傳感器與檢測(cè)技術(shù)第2版試題三含參考答案

--讓每個(gè)人公平地提升自我10傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)仿真試題三試卷一〔閉卷〕〔9080〕題號(hào)題號(hào)一二三總分分?jǐn)?shù)評(píng)卷人一、單項(xiàng)選擇題〔10220〕在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多項(xiàng)選擇和未選均不得分。1、傳感技術(shù)與信息學(xué)科嚴(yán)密相連，是〔〕和自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)的總稱。A.自動(dòng)調(diào)整B.自動(dòng)測(cè)量C.自動(dòng)檢測(cè)D.信息獵取2、以下測(cè)量方法屬于組合測(cè)量的是〔。用電流表測(cè)量電路的電流用彈簧管壓力表測(cè)量壓力用電壓表和電流表測(cè)量功率用電阻值與溫度關(guān)系測(cè)量電阻溫度系數(shù)3、傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)傳感器輸入輸出不隨( 出-輸入的特性。A.時(shí)間 B.被測(cè)量 C.環(huán)境 D.地理位置4、某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù) 3秒的一階系統(tǒng)當(dāng)受到突變溫度作用后，傳感器輸出指示溫差的三分之一所需的時(shí)間為〔 〕秒A．3 B．1 C． D．1/35〔 。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)變量變化一樣的工作應(yīng)變片6、以下說法正確的選項(xiàng)是〔 。差動(dòng)整流電路可以消退零點(diǎn)剩余電壓，但不能推斷銜鐵的位置。差動(dòng)整流電路可以推斷銜鐵的位置，但不能推斷運(yùn)動(dòng)的方向。相敏檢波電路可以推斷位移的大小，但不能推斷位移的方向。相敏檢波電路可以推斷位移的大小，也可以推斷位移的方向。7、以下對(duì)紅外傳感器的描述錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔 。紅外輻射是一種人眼不行見的光線紅外線的波長(zhǎng)范圍大致在~1000μm之間紅外線是電磁波的一種形式，但不具備反射、折射特性紅外傳感器是利用紅外輻射實(shí)現(xiàn)相關(guān)物理量測(cè)量的一種傳感器。8、微波傳感器測(cè)量物體含水量主要利用下述微波的哪一個(gè)特點(diǎn)〔 〕A.微波波長(zhǎng)很短，頻率很高 B.水對(duì)微波的反射作用很強(qiáng)C.微波的傳輸特性很好 D.水對(duì)微波的吸取作用很強(qiáng)9、在抱負(fù)介質(zhì)中，超聲波的衰減來自于超聲波的〔 。A.集中 B.散射 C.吸取 D.投射10、半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體氣敏元件同氣體接觸造成〔 〕發(fā)生變化，借此檢測(cè)特定氣體的成分及其濃度。A.半導(dǎo)體電阻B.半導(dǎo)體上電流C.半導(dǎo)體上電壓D.半導(dǎo)體性質(zhì)二、簡(jiǎn)答題〔本大題共5630〕1自起什么作用？2、什么叫正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？什么叫縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？3、霍爾元件能夠測(cè)量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等位電勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？4、試述熱電偶與熱電阻的根本測(cè)溫原理。5典型光電器件各自有哪些？三、分析計(jì)算題〔本大題共31030〕留意：自動(dòng)化、電氣專業(yè)的學(xué)生第1小題必做，并從第2－4小431、試求以下一組數(shù)據(jù)的各種線性度：①端點(diǎn)線性度；x1x12345y214л×10－7H·m-1，試計(jì)算氣隙長(zhǎng)度為零及為2mm〔mm〕60603010202200匝15303、一個(gè)用于位移測(cè)量的電容式傳感器，兩個(gè)極板是邊長(zhǎng)為5cm的正方形，1mm5cm1mm、相對(duì)介電常數(shù)為4的正方形介質(zhì)板，該介質(zhì)板可在氣隙中自由滑動(dòng)。試計(jì)算當(dāng)輸入位移〔即介質(zhì)板向某一方向移出極板相互掩蓋局部的距離〕分別為0.0cm、2.5cm、5.0cm4、假設(shè)某光柵的柵線密度為 50線/mm，主光柵與指標(biāo)光柵之間夾角0.01rad。求：求其形成的莫爾條紋間距BH是多少?假設(shè)承受四只光敏二極管接收莫爾條紋信號(hào)106s，問此時(shí)間柵允許最快的運(yùn)動(dòng)速度v是多少?試卷二〔開卷〕〔3020〕題號(hào)題號(hào)評(píng)卷人得分綜合設(shè)計(jì)分析題綜合設(shè)計(jì)分析題〔本大題共20分〕llxR,R1 3tR2,R4F如上圖所示為一懸臂梁式測(cè)力傳感器構(gòu)造示意圖，在其中部的上、下兩1x l；W6cmE70105Pa；電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K2.1，2且初始電阻阻值〔在外力F為0時(shí)〕均為R 120。0設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路，畫出相應(yīng)電路圖；分析說明該傳感器測(cè)力的工作原理〔協(xié)作所設(shè)計(jì)的測(cè)量電路；當(dāng)懸臂梁一端受一向下的外力F0.5N作用時(shí)，試求此時(shí)四個(gè)應(yīng)變片的電阻值〔提示：x

6lx)FWEt210v誤差。傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)仿真試題三參考答案試卷一一、單項(xiàng)選擇題〔本大題共10220〕確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多項(xiàng)選擇和未選均不得分。1、C2、D3、A4、C5、C6、D7、C8、D9、A10、D二、簡(jiǎn)答題〔本大題共5630〕1起什么作用？答：傳感器是能感受被測(cè)量并依據(jù)肯定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器的根本組成包括敏感元件和轉(zhuǎn)換元件兩局部。敏感元件是傳感器中能直接感受〔或響應(yīng)〕被測(cè)信息〔非電量〕的元件，起檢測(cè)作用。轉(zhuǎn)換元件則是指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性母惺堋不蝽憫?yīng)〕信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的局部，起轉(zhuǎn)換作用。2答：正壓電效益就是對(duì)某些電介質(zhì)沿肯定方向施以外力使其變形時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其消滅電荷集聚的現(xiàn)象。當(dāng)在片狀壓電材料的兩個(gè)電極面上加上溝通電壓，那么壓電片將產(chǎn)生氣械振動(dòng)，即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形，壓電材料的這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應(yīng)，也稱為逆壓電效應(yīng)。沿石英晶體的x軸〔電軸〕方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效沿石英晶體的y軸〔機(jī)械軸〕方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電3溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？答：霍爾元件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等。霍爾組件的不等位電勢(shì)是霍爾組件在額定掌握電流作用下，在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電勢(shì)，可用輸出的電壓表示。溫度補(bǔ)償方法：分流電阻法：適用于恒流源供給掌握電流的狀況。電橋補(bǔ)償法。4、試述熱電偶與熱電阻的根本測(cè)溫原理。答：熱電偶測(cè)溫根本原理：熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)的根本原理。依據(jù)熱電效應(yīng)，任何兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成的閉合回路，假設(shè)將它們的兩個(gè)接點(diǎn)分別置于溫度不同的熱源中，則在該回路中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，在肯定條件下，產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)溫度成單值函數(shù)關(guān)系。因此，我們只需測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)值，就可間接獲得被測(cè)溫度。熱電阻測(cè)溫根本原理：熱電阻測(cè)溫是基于熱效應(yīng)的根本原理。所謂熱效應(yīng)，就是金屬導(dǎo)體的阻值會(huì)隨溫度的上升而增加或減小的現(xiàn)象。因此，我們只需測(cè)得金屬導(dǎo)體電阻的變化就可間接獲得被測(cè)溫度。5型光電器件各自有哪些？答：光電導(dǎo)效應(yīng)是指在光線作用下，半導(dǎo)體材料吸取入射光子的能量，假設(shè)入射光子的能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度使載流子濃度增加，導(dǎo)電性增加，阻值降低的現(xiàn)象，如光敏電阻。光生伏特效應(yīng)是指在光線作用下，能使物體產(chǎn)生肯定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，如光電池。外光電效應(yīng)是指在光線作用下，能使電子逸出物體外表的現(xiàn)象，如光電管〔光電二極管、光電晶體管、倍增管。三、分析計(jì)算題〔本大題共31030〕留意：自動(dòng)化、電氣專業(yè)的學(xué)生第1小題必做，并從第2－4小題中選做兩個(gè)小題；測(cè)控專業(yè)的學(xué)生在4個(gè)小題中任選3個(gè)小題。1、試求以下一組數(shù)據(jù)的各種線性度：③端點(diǎn)線性度；x1x12345y解：①端點(diǎn)線性度：ykxb，依據(jù)兩個(gè)端點(diǎn)(1,和(5,，則擬合直線斜率1ky2y1x x2 1

10.102.201.97551∴ 1.9751b2.20∴ b0.225∴端點(diǎn)擬合直線為y1.975x0.225xx12345yy實(shí)際理論Δ=y實(shí)際 理論-y00∴ L 0.225maxL

0.225∴ L

maxyFS

100% 100%2.23%10.10②最小二乘線性度：ya0

ax1由輸入輸出數(shù)據(jù)，依據(jù)最小二乘法，有：2.20 1 4.00 L5.98，A1

12 a3，X0 a7.90 1 4 110.10

11

512 1 1 1 1 1

5 15 ∴ AA1 2 3 4

315 5544 5∵AA

5 1515 55

500 ∴方程有解1 A

A 155 15 1.1

11 12

AAAA21 22

5015

0.3 0.12.204.00 1 1 1 1 1 30.18AL1 2 3 4 55.98110.24 7.90 10.101.1 0.330.18 0.126∴X(AA)1AL0.3 0.1

110.24

1.97 ∴ a0

0.126 ，a1

1.97∴ y0.1261.97x∴ 輸入x: 1 2 3 4 5y::Ly?:∴ Lmax0.124∴ 非線性誤差為：L

0.124 L

maxYFS

100%10.10100%1.23%2不計(jì)漏磁，設(shè)鐵心及銜鐵的相對(duì)磁導(dǎo)率為104，空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率為1，真空的磁導(dǎo)率為л10－7-12mm〔圖中所注尺寸單位均為mm〕60603010202200匝1530解：∵R

2 ，∴L

W2S0 0m S 20 0又∵W20004107S03010315103∴當(dāng)0L當(dāng)2103時(shí)，L20234107301031510322103

0.005655H35cm1mm，氣隙中恰好放置一個(gè)邊長(zhǎng)5cm、厚度1mm、相對(duì)介電常數(shù)為4方形介質(zhì)板，該介質(zhì)板可在氣隙中自由滑動(dòng)。試計(jì)算當(dāng)輸入位移〔即介質(zhì)板向某一方向移出極板相互掩蓋局部的距離分別為0.0cm2.5cm5.0cm時(shí)，該傳感器的輸出電容值各為多少？〔〕0.0cm時(shí)：AC=0rA0 d

8.8541012455104 8.85410-11F11030〔2〕2.5cm8.8541012452.5104C= 4.42710-11F1 11038.8541012152.5104C= 1.10710-11F2 1103C=CC 5.5341011F1 2〔3〕5.0cmAC=0rA0 d

8.854101255104 2.2110-11F110304、假設(shè)某光柵的柵線密度為50線/mm，主光柵與指標(biāo)光柵之間夾角0.01rad。求：求其形成的莫爾條紋間距BH是多少?假設(shè)承受四只光敏二極管接收莫爾條紋信號(hào)106s，問此時(shí)間柵允許最快的運(yùn)動(dòng)速度v是多少?解：(150/mm，可知其光柵柵距W10.02mm50W依據(jù)公式可求莫爾條紋間距BH

，式中為主光柵與指標(biāo)光柵夾角，得WB H

0.022mm0.01(2)光柵運(yùn)動(dòng)速度與光敏二極管響應(yīng)時(shí)間成反比，即vW

0.02

20m/st 106所以最大允許速度為20m/s。試卷二綜合設(shè)計(jì)分析題〔本大題共20分。llxR,R1 3tR,R2 4F如上圖所示為一懸臂梁式測(cè)力傳感器構(gòu)造示意圖，在其中部的上、下兩1x l；W6cmE70105Pa；電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K2.1，2且初始電阻阻值〔在外力F為0時(shí)〕均為R 120。0設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路，畫出相應(yīng)電路圖；分析說明該傳感器測(cè)力的工作原理〔協(xié)作所設(shè)計(jì)的測(cè)量電路；當(dāng)懸臂梁一端受一向下的外力F0.5N作用時(shí)，試求此時(shí)四個(gè)應(yīng)變片的電阻值〔提示：x

6lx)FWEt210v誤差?！吵惺苋珮螂娐罚篟1R1R4U0R2R3Ui(2)當(dāng)傳感器彈性元件懸臂梁受到外力F引起粘貼在其上的四個(gè)應(yīng)變片〔兩個(gè)受拉，另兩個(gè)受壓〕發(fā)生相應(yīng)應(yīng)變，致使其中兩個(gè)應(yīng)變片阻值增加，另兩個(gè)應(yīng)變片阻值減小。將四個(gè)應(yīng)變片接入所設(shè)計(jì)的全橋電路中，從而將電阻值的變化轉(zhuǎn)換成為電橋電壓輸出，輸出電壓U 的大小間接反映了被測(cè)外力F的大小，如此實(shí)現(xiàn)了對(duì)外力F的測(cè)量。0〔3〕x

6(lx)FWEt2 6(251020.525102)610270105(3103)2

0.50.0992∴RKR ∴0

2.10.09920.