华农自动化传感器与检测技术试题整理Word格式.docx

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11.CTR表示特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器

12.热敏电阻输出特性的线性化处理方法有：

线性化网络、计算修正法、温度-频率转换电路改善非线性。

13.热敏电阻输出的线性化方法中的计算修正法中包括两大类，一是硬件（电子线路）法、一是软件（程序）法。

其中软件法中当已知热敏电阻的实际特性和要求的理想特性时，可采用线性插值等方法将特性分段并把分段点的值存放在计算机的内存中，计算机将根据热敏电阻的实际输出值进行校正计算，给出要求的输出值。

14.热电偶的使用主要依据三大定律。

这三大定律分别是：

中间导体定律、标准电极定律、中间温度定律。

15.薄膜热电偶的测温范围为-200℃～300℃。

16.热电偶冷端的温度补偿方法有：

冷端温度修正法和电桥补偿法。

17.压电元件的常用结构形式有并连接法和串连接法。

18.压电式传感器的内阻抗很高，而输出的信号微弱，因此一般不能直接显示和记录。

压电式传感器要求测量电路的前级输入端要有足够高的阻抗，这样才能防止电荷迅速泄漏，减少测量误差减小。

19.磁敏二极管受温度影响非常大，必须对其进行温度补偿。

常用的温度补偿电路有互补式、差分式、全桥式、热敏电阻。

20.霍尔传感器是基于霍尔效应的一种传感器。

它将磁场的变化转化为霍尔电势的变化并输出，以达到测量磁场的目的。

1.把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制成的，其次级绕组都用__差动___形式连接，所以又叫_差动变压器式传感器___。

2.在选购线性仪表时，必须考虑应尽量使选购的仪表量程为欲测量的__1．5倍___左右为宜。

3．在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化，这种现象称为__光电导效应___。

4．根据霍尔元件的霍尔电势UH的表达式可知，霍尔元件一般可用于三种情况的测量，分别是__测量电流I，测量磁感应强度B，功率测量。

5．传感器由敏感元件、___传感元件__、测量转换电路三部分组成。

6.若将温度为T的圆环导体截断并接入一和其温度相同的另一段不同材质的导体，则回路中总的热电势为___0__。

7.丝式电阻应变片的金属丝的作用是感受机械试件的___应变变化___，称其为敏感栅。

8.压电式加速度传感器的频率范围广、动态范围宽、灵敏度高，故使用较为广泛。

9.传感器的响应特性必须在所测量范围内保持__不失真__的测量条件。

10.金属导体组成的热点偶，当引入第三导体时，只要保持其_两端温度相同___，则对总热电势无影响，这一结论称为_中间导体定律__。

11.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、_光电式和电磁式__三种。

12.当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及__波型转换____现象。

13.应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、__阻值的选择、尺寸的选择_等。

14.用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷和作用在晶面上的压强成正比，而和晶片___几何尺寸和面积__无关。

15.变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量___增大___。

18.机械振动测试工作中的许多工程问题，往往可以看成是K-M-C系统，即用由_弹簧-阻尼器-质量块__构成的单自由度模型来描述。

1、压电式传感器使用电荷放大器时,可以使传输电压几乎不受电缆长度的影响。

2、一差动变压器式位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化1200mV，那么该位移传感器的灵敏度是1200V/m。

3、传感器满足不失真测量的频域条件是幅频特性为常数和相频特性为线性。

7、选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、

可靠性、精确度、测量方式等六个方面的问题。

9、用两只相同型号的热电偶，配用相同的补偿导线，采用反向串联方法连接可以测量两点间的温度差。

10、在测量原理上，传统传感器以机电测量为基础；

而光纤传感器是以光学测量为基础。

4、在发光二极管LED的光谱特性中，峰值波长决定发光颜色；

峰的宽度决定颜色的纯度。

6、红外传感器是指能将红外辐射量变化转换成电量的测量装置，一般说来，红外传感器是根据热效应和光子效应制成的。

1、在工程测试实践中，大多数检测系统属于线性时不变系统，这种系统的叠加特性和频率保持特性在测试中具有重要意义。

2、测试装置动态特性的数学描述方式主要有微分方程、传递函数和频率响应函数。

3、一电容测微仪，通过测量得到的电容变化量∆C＝±

4×

10-3pF，如果测量电路的放大倍数K1=100mV/pF，读数仪表的灵敏度S2=5格/mV，则此时仪表指示值变化±

2格。

4、机械振动测试工作中的许多工程问题，往往可以看成是KMC系统，即用由弹簧-阻尼器-质量块构成的单自由度模型来描述。

5、对于测试装置的频率响应函数，其幅频、相频特性分别表征装置对输入信号中各个频率分量幅值的缩放的能力和相位角前后移动的能力。

6、半导体应变片传感器的工作原理是基于压阻效应；

霍尔式传感器的工作原理是基于霍尔效应；

压电式传感器的工作原理是利用某些材料的压电效应。

7、传感器在结构上采用差动方式可以提高灵敏度，减小非线性。

8、根据霍尔元件的霍尔电势UH的表达式可知，霍尔元件一般可用于三种情况的测量，分别是测量电流I，测量磁感应强度B，功率测量。

9、已知输入信号

，这时一阶装置的

，

，则该装置的稳态输出表达式是：

10、一般来说，系统内印制电路板接地的基本原则是高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。

二、选择题（将合适的选择项填入括号内，每题2分，15题共30分）

5.电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最多的是（B）。

A．60ΩB．120ΩC．200ΩD．350Ω

6.下列不属于传感器的静态标定的内容的是（D）

A、灵敏度B、线性度C、滞差D、幅值误差

7.在常用测振传感器中，适合于测量振动位移的传感器是（A）

A、电感式传感器；

B、压电式传感器；

C、磁电式传感器；

D、电动式传感器

8.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（C）的输出

A、电阻B、电容C、电压D、电荷

9.下列不是电感式传感器的是（D）

A、变磁阻式自感传感器B、电涡流式传感器

C、变压器式互感传感器D、霍尔式传感器（属于磁电式）

10.一般情况下，要求热敏电阻式传感器的热敏电阻（D）

A、呈正弦关系B、呈余弦关系C、呈线性关系D、在一定范围内呈线性关系

14.下列关于传感器灵敏度的说法，错误的是（C）

A、灵敏度越高越好B、灵敏度越高，传感器所能感知的变化量越小

C、灵敏度越高，和测量无光的外界噪声越不易混入

D、对被测物理量变化的反应能力越强

1、光敏二极管的工作原理是（C）。

A.外光电效应　　B.内光电效应　　C.光生伏特效应　　D.雪崩效应

2、产生迟滞现象的主要原因是由于传感器敏感元件材料的（D）的缺陷所造成的。

A.物理性质　　B.机械零部件　　C.工作温度　　D.A+B

3、关于光敏二极管的叙述不正确的是（B）。

A.工作时两端电压处于反向偏置状态，

B.有光照时，会有大得多的正向电流。

C.无光照时，其反向电阻很大，反向电流（暗电流）很小。

D.光电流和光照强度成正比。

4、关于光敏三极管的叙述正确的是（C）。

A.在工作电路中，其集电结正向偏置。

B.在工作电路中，其发射结反向偏置。

C.光敏三极管的灵敏度高于光敏二极管。

D.光敏三极管也有基极。

5、关于光敏电阻叙述不正确的是（A）。

A.无光时，光敏电阻呈高阻态，没有电流。

B.有光时，光敏电阻RG呈低阻态，有较强的电流。

C.光照越强，阻值越小，电流越大。

D.工作时，其两端既可以加直流电压，也可以加交流电压。

6、关于光电倍增管叙述不正确的一项是（B）。

A.灵敏度很高，不能受强光照射，否则会损坏。

B.极间电压越高越好。

C.倍增系数和阳极无关，主要由倍增电极的特性决定。

D.阳极输出的是电压脉冲。

7、下列不是磁栅传感器类型的是（D）。

A.尺形　　B.带形　　C.同轴形　　D.螺旋形

8、左图是一种遮断式光电开关，图示中1是（A）。

A.发射器　　B.接受器　　

C.光电管　　D.被测物　　

9、下列各项不是直线式感应同步器部件的的是（C）。

A.定尺　　B.滑尺　　C.磁芯　　D.滑尺绕组　　

10、热敏电阻值随温度变化是严重非线性的，下列方法不属于常用的线性化方法是（B）

A.线性化网络　　　　　　　　　　　B.加差动放大器

C.利用温度频率转换电路　　　　　　D.计算修正法

11、热敏电阻的温度特性有三种类型，下列哪项不属于这三种类型的（D）

A.负电阻温度系数　B.正电阻温度系数　C.临界温度系数　D.线性温度系数

11、为了将现场热电偶的信号传到测控室，必须将冷端由导线接到测试电路上，保证这种接线不影响热电偶的信号，是下列（A）

A.中间导体定律　　　　　　　B.标准电极定律

C.中间电极定律　　　　　　　D.中间温度定律

12、关于热电偶有三大定律保证我们使用其进行测量传感的可靠及可靠下列那项不属于这三项定律（C）

12、下列不属于热电偶冷端补偿的是（D）。

A.热电势修正法　　　　　　　　B.电桥补偿法　　　　　

C.温度修正法　　　　　　　　　D.线性化网络法

13．下列不属于电位器式传感器分类的是（D）。

A.非线性型　　B.角位移型　　C.直线位移型　　D.矩阵型

14.下面不属于箔式应变片种类有（A）。

A.多层丝栅式　　B.单丝栅式　　C.双丝栅式　　D.三丝栅式

15.下列不是可变磁阻式传感器的典型结构有（A）。

A.螺旋式　　B.差动型　　C.螺管式　　A.可变导磁面积型

16.不属于电容传感器的类型有（C）。

A.两极板间距d型　　　　　　B.改变两极板间复盖面积S型

C.改变电源频率　　　　　　　D.改变极板间介质e型

17.关于压电传感器的前置放大器叙述不正确的是（A）。

A.前置放大器可将传感器低阻抗输出变为高阻抗输出。

B.前置放大器可将传感器的微弱信号进行放大。

C.电压放大器是前置放大器的一种。

D.电荷放大器是前置放大器的一种。

18.下列关于磁敏电阻说法正确的是（C）。

A.磁敏电阻的磁阻效应只有其制做材料有关。

B.磁敏电阻的磁阻效应只和其开关有关。

C.磁敏电阻的灵敏度一般是非线性的。

D.以上都不对。

19.下面不属于磁敏电阻温度补偿电路的是（B）。

A.互补式温度补偿电路　B.差动放大器电路　C.全桥电路　D.热敏电阻补偿电路

20.关于霍尔传感器的说法正确的是（B）。

A.其制做材料只能是非金属的。

B.霍尔传感器输出的电压信号。

C.霍尔传感器有两根引线电极。

D.霍尔传感器使用时激励电流是不可以变化的。

21.下列哪项不属于传感器的低噪声化方法（D）。

A.差动法　　　　　B.相关法　　　　C.调制法　　　　D.叠相法

1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对变化主要由（B）来决定的。

A、贴片位置的温度变化B、电阻丝几何尺寸的变化

C、电阻丝材料的电阻率变化D、外接导线的变化

2、二阶装置引入合适阻尼的主要目的是C。

A、使系统不发生共振；

B、使得输出读数稳定

C、获得较好的幅频、相频特性；

D、改善装置的固有频率

3、不能用涡流式传感器进行测量的是（D）。

A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料

4、测试系统的传递函数和（B）。

A、具体测试系统的物理结构有关　　B、具体测试系统的物理结构无关

C、输入信号有关　D、输出信号有关

5、为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，可采用（B）。

A电压放大器；

B电荷放大器；

C前置放大器；

D电流放大器

6、不能采用非接触方式测量的传感器是：

（C）。

A、霍尔传感器；

B、光电传感器；

C、热电偶；

D、涡流传感器

7、通常所说的传感器核心组成部分是指：

（B）

A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件

C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源

8、压电加速度计固定在试件上承受振动时，质量块将产生一可变力作用在晶体片上，由于（A）效应在晶体片两表面上就有（D）产生。

B、正压电；

B、逆压电；

C、电压；

D、电荷

10、以下关于热电阻和热敏电阻的说法，错误的是：

（D）

A、热电阻一般采用纯金属材料，而热敏电阻采用半导体材料；

B、热电阻的温度−−电阻系数一般是线性的，而热敏电阻的温度−−电阻系数一般是非线性的；

C、热电阻结构简单、体积小，因此可以测量“点温”；

而在测温范围内，热电阻的电阻温度系数相对较为稳定；

D、一般说来，热电阻的温度系数比热敏电阻的的温度系数大。

11、变间隙式自感式电感传感器的灵敏度为：

，由此可得出结论：

（C）

A、该传感器的灵敏度是非线性的，因此不能使用；

B、该传感器的灵敏度是线性的，因此可以正常使用；

C、该传感器的灵敏度是非线性的，但在一定条件下可以使用；

D、该传感器的灵敏度是线性的，但在特定条件下不能使用。

12、在常用测振传感器中，适合于测量振动位移的传感器是：

（A）

13、为提高电桥的灵敏度，可采取的方法是：

A、半桥双臂各串联一片电阻应变片；

B、半桥双臂各并联一片电阻应变片；

C、适当提高电桥的电源电压；

D、增大应变片的初始电阻值。

14、热敏电阻典型可分为三类，其中，（B）热敏电阻在一定温度范围内，阻值随温度的变化剧烈变化，故可作为理想的开关器件。

A、负电阻温度系数B、临界温度系数

C、正电阻温度系数D、无

15、关于光敏电阻，下列说法错误的是：

（A）

A、光敏电阻既可作检测元件，也可作开关元件使用；

B、光敏电阻的光谱特性和光敏电阻本身材料有关，需选择合适光源配合使用；

C、在一定的光照度下，光敏电阻所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象；

D、多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合。

9、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：

（C）

A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管

2、设有一电路，

是工作桥臂，

是固定电阻，且

工作时

，则电桥输出电压

（）。

为电桥的电源电压。

A、

B、

C、

D、

3、互感式传感器之所以可以称为差动变压器式传感器，其原因是：

（）

A、互感式传感器的工作原理和一般变压器工作原理完全相同；

B、互感式传感器实际上是差动输入的变压器；

C、互感式传感器是原、副边之间的互感随被测量变化的变压器；

D、互感式传感器磁路是闭合的。

4、关于红外线，以下说法错误的是：

A、和所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质

B、自然界中任何物体，都能产生红外光辐射。

C、不同的气体对其吸收程度各不相同；

D、具有光热效应，能辐射热量，是光谱中最大光热效应区

5、下列传感器中，属于有源传感器的是（）和（）；

属于无源传感器的是（）和（）。

A、热电偶温度计B、电阻温度计C、电容式测振仪D、压电式加速度计

11、测力传感器的静态标定最主要的目的是：

确定（）、灵敏度和（）。

A、标定曲线；

B、各向交叉干扰度；

C、固有频率；

D、阻尼比

12、就传感器的输入输出特性而言，传感器一般尽量不设计成（）的传感器。

A、具有理想线性特性；

B、仅有奇次项线性特性；

C、仅有偶次项线性特性；

D、具有多项式线性特性。

14、以下情形中，不能采用涡流式传感器进行测量的是（）。

A、位移B、金属材质鉴别C、锅炉探伤D、塑料厚度

三、判断题（在你认为对的判断后打√，错的判断后打⨯，每题1分，10题共10分）

1，压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。

（⨯）_高频

2，光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。

这样光敏电阻的灵敏度就高。

（√）

3，真值是指一定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。

真值是客观存在的，而且是可以测量的。

（⨯）

4，置信系数取不同典型值时，具有不同的置信概率。

置信系数越高，置信水平则越低，表明对测量精度的要求越低。

5，一阶装置动态特性的主要参数是时间常数

，一般希望它越大越好。

6，差动变压器式传感器的两个次级线圈在联接时应反向串联。

（√）

7，LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。

8，涡流传感器一般采用高频透射式或低频反射式两种方式进行测量。

9，凡能够测量位移和速度的检测原理都可用于加速度和振动的测量。

（√）

10，虚拟仪器的所有仪器面板和显示器都是在计算机监视器上模拟的。

1、光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。

2、晶体在哪个方向上有正压电效应，则在此方向上一定存在逆压电效应。

3、接触式测温方法由于可以直接接触被测物，因此比非接触法测温具有更宽的量程范围。

4、涡流传感器一般采用高频透射式和低频反射式两种方式进行测量。

5、若交流电桥中有一对相邻桥臂为电阻，根据平衡条件，其余二桥臂一定具有异类的阻抗，如果这边是容抗，另外一边应为感抗。

6、对于一切传感器，如果要采用计算机分析处理传感器所测信号，那么传感器调理电路中必须采用ADC数据采集模块，以便于计算机识别（）。

7、所谓“开关式光电传感器”是指，其输出特性是断续变化的光电信号，这类传感器对光电元件的光照特性要求较高。

8、霍尔传感器属于磁电式传感器，因此是一种无源传感器，即该类传感器在使用中无需给传感器供电。

（）

9、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静态量的测量。

10、用钨丝通电加热作为光辐射源最为普通，一般白炽灯的辐射光谱是连续的，任何光敏元件都能和它配合接收到光信号。

四、简答题（3题，共14分）

1、简要叙述传感器静态标定和动态标定的常用方法以及通过标定所能获得的主要性能参数。

（6分）

静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。

输入标准量，获得拟合直线。

•传感器的动态特性标定

ü

一阶传感器主要是时间常数τ；

二阶传感器则是固有频率ωn和阻尼比ξ

通过测量传感器的阶跃响应确定传感器的时间常数、固有频率和阻尼比是一种较好的方法

也可以利用正弦输入，测定输出和输入的幅值比和相位差来确定装置的幅频特性和相频特性，从而进一步求得一阶装置的时间常数和欠阻尼二阶装置的阻尼比和固有频率。

3、用框图描述光电传感器的基本构成，并简要说明采用光电传感器进行相关参数测量的四种工作方式。

（4分）

辐射式、遮光式、吸收式和反射式

算综合题（共3题，共26分）

1，试简述检测系统噪声干扰形成的要素。

噪声形成干扰需要同时具备三要素：

干扰源、对噪声敏感的接收电路及噪声源到接收电路之间的耦合通道。

2、简述一种速度测量的方法。

答：

以下5种方法任写出一种既可，见书P191。

（1）时间、位移计算法，如相关测速法和空间滤波器测速法；

（2）加速度积分法和位移微分法测量速度；

（3）利用物理参数测量速度，如电动式速度传感器和电磁式速度传感器；

（4）多普勒效应测速；

（5）差动变压器测速。

3、压电元件在使用时常采用多片串接或并接的结构形式，试述在不同接法下输出电压、电荷、电容的关系，它们分别适用于何种使用场合？

两片压电元件串接时，输出电荷q’等于单片上的电荷q，输出电压U’为单片电压U的两倍，总电容C’为单片电容C的1/2。

即：

q’＝q；

U’＝2U；

C’＝C/2。

串联接法适用于以电压输出的信号和测量电路输入阻抗很高的情况；

两片压电元件并接时，输出电荷q’等于单片上电荷q的两倍，输出电压U’等于单片电压U，总电容C’等于单片电容C的两倍。

q’＝2q；

U’＝U；

C’＝2C。

并联接法适用于测量缓慢变化信号，并以电荷作为输出的情况。

4，请画出光电传感器的一般构成框图，并说明光电传感器的一般组成部分。

光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成

五、计算综合题（3题，共22分）

1、已知一阶系统的传递函数

，输入一时域谐波函数

，求该系统达到稳态时的输出y（t）。

解：

已知一阶系统的传递函数

（2分）

则

3、图为应变式拉力传感器原理示意图。

该传感器采用1、2、3、4四片完全相同的应变片按如图方式粘贴在构件表面上，应变片的初始阻值为R0，传感器要求具有温度补偿和弯矩补偿能力；

（1）试采用两种组桥方式实现传感器的纯拉力测量并说明理由（如果应变片不够，可加精密电阻）。

（2）哪一种组桥方式灵敏度高？

为什么？

（1）

4、如图为实验室常采用的冰浴法热电偶冷端温度补偿接线图，

（1）图中依据了热电偶两个基本定律，分别指出并简述其内容