檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)習(xí)題集及答案

檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)習(xí)題

第1章緒論、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)的理論基礎(chǔ)

一、單項(xiàng)選擇題

1.一塊量程為800C,2.5級(jí)測(cè)溫儀表，現(xiàn)要測(cè)量500℃的溫度，其相對(duì)誤差為【B

A.20rB.4%

C.1.6%D.3.2%

2.某溫度儀的相對(duì)誤差是1%,測(cè)量800C爐溫時(shí)，絕對(duì)誤差是【D

A.0.08℃B.8%

C.0.8℃D.8℃

3.漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨（）變化【D】

A.溫度B.電壓

C.電流D.時(shí)間

4.下列四個(gè)選項(xiàng)中，關(guān)于相對(duì)誤差特征正確的是【D】

A.大小與所取單位有關(guān)B.量綱與被測(cè)量有關(guān)

C.不能反映誤差的大小和方向D.能反映測(cè)量工作的精細(xì)程度

5.下面哪一種情況可能會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)誤差【D】

A.測(cè)量人員的粗心大意B.檢測(cè)裝置的指示刻度不準(zhǔn)

C.許多因素的微小變化之和D.傳感器的不穩(wěn)定

6.某量程為lOOOKg的秤，相對(duì)誤差是1%,則測(cè)量lOKg重物的絕對(duì)誤差是【C】

AIKgB10%C0.1KgDlOKg

7.屬于傳感器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)的是【D

A.重復(fù)性B.線(xiàn)性度

C.靈敏度D.固有頻率

8.下列技術(shù)指標(biāo)中，描述傳感器靜態(tài)特性的是【C

A.階躍特性B.頻率特性

C.線(xiàn)性度D.時(shí)間常數(shù)

9.精確度是反映檢測(cè)系統(tǒng)誤差和（）誤差的綜合評(píng)定指標(biāo)?！綝

A.靜態(tài)B.動(dòng)態(tài)

C.附加D.隨機(jī)

10.在選擇壓力表量程時(shí)，必須考慮到留有充分的余量。一般在被測(cè)壓力較穩(wěn)定的情況下,

最大壓力值不應(yīng)超過(guò)壓力儀表滿(mǎn)量程的【C

A.1/3B.2/3

C.3/4D.滿(mǎn)量程

11.下面不是系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的主要原因的是[B]

A.檢測(cè)裝置指示刻度不準(zhǔn)B.測(cè)量人員粗心大意

C.測(cè)量原理方法不當(dāng)D.測(cè)試環(huán)境的變化

二、多項(xiàng)選擇題

1.下列哪幾項(xiàng)屬于隨機(jī)誤差的特性[ABCE]

A.有界性B.單峰性

C.對(duì)稱(chēng)性D.替代性

E.抵償性

三、填空題

1.運(yùn)算6L=-"飛】-x100%是計(jì)算傳感器線(xiàn)性度的公式。

ymax-ymin

四、簡(jiǎn)答題

1.試給出傳感器靜態(tài)特性中遲滯、重復(fù)性的定義，并作圖表示遲滯的概念。

答：1）傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐讨休敵鲚斎肭€(xiàn)不重合稱(chēng)為遲滯。

2）重復(fù)性是指?jìng)鞲衅髟谳斎氚赐环较蜻B續(xù)多次變動(dòng)時(shí)所得特性曲線(xiàn)不一致的程度。

第2章參數(shù)檢測(cè)

一、單項(xiàng)選擇題

1.輸出為電動(dòng)勢(shì)的傳感器是[D

A.電阻應(yīng)變式傳感器B.自感式傳感器

C.電容式傳感器D.熱電偶傳感器

2.熱力學(xué)溫度T與華氏溫度t的關(guān)系是[D

A.T=t-273B.T=tC.T=1.8t+32D.T=t+273

3.下列不是減小和消除系統(tǒng)誤差的方法的是D

A.將被測(cè)量對(duì)象位置相互交換B.將測(cè)量?jī)x器送檢

C.在測(cè)量系統(tǒng)中采取補(bǔ)償措施D.采取求算術(shù)平均值的方法

4.將電阻R和電容C串聯(lián)后再并聯(lián)到繼電器或電源開(kāi)關(guān)兩端所構(gòu)成的RC吸收電路，其作

用是【D】

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

5.下列被測(cè)物理量適合于使用紅外傳感器進(jìn)行測(cè)量的是【C】

A,壓力B.力矩

C.溫度D.厚度

6.測(cè)量過(guò)程中，儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過(guò)任何運(yùn)算，就能表示測(cè)量結(jié)果的測(cè)量方法，稱(chēng)為

[B]

A.間接測(cè)量B.直接測(cè)量

C.組合測(cè)量D.偏差測(cè)量

二、多項(xiàng)選擇題

1.非接觸式傳感器主要（CD）。

A.應(yīng)變式傳感器B.熱敏電阻

C.光電傳感器D.紅外傳感器

E.伯熱電阻

2.半導(dǎo)體式傳感器是（）。【ACD】

A.霍爾元件B.差動(dòng)變壓器

C.氣敏傳感器D,壓阻傳感器

E.光纖傳感器

3.進(jìn)行振動(dòng)（或加速度）測(cè)量的傳感器有[AC]

A.磁電傳感器B.熱電偶

C.壓電傳感器D.紅外傳感器

E.超聲波傳感器

4.根據(jù)檢測(cè)敏感元件與被測(cè)介質(zhì)的接觸關(guān)系，檢測(cè)方法可分為[AB]

A.接觸式B.非接觸式

C.直接法D.間接法

E.聯(lián)立法

5.下列哪幾種傳感器屬于數(shù)字傳感器[CE]

A.電阻應(yīng)變式B.電感傳感器

C.光柵傳感器D.熱電偶

E.感應(yīng)同步機(jī)

6.常用于測(cè)量大位移的傳感器有[AE

A.感應(yīng)同步器B.應(yīng)變電阻式

C.霍爾式D.渦流式

E.光柵式傳感器

7.接觸式傳感器主要有[ABE]

A.熱電阻B.熱敏電阻

C.光電傳感器D.紅外傳感器

E.熱電偶

三、填空題

1.某測(cè)溫系統(tǒng)由以下四個(gè)環(huán)節(jié)組成，各自的靈敏度如下：

伯電阻溫度傳感器：0.45orc

電橋：0.02V/Q

放大器：100（放大倍數(shù)）

筆式記錄儀：0.2cm/V

測(cè)溫系統(tǒng)的總靈敏度K=0.18cm/℃<,

第3章檢測(cè)信號(hào)的處理

一、單項(xiàng)選擇題

1.在信號(hào)的變換中，我們有時(shí)為了處理信號(hào)的方便，常常把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送入

微處理器進(jìn)行處理，下面哪一個(gè)是采用這種技術(shù)？[A]

A.A/D變換電路B.F/V變換電路

C.D/A變換電路D.V/I轉(zhuǎn)換電路

2.一階低通濾波器與一階高通濾波器串聯(lián)構(gòu)成二階帶通濾波器，設(shè)一階低通濾波器的截止

頻率為九一階高通濾波器的截止頻率為人那么二階帶通濾波器的通頻帶為【D】

A.為B./

C.D.

3.下列計(jì)算方法哪個(gè)不是非線(xiàn)性校正常用的方法【D】

A.編寫(xiě)程序進(jìn)行計(jì)算B.查表法

C.插值法D.平均值濾波

4.一個(gè)11位的A/D轉(zhuǎn)換器，設(shè)其滿(mǎn)量程電壓為10V,則其分辨率為[A]

A.5mVB.2.5mVC.2mVD.10mV

K,S+o；）

5.公式〃（》—s2+a為s+就為【D1

A.二階有源低通濾波器的傳遞函數(shù)B.二階有源高通濾波器的傳遞函數(shù)

C.二階有源帶通濾波器的傳遞函數(shù)D.二階有源帶阻濾波器的傳遞函數(shù)

6.周期信號(hào)的幅值譜表示的是直流分量與各次諧波的[A]

A.幅值與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系B.初相位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系

C.幅值與初相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系D.幅值和初相位與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系

7.如果要求一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器能分辨5mV的電壓，設(shè)其滿(mǎn)量程電壓為10V,其輸入端數(shù)字

量要（）數(shù)字位。(B]

A.10B.II

C.12D.8

8.無(wú)源RC低通濾波器從（）兩端引出輸出電壓。[B]

A.電阻B.電容

C.運(yùn)算放大器D.電感

9.公式"（S）=”3芍為[B]

S+CXQS+G

A.二階有源低通濾波器的傳遞函數(shù)B.二階有源高通濾波器的傳遞函數(shù)

C.二階有源帶通濾波器的傳遞函數(shù)D.二階有源帶阻濾波器的傳遞函數(shù)

10.一個(gè)8bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器，其滿(mǎn)量程電壓為5V,若模擬輸入電壓%=2V,其數(shù)字

輸出量的數(shù)值為[B]

A.01100101B.01100110

C.01000110D.01010101

11.信號(hào)細(xì)分電路是采用電路的手段對(duì)（）的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行插值提高儀器分辨力的方

法?！続】

A.周期B.非周期

C.正弦D.脈沖

12.若周期信號(hào)x⑴的周期為T(mén),則其基波角頻率為[A]

13.下面哪種電路主要是為了遠(yuǎn)距離傳輸【D】

A.電壓一頻率變換B.電流一電壓變換

C.數(shù)模變換D.電壓一電流變換

二、多項(xiàng)選擇題

1.隔離放大器基本構(gòu)成包括[BCD]

A.濾波器B.輸入放大器

C.隔離器D.輸出放大器

E.非線(xiàn)性校正電路

2.目前LC無(wú)源濾波器應(yīng)用不多的原因是[CDE]

A.信號(hào)能量損耗大B.噪聲大

C.電感元件體積大D.不便于集成

E.低頻與超低頻范圍內(nèi)選頻特性差

3.三運(yùn)式放差動(dòng)放大器是常用的測(cè)量放大器,其主要優(yōu)點(diǎn)有[ACDE]

A.高輸入阻抗B.能進(jìn)行非線(xiàn)性校正

C.共模抑制比高D.零點(diǎn)漂移小

E.增益可調(diào)

4.下面哪種信號(hào)適合遠(yuǎn)距離傳輸[BCE]

A.電壓B.電流

C.頻率D.微小信號(hào)

E.數(shù)字信號(hào)

5.下列哪種技術(shù)屬于采用隔離技術(shù)抑制干擾的手段（ABE）。

A.隔離干擾源B.把數(shù)字與模擬電路分開(kāi)

C.濾波技術(shù)D.屏蔽技術(shù)

E.采用隔離放大器

6.在測(cè)量系統(tǒng)中，信號(hào)調(diào)理電路包括【ABDE]

A.放大電路B.濾波電路

C.D/A轉(zhuǎn)換電路D.線(xiàn)性化電路

E.信號(hào)變換電路

三、填空題

1.接地有信號(hào)地、電源地和保護(hù)地三種。

2.隔離放大電路的輸入、輸出和電源電路之間沒(méi)有直接的電路耦合，即信號(hào)在傳輸過(guò)程中

沒(méi)有公共地。

3.如果要求一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器能分辨5mV的電壓，設(shè)其滿(mǎn)量程電壓為10V,其輸入數(shù)字量應(yīng)

為11位。

4.如果將低通濾波器（截止頻率力）與高通濾波器（截止頻率九）相串聯(lián)，得到

帶通濾波器。

5.在測(cè)試系統(tǒng)中，抑制串模干擾的方法是濾波，一般串模干擾比實(shí)際信號(hào)的頻率高，可采

用低通濾波器將其濾掉。

6.電磁屏蔽是用一定厚度的傕________做成外殼，抑制外電磁場(chǎng)的干擾。

四、簡(jiǎn)答題

1.試畫(huà)出低通、高通、帶通、帶阻的幅頻特性，并標(biāo)出半功率點(diǎn)。

2.簡(jiǎn)述A/D轉(zhuǎn)換電路中分辨率和精度的區(qū)別。

答：A/D轉(zhuǎn)換電路分辨率是指：將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)一定的幅度

電壓范圍，若超過(guò)這個(gè)幅度范圍，輸出的數(shù)字信號(hào)就會(huì)發(fā)生變化，這樣能分別的電壓范圍叫

做分辨率。

而精度是指：理想的ADC是指不含量化誤差以外的誤差，如元件的誤差和噪聲等產(chǎn)生各種

誤差。精度是表示所含誤差的比例，常用量程的百分比或PP/n表示。

3.由RC組成無(wú)源低通濾波器，已知R=500（。），C=10（gF）,截止頻率另為多少？，并畫(huà)出

該濾波器的幅頻示意圖。

答：（l）fO=l/2nRC=31.8Hz

A（（o）

（2）幅頻示意圖：7~

/A

Oco

4.什么是傳感器？傳感器由哪幾部分組成？

答:傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的便于應(yīng)用的某

種物理量的測(cè)量裝置。

傳感器由敏感元件、傳感元件、變換電路三部分組成：

敏感元件——直接感受被測(cè)量(非電量)能產(chǎn)生有確定關(guān)系的輸出量

傳感元件——又稱(chēng)為變換器，一般情況它不直接感受被測(cè)量，而是將敏感元件的輸出量

轉(zhuǎn)換為電量輸出的元件。

轉(zhuǎn)換電路——能把傳感元件輸出的電量轉(zhuǎn)換為便于處理、傳輸、記錄、顯示和控制的有用電

信號(hào)的電路。

五、計(jì)算題

1.圖示電路，N1、Nz、N3工作在理想狀態(tài)，寫(xiě)出輸出電壓“0與輸入電壓Wil、〃i2之間的關(guān)系

式，并說(shuō)明該電路的特點(diǎn)。

解：K1=(UO2-?11)/(U12-Mi)=21

Mo=100K/20K(Mo2-"ol)=5("o2-Mol)=105(Wi2-Mil)

電路特點(diǎn)：輸入阻抗高、共模抑制比高、(零點(diǎn)漂移小)，增益可調(diào)。

六、設(shè)計(jì)題

1.設(shè)計(jì)一個(gè)一階低通濾波電路。

(1)畫(huà)出RC濾波器的電路圖。

(2)畫(huà)出一階低通濾波器的幅頻特性曲線(xiàn)。

(3)若要求截止頻率為IKHz,給出RC參數(shù)的值。

(1)畫(huà)出RC濾波器的電路圖。

e(t)c±r(t)

(2)畫(huà)出一階低通濾波器的幅頻特性曲線(xiàn)。

(3)若要求截止頻率為IKHz,給出RC參數(shù)的值。

"⑸=-^=―竺

S+QS+1/&C

電容值選擇為C=0.01//F,電阻值可按下式計(jì)算：R3=--15-9kO

27r以

2.如果要將4?20mA的輸入直流電流轉(zhuǎn)換為0?10V的輸出直流電壓，試設(shè)計(jì)其轉(zhuǎn)換電路。

解：該轉(zhuǎn)換電路如圖所示。

根據(jù)圖電路，有

取而=250Q,當(dāng)f=4mA時(shí)，%

當(dāng)/=20mA時(shí),

因此要求

有RJ尼=3/2,tt=5/3(V),取1=10k,扁二15k,

J?\=Ri//7(3=6ko

第4章傳感器的特性

一、單項(xiàng)選擇題

1.傳感器能感知的輸入變化量越小，表示傳感器的【D】

A.線(xiàn)性度越好B.遲滯越小C.重復(fù)性越好D.分辨力越高

2.傳感器的主要功能是[B]

A.傳輸信息B.感受被測(cè)量

C.分析處理信號(hào)D.執(zhí)行要求的動(dòng)作

3.傳感器在正、反行程中輸出輸入曲線(xiàn)不重合稱(chēng)為【B

A.非線(xiàn)性B.遲滯C.重復(fù)性D.靈敏度誤差

4.選擇二階裝置的阻尼比（=0.707,其目的是【D

A.阻抗匹配B.增大輸出量

C.減小輸出量D.接近不失真條件

5.一階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)表征參數(shù)是【D】

A,線(xiàn)性度B.靈敏度

C.固有頻率D.時(shí)間常數(shù)

6.結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠傳感器的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換的?！綜

A.材料物理特性B.體積大小

C.結(jié)構(gòu)參數(shù)D.電阻值

7.傳感器的組成部分中，直接感受被測(cè)物理量的是【D

A.顯示電路B.轉(zhuǎn)換元件

C.放大電路D.敏感元件

8.描述檢測(cè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的是[B]

A.使用壽命B.反應(yīng)時(shí)間

C.零點(diǎn)漂移D.分辨率

二、多項(xiàng)選擇題

1.二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)表征參數(shù)是【ABE

A.固有頻率B.阻尼比

C.線(xiàn)性度D.時(shí)間常數(shù)

E.超調(diào)量

三、填空題

1.傳感器的特性主要是指其輸出與輸入的關(guān)系。傳感器的輸入量可分為靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量,

當(dāng)輸入量為動(dòng)態(tài)量時(shí)，則稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性。

2.傳感器的線(xiàn)性度計(jì)算公式是8L=_厚一|x]O0%

3.當(dāng)環(huán)境濕度改變時(shí)，必須對(duì)電容式傳感器重新進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定

4.對(duì)傳感器進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定的主要目的是檢測(cè)傳感器的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。

四、簡(jiǎn)答題

1.什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特就能夠滿(mǎn)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(dòng)態(tài)特性？

答：傳感器的特性主要是指其輸出與輸入的關(guān)系。傳感器的輸入量可分為靜態(tài)量和動(dòng)態(tài)量，

靜態(tài)量是指常量或變化緩慢的量，動(dòng)態(tài)量是指周期變化、瞬態(tài)變化或隨機(jī)變化的量。輸入量

為靜態(tài)量時(shí)，其輸出輸入關(guān)系稱(chēng)為靜態(tài)特性，輸入量為動(dòng)態(tài)量時(shí)，則稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特

性和動(dòng)態(tài)特性是傳感器的兩種基本特性，可表征其性能的優(yōu)劣。

可以從時(shí)域和頻域來(lái)研究動(dòng)態(tài)特性。

第5章電阻式傳感器

一、單項(xiàng)選擇題

1.在電橋測(cè)量中，由于電橋接法不同，輸出電壓的靈敏度也不同，下列哪種接法可以得到

最大靈敏度輸出【C】

A.單臂電橋；B.差動(dòng)電橋；

C.全橋方式；D.相對(duì)臂電橋

2.應(yīng)變式傳感器是一種（）的測(cè)量裝置?！綜】

A.只能測(cè)量應(yīng)變B.只能測(cè)量電阻的相對(duì)變化

C.可以測(cè)量能轉(zhuǎn)化為應(yīng)變的被測(cè)量D.可以測(cè)量所有的被測(cè)量

3.下列關(guān)于電位器式傳感器的說(shuō)法哪個(gè)是正確的[C]

A.精度高B.動(dòng)態(tài)性能好

C.適用于測(cè)量變化比較緩慢的物理量D.分辨率高

4.電橋測(cè)量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為（）的輸出?！綜】

A.電阻B.電容C.電壓D.電荷

5.直流電橋的平衡條件可以概括為[A]

A.對(duì)臂阻抗之積相等B.對(duì)臂阻抗之比相等

C.相鄰臂阻抗之積相等1）.相鄰臂阻抗之和相等

6.應(yīng)變式傳感器的彈性元件有柱式、懸臂梁時(shí)、環(huán)式和框式等數(shù)種，下列哪種是柱式的應(yīng)

力與應(yīng)變的計(jì)算關(guān)系[D]

6FIF

￡-.----￡—

Ch-b(yED.SE

7.按（）材料不同，電阻應(yīng)變片可分為金屬和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類(lèi)。（A

A.敏感柵B.引線(xiàn)

C.基片D.覆蓋層

8.應(yīng)變片的初始電阻值Ro有60Q、120Q、200Q和350Q等類(lèi)型，其中最常用的是【B

A.60QB.120Q

C.200QD.350Q

9.利用相鄰雙臂橋檢測(cè)的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線(xiàn)性誤差小【C

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)變量變化相同的工作應(yīng)變片

10.差動(dòng)電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為【D

1\R1辿

A,0。=4RURU°-2RU

A/?

C.%=RUD.0

二、多項(xiàng)選擇題

1.電阻應(yīng)變片的線(xiàn)路溫度補(bǔ)償方法有（ABD）。

A.差動(dòng)電橋補(bǔ)償法B.補(bǔ)償塊粘貼補(bǔ)償應(yīng)變片電橋補(bǔ)償法

C.補(bǔ)償線(xiàn)圈補(bǔ)償法D.熱敏電阻進(jìn)行電路補(bǔ)償

E.延長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)補(bǔ)償法

2.通常用應(yīng)變式傳感器測(cè)量（BCD）o

A.溫度B.速度C.加速度

D.壓力E.濕度

3.應(yīng)變片的選擇包括（ABCD）等。

A.類(lèi)型的選擇B.靈敏系數(shù)的選擇

C.阻值的選擇D.尺寸的選擇

E.溫度補(bǔ)償電路的選擇

4.下列關(guān)于應(yīng)變式傳感器的說(shuō)法哪個(gè)是正確的[ABD]

A.應(yīng)變式傳感器將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化B.可以測(cè)位移

C.只能進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試D.采用等臂電橋進(jìn)行測(cè)試

E.可進(jìn)行非接觸測(cè)量

三、填空題

1.在電子稱(chēng)中常常用由阻應(yīng)變式力傳感器。

2.當(dāng)半導(dǎo)體材料在某一方向承受應(yīng)力時(shí)，它的電阻率發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象稱(chēng)為半導(dǎo)

體壓阻效應(yīng)。

3.交流電橋各橋臂的復(fù)阻抗分別為Zl,Z2,Z3,Z4,若Zl、Z3為對(duì)臂，Z2、Z4對(duì)臂，

則電橋平衡條件為Z1Z3=Z2Z4o

四、簡(jiǎn)答題

1.簡(jiǎn)述應(yīng)變片的選擇原則，及哪幾種電橋接法具有溫度補(bǔ)償作用。

答：（1）類(lèi)型的選擇；（2）靈敏系數(shù)的選擇；

（3）阻值的選擇；（4）尺寸的選擇.

單臂電橋無(wú)溫度補(bǔ)償作用，差動(dòng)和全橋方式具有溫度補(bǔ)償作用。

2.應(yīng)變片常用的等臂電橋測(cè)量電路有幾種，寫(xiě)出其輸入輸出關(guān)系。

答：應(yīng)變片常用的等臂電橋測(cè)量電路有：?jiǎn)伪垭姌?，差?dòng)半橋和全橋方式3種。

Uo=-E^-V

單臂電橋：4號(hào)

差動(dòng)半橋：2R'

Uo=E竺W

全橋方式：R'

五、計(jì)算題

1.圖為一直流應(yīng)變電橋,E=6V,Rl=R2=R3=R4=350Q,求：

①R1為應(yīng)變片其余為外接電阻，R1增量為△R1=3.5Q時(shí)輸出Uo=??

②RI、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U產(chǎn)?。

③RI、R2感受應(yīng)變極性相反,輸出Uo=??

④Rl、R2、R3、R4都是應(yīng)變片，對(duì)臂同性，鄰臂異性，電壓輸出U0=?。

答：①多=0.015V

°4叫

②4=0

③U。3=0.03V

2Ry

④=后3=0.06丫

《

2.以阻值R=120C,靈敏系數(shù)K=2.0的電阻應(yīng)變片與阻值120c的固定電阻組成電橋，供橋

電壓為4V,并假定負(fù)載電阻為無(wú)窮大，當(dāng)應(yīng)變片的應(yīng)變?yōu)槊蠛?000度時(shí)，分別求出單臂、

雙臂差動(dòng)電橋的輸出電壓，并比較兩種情況下的靈敏度。

解：依題意

單臂時(shí)U0=t,所以

o4

…〃KsU4x2x10-6

應(yīng)變?yōu)?時(shí)Uo=----=-----------

44

KNj4x?x10

應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為J=2x10-3/V；

差動(dòng):

,所以

KsU4X2X1G-6

應(yīng)變?yōu)?時(shí)=4X10-6/V,

22

應(yīng)變?yōu)?000時(shí)應(yīng)為Uo==4X2X103=4x10-3/V

°22

靈敏度：

k_U。單臂）

■u-:一\K（V2,（差動(dòng)）

可見(jiàn)，差動(dòng)工作時(shí)，傳感器及其測(cè)量的靈敏度加倍。

第6章壓電式傳感器

一、單項(xiàng)選擇題

1.影響壓電式加速度傳感器低頻響應(yīng)能力的是【D】

A.電纜的安裝與固定方式B.電纜的長(zhǎng)度

C.前置放大器的輸出阻抗D.前置放大器的輸入阻抗

2.當(dāng)兩個(gè)壓電片串聯(lián)使用時(shí)，電荷q和電壓u的變化情況是[A]

A.電荷q不變，電壓u均增加一倍B.電荷q不變，電壓u均減小一倍

C.電荷q增加一倍，電壓u不變D.電荷q增加一倍，電壓u不變

3.在壓電材料的主要特性參數(shù)中，（）是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，它直接關(guān)系

到壓電輸出的靈敏度。[A]

A.壓電常數(shù)B.介電常數(shù)C.居里點(diǎn)D.彈性常數(shù)

4.在下列傳感器中，將被測(cè)物理量直接轉(zhuǎn)化為電荷量的是【A

A.壓電式傳感器B.電容式傳感器

C.自感式傳感器D.電阻式傳感器

5.在壓電材料的主要特性參數(shù)中，（）是衡量材料壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的參數(shù)，它直接關(guān)系

到壓電輸出的靈敏度。[A]

A.壓電常數(shù)B.介電常數(shù)C.居里點(diǎn)D.彈性常數(shù)

6.壓電式加速度傳感器是（）信號(hào)的傳感器?！綝】

A.適于測(cè)量任意B.適于測(cè)量直流

C.適于測(cè)量緩變D.適于測(cè)量動(dòng)態(tài)

三、填空題

1.壓電傳感器的前置放大器有電壓放大器和電荷放大器兩種。其中輸出電壓與電纜電容

無(wú)關(guān)的是電荷放大器放大器。

2.壓電常數(shù)d”中的下標(biāo)i表示晶體的極化方向,i表示晶體受力的方向

四、簡(jiǎn)答題

1.簡(jiǎn)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)。

答：電壓放大器的輸出與電纜長(zhǎng)度有關(guān)，使用時(shí)不能隨意更換，否則將引入測(cè)量誤差。電荷

放大器的輸出電壓只取決于輸入電荷q和反饋電容C/,且與q成正比，與電纜電容Q無(wú)關(guān),

因此可以采用長(zhǎng)電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，并且電纜電容變化也不影響靈敏度，這是電荷放大器

的最大特點(diǎn)。

壓電式傳感器配用電荷放大器時(shí)，低頻響應(yīng)比配用電壓放大器要好得多。但與電壓放大

器相比，它的價(jià)格較高，電路也較復(fù)雜，調(diào)整也較困難，這是電荷放大器的不足之處。

2.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(cè)量何種信號(hào)？

答：并聯(lián)接法輸出的電荷大，本身的電容也大，故時(shí)間常數(shù)大，宜用于測(cè)慢變信號(hào)，并且適

用于以電荷為輸出量的場(chǎng)合。

五、計(jì)算題

1.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：傳感

器的電荷靈敏度kq=100(pC/g),反饋電容C/=0.01(四)，被測(cè)加速度a=0.5g.求：

(1)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？

(2)若函數(shù)記錄儀的靈敏度kg=2mm/mV,求測(cè)量系統(tǒng)總靈敏度ko.

解：(1)當(dāng)被測(cè)加速度a=0.5g時(shí)，所產(chǎn)生的電荷

Q=100pC/gxO.5g=50pC

26

輸出電壓為Ua=Q/Cf=50xIO-'/(0.01x10-)=5(mV)

電荷放大器靈敏度：K=U/Q=0.1mV/pC

(2)輸出位移為s=2mm/mVx5mV=10min

系統(tǒng)總靈敏度k0=10mm/0.5g=20mm/g

六、設(shè)計(jì)題

1.試用兩根高分子壓電電纜設(shè)計(jì)一種測(cè)量汽車(chē)車(chē)速的測(cè)量方案，并說(shuō)明其工作原理。

答：傳感器采用壓電傳感器，電壓放大器。

將兩根高分子壓電電纜相距若干米s,平行埋設(shè)于柏油公路的路面下約5cm,由示波器

可測(cè)出前后車(chē)輪經(jīng)過(guò)A、B兩根壓電電纜時(shí)的時(shí)間t.

第7章電感式傳感器

一、單項(xiàng)選擇題

1.對(duì)于下面哪種傳感器我們?cè)趹?yīng)用時(shí)要考慮引線(xiàn)電阻和聯(lián)接導(dǎo)線(xiàn)的電阻？[B]

A.霍爾傳感器;B.熱電阻傳感器；

C.渦流傳感器;D.熱電偶溫度傳感器。

2.下列關(guān)于相敏檢波電路說(shuō)法不正確的[D]

A.能反映銜鐵位移的大小B.能辨別銜鐵移動(dòng)的方向

C.能消除零點(diǎn)殘余電壓D.能對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)制

3.反射式電渦流傳感器激磁線(xiàn)圈的電源是[C]

A直流B工頻交流C高頻交流D低頻交流

4.下列哪種傳感器會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)殘余電壓[A]

A.差動(dòng)變壓器B.熱電阻

C.霍爾式傳感器D,渦流傳感器

5.改變電感傳感器的引線(xiàn)電纜后[C]

A.不必對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定B.必須對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零

C.必須對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定D.不必對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零

6.對(duì)于電渦流傳感器的諧振測(cè)位移電路，當(dāng)無(wú)金屬導(dǎo)體靠近時(shí)，其輸出電壓[A]

A.最大B.最小

C.隨機(jī)變化D.中間點(diǎn)

7.渦流式傳感器是以感應(yīng)理論為基礎(chǔ)的。[C]

A.光電B.熱電

C.電磁D.壓電

8.感應(yīng)同步器的作用是測(cè)量[C]

A.電壓B.電流

C.位移D.相位差

二、多項(xiàng)選擇題

1.差動(dòng)變壓器由_____構(gòu)成。[BCD]

A.鐵心B.絕緣框架

C.銜鐵D.線(xiàn)圈

E.電子線(xiàn)路

2.在實(shí)際測(cè)量中，差動(dòng)變壓器式傳感器常配用的測(cè)量電路主要有[AB]

A.差動(dòng)相敏檢波電路B.差動(dòng)整流電路

C.直流電橋D.差動(dòng)電橋

E.變壓器電橋

三、填空題

1.差動(dòng)變壓器式傳感器采用差動(dòng)整流電路后,次級(jí)電壓的相位和零

點(diǎn)殘余電壓都不必考慮；

2.利用電渦流位移傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，被測(cè)軸齒盤(pán)的材料必須是金屬。

3.差動(dòng)變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時(shí)輸出電壓為零，而實(shí)際上差動(dòng)變壓器

輸出電壓不為零，我們把這個(gè)不為零的電壓稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓.電壓。

4.相敏檢波電路利用參考信號(hào)鑒別被測(cè)信號(hào)的極性?

5.渦流傳感器的線(xiàn)圈與被測(cè)物體的距離減小時(shí)，互感系數(shù)M將增大。

四、簡(jiǎn)答題

1.什么是差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓？消除方法有那些？

答：差動(dòng)變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時(shí)輸出電壓為零，而實(shí)際上差動(dòng)變壓

器輸出電壓不為零，我們把這個(gè)不為零的電壓稱(chēng)為差動(dòng)變壓器的零點(diǎn)殘余電壓。

減小零位殘余電壓的措施是：①銜鐵、骨架等零件應(yīng)保證足夠的加工精度，兩線(xiàn)圈繞制要一

致，必要時(shí)可選配線(xiàn)圈。②減小電源中諧波成分，減小電感傳感器的激磁電流，使之工作在

磁化曲線(xiàn)的線(xiàn)性段；③注意利用外殼進(jìn)行電磁屏蔽；④采用補(bǔ)償電路。

2.簡(jiǎn)述電渦流傳感器的原理。

答：電渦流傳感器采用電渦流的原理，當(dāng)帶有高頻電流的線(xiàn)圈靠近被測(cè)金屬時(shí)，線(xiàn)圈上的高頻

電流所產(chǎn)生的高頻電磁場(chǎng)便在金屬表面上產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱(chēng)之為電渦流。

電渦流效應(yīng)與被測(cè)金屬間的距離及電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何尺寸、電流頻率等參數(shù)有關(guān)。通

過(guò)電路可將被測(cè)金屬相對(duì)于傳感器探頭之間距離的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流變化。電渦流式傳

感器可以實(shí)現(xiàn)非接觸地測(cè)量物體表面為金屬導(dǎo)體的多種物理量，如位移、振動(dòng)、厚度、轉(zhuǎn)速、

應(yīng)力、硬度等參數(shù)。

五、計(jì)算題

1.差動(dòng)式變氣隙長(zhǎng)度型自感傳感器銜鐵位移/占=0075，”，〃時(shí)，若初始容量L產(chǎn)L2=150mIl,

初始距離3=0.75mm,試計(jì)算其非線(xiàn)性誤差。若改為單極式，初始值不變，其非線(xiàn)性誤差有

多大？

解：差動(dòng):丫=(⑹搟=(0.075/0.75)2=1%

單極：r=A6/3=10%

六、設(shè)計(jì)題

1.欲非接觸測(cè)量一旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，試選擇一傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，畫(huà)出其結(jié)構(gòu)示意圖并說(shuō)

明其工作原理和工作過(guò)程。

第8章電容式傳感器

一、單項(xiàng)選擇題

1.電容式傳感器在極板間放置云母、塑料膜等介電常數(shù)高的物質(zhì)的主要目的是[C]

A.提高靈敏度B.減小非線(xiàn)性

C.防止擊穿D.增加加工精度

2.電容式濕度傳感器只能測(cè)量（）濕度。[A]

A.相對(duì)B.絕對(duì)C.任意D.水分

3.在電容傳感器中，若采用調(diào)頻法測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，則電路中[B]

A.電容和電感均為變量B.電容是變量，電感保持不變

C.電感是變量，電容保持不變D.電容和電感均保持不變

4.差動(dòng)電容傳感器采用差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路時(shí)，其輸出電壓正比于[B]

人C-C2B（CrC2）/（C1+C2）

F+。2他-。2）AC/q+AC,/C,

C.D.

5.電容式壓力傳感器是[A]

A.變極距型的B.變面積型的

C.變介電常數(shù)型的D.以上三種類(lèi)型都有

6.為了提高,減小非線(xiàn)性，變間隙式電容傳感器一般采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。[B]

A.重復(fù)性B.靈敏度

C.準(zhǔn)確度D.穩(wěn)定性

7.測(cè)量范圍大的電容式位移傳感器的類(lèi)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

二、多項(xiàng)選擇題

1.當(dāng)變間隙式電容傳感器兩極板間的初始距離d增加時(shí)，將引起傳感器的（BD）0

A.靈敏度增加B.靈敏度減小

C.非統(tǒng)性誤差增加D.非線(xiàn)性誤差減小

E.初始電容量增加

2.在實(shí)際測(cè)量中，差動(dòng)變壓器式傳感器常配用的測(cè)量電路主要有[AB]

A.差動(dòng)相敏檢波電路B.差動(dòng)整流電路

C.直流電橋D.差動(dòng)電橋

E.變壓器電橋

三、填空題

1.電容傳感器在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高靈敏度，減小非線(xiàn)性，可采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。

2.能感受濕度的電容傳感器屬于變介電式電容式傳感器。

3.變介質(zhì)式電容傳感器常用于液位測(cè)量和溫濕度測(cè)量。

4.電容式壓力傳感器是變變極距型的。

四、簡(jiǎn)答題

1.如何改善單極式極距型電容傳感器的非線(xiàn)性？

答：①為了保證一定線(xiàn)性度，應(yīng)限制動(dòng)極板的相對(duì)位移量；

②為了改善非線(xiàn)性，可采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)。

五、計(jì)算題

1.一臺(tái)變間隙式平板電容傳感器，其極板直徑D=8mm,極板間初始間距do=1mm.,極板間

介質(zhì)為空氣，其介電常數(shù)￡o=8.85xl0“2F/m。試求：

(1)初始電容Co；

(2)當(dāng)傳感器工作時(shí)，間隙減小Ad=±10|jm,則其電容量變化AC；

(3)如果測(cè)量電路的靈敏Ku=100mV/pF,則在Ad=±10um時(shí)的輸出電壓Uo。

解：由題意可求

-2-32

/、,口以「ss8.85x10'(4x10)?

(1)初始電容：a=—=---------------：---------=0n.445/?F

°d°lx]。-

(2)

AC_AJ0

C()dQ

當(dāng)△4=±1時(shí)，有

△心2c"°*CxlL=4.45xlOT5F

d0°1x10-3

(3)當(dāng)Ad=±10|am時(shí)，由Kl,=lOOmV/pF=Uo/AC,貝I]