电大传感器与测试技术本复习大全Word文件下载.docx
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1．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，M1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。
（15分）
2．画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。
（10分）
3．粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。
（13分）
4．如图所示是电容式差压传感器结构示意图及其转换电路，图中1为玻璃盘，2为镀金层，3为金属膜片，介绍其工作原理。
传感器与测试技术参考答案
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。
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。
超声波的波型有纵波、横波、表面波（亦称瑞利波）、兰姆波。
依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分。
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。
1．a；
c 2．d 3.c 4．c；
d 5．b 6．d 7.c
答案要点：
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M1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。
当M2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
式中，x—被测长度；
N—干涉条纹亮暗变化次数；
—真空中光波波长；
n—空气折射率。
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；
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；
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。
①环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻相对变化；
②环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长（或压缩），引起电阻的相对变化。
电容式差压传感器由两个玻璃圆盘和一个金属膜片组成。
两玻璃圆盘上的凹面上各镀以金作为电容传感器的两个固定电极，夹在两凹圆盘中的膜片则为传感器的可动电极。
当两边压力相等时，膜片处在中间位置与左、右固定电极间距相等，转换电路输出U0＝0；
当P1＞P2（或P2＞P1）时，膜片弯向右侧（或左侧），Cdb＜Cab（或Cab＞Cdb），U0输出与｜P1-P2｜成比例的信号。
全国2001年10月自学考试传感器与检测技术试卷
课程代码：
02202
第一部分选择题（共24分）
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
错选、多选和未选均无分。
1．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）
A．压力B．力矩C．温度D．厚度
2．属于传感器动态特性指标的是（）
A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率
3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）
A．光电式传感器B．电容式传感器
C．压电式传感器D．磁电式传感器
4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）
A．变极板面积型B．变极距型
C．变介质型D．容栅型
5．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（）
A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片
B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联
C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片
D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片
6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（）
A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度
C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗
7．固体半导体摄像元件CCD是一种（）
A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路
C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路
8．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是（）
A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声
C．克服串扰D．消除电火花干扰
9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（）
A．0.301B．0.303C．0.308D．0.315
10．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（）
A．1.22mVB．2.44mVC．3.66mVD．4.88mV
11．周期信号的自相关函数必为（）
A．周期偶函数B．非周期偶函数
C．周期奇函数D．非周期奇函数
12．已知函数x（t）的傅里叶变换为X（f），则函数y（t）=2x（3t）的傅里叶变换为（）
A．2X（
）B．
X（
）C．
X（f）D．2X（f）
第二部分非选择题（共76分）
二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。
错填或不填均无分。
13．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。
14．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。
15．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。
16．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为rs=。
17．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。
18．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭矩。
19．电容式压力传感器是变型的。
20．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×
105Mpa,其中压阻系数πL为Pa-1。
21．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。
22．热敏电阻常数B大于零的是温度系数的热敏电阻。
23．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。
24．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为
若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为。
三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
25．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。
26．回答与直线式感应同步器有关的下列问题：
（1）它由哪两个绕组组成？
（2）鉴相式测量电路的作用是什么？
27．简述压磁式扭矩仪的工作原理。
28．说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。
29．简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。
30．采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成？
四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）
31．已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求：
（1）被测轴的转速是每分钟多少转？
（2）在上述情况下，如果计数装置的读数误差为±
1个数字，其最大转速误差是多少？
32．一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。
试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。
33．求正弦信号x（t）=x0sinωt的自相关函数。
五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）
34．图示为电阻网络D/A转换电路。
（1）写出电流i与电压VREF的关系式。
（2）若VREF=10V
输入信号D3D2D1D0=1000，
试计算输出电压V0=？
35．已知某信号的傅里叶级数展开式为
x（t）=
sin
cosnω0t
试求该信号的直流分量、第一至第五次谐波分量的幅值，并绘出其幅值谱图。
全国2001年10月自考传感器与检测技术试卷答案
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）
1.C2.D3.A4.D5.C6.D
7.C8.D9.A10.B11.A12.B
二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）
13.标定（或校准或测试）14.测量范围15.智能化16.（△K0/K0）×
100%17.细分18.增大19.极距（或间隙）20.1×
10－921.微分法22.负
23.对地低阻抗端（或接地端）24.
三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
25．传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电缆电容的影响。
传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。
26．
（1）由固定绕组和滑动绕组组成。
（2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。
27．压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。
根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生变化，从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。
28．主要特点是：
热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。
29．
（1）多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。
（2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装置。
30．由电压比较器、数/模转换器、顺序脉冲发生器、数码寄存器和逐次逼近寄存器组成。
四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）
31．
（1）
（2）频率计的计数装置读数误差为±
1个数字，对应的角位移为±
转=±
转故其最大转速误差为±
（转/分）
32．热敏电阻的一般表达式为：
式中：
RT为温度T=t+273.15（K）时的热敏电阻的电阻值；
R0为温度T0=t0+273.15（K）时的热敏电阻的电阻值；
设t0=20℃,T0=t0+273.15=293.15（K）。
则上式中的R0即为所求的值。
根据题中所给条件，有
（1）
（2）
（1）、
（2）两式两边取对数有
因此该热敏电阻在20℃的电阻值为：
33．
五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）
34．
（1）
（2）当D3D2D1D0=1000时，
35．直流分量A0＝0
一次谐波分量A1＝
二次谐波分量A2＝0
三次谐波分量A3＝
四次谐波分量A4＝0
五次谐波分量A5＝
其幅值谱如右图所示。
全国2002年10月自学考试传感器与检测技术试题
1.属于传感器动态特性指标的是（）
A.迟滞B.过冲量
C.稳定性D.线性度
2.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的（）
A.线性度越好B.迟滞越小
C.重复性越好D.分辨力越高
3.我国省、部一级计量站使用的一等标准测力机所允许的测量误差为（）
A.±
0.1%B.±
0.01%
C.±
0.001%D.±
0.0001%
4.感应同步器的作用是测量（）
A.电压B.电流
C.位移D.相位差
5.下列测力传感器中，属于发电型测力传感器的是（）
A.自感式传感器B.磁电感应式传感器
C.电容式传感器D.应变式传感器
6.极对数为4的永磁式交流测速发电机，当其轴与转速为600（转/分）的被测轴相连接时，则其输出交变电动势的频率为（）
A.40HzB.300Hz
C.600HzD.2400Hz
7.视觉传感器的扫描部的主作用是（）
A.聚成光学图像信号
B.将光学图像信号转换成电信号
C.将二维图像信号转换为时间序列一维信号
D.抽出有效信号
8.热敏电阻式湿敏元件能够直接检测（）
A.温度B.温度差
C.相对湿度D.绝对湿度
9.在采样保持环节中，采样开关被断开的时间称为（）
A.采样时间B.保持时间
C.采样周期D.缓冲时间
10.封装在光电隔离耦合器内部的是（）
A.一个发光二极管和一个发光三极管B.一个光敏二极管和一个光敏三极管
C.两个发光二极管或两个光敏三极管D.一个发光二极管和一个光敏三极管
11.若周期信号x（t）的周期为T，则其基波角频率为（）
A.
B.
C.
D.
12.已知信号x（t）与信号y（t）完全不相关，则该二信号的互相关系数满足（）
A.ρxy（τ）>
1B.ρxy（τ）=1
C.0<
ρxy（τ）<
1D.ρxy（τ）=0
二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）
13.运算
100%是计算传感器________的公式。
14.传感器的________能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过测量范围的能力。
15.当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态________。
16.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的________相等。
17.电容式扭矩测量仪是将轴受扭矩作用后的两端面相对________的变化量变换成电容器两极板之间的相对有效面积的变化量，从而引起电容量的变化来测量扭短的。
18.脉冲式测速发电机输出电压的________和被测轴转速之间保持严格的比例关系。
19.红外图像传感器通常由红外敏感元件和电子________电路组成。
20.在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。
这一结论被称为热电偶的________定律。
21.数据处理中使用的温度补偿方法有公式法和________。
22.两个电路之间存在的寄生电容使用一个电路的________变化影响到另一个电路。
23.周期信号频谱的特点是离散性、谐波性和________。
24.当信号的方差变为原来的4倍时，该信号的标准差将变为原来的________倍。
25.压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测量何种信号?
26.就某一确定的差动变压器式位移传感器而言，当激励电压的幅值恒定时，其输出电压的幅值和相位分别取决于被测位移的哪些信息?
27.简述半导体P-N结温度传感器的工作机理。
28.热电型红外光导摄像管与可见光光导摄像管在电路中所采用的前置放大器有何差别?
为什么?
29.有源滤波器与无源滤波器相比有哪些优点?
30.分别说明信号x（t）的均值μx、方差σ2x、均方值Ψ2x的含义并写出三者间的联系式。
31.已知：
输入应变仪的应变为286με，应变仪的灵敏度为31μA/με，记录仪的灵敏度为5mm/mA,求记录仪输出的偏移量。
（注：
με代表一个应变单位）
32.某位移传感器在校准时测得的数据如下表，若该传感器的线性表达式为x=a0+a1n，试用最小二乘法（
）计算a0和a1。
脉冲数ni
10
20
30
40
50
位移值xi（mm）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
33.图示串联式测温电路，其中Rt=R0[1+
（t-t0）]为感温热电阻，Rs为常值电阻，E为工作电压，U0为输出电压，
=0.02/℃.当给定温度为0℃，Rt的电阻值为10kΩ，若测温范围为
0℃~400℃，输出电压U0的范围是1V~5V，试计算工作电压E和常值电阻Rs各取多少?
（
）
34.用微型计算机、模/数转换（A/D）板、滤波器、电荷放大器、压电式力传感器和打印机组成一个测力系统，试画出该测力系统的方框图。
35.图1所示矩形函数x（t）的频谱为X（ω）=Aτsinc（
），求图2所示信号y（t）的频谱，并画出其幅值谱图。
（sincx=
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浙江省2002年1月高等教育自学考试传感器与检测技术试卷
一、填空题（每空1分，共15分）
1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用_______作为传感器。
2.红外图像传感器由红外敏感元件和_______电路组成。
3.在电阻应变片公式，
=（1+2μ）ε+λEε中，λ代表_______。
4.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是_______。
5.当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由_______所决定。
6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_______指标。
7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量（或电量）的标准信号发生器和_______。
8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_______条件。
9.热电偶电动势由_______电动势和接触电动势两部分组成。
10.SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_______的微量气体。
11.有源滤波器由集成运放和_______组成。
12.采用_______电源供电的电桥称为交流电桥。
13.多路模拟开关由_______和多路双向模拟开关组成。
14.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_______。
15.若随机信号x（t）、y（t）的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数Rxy（τ）=_______。
二、单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。
每小题1分，共15分）
1.对压电式加速度传感器，希望其固有频率（）
A.接近零B.尽量低些
C.尽量高些D.任意
2.（）传感器可用于医疗上-50℃～150℃之间的温度测量。
A.金属辐射式B.热电偶
C.半导体三极管D.比色计
3.信号传输过程中，产生干扰的原因是（）
A.信号是缓变的B.信号是快变的
C.干扰的耦合通道D.信号是交流的
4.差动电桥由环境温度变化引起的误差为（）
B.
D.0
5.概率密度函数提供了随机信号（）的信息。
A.沿频率轴分布B.沿幅值域分布
C.沿时域分布D.沿尺度分布
6.非线性度是表示校准曲线（）的程度。
A.接近真值B.偏离拟合直线
C.正反行程不重合D.重复性
7.非周期信号的频谱是（）
A.连续的B.离散的
C.基频的整数倍D.脉冲函数
8.莫尔条纹光栅传感器的输出是（）
A.数字脉冲式B.调幅式
C.调频式D.正弦波
9.半导体应变片具有（）等优点。
A.灵敏度高B.温度稳定性好
C.可靠性高D.接口电路复杂
10.一阶系统的动态表征参数是（）
A.线性度B.固有频率
C.阻尼比D.时间常数
11.常用于测量大位移的传感器有（）
A.感应同步器
升级会员 