国家开放大学电大本科《传感器与测试技术》期末题库及答案.docx

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国家开放大学电大本科《传感器与测试技术》期末题库及答案

最新国家开放大学电大本科《传感器与测试技术》期末题库及答案

考试说明：

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《传感器与测试技术》题库及答案一

一、简答题（每小题5分。

共20分）

1．传感器：

2．静特性：

3．霍尔效应：

4．压电效应：

二、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号内。

每空3分。

共12分）

5．在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫（）。

A．声光效应B．热释电效应

C．光电导效应D．光生伏特效应

6．应变片绝缘电阻Rm是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常

要求Rm的范围是（）。

A．50～100

以上B．10～100

以上

C．50～l00

以上D．100～500

以上

7．利用光生伏特效应制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。

利用（）可制成半导体光敏电阻。

利用（）制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。

A．压电效应B．外光电效应

C．磁电效应D．声光效应E．光电导效应

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．无失真检测的条件是什么?

9．什么叫金属应变片的横向效应?

10．磁电式传感器有何优点?

11．简述电容式传感器的工作原理。

四、简答题（16分）

12．请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。

五、简述题（16分）

13．常用的超声波探伤方法有哪些?

各有什么特点?

六、论述题（12分）

14．简述传感器的选用原则与设计测试系统时应考虑的因素。

试题答案及评分标准

一、简答题（每小题5分，共20分）

1．传感器：

传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。

2．静特性：

指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。

3．霍尔效应：

金属或半导体薄片两端通以控制电流I，在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势

的大小与控制电流I和磁感应强度B成正比，这一现象称为霍尔效应。

4．压电效应：

某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方、向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

这种现象叫压电效应。

二、选择题（每空3分，共12分）

5．D6．A7．E，B

三、问答题（每小题6分。

共24分）

8．无失真检测条件是：

幅频特性应当是常数（即水平直线）；相频特性应该是线性关系。

9．沿应变片轴向的应变

必然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变

，也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。

10．磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。

11．两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为

式中：

极板间介质的介电常数，

极板的遮盖面积；

极板间的距离。

当被测量的变化使式中的

或

任一参数发生变化时，电容量C也就随之变化。

四、简答题（16分）

12．

对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合；恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。

五、简述题（16分）

13．有共振法、穿透法和脉冲反射法。

．共振法的特点是：

（1）可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管；

（2）工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。

穿透法具有以下特点：

（1）探测灵敏度较低，不易发现小缺陷；

（2）根据能量的变化即可判断有无缺陷，但不能定位；（3）适宜探测超声波衰减大的材料；

（4）可避免盲区，适宜探测薄板；（5）指示简单，便于自动探伤；

（6）对两探头的相对距离和位置要求较高。

脉冲反射法的特点是：

（1）探测灵敏度高；

（2）能准确地确定缺陷的位置和深度；

（3）可用不同波型探测，应用范围广。

六、论述题（12分）

14．传感器的选用原则和应考虑的因素：

（1）仔细研究所测试的信号，分析测试环境和干扰因素。

根据测试范围确定选用什么样的传感器、确定测试方式、考虑传感器的体积被测位置是否能安下，研究传感器的来源、价格等因素。

（2）传感器灵敏度、频率响应特性、稳定性、精度。

设计测试系统时应考虑的因素：

灵敏度、精确度、响应特性、线性范围、稳定性、测量方式、各环节之间的配合、并尽量兼顾体积小、重量轻、结构简单、易于维修、价格便宜、便于携带、通用化和标准化等一系列因素。

《传感器与测试技术》题库及答案二

一、简答题（每小题5分。

共20分）

1．动特性：

2．分辨力：

3．塞贝克效应：

4．标定：

二、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号内。

每空3分。

共12分）

1．应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的（>之间的电阻值。

A．覆盖片与被测试件

B．引线与被测试件

C．基片与被测试件

D．敏感栅与被测试件

2．固态压阻式传感器灵敏度高（比金属丝高50～80倍），尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于（）测量。

A．动态B．静态

C．精确D．随机

3·磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为（）磁头和）磁头。

A．鉴幅B．鉴相

C．静态D．动态

三、问答题（每小题6分，共24分）

1．什么是莫尔条纹?

2．热电阻式传感器有哪些类型?

3．磁电式传感器有何优点?

4．声波形成干涉的条件是什么?

四、螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点?

（14分）

五、请画出两种霍尔元件的驱动电路。

简述其优缺点。

（16分）

六、接近开关有哪些?

选择接近开关应考虑那些因素?

（14分）

试题答案及评分标准

一、简答题（每小题5分，共20分）

1．动特性：

指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

2．分辨力：

传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。

3．塞贝克效应：

两种不同的导体或半导体组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，称为热电势，这种现象称为塞贝克效应。

4．标定：

在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。

二、选择题（每空3分．共12分）

1．B2．A3．C、D

三、问答题（每小题6分。

共24分）

1．将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角e，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。

莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。

2．热电阻式传感器的类型包括铂热电阻、铜热电阻、铟电阻、锰电阻等。

3．磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。

4．声波形成干涉的条件是频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相遇。

四、螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点?

（14分）

变气隙型电感传感器灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。

它的主要缺点是非线

性严重，：

为-j-减小非线性，量程就必须限制在较小范围内，通常为气隙6。

的l／5以下，同时，这种传感器制造装配困难。

螺管型电感传感器的灵敏度低，但量程大，线性性较好，制造装配方便，批量生产的互换性强。

五、请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。

（16分）

对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动。

恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合；恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。

两种驱动方式各有优缺点，应根据工作耍求确定驱动方式。

六、接近开关有哪些?

选择接近开关应考虑那些因素?

（14分）

接近开关有涡流式、电容式、霍尔式、光电式、热释电式，以及利用多普勒效应制成的超声波、微波接近开关。

选择接近开关应考虑应用对象、重复定位精度、开关频率、负载接法、动作差程、以及工作电压范围、负载电流大小、工作温度范围、动作距离、通态压降、以及断态漏流等。

《传感器与测试技术》题库及答案三

一、选择题（选择正确的答案。

将其对应的字母填入横线上方。

每空3分，共12分）

1．应变片绝缘电阻R。

是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求

R。

的范围是____。

2．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数

字式的传感器。

码盘按结构可以分为接触式、____和三种。

A.磁电式．

B．光电式

C．感应同步器

D．电磁式

3．在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫____。

A．外光电效应

B．声光效应

C．磁电效应

D．压电效应

二、简答题（每小题5分，共20分）

4．线性度：

5．静特性：

6．光栅：

7．压电效应：

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．测定频响函数的方法是什么？

常见标准输入信号有哪几种？

9．什么叫金属应变片的横向效应？

10.简述电容式传感器的优点。

11．什么叫涡流效应？

四、综合题（共44分）

12．画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。

（14分）

13.常用的超声波探伤方法有哪些？

各有什么特点？

（16分）

14.激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分

辨力高。

如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜，Mi是固定反射

镜，Mz是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。

（14分）

试题答案及评分标准

一、选择题（每空3分，共12分）

1．C2．BD（顺序无关）3．A

二、筒答题（每小题5分，共20分）

4．线性度：

实际测试获得传感器静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入

的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度（或非线性误差）。

5．静特性：

指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量

是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。

6．光栅：

在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线（一般为10-

12mm）的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的

发黑，不透光。

这就是光栅。

7．压电效应：

某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在

某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力

方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。

这种现

象叫压电效应。

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．测定频响函数的方法是什么？

常见标准输入信号有哪几种？

确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。

输入的

标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。

10．简述电容式传感器的优点。

①温度稳定性好；②结构简单，适应性强；③动态响应好；④可以实现非接触测量，具有平

均效应；⑤灵敏度、分辨力高。

11．什么叫涡流效应？

当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡

那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。

这种现象就称为涡流效应。

四、综合题（共44分）

12．画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。

（14分）

答案要点：

（5分）

（1）传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感

器将被测量转换成电信号；（3分）

（2）信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、补偿、校正、模

数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录；（3分）

（3）显示与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。

（3分）

13.常用的超声波探伤方法有哪些？

各有什么特点？

（16分）

答案要点：

常用的超声波探伤方法有共振法、穿透法；脉冲反射法。

（4分）

共振法的特点是：

可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管；

工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。

（4分）

穿透法具有以下特点：

（1）探测灵敏度较低，不易发现小缺陷；

（2）根据能量的变化即可判断有无缺陷，但不能定位；

（3）适宜探测超声波衰减大的材料；

（4）可避免盲区，适宜探测薄板；

（5）指示简单，便于自动探伤；

（6）对两探头的相对距离和位置要求较高。

（4分）

脉冲反射法的特点是：

（1）探测灵敏度高；

（2）能准确地确定缺陷的位置和深度；

（3）可用不同波型探测，应用范围广。

（4分）

14.激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分

辨力高。

如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜，Mi是固定反射

镜，M2是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。

（14分）

《传感器与测试技术》题库及答案四

一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。

每空3分，共12分）

1．应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的（）之间的电阻值。

A．覆盖片与被测试件B．基片与被测试件

C．引线与被测试件D．敏感栅与被测试件

2．如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。

线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为艿。

传感器的运动部分与衔铁相连。

当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙艿发生变化。

这种结构可作为传感器用于（）。

A．仅用于静态测量

B．仅用于动态测量

C．既不能用于静态测量，也不能用于动态测量

D．静态测量和动态测量

3．利用（）可制成半导体光敏电阻。

利用（）制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。

A．外光电效应B．压电效应

C．磁电效应D．光电导效应

E．声光效应

二、简答题（每小题5分．共20分）

4．线性度：

5．静特性：

6．压阻效应：

7．莫尔条纹：

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．传感器是由哪几部分组成？

各有何功能？

9．．金属应变片有哪些类型？

10．什么叫涡流效应？

11．何为传感器的分辨力和阀值？

四、综合题（共44分）

12.测试系统的组成框图如图所示，请将图中“传感器”后边两个框中的内容填写完整，并

说明各组成部分的作用。

（12分）

13.激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分

辨力强。

如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜，Mi是固定反射

镜，M2是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理；当M2每移动半个光波波长时，写出

被测长度z的公式。

（16分）

14．以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路？

哪个是恒压源驱

动电路？

并简述这两种驱动电路的优缺点。

（16分）

试题答案及评分标准

一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号中。

每空3分，共12分）

1．C2．D3．D，A

二、简答题（每小题5分，共20分）

4．线性度：

实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出、输入的校

正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度（或非线性误差）。

5．静特性：

指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量

是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。

6．压阻效应：

沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻

率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。

7．莫尔条纹：

将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小

的交角臼，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．传感器是由哪几部分组成？

各有何功能？

答：

传感器二般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

敏感元件直接感受被测量，

并输出与被测量成确定关系的某一种量。

转换元件接受敏感元件的输出并把输入转换成电路

参量。

转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。

9．金属应变片有哪些类型？

答：

①电阻丝应变片；②金属箔式应变片。

10．什么叫涡流效应？

答：

当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中

旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。

这种现象就称为涡流效应。

11．何为传感器的分辨力和阀值？

答：

分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化值。

阈值

是能使传感器的输出产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。

四、综合题（共44分）

12.测试系统的组成框图如图所示，请将图中“传感器”后边两个框中的内容填写完整，并

说明各组成部分的作用。

（12分）答案要点：

（1）传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感

器将被测量转换成电信号；（3分）

（2）信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、补偿、校正、模

数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录；（3分）

（3）显示与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。

（3分）

13.激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分

辨力强。

如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜’，M，是固定反射

镜，M2是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理，当M2每移动半个光波波长时，写出

被测长度z的公式。

（16分）

答案要点：

（1）来自光源S的光经半反半透分光镜B后分成两路，一路由固定反射镜Mi反射，另一

路经可动反射镜M2和B反射，在观察屏P处相遇产生干涉。

（9分）

（2）当Mz每移动半个光波波长时，干涉条纹亮暗变化一次，因此被测长度为z—NAo/2n

式中，

14.以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路？

哪个是恒压源驱

动电路？

并简述这两种驱动电路的优缺点。

（16分）

答案要点：

（1）恒流源驱动（3分）

（2）恒压源驱动（3分）

（1）对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应

强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。

（5分）

（2）恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。

两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要

求确定驱动方式。

（5分）

《传感器与测试技术》题库及答案五

一、单项选择题（每小题4分，共40分）

1．差动变压器属于（）。

A.电容式传感器B．压电式传感器

C．电感式传感器

2．利用（）制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。

A．外光电效应B．压电效应

C．声光效应

3．压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有（）。

A.消除电缆电容对灵敏度的影响

B．减小测量误差

C．把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗

4．以下（）是影响CMOS传感器性能的首要问题。

A.暗电流B．噪声

C．像素的饱和

5．超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以（）的应用最为广泛。

A.电动式换能器B．压电式换能器

C．电磁式换能器

6．（）被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探

伤、测厚以及测量物体的密度等。

A．口射线B．7射线

C．X射线

7．首先对红外辐射进行（），使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变

化，才能导致热释电红外传感器产生，并输出交变信号。

A．调制B．滤波

C．补偿

8．以下（）不属于虚拟仪器技术所具有的特点。

A．集成性强B．扩展性强

C．开发时间长

9．超声波的频率高，因而（），绕射现象小，方向性好，能够形成射线而定向传播。

A．波长短B．波长长

C．速度慢

10．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数（）。

A．大B．小

C．相等

二、填空题（每空2分，共10分）

11．是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而发生了相应的电效应现象。

12．红外传感器是将红外辐射量的变化转换成____变化的器件。

13.热释电探测器多用在____、被动式检测应用中。

14．超声波是频率比声波频率____的机械波。

15.虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的____来完成各种测试、测量和自动化的应用。

三、论述及分析题（每小题20分，共40分）

16．以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路？

哪个是恒压源驱

动电路？

并简述这两种驱动电路的特点。

（20分）

17．根据红外传感器测试系统框图（图3），给出图中A、B、C、D四处的名称，并简要叙述

其在红外传感器测试系统中的工作过程。

（20分）

四、计算题（10分）

试题答案及评分标准

一、单项选择题（每小题4分，共40分）

1．C2．A3．C4．B5．B

6．B7．A8．C9．A10.B

二、填空题（每空2分，共10分）

11．光电效应

12．电量

13．非接触

14．高

15．软件

三、论述及分析题（每小题20分，共40分）（判分标准：

只要答出要点即可酌情得分）

16.以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路？

哪个是恒压源驱

动电路？

并简述这两种驱动电路的特点。

（20分）

答：

图1是恒流源驱动电路（5分）

图2是恒压源驱动电路驱动（5分）

对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强

度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。

（5分）

恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。

两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求

确定驱动方式。

（5分）

17.根据红外传感器测试系统框图（图3），给出图中A、B、C、D四处的名称，并简要叙述

其在红外传感器测试系统中的工作过程。

（20分）

答：

A-光学接收器3分

光学接收器接受目标的部分红外辐射并传输给红外传感器。

2分

B-辐射调制器3分

辐射调制器会把来自待测目标的