區(qū)解:10Xix分別為-0.200.1-0.10.21n2Vi0.16x3,x9.52,10.48n1i1'3、等精度測量某電阻10次，得到的測量如下：R1167.95QR2167.45QR3167.60QR4167.60QR5167.87QR6167.88QR7168.00QR8167.85QR9167.82QR10167.61Q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

8、均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差n_Ri解：x=-=167.76Qni2=-I=0.18x=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，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，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

9、.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?。–）A.兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片B.兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián)C.兩個橋臂應(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

10、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，不能夠很快地覺察出來。（X）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)。（X）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+2科）£

11、+中E&入代表電阻率。（X）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。（X）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)體的電阻一應(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)一一當(dāng)金屬導(dǎo)體

12、在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，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：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)t及柵絲與試件膨脹系數(shù)（g與s）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時會產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級的誤差。gs方法：自補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法四計(jì)算題圖中R2=R3=幅固定電阻,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,R=0,橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片Ucd表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：Ucd=-(E/2)(AR/R)。證明:RiUcdUcbUdbRR4RRRRR2RR22E4R2R2略去R的二次項(xiàng)，即可

13、得UcdcuR1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時R1受拉，R4受壓，A受力發(fā)生應(yīng)變時，橋路失去平衡，這時，就用橋路輸出電壓2、圖為一直流應(yīng)變電橋，E=4V,R1=R2=R3=R4=350Q，求：R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為八R1=3.5Q時輸出U0=?oR1、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R1、R2、R3、R4U0=?。R1、R2感受應(yīng)變極性相反，輸出U0=?。都是應(yīng)變片，對臂同性,£AZ?解：經(jīng)=。獷鄰臂異性，電壓輸出U0=?。D口0=口“ELK=2及耳a=004Z350Q一、判斷（20分）4倍。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

14、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。.單選題（20分）1 .由兩塊平行板組成一個電容器，若忽略其邊緣效應(yīng)，其電容量為（A.C=£S

15、/dB.C=£d/SC.C=£/SdD.C=Sd/£2 .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.C.電感是變量，電容保持不變D.3 .不能用渦流式傳感器進(jìn)行測量的是電容是變量，電感保持不變電容和電感均保持不變A.位移B.4 .在實(shí)際應(yīng)用中，（B）。A.自感形式B.材質(zhì)鑒別C.為了改善非線性、差動形式C.(D)探傷D.非金屬材料提高靈敏度和減少外界干擾的影響,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)。電容傳感器常做成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

16、電壓D)。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（A.1/81/4B.1/101/2C.1/41/2D.1/101/47 .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，鐵心上線圈的電感量（A）。A.增大B.不變

17、C.減少D.變?yōu)榱闳?簡答題（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

18、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：2L01Ll1l0l0l0差動式傳感器的靈敏度為:22L0lS01l0l0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。四.計(jì)算題1 .分析下圖所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動（x1,x2發(fā)生變化時自感L變化情況。已知空氣隙的長度為x1和x2,空氣隙的面積為S,磁導(dǎo)率為科，線圈匝數(shù)W不變）。解:Rm又IWRmnllx10SoW-Tlx20S0W2Ri_Si0S0Il12dUoCx-d

19、tcUIUo空氣隙的長度x1和x2各自變，而其和不變，另其他變量都不變故L不變2 .下圖為變極距型平板電容傳感器的一種測量電路，其中Cx為傳感器電容，C為固定電容,假設(shè)運(yùn)放增益Ag,輸入阻抗Z=8；試推導(dǎo)輸出電壓Uo與極板間距的關(guān)系，并分析其工dUIcdt兩邊積分得到:cXUOcUIcdUIcxS式中負(fù)號表示輸出電壓U0的相位與電源電壓反相。上式說明運(yùn)算放大器的輸出電壓與極板間距離d線性關(guān)系。運(yùn)算放大器電路解決了單個變極板間距離式電容傳感器的非線性問題。但要求Zi及放大倍數(shù)K足夠大。為保證儀器精度，還要求電源電壓Ui的幅值和固定電容c值穩(wěn)定。一.選擇題。1 .將超聲波（機(jī)械振動波）轉(zhuǎn)換成電信號

20、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

21、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（CA.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)

22、零電位器一.判斷題。1 .磁電式傳感器不需要輔助電源，就能把被測對象的機(jī)械量轉(zhuǎn)換成易于測量的電信號，是一種無源傳感器.（錯）2 .編碼器以其高精度高分辨率和高可靠性而被廣泛應(yīng)用于各種位移的測量.（對）1.1. 光纖傳感器中，數(shù)值孔徑NA其實(shí)就是臨界角，反映光纖接受光亮的多少.o（對）4 .在光電式傳感器中，光電流和亮電流都有很多，但暗電流只有一個；.暗電流大，光電流小的光敏電阻靈敏度越高。（錯）5 .壓電式傳感器的工作原理是基于某些介質(zhì)材料的壓電效應(yīng)是一種典型的無源傳感器（對）6 .壓電式傳感器適用于動態(tài)測量和靜態(tài)測量（錯）7 .光電效應(yīng)可分為內(nèi)光電效應(yīng)，外光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種類型。（對

23、）8 .根據(jù)光受被測對象的調(diào)制形式，將光纖傳感器分為強(qiáng)度調(diào)制型，偏振調(diào)制型，頻率調(diào)制型，相位調(diào)制型。（對）9 .光敏二極管在測光電路中應(yīng)處于反向偏置狀態(tài)。（對）10 .磁電式傳感器是利用導(dǎo)體和磁場發(fā)生相對運(yùn)動而在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢的?；魻柺絺鞲衅骺捎脕頊y量電流，磁場，位移，壓力。（對）1請解釋何為莫爾條紋？答：把兩塊光柵距相等的光柵面向?qū)ΟB合在一起，中間留有很小的間隙。并使兩者的柵線之間形成一個很小的夾角Q,這樣就可以看到在近于垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這些條紋叫莫爾條紋。2.何為光電效應(yīng)？答：通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光