傳感器與檢測技術(shù)試題與答案

第1章傳感器與檢測技術(shù)基礎(chǔ)思考題答案檢測系統(tǒng)由哪幾部分組成？說明各部分的作用。答：一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成，分別完成信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示和處理等功能。當(dāng)然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。下圖給出了檢測系統(tǒng)的組成框圖。檢測系統(tǒng)的組成框圖傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的裝置，顯然，傳感器是檢測系統(tǒng)與被測對象直接發(fā)生聯(lián)系的部件，是檢測系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)，檢測系統(tǒng)獲取信息的質(zhì)量往往是由傳感器的性能確定的，因?yàn)闄z測系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸出信號是微弱的，就需要由測量電路加以放大，以滿足顯示記錄裝置的要求。根據(jù)需要測量電路還能進(jìn)行阻抗匹配、微分、積分、線性化補(bǔ)償?shù)刃盘柼幚砉ぷ?。顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統(tǒng)聯(lián)系的主要環(huán)節(jié)，主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的過程。傳感器的型號有幾部分組成，各部分有何意義？依次為主稱（傳感器）被測量一轉(zhuǎn)換原理一序號主稱一一傳感器，代號C；被測量一一用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標(biāo)記。見附錄表2；轉(zhuǎn)換原理一一用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標(biāo)記。見附錄表3；序號一一用一個阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)記，廠家自定，用來表征產(chǎn)品設(shè)計(jì)特性、性能參數(shù)、產(chǎn)品系列等。若產(chǎn)品性能參數(shù)不變，僅在局部有改動或變動時(shí)，其序號可在原序號后面順序地加注大寫字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。例：應(yīng)變式位移傳感器：CWY-YB-20；光纖壓力傳感器：CY-GQ-2。測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載變化的情況時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用何種測量方法？如何進(jìn)行？答：測定穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載電阻變化的情況時(shí)，最好采用微差式測量。此時(shí)輸出電壓認(rèn)可表示為U0，U=U+^U，其中△〃是負(fù)載電阻變化所引起的輸出電壓變化量，相對U來講為一小量。如果采用偏差法測量，儀表必須有較大量程以滿足U0的要求，因此對△"，這個小量造成的U0的變化就很難測準(zhǔn)。測量原理如下圖所示：圖中使用了高靈敏度電壓表一一毫伏表和電位差計(jì)，Rr和E分別表示穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻和電動勢，凡表示穩(wěn)壓電源的負(fù)載，E1、R1和Rw表示電位差計(jì)的參數(shù)。在測量前調(diào)整R1使電位差計(jì)工作電流I1為標(biāo)準(zhǔn)值。然后，使穩(wěn)壓電源負(fù)載電阻R1為額定值。調(diào)整RP的活動觸點(diǎn)，使毫伏表指示為零，這相當(dāng)于事先用零位式測量出額定輸出電壓U。正式測量開始后，只需增加或減小負(fù)載電阻rl的值，負(fù)載變動所引起的穩(wěn)壓電源輸出電壓U0的微小波動值△"，即可由毫伏表指示出來。根據(jù)U0=U+AU，穩(wěn)壓電源輸出電壓在各種負(fù)載下的值都可以準(zhǔn)確地測量出來。微差式測量法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快，測量精度高，特別適合于在線控制參數(shù)的測量。用微差式測量方法測量穩(wěn)壓電源輸出電壓隨負(fù)載的變化4.某線性位移測量儀，當(dāng)被測位移由4.5mm變到5.0mm時(shí)，位移測量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5V，求該儀器的靈敏度。解：該儀器的靈敏度為2.5-2.5-3.55.0—4.5=—2mV/mm某測溫系統(tǒng)由以下四個環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下:伯電阻溫度傳感器： 0.45Q/r電橋： 0.02V/Q放大器： 100(放大倍數(shù))筆式記錄儀： 0.2cm/V求：(1)測溫系統(tǒng)的總靈敏度；(2)記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對應(yīng)的溫度變化值。解：測溫系統(tǒng)的總靈敏度為S=0.45x0.02x100x0.2=0.18cm/°C記錄儀筆尖位移4cm時(shí)，所對應(yīng)的溫度變化值為t=—=22.22C0.18有三臺測溫儀表，量程均為0?800C，精度等級分別為2.5級、2.0級和1.5級，現(xiàn)要測量500C的溫度，要求相對誤差不超過2.5%，選那臺儀表合理？解：2.5級時(shí)的最大絕對誤差值為20C，測量500C時(shí)的相對誤差為4%；2.0級時(shí)的最大絕對誤差值為16C，測量500C時(shí)的相對誤差為3.2%；1.5級時(shí)的最大絕對誤差值為12C，測量500C時(shí)的相對誤差為2.4%。因此，應(yīng)該選用1.5級的測溫儀器。什么是系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差?正確度和精密度的含義是什么？它們各反映何種誤差？答：系統(tǒng)誤差是指在相同的條件下，多次重復(fù)測量同一量時(shí)，誤差的大小和符號保持不變，或按照一定的規(guī)律變化的誤差。隨機(jī)誤差則是指在相同條件下，多次測量同一量時(shí)，其誤差的大小和符號以不可預(yù)見的方式變化的誤差。正確度是指測量結(jié)果與理論真值的一致程度，它反映了系統(tǒng)誤差的大小，精密度是指測量結(jié)果的分散程度，它反映了隨機(jī)誤差的大小。服從正態(tài)分布規(guī)律的隨機(jī)誤差有哪些特性？答：服從正態(tài)分布規(guī)律的隨機(jī)誤差的特性有：對稱性隨機(jī)誤差可正可負(fù)，但絕對值相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會相等。也就是說f(6)~6曲線對稱于縱軸。有界性在一定測量條件下，隨機(jī)誤差的絕對值不會超過一定的范圍，即絕對值很大的隨機(jī)誤差幾乎不出現(xiàn)。抵償性在相同條件下，當(dāng)測量次數(shù)〃一8時(shí)，全體隨機(jī)誤差的代數(shù)和等于零，即lim乎5=0。單峰性絕對值小的隨機(jī)誤差比絕對值大的隨ins.<i=1機(jī)誤差出現(xiàn)的機(jī)會多，即前者比后者的概率密度大，在6=0處隨機(jī)誤差概率密度有最大值。等精度測量某電阻10次，得到的測量列如下：R1=167%Q 線=167.45Q%=167.60Q %=167.60Q &=167.87Q R6=167.88QR7=168.00Q R8=167.850QR9=167.82Q R10=167.61Q求10次測量的算術(shù)平均值R，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差。和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差s。若置信概率取99.7%，寫出被測電阻的真值和極限值。解：(1)求10次測量的算術(shù)平均值R，測量的標(biāo)準(zhǔn)誤差。和算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差s。(2)若置信概率取99.7%，被測電阻的真值為：R0=167.763±3xs=(167.763土0.173)Q極限值為：R=167.763±3xc=(167.763±0.547)0試分析電壓輸出型直流電橋的輸入與輸出關(guān)系。答：如圖所示，電橋各臂的電阻分別為R］、R2、R3、R4。U為電橋的直流電源電壓。當(dāng)四臂電阻R1=R2=R3=R4=R時(shí)，稱為等臂電橋；當(dāng)R1=R2=R,R3=R4=R，(r^r5)時(shí)，稱為輸出對稱電橋；當(dāng)R=R=R，r2=r3=R(R手R')時(shí)，稱為電源對稱電橋。直流電橋電路

當(dāng)電橋輸出端接有放大器時(shí)，由于放大器的輸入阻抗很高，所以可以認(rèn)為電橋的負(fù)載電阻為無窮大，這時(shí)電橋以電壓的形式輸出。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓，其表達(dá)式為TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"U= R1R 金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么不同？答：金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)主要是由于其幾何形狀的變化而產(chǎn)生的，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)則主要取決于材料的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化產(chǎn)生的。 直流測量電橋和交流測量電橋有什么區(qū)別？答：它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元件。 熱電阻測量時(shí)采用何種測量電路?為什么要采用這種測量電路?說明這種電路的工作原理。答：通常采用電橋電路作為測量電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用下圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果"=R;，則 R2R43 U (1) 金屬電阻應(yīng)變片與半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)有什么不同？答：金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)主要是由于其幾何形狀的變化而產(chǎn)生的，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)則主要取決于材料的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化產(chǎn)生的。 直流測量電橋和交流測量電橋有什么區(qū)別？答：它們的區(qū)別主要是直流電橋用直流電源，只適用于直流元件，交流電橋用交流電源，適用于所有電路元件。 熱電阻測量時(shí)采用何種測量電路?為什么要采用這種測量電路?說明這種電路的工作原理。答：通常采用電橋電路作為測量電路。為了克服環(huán)境溫度的影響常采用下圖所示的三導(dǎo)線四分之一電橋電路。由于采用這種電路，熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中，如果"=R;，則。(R+R)(R+R)設(shè)電橋?yàn)閱伪酃ぷ鳡顟B(tài)，即R1為應(yīng)變異，其余橋臂均為固定電阻。當(dāng)R1感受被測量產(chǎn)生電阻增量△R1時(shí)，由初始平衡條件R1R3=R2R4得R=R，代入式(1)，則電橋由于AR1產(chǎn)生不平衡引起的輸出2 3電壓為\o"CurrentDocument"U=——R2——ARU=一R1R2一(竺_)U (2)\o"CurrentDocument"0 (R+R)2 1 (R+R)2R ''1 2 1 2 1對于輸出對稱電橋，此時(shí)R=R=R,R=R=R，當(dāng)R.臂的電阻產(chǎn)生變化AR=AR，根據(jù)(2)可得到輸出電壓為U=U-^L_(當(dāng)二U(當(dāng)(3)

0 (R+R)2R4R()對于電源對稱電橋，R]=R4=R,R2=R3=R'。當(dāng)R臂產(chǎn)生電阻增量AR1=AR時(shí)，由式(2)得由式(2)可得輸出電壓為U廣U 罕)由式(2)可得輸出電壓為對于等臂電橋R]=R2=R3=R4=R，當(dāng)R1的電阻增量AR1=AR時(shí)，U=U-^(當(dāng)二U(當(dāng)

0 (R+R)2R4R由上面三種結(jié)果可以看出，當(dāng)橋臂應(yīng)變片的電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋的輸出電壓也隨著變化。當(dāng)AR<<R時(shí)，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。還可以看出在橋臂電阻產(chǎn)生相同變化的情況下，等臂電橋以及輸出對稱電橋的輸出電壓要比電源對稱電橋的輸出電壓大，即它們的靈敏度要高。因此在使用中多采用等臂電橋或輸出對稱電橋。在實(shí)際使用中為了進(jìn)一步提高靈敏度，常采用等臂電橋，四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工(6)作形式，R]=R+AR,R2=R-AR,R3=R+AR,R4=R-AR將上述條件代入式(1)得(6)由式(6)看出，由于充分利用了雙差動作用，它的輸出電壓為單臂工作時(shí)的4倍，所以大大提高了測量的靈敏度。第2章 電阻式傳感器思考題答案由于環(huán)境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。熱電阻的測量電路采用阻值為120Q靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片和阻值為120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓為4V，并假定負(fù)載電阻無窮大。當(dāng)應(yīng)變片上的應(yīng)變分別為1和1000時(shí)，試求單臂、雙臂和全橋工作時(shí)的輸出電壓，并比較三種情況下的靈敏度。KeU KeU4x2x10-6 小解：單臂時(shí)U0=4，所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)U0=耳= 4 =2x10-6/V，應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)〃 KeU 4x2x10-3 KeU為U0=—^= 4 =2x10-3/v；雙臂時(shí)U0=-^一，所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)〃 KeU4x2x10-6 KeU4x2x10-3 ,小U0=——= 2 =4x10-6/V，應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為U0=——= 2 =4x10-3/V；全橋時(shí)U0=KeU，所以應(yīng)變?yōu)?時(shí)U0=8x10-6/V，應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為U0=8x10-3/V。從上面的計(jì)算可知：單臂時(shí)靈敏度最低，雙臂時(shí)為其兩倍，全橋時(shí)最高，為單臂的四倍。采用阻值R=120Q靈敏度系數(shù)K=2.0的金屬電阻應(yīng)變片與阻值R=120Q的固定電阻組成電橋，供橋電壓為10V。當(dāng)應(yīng)變片應(yīng)變?yōu)?000時(shí)，若要使輸出電壓大于10mV，則可采用何種工作方式（設(shè)輸出阻抗為無窮大）？解：由于不知是何種工作方式，可設(shè)為n，故可得：10mV〃 KeU2x10x10-10mVU= = 0n n得n要小于2,故應(yīng)采用全橋工作方式。如圖所示為一直流電橋，供電電源電動勢E=3V，R3=R4=100Q，R和R2為同型號的電阻應(yīng)變片，其電阻均為50Q，靈敏度系數(shù)K=2.0。兩只應(yīng)變片分別粘貼于等強(qiáng)度梁同一截面的正反兩面。設(shè)等強(qiáng)度梁在受力后產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?000，試求此時(shí)電橋輸出端電壓U0。題6圖KeU2x3x5x10-3解：此電橋?yàn)檩敵鰧ΨQ電橋，故U0=—r—= =15/mV光敏電阻有哪些重要特性，在工業(yè)應(yīng)用中是如何發(fā)揮這些特性的？答：光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它的重要特性是在無光照時(shí)阻值非常大，相當(dāng)于斷路，有光照時(shí)阻值變得很小，相當(dāng)于通路。在工業(yè)應(yīng)用中主要就是通過光的變化來各種電路的控制。第3章 電容式傳感器思考題答案試分析變面積式電容傳感器和變間隙式電容的靈敏度?為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應(yīng)注意什么問題？答：如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。當(dāng)動極板移動△］后，覆蓋面積就發(fā)生變化，電容量也隨之改變，其值為

C=sb(a-Ax)/d=C0~￡b?△x/d (1)電容因位移而產(chǎn)生的變化量為其靈敏度為 K=—=——Ax d可見增加b或減小d均可提高傳感器的靈敏度。直線位移型電容式傳感器為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的?采取什么措施可改善其非線性特征？答：下圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。圖中1為固定極板，2為與被測對象相連的活動極板。當(dāng)活動極板因被測參數(shù)的改變而引起移動時(shí)，兩極板間的距離d發(fā)生變化，從而改變了兩極板之間的電容量C?！闍 一— _ 4，、日，設(shè)極板面積為A，其靜態(tài)電容量為C= ，當(dāng)活動極板移動x后，其電容量為CC=工d—x=C0x21— d2當(dāng)x<<d時(shí)x則x則C=Co(1+-)(2)由式(1)可以看出電容量C與x不是線性關(guān)系，只有當(dāng)x<<d時(shí)，才可認(rèn)為是最近似線形關(guān)系。同時(shí)還可以看出，要提高靈敏度，應(yīng)減小起始間隙d過小時(shí)。但當(dāng)d過小時(shí)，又容易引起擊穿，同時(shí)加工精度要求也高了。為此，一般是在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)來改善這種情況。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線性，可采用差動式結(jié)構(gòu)。有一平面直線位移差動傳感器特性其測量電路采用變壓器交流電橋，結(jié)構(gòu)組成如圖所示。電容傳感器起始時(shí)b1=b2=b=200mm，a1=a2=20mm極距d=2mm，極間介質(zhì)為空氣，測量電路w1=3sin?rV，且u=u0。試求當(dāng)動極板上輸入一位移量Ax=5mm時(shí)，電橋輸出電壓u。。題3圖解：根據(jù)測量電路可得u=u=^^-u=u=^_x3sin頑=750sinB/mv0 C0iai20變間隙電容傳感器的測量電路為運(yùn)算放大器電路，如圖所示。 C0=200pF，傳感器的起始電容量Cx0=20pF,定動極板距離d0=1.5mm,運(yùn)算放大器為理想放大器(即K--,^一8),R極大，輸入電壓u1=5sin?tV。求當(dāng)電容傳感動極板上輸入一位移量Ax=0.15mm使d0減小時(shí)，電路輸出電壓u°為多少？解由測量電路可得u=-匕u=- —u=；。?一x5sinat=45sina/v0CiCdi20x1.5 /vx x0——0— d—Ax 1.5—0.150如圖3-22所示正方形平板電容器，極板長度a=4cm,極板間距離心0.2mm.若用此變面積型傳感器測量位移x,試計(jì)算該傳感器的靈敏度并畫出傳感器的特性曲線.極板間介質(zhì)為空氣,￡0=8.85x10-12F/m。解：這是個變面積型電容傳感器，共有4個小電容并聯(lián)組成。

4ea2-04ea2-0-54x16x10-4x8.85x10-122x10-3=28.32/pFC=——0~ =C+kx=28.32—70.8x （x的單位為米） AC=C—C=———0~~-x 5 0 x0 5/pFK=匕-C0=4e0a=4x8.85x10-12x4x10-2=7。?x 5 2x10-3/pF第四章 電感式傳感器思考題答案影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是什么？答：影響差動變壓器輸出線性度和靈敏度的主要因素是：傳感器幾何尺寸、線圈電氣參數(shù)的對稱性、磁性材料的殘余應(yīng)力、測量電路零點(diǎn)殘余電動勢等。電渦流式傳感器的靈敏度主要受哪些因素影響？它的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？答：電渦流式傳感器的靈敏度主要受導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀，線圈的幾何參數(shù)，激勵電流頻率以及線圈到被測導(dǎo)體間的距離等因素影響。電渦流式傳感結(jié)構(gòu)簡單、頻率響應(yīng)寬、靈敏度高、測量范圍大、抗干憂能力強(qiáng)，特別是有非接觸測量的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。試說明圖4.12所示的差動相敏檢波電路的工作原理。答：如圖所示，設(shè)差動電感傳感器的線圈阻抗分別為Z］和Z2。當(dāng)銜鐵處于中間位置時(shí)，Z］=Z2=Z，電橋處于平衡狀態(tài)，C點(diǎn)電位等于D點(diǎn)地位，電表指示為零。當(dāng)銜鐵上移，上部線圈阻抗增大，Z］=Z+^Z，則下部線圈阻抗減少，Z2=Z-AZo如果輸入交流電壓為正半周，則A點(diǎn)電位為正，B點(diǎn)電位為負(fù)，二極管V］、V4導(dǎo)通，V2、V3截止。在A-E-C-B支路中，C點(diǎn)電位由于Z1增大而比平衡時(shí)的C點(diǎn)電位降低；而在A-F-D-B支中中，D點(diǎn)電位由于Z2的降低而比平衡時(shí)D點(diǎn)的電位增高，所以D點(diǎn)電位高于C點(diǎn)電位，直流電壓表正向偏轉(zhuǎn)。如果輸入交流電壓為負(fù)半周，A點(diǎn)電位為負(fù)，B點(diǎn)電位為正，二極管V2、V3導(dǎo)通，V］、V4截止，則在A-F-C-B支中中，C點(diǎn)電位由于Z2減少而比平衡時(shí)降低（平衡時(shí)，輸入電壓若為負(fù)半周，即B點(diǎn)電位為正，A點(diǎn)電位為負(fù)，C點(diǎn)相對于B點(diǎn)為負(fù)電位，Z2減少時(shí)，C點(diǎn)電位更負(fù)）；而在A-E-D-B支路中，D點(diǎn)電位由于Z1的增加而比平衡時(shí)的電位增高，所以仍然是D點(diǎn)電位高于C點(diǎn)電位，電壓表正向偏轉(zhuǎn)。同樣可以得出結(jié)果：當(dāng)銜鐵下移時(shí)，電壓表總是反向偏轉(zhuǎn)，輸出為負(fù)。如圖所示的差動電感式傳感器的橋式測量電路，L］、L2為傳感器的兩差動電感線圈的電感，其初始值均為L0。R］、R2為標(biāo)準(zhǔn)電阻，u為電源電壓。試寫出輸出電壓u0與傳感器電感變化量△▲間的關(guān)系。解：輸出與輸入的關(guān)系是若電感增量無窮小，且兩個電阻均為R，則：題4圖 題5圖如圖所示為一差動整流電路，試分析電路的工作原理。答：這是簡單的電壓輸出型，動鐵芯移動時(shí)引起上下兩個全波整流電路輸出差動電壓，中間可調(diào)整零位，輸出電壓與鐵芯位移成正比。這種電路由二極管的非線性影響以及二極管正向飽和壓降和反向漏電流的不利影響較大。第5章 熱電偶傳感器習(xí)題答案什么是金屬導(dǎo)體的熱電效應(yīng)?試說明熱電偶的測溫原理。答：熱電效應(yīng)就是兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個回路，其兩端相互連接時(shí)，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，回路中就會產(chǎn)生一個電動勢，該電動勢的方向和大小與導(dǎo)體的材料及兩接點(diǎn)的溫度有關(guān)。熱電偶測溫就是利用這種熱電效應(yīng)進(jìn)行的，將熱電偶的熱端插入被測物，冷端接進(jìn)儀表，就能測量溫度。試分析金屬導(dǎo)體產(chǎn)生接觸電動勢和溫差電動勢的原因。答：當(dāng)A和B兩種不同材料的導(dǎo)體接觸時(shí)，由于兩者內(nèi)部單位體積的自由電子數(shù)目不同即電子密度不同)，因此，電子在兩個方向上擴(kuò)散的速率就不一樣?，F(xiàn)假設(shè)導(dǎo)體A的自由電子密度大于導(dǎo)體B的自由電子密度，則導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的電子數(shù)要比導(dǎo)體B擴(kuò)散到導(dǎo)體A的電子數(shù)大。所以導(dǎo)體A失去電子帶正電荷，導(dǎo)體B得到電子帶負(fù)電荷，于是，在A、B兩導(dǎo)體的接觸界面上便形成一個由A到B的電場。該電場的方向與擴(kuò)散進(jìn)行的方向相反，它將引起反方向的電子轉(zhuǎn)移，阻礙擴(kuò)散作用的繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)擴(kuò)散作用與阻礙擴(kuò)散作用相等時(shí)，即自導(dǎo)體A擴(kuò)散到導(dǎo)體B的自由電子數(shù)與在電場作用下自導(dǎo)體B到導(dǎo)體A的自由電子數(shù)相等時(shí)，便處于一種動態(tài)平衡狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，A與B兩導(dǎo)體的接觸處就產(chǎn)生了電位差，稱為接觸電動勢。對于導(dǎo)體A或B，將其兩端分別置于不同的溫度場t、t0中(t>t0)。在導(dǎo)體內(nèi)部，熱端的自由電子具有較大的動能，向冷端移動，從而使熱端失去電子帶正電荷，冷端得到電子帶負(fù)電荷。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了一個由熱端指向冷端的靜電場。該電場阻止電子從熱端繼續(xù)跑到冷端并使電子反方向移動，最后也達(dá)到了動態(tài)平衡狀態(tài)。這樣，導(dǎo)體兩端便產(chǎn)生了電位差，我們將該電位差稱為溫差電動勢。簡述熱電偶的幾個重要定律，并分別說明它們的實(shí)用價(jià)值。答：一是勻質(zhì)導(dǎo)體定律：如果熱電偶回路中的兩個熱電極材料相同，無論兩接點(diǎn)的溫度如何，熱電動勢為零。根據(jù)這個定律，可以檢驗(yàn)兩個熱電極材料成分是否相同，也可以檢查熱電極材料的均勻性。二是中間導(dǎo)體定律：在熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體，只要第三種導(dǎo)體的兩接點(diǎn)溫度相同，則回路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在回路中直接接入各種類型的顯示儀表或調(diào)節(jié)器，也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態(tài)金屬中或直接焊在金屬表面進(jìn)行溫度測量。三是標(biāo)準(zhǔn)電極定律：如果兩種導(dǎo)體分別與第三種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢已知，則由這兩種導(dǎo)體組成的熱電偶所產(chǎn)生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢，則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計(jì)算出來。四是中間溫度定律：熱電偶在兩接點(diǎn)溫度t、t0時(shí)的熱電動勢等于該熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、tn和tn、t0時(shí)的相應(yīng)熱電動勢的代數(shù)和。中間溫度定律為補(bǔ)償導(dǎo)線的使用提供了理論依據(jù)。 nn試述熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)膸追N主要方法和補(bǔ)償原理。答：熱電偶冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕校阂皇抢涠撕銣胤ā＿@種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合，有0°C恒溫器和其他恒溫器兩種；二是補(bǔ)償導(dǎo)線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室)，其實(shí)質(zhì)是相當(dāng)于將熱電極延長。根據(jù)中間溫度定律，只要熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線的二個接點(diǎn)溫度一致，是不會影響熱電動勢輸出的；三是計(jì)算修正法。修正公式為：E(t,t)=E(t,t)+E(t,t)；四是電橋AB0AB1AB1 0補(bǔ)償法。利用不平衡電橋產(chǎn)生的電動勢補(bǔ)償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化，工作原理如下圖所示。圖中，e為熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢，U為回路的輸出電壓?；芈分写恿艘粋€補(bǔ)償電橋。R1~R5及rcm均為橋臂電阻。rcm是用漆包銅絲繞制成的，它和熱電偶的冷端感受同一溫度°R]?R5均用錳銅絲繞成，阻值穩(wěn)定。在橋路設(shè)計(jì)時(shí)，使R1=R2，并且R]、R2的阻值要比橋路中其他電阻大得多。這樣，即使電橋中其他電阻的阻值發(fā)生變化，左右兩橋臂中的電流卻差不多保持不變，從而認(rèn)為其具有恒流特性。線路設(shè)計(jì)使得I]=I2=I/2=0.5mA?；芈份敵鲭妷篣為熱電偶的熱電動勢e、橋臂電阻Rcm的壓降URCM及另一橋臂電阻R5的壓降UR5三者的代數(shù)和：當(dāng)熱電偶的熱端溫度一定，冷端溫度升高時(shí)，熱電動勢將會減小。與此同時(shí)，銅電阻rcm的阻值將增大，從而使urcm增大，由此達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康?。自動補(bǔ)償?shù)臈l件應(yīng)為用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量溫度，已知冷端溫度為40r，用高精度毫伏表測得這時(shí)的熱電動勢為29.188mV，求被測點(diǎn)的溫度。解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(40，0)=1.638mV，根據(jù)式(5-2-1)計(jì)算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為t=700,(30.826-29.129)x100=740.9r

33.275-29.129已知伯銠10-伯(S)熱電偶的冷端溫度t0=25°C，現(xiàn)測得熱電動勢E(t，t0)=11.712mV，求熱端溫度是多少度？解：由伯銠10-伯熱電偶分度表查出E(25,0)=0.161mV，根據(jù)式(5-2-1)計(jì)算出再通過分度表查出其對應(yīng)的實(shí)際溫度為(11.873-11.851)x100

t=1200+ =1216.8C13.159-11.851已知鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶的熱端溫度t=800C，冷端溫度t0=25C，求E(t，to)是多少毫伏？解：由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表可查得E(800，0)=33.275mV，E(25，0)=1.024mV，故可得E(800，5)=33.275-1.024=32.251mV現(xiàn)用一支鎳鉻-康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30C，動圈顯示儀表(機(jī)械零位在0C)指示值為400C，則認(rèn)為熱端實(shí)際溫度為430C，對不對?為什么?正確值是多少？解：不對，因?yàn)閮x表的機(jī)械零位在0C，正確值為400Co如圖5.14所示之測溫回路，熱電偶的分度號為K，毫伏表的示值應(yīng)為多少度？答：毫伏表的示值應(yīng)為(尸2-60匹。用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量某爐溫的測量系統(tǒng)如圖5.15所示，已知：冷端溫度固定在0C，t0=30C，儀表指示溫度為210C，后來發(fā)現(xiàn)由于工作上的疏忽把補(bǔ)償導(dǎo)線A'和B'，相互接錯了，問：爐溫的實(shí)際溫度t為多少度？解：實(shí)際溫度應(yīng)為270C，因?yàn)榻臃春蟛坏珱]有補(bǔ)償?shù)剑€抵消了30C，故應(yīng)該加上60Co圖5.14 圖5.15第6章 壓電傳感器習(xí)題答案1.為什么說壓電式傳感器只適用于動態(tài)測量而不能用于靜態(tài)測量？答：因?yàn)閴弘娛絺鞲衅魇菍⒈蛔訙y量轉(zhuǎn)換成壓電晶體的電荷量，可等效成一定的電容，如被測量為靜態(tài)時(shí)，很難將電荷轉(zhuǎn)換成一定的電壓信號輸出，故只能用于動態(tài)測量。壓電式傳感器測量電路的作用是什么?其核心是解決什么問題？答：壓電式傳感器測量電路的作用是將壓電晶體產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，其核心是要解決微弱信號的轉(zhuǎn)換與放大，得到足夠強(qiáng)的輸出信號。一壓電式傳感器的靈敏度K]=10pC/MPa，連接靈敏度K2=0.008V/pC的電荷放大器，所用的筆式記錄儀的靈敏度K3=25mm/V，當(dāng)壓力變化Ap=8MPa時(shí)，記錄筆在記錄紙上的偏移為多少？解：記錄筆在記錄紙上的偏移為S=10X0.008X25X8=16/mm某加速度計(jì)的校準(zhǔn)振動臺，它能作50Hz和1g的振動，今有壓電式加速度計(jì)出廠時(shí)標(biāo)出靈敏度K=100mV/g，由于測試要求需加長導(dǎo)線，因此要重新標(biāo)定加速度計(jì)靈敏度，假定所用的阻抗變換器放大倍數(shù)為1,電壓放大器放大倍數(shù)為100，標(biāo)定時(shí)晶體管毫伏表上指示為9.13V，試畫出標(biāo)定系統(tǒng)的框圖，并計(jì)算加速度計(jì)的電壓靈敏度。解：此加速度計(jì)的靈敏度為叱，9130K=而^=91.3mV/g標(biāo)定系統(tǒng)框圖如下：第7章光電式傳感器光電效應(yīng)有哪幾種?與之對應(yīng)的光電元件各有哪些？答：光電效應(yīng)有外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)三種。基于外光電效應(yīng)的光電元件有光電管、光電倍增管等；基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等；基于光生伏特效應(yīng)的光電元件有光電池等。常用的半導(dǎo)體光電元件有哪些?它們的電路符號如何？答：常用的半導(dǎo)體光電元件有光敏二極管、光敏三極管和光電池三種。它們的電路符號如下圖所示：對每種半導(dǎo)體光電元件，畫出一種測量電路。答：光敏二極管、三極管及光電池的測量電路如下圖所示。.什么是光電元件的光譜特性？答：光電元件的光譜特性是指入射光照度一定時(shí)，光電元件的相對靈敏度隨光波波長的變化而變化，一種光電元件只對一定波長范圍的人射光敏感，這就是光電元件的光譜特性。.光電傳感器由哪些部分組成?被測量可以影響光電傳感器的哪些部分？答：光電傳感器通常由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成，如圖所示。圖中①1是光源發(fā)出的光信號，①2是光電器件接受的光信號，被測量可以是x1或者x2，它們能夠分別造成光源本身或光學(xué)通路的變化，從而影響傳感器輸出的電信號I。光電傳感器設(shè)計(jì)靈活，形式多樣，在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。模擬式光電傳感器有哪幾種常見形式？答：模擬式光電傳感器主要有四種。一是光源本身是被測物，它發(fā)出的光投射到光電元件上，光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數(shù)，如圖a所示。這種型式的光電傳感器可用于光電比色高溫計(jì)和照度計(jì)；二是恒定光源發(fā)射的光通量穿過被測物，其中一部分被吸收，剩余的部分投射到光電元件上，吸收量取決于被測物的某些參數(shù)。如圖b所示?？捎糜跍y量透明度、混濁度；三是恒定光源發(fā)射的光通量投射到被測物上，由被測物表面反射后再投射到光電元件上，如圖c所示。反射光的強(qiáng)弱取決于被測物表面的性質(zhì)和狀態(tài)，因此可用于測量工件表面粗糙度、紙張的白度等；四是從恒定光源發(fā)射出的光通量在到達(dá)光電元件的途中受到被測物的遮擋，使投射到光電元件上的光通量減弱，光電元件的輸出反映了被測物的尺寸或位置。如圖d所示。這種傳感器可用于工件尺寸測量、振動測量等場合。第8章霍爾傳感器習(xí)題答案什么是霍爾效應(yīng)？答：在置于磁場的導(dǎo)體或半導(dǎo)體中通入電流，若電流與磁場垂直，則在與磁場和電流都垂直的方向上會出現(xiàn)一個電勢差，這種現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，是由科學(xué)家愛德文?霍爾在1879年發(fā)現(xiàn)的。產(chǎn)生的電勢差稱為霍爾電壓。為什么導(dǎo)體材料和絕緣體材料均不宜做成霍爾元件？答：因?yàn)閷?dǎo)體材料的"雖然很大，但0很小，故不宜做成元件，而絕緣材料的0雖然很大，但"很小，故也不宜做成元件。為什么霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料？答：因?yàn)樵贜型半導(dǎo)體材料中，電子的遷移率比空穴的大，且"/"p，所以霍爾元件一般采用N型半導(dǎo)體材料?；魻栰`敏度與霍爾元件厚度之間有什么關(guān)系？答：霍爾靈敏度與霍爾元件厚度成反比，K=馬。Hnqd什么是霍爾元件的溫度特性？如何進(jìn)行補(bǔ)償？答：霍爾元件的溫度特性是指元件的內(nèi)阻及輸出與溫度之間的關(guān)系。與一般半導(dǎo)體一樣，由于電阻率、遷移率以及載流子濃度隨溫度變化，所以霍爾元件的內(nèi)阻、輸出電壓等參數(shù)也將隨溫度而變化?；魻栐囟妊a(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕欣幂斎牖芈返拇?lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償和利用輸出回路的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償兩種。1)利用輸入回路的串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。下圖是輸入補(bǔ)償?shù)幕揪€路，圖中的四端元件是霍爾元件的符號。兩個輸入端串聯(lián)補(bǔ)償電阻R并接恒電源，輸出端開路。根據(jù)溫度特性，元件霍爾系數(shù)和輸入內(nèi)阻與溫度之間的關(guān)系式為RHt=RH0(1+at) R=R.0(1+pt)式中，七為溫度1為t時(shí)霍爾系數(shù)；Rho為0。。時(shí)的霍爾系數(shù)；Rit為溫度為t時(shí)的輸入電阻；邕為0。。時(shí)的輸入電阻；a為霍爾電壓的溫度系數(shù)，6為輸入電阻的溫度系數(shù)。當(dāng)溫度變化乙t時(shí)，其增量為：乙RH=RH0a乙t乙R.=Ri06乙t根據(jù)U=R當(dāng)及I=E/(R+R)，可得出霍爾電壓隨溫度變化的關(guān)系式為U=R學(xué)8云與HHd 1 HHdR+Rit對上式求溫度的導(dǎo)數(shù)，可得增量表達(dá)式AU=U(a—:i0。)攵 (1)H H0 R+R要使溫度變化時(shí)霍爾電壓不變，必須使a=#^=0R+R即R=R0(°-以)(2)a式(1)中的第一項(xiàng)表示因溫度升高霍爾系數(shù)引起霍爾電壓的增量，第二項(xiàng)表示輸入電阻因溫度升高引起霍爾電壓減小的量。很明顯，只有當(dāng)?shù)谝豁?xiàng)時(shí)，才能用串聯(lián)電阻的方法減小第二項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償。將元件的a、6值代入式(2)，根據(jù)R1o的值就可確定串聯(lián)電阻R的值。(2)利用輸出回路的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償?！蠄D為補(bǔ)償原理電路圖，霍爾元件的輸入采用恒流源，使控

制電流I穩(wěn)定不變。這樣，可以不考慮輸入回路的溫度影響。輸出回路的輸出電阻及霍爾電壓與溫度之間的關(guān)系為UHt=UH0(1+at)Rvt=Rv0(1+Pt)TOC\o"1-5"\h\z式中，UHt為溫度為t時(shí)的霍爾電壓；UH0為0時(shí)的霍爾電壓；七為溫度為t時(shí)的輸出電阻；、為。時(shí)的輸出電阻。負(fù)載rl上的電壓ul為 " vU=[U(1+at)]R/[R(1+Pt)+R] (3)LH0 Lv0 L為使UL不隨溫度變化，可對式(3)求導(dǎo)數(shù)并使其等于零，可得RL/Rv0ep/a.gp/a (4)最后，，將實(shí)際使用的霍爾元件的a、P值代入，便可得出溫度補(bǔ)償時(shí)的鳥值。當(dāng)Rl二、時(shí)，補(bǔ)償最好。 v集成霍爾傳感器有什么特點(diǎn)？答：集成霍爾傳感器的特點(diǎn)主要是取消了傳感器和測量電路之間的界限，實(shí)現(xiàn)了材料、元件、電路三位一體。集成霍爾傳感器與分立相比，由于減少了焊點(diǎn)，因此顯著地提高了可靠性。此外，它具有體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。寫出你認(rèn)為可以用霍爾傳感器來檢測的物理量。答：可以用霍爾傳感器來檢測的物理量有力、力矩、壓力、應(yīng)力、位置、位移、速度、加速度、角度、轉(zhuǎn)速、磁場量等等。設(shè)計(jì)一個采用霍爾傳感器的液位控制系統(tǒng)。答：液位控制系統(tǒng)原理如圖所示，霍爾元件固定不動，磁鐵與探測桿固定在一起，連接到裝液體的容器旁邊，通過管道與內(nèi)部連接。當(dāng)液位達(dá)到控制位置時(shí)霍爾元件輸出控制信號，通過處理電路和電磁閥來控制液壓閥門的開啟和關(guān)閉，如液位低于控制位置時(shí)開啟閥門，超過控制位置時(shí)則關(guān)閉閥門。全國2001年10月自學(xué)考試傳感器與檢測技術(shù)試卷課程代碼：02202第一部分選擇題(共24分)一、單項(xiàng)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(xiàng)中只有一個選項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測量的是()A.一、單項(xiàng)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(xiàng)中只有一個選項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、下列被測物理量適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測量的是()A.壓力 B.力矩屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是()A.重復(fù)性 B.線性度按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于A.光電式傳感器C.壓電式傳感器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C.變介質(zhì)型多選和未選均無分。1.2.3.4.C.溫度D.厚度C.靈敏度)電容式傳感器磁電式傳感器D.固有頻率B.D.)B.D.變極距型容柵型5.A.B.C.5.A.B.C.D.6.7.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C.前置放大器的輸出阻抗固體半導(dǎo)體攝像元件CCD是一種(A.PN結(jié)光電二極管電路B.D.)B.)電纜的長度前置放大器的輸入阻抗PNP型晶體管集成電路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()兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián)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

C.MOS型晶體管開關(guān)集成電路 D.NPNC.MOS型晶體管開關(guān)集成電路 D.NPN型晶體管集成電路將電阻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 B.抑制差模噪聲C.克服串?dāng)_ D.消除電火花干擾在采用限定最大偏差法進(jìn)行數(shù)字濾波時(shí)，若限定偏差A(yù)Y<0.01，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( )A.0.301 B.0.303若模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)為10電壓信號為( )A.1.22mV B.2.44mV周期信號的自相關(guān)函數(shù)必為( )A.周期偶函數(shù)C.周期奇函數(shù)已知函數(shù)x⑴的傅里葉變換為X(f)A.2X(L)B.2X(L)3 3 3C.0.308最大輸入信號為2.5V,D.0.315則該轉(zhuǎn)換器能分辨出的最小輸入C.3.66mVD.4.88mVB.非周期偶函數(shù)D.非周期奇函數(shù)則函數(shù)y(t)=2x(3t)的傅里葉變換為()C.2X(f)

3D.2X(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(jìn)行動態(tài) 的主要目的是檢測傳感器的動態(tài)性能指標(biāo)。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(biāo)永久改變的條件下，允許超過的能力。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。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(jì)算公式為r=。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)。在用帶孔圓盤所做的光電扭矩測量儀中，利用孔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 型的。20.一個半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為180，半導(dǎo)體材料的彈性模量為1.8X105Mpa，其中壓阻系數(shù)nL為Pa-1。21.圖像處理過程中直接檢測圖像灰度變化點(diǎn)的處理方法稱。熱敏電阻常數(shù)B大于零的 溫度系數(shù)的熱敏電阻。若測量系統(tǒng)無接地點(diǎn)時(shí)，屏蔽導(dǎo)體應(yīng)連接到信號源的 。交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為Z，Z，Z，Z，各阻抗的相位角分別為甲、甲、甲、甲，若1 2 3 4 1 2 3 4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放大器相連時(shí)各自的特點(diǎn)?；卮鹋c直線式感應(yīng)同步器有關(guān)的下列問題：它由哪兩個繞組組成？鑒相式測量電路的作用是什么？簡述壓磁式扭矩儀的工作原理。說明薄膜熱電偶式溫度傳感器的主要特點(diǎn)。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。

30.四、31.3230.四、31.32.值。33.五、34.采用逐次逼近法的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器主要由哪幾部分組成？計(jì)算題(本大題共3小題，每小題8分，共24分)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：被測軸的轉(zhuǎn)速是每分鐘多少轉(zhuǎn)？在上述情況下，如果計(jì)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？一熱敏電阻在0°C和100°C時(shí)，電阻值分別為200kQ和10kQ。試計(jì)算該熱敏電阻在20°C時(shí)的電阻35.求正弦信號x(t)=x0sin31的自相關(guān)函數(shù)。應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題8分，共16分)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。⑵若VREF=10V輸入信號D3D2D1D0=1000，試計(jì)算輸出電壓V0=?已知某信號的傅里葉級數(shù)展開式為REFQt 2R叢l/i EZZJ c<0RU 2R/)項(xiàng)卜\o"CurrentDocument"￡ (2RD\匚：□ ,2RU--2Rco+-X題34圖W4A題34圖小E4A?nn，、+x(t)= sincosnS*町1nn 2 °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。全國2001年10月自考傳感器與檢測技術(shù)試卷答案課程代碼：02202一、 單項(xiàng)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.A10.B11.A12.B二、 填空題(本大題共12小題，每小題1分，共12分)15.智17.細(xì)19.極距21.微13.15.智17.細(xì)19.極距21.微能化 16.(^K0/K0)X100%分 18.增大(或間隙) 20.1X10-922.負(fù)22.負(fù)23.對地低阻抗端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(qiáng)導(dǎo)磁材料。根據(jù)磁彈效應(yīng)，當(dāng)軸受扭矩作用時(shí)，軸的磁導(dǎo)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。主要特點(diǎn)是：熱容量小(或熱慣性小)，時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)速度快。(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。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(jì)算題(本大題共3小題，每小題8分，共24分)60f60x72(1)n=——= =120(轉(zhuǎn)/分)Z36(2)頻率計(jì)的計(jì)數(shù)裝置讀數(shù)誤差為±1個數(shù)字，對應(yīng)的角位移為土-轉(zhuǎn)=±【轉(zhuǎn)故其最大轉(zhuǎn)速Z36誤差為±【(轉(zhuǎn)/分)36熱敏電阻的一般表達(dá)式為：式中：Rt為溫度T=t+273.15(K)時(shí)的熱敏電阻的電阻值； R0為溫度T0=t0+273.15(K)時(shí)的熱敏電阻的電阻值；設(shè)t0=20°C,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TOC\o"1-5"\h\zcm ,11、200=R°exp[B(〒-t^)]t=273.15+0 (1)0_「 —1 1、、10=R0eXP[B(T一F)]T=273.15+100 (2)0(1)、(2)兩式兩邊取對數(shù)有因此該熱敏電阻在20C的電阻值為：33.Rx(t)=lim項(xiàng)』Tx(t)x(t+T)dtT—81五、應(yīng)用題(本大題共2小題，每小題8分，共16分)「 -V(1)V=—^refx(Dx23+Dx22+Dx21+D+2。)(2)當(dāng)D3D2D]D0=1000時(shí)，直流分量A0=0一次諧波分量A1=4A二次諧波分量A2=0三次諧波分量A=4A3 3兀四次諧波分量A4=0五次諧波分量A=竺5 5兀其幅值譜如右圖所示。全國2002年10月自學(xué)考試傳感器與檢測技術(shù)試題

課程代碼：02202一、單項(xiàng)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(xiàng)中只有一個選項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是( )A.遲滯 B.過沖量C.穩(wěn)定性 D.線性度

TOC\o"1-5"\h\z傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的（ ）線性度越好 B.遲滯越小C.重復(fù)性越好 D.分辨力越高我國省、部一級計(jì)量站使用的一等標(biāo)準(zhǔn)測力機(jī)所允許的測量誤差為 ）A,+0.1% B,+0.01%C.+0.001% D,+0.0001%感應(yīng)同步器的作用是測量（ ）A.電壓C.A.電壓C.位移下列測力傳感器中，A.自感式傳感器C.電容式傳感器D.相位差屬于發(fā)電型測力傳感器的是（ ）磁電感應(yīng)式傳感器D.應(yīng)變式傳感器極對數(shù)為4的永磁式交流測速發(fā)電機(jī)，當(dāng)其軸與轉(zhuǎn)速為600（轉(zhuǎn)/分）的被測軸相連接時(shí)，則其輸出交變電動勢的頻率為（ ）A.40Hz B.300HzC.600Hz D.2400Hz視覺傳感器的掃描部的主作用是（ ）聚成光學(xué)圖像信號將光學(xué)圖像信號轉(zhuǎn)換成電信號將二維圖像信號轉(zhuǎn)換為時(shí)間序列一維信號抽出有效信號TOC\o"1-5"\h\z熱敏電阻式濕敏元件能夠直接檢測（ ）A.溫度 B.溫度差相對濕度 D.絕對濕度在采樣保持環(huán)節(jié)中，采樣開關(guān)被斷開的時(shí)間稱為（ ）采樣時(shí)間 B.保持時(shí)間C.采樣周期 D.緩沖時(shí)間封裝在光電隔離耦合器內(nèi)部的是（ ）B.一個光敏二極管和一個光敏三極管D.一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管B.一個光敏二極管和一個光敏三極管D.一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管）C.兩個發(fā)光二極管或兩個光敏三極管若周期信號x（t）的周期為T，則其基波角頻率為（,2兀 兀A.— B.—T TC.2T 叫已知信號x（t）與信號y（t）完全不相關(guān)，則該二信號的互相關(guān)系數(shù)滿足（ ）A.Pxy。）＞1 B.PxyW）=1C.0＜Pxy（T）＜1 D.Pxy（T）=0二、填空題（本大題共12小題，每小題1分，共12分）13.運(yùn)算8L=13.運(yùn)算8L=_ x100%是計(jì)算傳感器.ymax—ymin的公式。能力是指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標(biāo)永久改變的條件下，允許超過測量范圍傳感器的能力是指傳感器在不致引起規(guī)定性能指標(biāo)永久改變的條件下，允許超過測量范圍的能力。當(dāng)環(huán)境濕度改變時(shí)，必須對電容式傳感器重新進(jìn)行靜要使直流電橋平衡，必須使電橋相對臂電阻值的 相等。電容式扭矩測量儀是將軸受扭矩作用后的兩端面相對的變化量變換成電容器兩極板之間的相對有效面積的變化量，從而引起電容量的變化來測量扭短的。脈沖式測速發(fā)電機(jī)輸出電壓的和被測軸轉(zhuǎn)速之間保持嚴(yán)格的比例關(guān)系。紅外圖像傳感器通常由紅外敏感元件和電子電路組成。在熱電偶中，當(dāng)引入第三個導(dǎo)體時(shí)，只要保持其兩端的溫度相同，則對總熱電動勢無影響。這一結(jié)論被稱為熱電偶的定律。TOC\o"1-5"\h\z數(shù)據(jù)處理中使用的溫度補(bǔ)償方法有公式法和 。兩個電路之間存在的寄生電容使用一個電路的 化影響到另一個電路。周期信號頻譜的特點(diǎn)是離散性、諧波性和 。當(dāng)信號的方差變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，該信號的標(biāo)準(zhǔn)差將變?yōu)樵瓉淼?倍。三、 問答題（本大題共6小題，每小題4分，共24分）壓電式傳感器往往采用多片壓電晶片串聯(lián)或并聯(lián)方式，當(dāng)采用多片壓電晶片并聯(lián)方式時(shí)，適合于測量何種信號？就某一確定的差動變壓器式位移傳感器而言，當(dāng)激勵電壓的幅值恒定時(shí)，其輸出電壓的幅值和相位分別取決于被測位移的哪些信息？簡述半導(dǎo)體P-N結(jié)溫度傳感器的工作機(jī)理。熱電型紅外光導(dǎo)攝像管與可見光光導(dǎo)攝像管在電路中所采用的前置放大器有何差別?為什么？有源濾波器與無源濾波器相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？分別說明信號x（t）的均值px、方差。2x、均方值甲2x的含義并寫出三者間的聯(lián)系式。四、 計(jì)算題（本大題共3小題「每小題8分，共24分）'已知：輸入應(yīng)變儀的應(yīng)變?yōu)?86pS，應(yīng)變儀的靈敏度為31pA/pS，記錄儀的靈敏度為5mm/mA,求記錄儀輸出的偏移量。（注：p￡代表一個應(yīng)變單位）某位移傳感器在校準(zhǔn)時(shí)測得的數(shù)據(jù)如下表，若該傳感器的線性表達(dá)式為x=a0+a1n，試用最小二乘法(b=U(a+an—x)2)計(jì)算a和a。0 1ii 0 1i=1脈沖數(shù)n. i 1020304050位移值xi（mm）0.10.20.30.40.5圖示串聯(lián)式測溫電路，其中Rt=R0[1+a（t-t0）]為感溫?zé)犭娮瑁琑s為常值電阻，E為工作電壓，U0為輸出電壓，a=0.02/°C.當(dāng)給定溫度為0°C，Rt的電阻值為10kQ，若測溫范圍為0°C?400°C，輸出電壓U的范圍是1V?5V，試計(jì)算工作電壓E和常值電阻R各取多少?（U=叫）0 s 0Rt+Rs五、應(yīng)用題（本大題共2小題，每小題8分，共16分）用微型計(jì)算機(jī)、檎數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）板、濾波器、電荷放大器、壓電式力傳感器和打印機(jī)組成一個測力系統(tǒng)，試畫出該測力系統(tǒng)的方框圖。圖1所示矩形函數(shù)x（t）的頻譜為X（w）=Atsinc（竺），求圖2所示信號y（t）的頻譜，并畫出其幅值譜2sinx、圖。（sincx=）x做試題.沒答案？上自考365,網(wǎng)校名師為你詳細(xì)解答！浙江省2002年1月高等教育自學(xué)考試傳感器與檢測技術(shù)試卷課程代碼：02202一、填空題（每空1分，共15分）如果僅僅檢測是否與對象物體接觸，可使用作為傳感器。

紅外圖像傳感器由紅外敏感元件和電路組成。 dR在電阻應(yīng)變片公式，-R-=（1+2p）￡+入E￡中，入代表利用電渦流位移傳感器測量轉(zhuǎn)速時(shí)，被測軸齒盤的材料必須。當(dāng)磁頭相對于磁尺不動時(shí)，仍有感應(yīng)電動勢輸出的是靜態(tài)磁頭，且輸出電勢的幅值所決定。動態(tài)標(biāo)定的目的，是檢驗(yàn)測試傳感器的 指標(biāo)。確定靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)的關(guān)鍵是選用被測非電量（或電量）的標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器和。傳感器的頻率響應(yīng)特性，必須在所測信號頻率范圍內(nèi)，保才條件。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(dǎo)體氣敏器件非常適宜檢測濃度較 的微量氣體。有源濾波器由集成運(yùn)放和組成。采用電源供電的電橋稱為交流電橋。多路模擬開關(guān)由 和多路雙向模擬開關(guān)組成。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(jìn)彳。若隨機(jī)信號x（t）、y（t）的均值都為零，當(dāng)T一8時(shí)，它們的互相關(guān)函數(shù)Rxy（T）=。二、單項(xiàng)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）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.盡量高些 D.任意（ ）傳感器可用于醫(yī)療上-50°C?150°C之間的溫度測量。A.金屬輻射式 B.熱電偶C.半導(dǎo)體三極管 D.比色計(jì)TOC\o"1-5"\h\z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.信號是交流的差動電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為（ ）C.D.0AR EC.D.0R1概率密度函數(shù)提供了隨機(jī)信號（A.沿頻率軸分布概率密度函數(shù)提供了隨機(jī)信號（A.沿頻率軸分布C.沿時(shí)域分布非線性度是表示校準(zhǔn)曲線（A.接近真值C.正反行程不重合非周期信號的頻譜是（ ）A.連續(xù)的C.基頻的整數(shù)倍莫爾條紋光柵傳感器的輸出是（A.數(shù)字脈沖式C.調(diào)頻式半導(dǎo)體應(yīng)變片具有（）的信息。沿幅值域分布沿尺度分布）的程度。偏離擬合直線D.重復(fù)性B.離散的D.脈沖函數(shù)）B.調(diào)幅式D.正弦波）等優(yōu)點(diǎn)。A.靈敏度高 B.溫度穩(wěn)定性好可靠性高 D.接口電路復(fù)雜一階系統(tǒng)的動態(tài)表征參數(shù)是（ ）A.線性度 B.固有頻率阻尼比 D.時(shí)間常數(shù)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(dǎo)體C.彈性元件 D.機(jī)器組件半導(dǎo)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C.保持不變結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器（A.材料物理特性C.結(jié)構(gòu)參數(shù)阻抗頭是測量振動系統(tǒng)（A.振動位移C.激振力D.歸零）的變化實(shí)現(xiàn)信號變換的。B.體積大小D.電阻值）的拾振器。B.振動加速度激振力及其響應(yīng)三、問答題（每小題5分，共30分）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?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?；卮鹣铝泻瘮?shù)哪些是周期函數(shù)、哪些是非周期函數(shù):X](t)=sin331，x2(t)=e-t，x3(t)=esin3，x4(t)=6(t)， x5(t)=sin[：t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。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。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(diǎn)是什么?渦流傳感器能否測量大位移量?為什么？四、計(jì)算題（每小題8分，共24分）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(dāng)分辨誤差為±1齒時(shí)，轉(zhuǎn)速測量誤差是多少？

由RC組成無源低通濾波器，已知R=500(Q),C=10(pF),試求：截止頻率f0，并畫出該濾波器的幅頻示意圖。.. ... ( ttA 設(shè)輸入信號x(t)=0.2cos125.6t--，判斷其是否在該濾波器的通頻帶內(nèi)。k 47試?yán)L出x(t)=2cos(2nf0t)+3的時(shí)域圖和頻域圖。五、應(yīng)用題(每小題8分，共16分)試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)，并簡要說明其作用原理；用圖說明兩個線圈在電橋電路中的接法。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(diǎn)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。 Z在圖中標(biāo)明應(yīng)變片的位置及Pz的測量電橋。 Z著力點(diǎn)移動對測量結(jié)果有無影響?為什么？做試題.沒答案？上自考365,網(wǎng)校名師為你詳細(xì)解答！浙江省2002年1月自考傳感器與檢測技術(shù)試題答案

課程代碼：02202一、填空題(每空1分，共15分)ON-OFF型微動開關(guān)電子掃描材料壓阻系數(shù)金屬磁頭所處的位置動態(tài)性能標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)不失真測量溫度差低RC網(wǎng)絡(luò)

交流地址譯碼器細(xì)分0二、單項(xiàng)選擇題(每小題1分，共15分)1.C2.C3.C4.D5.B6.B7.A8.A9.A10.D11.A12.C13.B14.C15.D三、問答題(每小題5分，共30分)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。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+Af,Af為頻率偏移，與X(t)幅值成正比。圖a 圖b3.x1(t)x3(t)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(shí)，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。布置原則有：貼在應(yīng)變最敏感部位，使其靈敏度最佳；在復(fù)合載荷下測量，能消除相互干擾；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。優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)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(dāng)測量范圍較小時(shí)，才能保證一定的線性度。四、計(jì)算題(每小題8分，共24分)1.(1)測量時(shí)，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=60fn=60f=6L2l=80(r/min)Z18(2)讀數(shù)誤差為±1齒，所以應(yīng)為￡轉(zhuǎn)，即:n=80^—(r/min)18

2.⑴成盅=2kx500x10x10-6=318(HZ)幅頻示意圖：旦=竺6=20(HZ)<f12兀2兀 0信號x(t)的頻率在該濾波器的通頻帶內(nèi)。3.由于1。6(f) 3。36(f)又 2cos(2nf0t)。6(f-f°)+6(f+f°)根據(jù)傅里葉變換的線性疊加原理：2cos(2nf0t)+3o6(f-f0)+36(f)+6(f+f°)時(shí)域圖見圖a，頻域圖見圖bx(t)AX(f)x(t)圖凌五、應(yīng)用題(每小題8分，共16分)(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。彈性圓桶的變形帶動銜鐵移動，使雙螺管線原理：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(shí)現(xiàn)力的測量。(2)電橋的接法如圖b所示：彈性圓桶銜鐵傳感器座/ 傳力塊彈性圓桶銜鐵傳感器座/ 2.(1)應(yīng)變片(R］、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(diǎn)位置的變化不會影響Pz的大小，因?yàn)樵陧敿馍系姆至PP,，P=P|+P"由PpP引起的電阻R、R的變化值之和保持不變，故P的測量不z1z2zz1z2 z1z2 1 3 z受著力點(diǎn)的移動而改變。做試題，沒答案？上自考365,網(wǎng)校名師為你詳細(xì)解答！浙江省2003年1月自考傳感器與檢測技術(shù)試題

課程代碼：02202一、 填空題（每空1分，共15分）如果所測試的信號隨時(shí)間周期變化或變化很快，這種測試稱測試。確定靜態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)的關(guān)鍵是選用被測非電量（或電量）的和標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)。渦流傳感器的線圈與被測物體的距離減小時(shí)，互感系數(shù)M將。TOC\o"1-5"\h\z半導(dǎo)體應(yīng)變片以壓阻效應(yīng)為主，它的靈敏度系數(shù)為金屬應(yīng)變片的 倍。測量準(zhǔn)靜態(tài)力信號時(shí)，要求電荷放大器的輸入阻抗1012（0）。周期信號展開為傅立葉級數(shù)后，其中A0表示直流分量的幅值，An表示分量的幅值。當(dāng)T一8時(shí)，信號x（t）的自相關(guān)函數(shù)Rx（T）呈周期性變化，說明該信號為 。LCD是液晶顯示器，是一種功耗器件。A/D卡的轉(zhuǎn)換速率表示 。在電橋測量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，接法可以得到最大靈敏度輸出。一階有源低通濾波器的主要優(yōu)點(diǎn)是帶負(fù)載能力強(qiáng)，主要缺點(diǎn)。為克服該缺點(diǎn)，可采用二階或二階以上有源低通濾波器。絕對濕度給出了水分在空間的具體含量，而相對濕度給出了大氣白程度，它比絕對濕度使用更廣泛。TOC\o"1-5"\h\z氧化型氣體吸附到N型半導(dǎo)體氣敏元件上，將使截流子數(shù)目減少，從而使材料的電阻率 。半導(dǎo)體溫度傳感器以P-N結(jié)的溫度特性為理論基礎(chǔ)。二極管感溫元件利用P-N結(jié)在恒定電流下，其與溫度之間的近似線性關(guān)系實(shí)現(xiàn)。圖像處理的主要目的是 。二、 單項(xiàng)選擇題（在每小題的四個備選答案中選出一個正確答案，并將其號碼填在題后的括號內(nèi)。每小題1分，共15分）為了抑制干擾，常采用的電路有（ ）A.A/D轉(zhuǎn)換器B.D/A轉(zhuǎn)換器C.變壓器耦合 D.調(diào)諧電路選擇二階裝置的阻尼比Z=0.707,其目的是（ ）。阻抗匹配B.增大輸出量C.減小輸出量 D.接近不失真條件自相關(guān)函數(shù)一定是（ ）函數(shù)。A.偶 B,奇 C,周期 D.隨機(jī)用脈沖錘激振時(shí)，為了獲得較寬的激振頻率，可（ ）增加敲擊力 B.增加錘頭硬度C.增大錘重 D.減小沖擊力記錄磁帶慢錄快放，放演信號的頻寬將（ ）A,擴(kuò)展，幅值減小 B,變窄，幅值減小C,幅值增大 D,變窄，幅值增大無源RC低通濾波器從（ ）兩端引出輸出電壓。A,電阻R B,電容C C,運(yùn)算放大器 D,電感LTOC\o"1-5"\h\z人工視覺系統(tǒng)圖像處理中，對像素信息進(jìn)行編碼的作用是（ ）A.濾去噪聲 B.傳輸和存儲信息C,圖像增強(qiáng) D.圖像分割載波頻率為f0,調(diào)制信號的最高頻率為fm，兩者的關(guān)系為（ ）A.f=f B.f>f C.f>>f D.f<<f0m 0m 0m 0m測量不能直接接觸的高溫物體溫度，可采用（ ）溫度傳感器。A.熱電偶 B.亮度式 C.半導(dǎo)體三極管 D.半導(dǎo)體二極管電容式濕度傳感器只能測量（ ）濕度。A.相對 B.絕對 C.任意 D.水分由于熱電光導(dǎo)攝像管的信號比可見光弱一個數(shù)量級，必須采用（ ）的前置放大器。A.信噪比高 B.信噪比低 C.穩(wěn)定性低 D.靈敏度很小電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為（ ）的輸出。A.電阻 B.電容 C.電壓 D.電荷通常采用的壓力敏感元件有（ ）A.柱形彈性元件 B.環(huán)形彈性元件C.梁形彈性元件D.波登管壓電式加速度傳感器是（ ）信號的傳感器。A.適于測量任意 B.適于測量直流C.適于測量緩變 D.適于測量動態(tài)對于電渦流傳感器的諧振測位移電路，當(dāng)無金屬導(dǎo)體靠近時(shí)，其輸出電壓（ ）A.最大 B.最小 C.隨機(jī)變化 D.中間點(diǎn)三、問答題（每小題5分，共30分）試畫出低通、高通、帶通、帶阻的幅頻特性，并標(biāo)出半功率點(diǎn)。一般計(jì)算機(jī)測量系統(tǒng)的基本組成包括哪些主要環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的作用是什么？壓電式加速度傳感器和壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么？試述如何利用自相關(guān)函數(shù)判斷隨機(jī)噪聲中是否包含有正弦波周期信號？如何消除熱敏電阻阻溫特性的非線性?熱敏電阻的測溫范圍一般是多少？差動型變磁阻式電感傳感器在使用時(shí)常把兩個線圈接在電橋的兩個相鄰橋臂中，試問：電橋需接入何種激勵電壓?該電橋的輸出電壓是何波形？四、計(jì)算題(每小題8分，共24分)1,磁柵式位移傳感器采用空間相位差為-的兩個靜態(tài)磁頭來測量位移，其輸出電動勢為2( 2tt、 E=Usin?t+—S,磁尺剩磁信號的波長為1mm。求:kX)若E=7sin(100t+0.48n)伏，此時(shí)所測得的位移量S；在一個測量周期內(nèi)，此傳感器所能測量得的最大位移量。一電渦流測振儀測量某主軸的軸向振動。已知:傳感器的靈敏度為15(mV/pm)，最大線性范圍為6(pm)?，F(xiàn)將傳感器安裝在主軸右側(cè)。如圖a所示。用記錄儀記錄振動波形，如圖b所示，問：傳感器與被測金屬的安裝距離L為多少微米時(shí)，可得到較好的測量效果?軸向振動的振幅A為多少？壓電式加速度傳感器與電荷放大器聯(lián)接，電荷放大器又與函數(shù)記錄儀聯(lián)接。已知：敏度kq=100(pC/g)，反饋電容Cf=0.01(pF),被測加速度a=0.5g。求：電荷放大器的輸出電壓是多少?電荷放大器的靈敏度是多少？若函數(shù)記錄儀的靈敏度kg=2mm/mV，求測量系統(tǒng)總靈敏度k°.