国家开放大学电大《传感器与测试技术》形成性考核附答案.docx

1、国家开放大学电大传感器与测试技术形成性考核附答案 传感器与测试技术形考1-4形考作业一一、判断题（Y对/N错）1测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。Y2金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。Y3热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。N4电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。N5电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。Y6电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。Y7电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。N8电感式传感器可以将被测非电量转换成

2、线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。Y9互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。Y10差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。Y11传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。Y12电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。Y13电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的 引线与被测试件之间的电阻值。Y14线性度 是指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。Y15测量误差越小，传感器的精度越高。Y16传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。N17传感器能

3、检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。Y18测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。N19电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。Y20电桥有两种类型：直流电桥和交流电桥。Y二、简答题1传感器的输出信号通常可以分为哪两类？并举例说明。答：1模拟式：传感器输出的是模拟电压量；2数字式：传感器输出的是数字量，如编码器式传感器。2传感器电路中常用的滤波器有哪些分类方法？答：模拟滤波器的选频作用，分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器；根据构成滤波器的元件类型，可分为RC、LC或晶体谐振滤波器

4、；根据构成滤波器的电路性质，可分为有源滤波器和无源滤波器；根据滤波器所处理的信号性质，可分为模拟滤波器和数字滤波器。3电阻应变片的工作原理是什么？答：被测的物理量（温度、压力等）的变化会引起电阻式传感器中传感元件电阻值的相应变化，而这种电阻值的变化又可能通过转换电路转换为更为直观的电压或电流的变化。4什么是应变片的横向效应？答：当金属线材受单向拉力时，由于整根金属丝的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材的总电阻增加值为各微段电阻增量之和。但整根金属线材弯折成栅状，成应变片后，应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段都的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻是增加的，而各圆弧段除了有沿各轴

5、向产生的应变外，还有在与轴向相垂直的方向产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小，虽然金属丝敏感栅的电阻总的表现为增加，但是，由于各圆弧段电阻值减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单线受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种因弯折处理的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的横向效应。5下图中哪个是直流电桥？哪个是交流电桥 ？为什么？答：图1为交流电桥。图2为直流电桥，因为其中电阻Z1、Z2、Z3、Z4组成了电桥的4个桥臂，在电桥的一条对角线的两端a和c接入直流电源，作为电桥的激励电源，而在电桥的另一条对角线两端，b和d上输出电压值U0输出可直接用于驱动指示仪表，也可接入后续放大电路。形

6、考作业二一、判断题（Y对/N错）1压电式传感器的特点的是灵敏度比较低。N2磁电感应式传感器可分为变磁通式和恒磁通式两大类。Y3差动变压器属于电感式传感器。Y4压电传感器的测量电路中前置放大器的主要作用是把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗。Y5磁电式传感器非线性误差产生原因的是传感器线圈电流产生的磁通对工作磁通产生影响。Y6通常电路参量式传感器分为4类：压电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器和霍尔式传感器。Y7压电式传感器适宜于动态测量，不适合测量动态的力、压力、加速度、振动等参数。N8磁电式传感器工作性能稳定，输出阻抗小，灵敏度高，尺寸和重量比较小。N9磁电式传感器通常输出功率较大，测量电

7、路比较简单。N10热电动势的产生实际上由2部分组成，即接触电势和温差电势。Y11两种不同类型的金属导体（或半导体），两端分别接在一起构成闭合回路，当两个结点温度不等有温差时，回路里会产生热电势，形成电流，这种现象称为热电效应。Y12利用热电效应，只要知道热电偶回路一端结点温度，就可以测出另一端结点的温度。Y13对于任何一种金属，高温端的自由电子要向低温端扩散，高温端因失去电子而带正电，低温端得到电子而带负电，形成温差电动势，又称汤姆森电动势。Y14压电式传感器的输出信号很微弱，而且内阻很高，一般不能直接显示和记录。Y15压电传感器可以等效为一个电源U和一个电容器Ca的串联电路。16压电传感器也

8、看作是个电荷发生器，等效为一个电荷源与一个电容并联的等效电路。Y17由电效应转变为机械效应或者由电能转变为机械能的现象，就是压电陶瓷的逆压电效应。Y18由机械效应转变为电效应，或者由机械能转变为电能的现象，就是压电陶瓷的正压电效应。Y19超声波式的检测仪表，一般都是利用压电材料作为超声波发射探头和接收探头的，例如超声波液面计，超声波流量计，超声波测厚仪等。N20变磁通式传感器，在结构上有开磁路和闭磁路两种，一般用来测量旋转物体的角速度，产生感应电动势的频率作为输出。Y二、判断题：1压电晶片通常有哪些连接方法？各有什么特点？答：压电晶片通常有并联和串联两种接法。并联接法的输出电荷大，本身电容大，

9、时间常数也大，因此常用测量温度信号以及以电荷作为输出量的场合。串联皎洁的输出电压大，本身电容小，适用于以电压作为输出信号以及测量电路输入阻抗很高的场合。2根据压电式传感器的等效电路，其输出可以有哪些形式？相应的前置放大器有哪些两种形式？答：根据压电式传感器的等效电路，其输出可以是电压U，也可以是电荷Q，因此其相应的前置放大器也有两种形式：电压放大器和电荷放大器。3说出下面霍尔元件的2种典型驱动电路哪个是恒流源驱动电路，哪个是恒压源驱动电路？答：图1是恒流源驱动电路，图2是恒压源驱动电路。4霍尔元件的恒流源驱动电路和恒压源驱动电路有什么特点？答：恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，

10、线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合；恒流驱动驱动线性度高，精度高，受温度影响小。5为什么在热电偶测温应用中要进行冷端处理及补偿？答：执电偶热电动势的大小是热端温度和冷端温度的函数差，为保证输出热电动势是被测温度的单值函数，必须使冷端温度保持恒定，热电偶分度表给出的热电动势是以冷端温度0摄氏度为依据的，否则会产生误差。形考作业三一、判断题（Y对/N错）1超声波在固体和液体中衰减较弱，因此穿透能力强。Y2超声波是机械波的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。Y3超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，其中压电式换能器的应用最为广泛。Y4超声波是频率比声波频率低的机械波。N5热释电探测

11、器多用在非接触被动式检测应用中。Y6在工业放射性同位素自动检测仪表中广泛采用的核辐射传感器是电离室。Y7适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是加速度。Y8利用外光电效应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。N9温度是适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量。Y10噪声是影响CMOS传感器性能的首要问题。Y11X射线被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力前的情况，如金属探伤、测厚以及测量物体的密度等。Y12光电式传感器就是将电信号转化成光信号的一种器件，简称光电器件。N13光电器件的物理基础是热电效应。N14光电器件具有可靠性较高结构简单等特点但精度比较低。N15

12、光电管是将球形玻璃壳抽成真空，在内半球面上涂上一层光电材料作为阳极，球心放置小球形或小环形金属作为阴极。N16射线被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力前的情况，如金属探伤、测厚以及测量物体的密度等。Y17红外传感器是将红外辐射量的变化转换成电量变化的器件。Y18一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叫做光电效应。N19利用外光电效应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。Y20线阵CCD图像传感器是由一列MOS光敏元和一列移位寄存器并行构成的。Y21利用光电效应可制成半导体光敏电阻。N22红外辐射按照波长不同，可以分为远红外区、中

13、红外区和近红外区。Y23光电效应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。Y24在工业放射性同位素自动检测仪表中广泛采用的核辐射传感器为电离室。Y25首先对红外辐射进行调制，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释电产生，并输出交变信号。Y26超声波在固体和液体中衰减较弱，因此穿透能力强是超声波所具有的主要特点之一。Y27光电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件。N28利用光导纤维的传光特性，把被测物理量的变化转换为光特性（强度、相位、偏振态、频率、波长）改变的传感器就是光纤传感器。Y29光电式编码器采用光电技术将轴角信息转换成数

14、字信号，与计算机和显示装置连接后可实现动态测量与实时控制。Y30光栅是利用莫尔条纹现象来进行测量的，即两块光栅叠合时，会出现光的明暗相间的条纹。Y二、简答题1下图为热释电红外传感器的结构图， 图中A、B、C三处分别是什么？答：A：PZT热电元件B：FET管C：滤光片2简述热释电红外传感器的工作原理。答： 热释电红外传感器的的电压响应率E比于入射辐射变化的速率，当恒定的红外辐射照射在热释电探测器上时，探测器没有电信号输出，因为只有当铁电体的温度处于变化过程中，才会输出电信号，所以需要对红外辐射进行调制，使恒定辐射变成交变辐射，不断的引起铁电体的温度变化，才能导致热释电才生，并输出交变信号。形考作

15、业四一、判断题1与一般传感器相比，智能传感器成本低但不具备编程自动化能力。Y2压阻式微传感器是在单晶半导体膜片适当部位扩散形成力敏电阻而构成的。Y3压力微传感器广泛应用于汽车电子：如TPMS（轮胎压力监测系统）、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统等。Y4谐振式微传感器是利用某种谐振子的振动力随被测量的变化而变化来进行测量的一种传感器。N5Thinkpad手提电脑能够动态的监测出笔记本在使用中的振动，并根据这些振动数据，系统会智能地选择关闭硬盘还是让其继续运行，因为其内置了压力传感器。N6微机械陀螺的工作原理是基于经典力学的牛顿第2定律，通过一定形式的装置产生并检测哥氏加速度。N7视觉传感器是将

16、景物的电信号转换成光信号的器件，固态图像传感器是现在视觉信息获取的一种基础器件。N8虚拟仪器技术是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件 来完成各种测试、测量和自动化的应用。Y9虚拟仪器技术所具有的特点是集成性强、扩展性强。Y10虚拟仪器技术所具有的特点是开发时间长。N11目前的固体图像传感器主要有三种类型：第一种是电视摄像机MOS（金属氧化物半导体）图像传感器，又称为SSPA（自扫描光电二极管阵列），第二种是CCD图像传感器，第三种是CID（电荷注入器件）图像传感器。Y12机器人触觉传感器主要有检测和识别功能。Y13现代机器人的“皮肤”主要有两方面的感觉：冷热和软硬。Y14常见的人工嗅觉

17、系统一般由气敏传感器阵列和分析处理器构成。Y15金属半导体传感器是目前使用最为广泛的嗅觉传感器。N16电子鼻能分辨气体的种类和浓度，有时比人鼻还灵敏，而且，有的气体比如一氧化碳（俗称煤气），人的鼻子是闻不到的，而电子鼻却能感觉到。Y17实现味觉传感器的一种有效方法是使用类似于生物系统的材料作为传感器的敏感膜。Y18虚拟仪器技术的三大组成部分包括：灵活高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台。Y19常见的智能传感器有微型传感器、模糊传感器和网络传感器三种。Y20听觉传感器是将声源通过空气振动产生的声波转换成电信号的换能设备。Y二、简答题1LabVIEW如何进行数字信号处理？答： 它将信

18、号处理需要的各种功能封装为一个个的VI函数，用户利用这些现成的信号处理VI函数即可以迅速实现所需要的功能，而无需再为复杂的数字信号处理算法耗费精力了。2LabVIEW应用中信号调理的目的是什么？常见的方法有哪些？答：信号调理的目的是尽量减少干扰信号的影响，提高信号的信噪比，它会直接影响分析结果，因此，一般来说，信号调理是信号分析前需要的必要步骤。常用的信号调理方法有滤波、放大和加等。国家开放大学(中央广播电视大学)国家开放大学学习指南课程教学大纲第一部分 大纲说明一、课程性质与任务国家开放大学学习指南是国家开放大学（中央广播电视大学）在本、专、一村一所有专业的一年级第一学期开设的、起到基础导学

19、作用的一门统设必修课。课程任务是：以完成学习任务的过程为导向，从学习者如何完成国家开放大学规定的专业学习任务的角度，让学习者学会如何完成一门课程的学习、一个专业的学习，同时描述国家开放大学基本的学习方式，说明国家开放大学的学习环境，解释国家开放大学学习平台上基本术语的涵义，使学生能使用学习平台的基本工具辅助完成学习活动，并且了解国家开放大学学生相关事务与管理规定。使学生初步具备利用现代远程技术在国家开放大学进行学习的能力。二、先修课要求无三、课程的教学要求理解国家开放大学课程、专业平台，熟练基本的远程技术学习操作技能，掌握远程学习的学习方法，较好利用国家开放大学资源和学习支持服务。 四、课程的

20、教学方法和教学形式建议1.本课程的特点是：网络课程完善、课程内容新、课程形式丰富、实践性强、涉及面广，因此建议通过网络，在计算机教室（或计算机多媒体教室）进行授课、答疑和讨论。讲授与实践统一考虑。2.为加强和落实动手能力的培养，应保证上机机时不少于本教学大纲规定的学时。3.对于重要概念、关键技能和方法等问题可辅以网上答疑讨论的形式。五、教学要求的层次课程的教学要求大体上分为三个层次：了解、理解和掌握。1. 了解：能正确判别有关概念和方法。2. 理解：能正确表达有关概念和方法的含义。3. 掌握：在理解的基础上加以灵活应用。第二部分 教学媒体与教学过程建议一、课程教学总学时数、学分数课程教学总学时

21、数为18学时，1学分。其中网络课程为13学时，课堂练习和实验为5学时。二、课程呈现方式课程以网络课程为主，这是学生学习的主要媒体形式，因此课程呈现方式以视频、动画为主，配以必要的文字说明，每段视频、动画不超过8分钟。视频以学习发生的场景为主，也可以是学生访谈，体现一定交互性。课程内容可以在手机、PAD、计算机、电视等多种终端上呈现。根据课程呈现方式，课程要做到只选取完成国家开放大学学习的必备知识，摈弃过多的理论知识，尽可能简捷。实用、方便、模块化设计，基于问题、案例形式呈现。概念清晰、条理分明、深入浅出、便于自学。在内容上要紧密围绕培养目标，突出重点、兼顾一般，反映当代最新技术及应用。三、主要

22、教学媒体的使用与学时分配章节序号教学内容网络课程学时课堂练习和实验学时1认识国家开放大学312完成专业学习313完成课程学习314网上学习操作技能215学生事务服务21合计135四、考核本课程采用上机操作的考核方式，100%国家开放大学考核。开放教育的学生应严格执行该课程的有关考核文件。第三部分教学内容和教学要求1、学习活动一：认识国家开放大学（3学时）【教学内容】：任务一 走进国家开放大学（一）基本介绍介绍国开的历史，办学模式，提供的学科门类等。（二）案例导入 由国家开放大学的学生讲述参加国家开放大学学习的体会与收获（由学生讲，把国家开放大学学习的特点和优势讲出来，包括学习时间、学习方式等等

23、。）（三）国家开放大学的学习环境1.在线学习平台；2.教师（教师群体与角色）；3.学习者（个人角色与学习小组创建）；4.学习资源（文字教材、录像、网络课程、流媒体资源、全媒体数字教材、小课件等）；5.学习活动（网上教学活动、论坛讨论）；6.支持服务（获得途径：面对面的服务、电话、短信、电子邮件、网上论坛、在线即时答疑系统）；（四）拓展内容报名渠道，获得学习资源，买书，有困难时候如何寻求帮助。任务二 如何有效学习（一）学习策略1.纸质学习和电子学习的认知策略；2.制定计划、自我监控与调节；3.学习时间管理、学习资源与环境利用、互动空间与手段（QQ群、课程论坛、学习空间）、学业求助策略。（二）学习

24、方式1.自学（自己阅读学习资源，做测试与练习）；2.听讲（听看讲课视频或音频、面授）；3.体验；4.探究；5.问题解决；任务三 学前准备了解并完成一些学前准备工作，从学习方法、知识储备、计算机技能、学习环境等多方面了解自身的情况，为日后学习奠定基础。【教学要求】： 了解：国家开放大学的基本介绍，教学环境； 掌握：国家开放大学的学习策略与方式； 掌握：在国家开放大学进行学习的学前准备；2、学习活动二：完成专业学习（3学时）【教学内容】：任务一 走进专业1专业概况、专业培养方案及实施细则，专业学习的知识、能力要求。2本专业师资队伍、学生概况、毕业生风采。任务二 专业学习过程和评价1. 本专业的学习

25、过程及主要环节2.该专业与社会证书或社会考试的接轨，学分互换等问题。任务三 学位授予及其他1.申请学位相关要求。2.了解转专业、转学等相关政策。【教学要求】： 了解：国家开放大学的专业概况及师生概况； 掌握：国家开放大学专业学习过程及主要环节 了解：国家开放大学的学位授予资格、转学与转专业相关要求 3、学习活动三：完成课程学习（3学时）【教学内容】：任务一 选择课程通过学习风格测试、咨询学业顾问、体验课程学习，进一步明确个人的学习要求，找到自己需要学习的课程组合。1搜索课程；2了解课程；3体验课程。任务二 课程学习从国家开放大学学习指南课程入手，完成各学习任务，制定学习计划，并最终拿到国家开放

26、大学学习指南课程的单科结业证书。1浏览与订阅资源；2参加面授辅导；3完成作业；4参加学习活动；5参加考试；6参加实践活动；7单科结业；8课程评价要求（如形考、终考、网考等具体要求）。拓展内容：非学历课程学习、面授安排、学习积分等。任务三 互动与分享协作学习；知识分享；校友互助。【教学要求】： 了解：国家开放大学的课程及如何选择课程； 理解：如何协作学习、知识分享、校友互助； 掌握：如何取得国家开放大学的单科课程结业；4、学习活动四：网上学习操作技能（2学时）【教学内容】：任务一 上网基本技能（一）基本网上技能1.打开特定网站（网址或链接）；2.浏览网页、返回网页；3.使用搜索引擎；4.网上下载

27、文件。（二）基本电子邮件技能1.电子邮箱的出现、注册电子邮箱2.收取、阅读电子邮件；3.发送电子邮件、上传附件。任务二 网上学习操作（一）学习平台1.登陆与忘记密码2.栏目导航与页面布局；3.文本课件下载与浏览；4.视频在线观看与下载；5.提交作业；6.参与讨论。（二）学生空间任务三 常用工具（一）浏览器1.IE;2.360;3.QQ。（二）搜索引擎1.Google;2.Baidu;3.Sogou。（三）下载及解压缩工具1.迅雷；2.电驴；3.WinRAR。（四）文本显示、影音播放工具1.MS Word;2.MS Powerpoint;3.POF;4.Media Player;5.KMPlay

28、er;6.暴风影音。（五）交流工具1.QQ;2.微博；3.微信；4.论坛。【教学要求】： 了解：上网基本技能； 理解：常用的网络工具； 掌握：国家开放大学网上学习的基本操作；5、学习活动五：学生事务服务（2学时）【教学内容】：任务一 了解开放教育学生事务服务（一）学生事务服务的机构1.学生工作处（部）、其他部门下设的学生科、其他形式；2.机构的系统性、分级设立（组织结构图）。（二）学生事务服务的内容1. 评优；2. 奖助学金；3. 学生活动；4. 虚拟学生社区5. 其他个性化服务（三）学生事务服务的方式1. 面对面的服务；2. 网上服务；3. 手机服务（短信、微信、微博）。任务二 如何获得奖励

29、（一）奖助学金1国家开放大学总部的奖学金（1）奖学金的种类：国家开放大学奖学金、 “希望的田野”奖学金、残疾人教育阳光奖学金、士官奖学金。（2）四类奖学金的区别（3）具备什么条件可以申请奖学金？（4）奖学金的评审过程是什么？（5）获得奖学金的学生案例展示2. 国家开放大学总部的助学金3. 国家开放大学分部的奖助学金（1）总体开展情况（2）部分奖助学金的案例介绍（二）学生评优1.国家开放大学总部的评优项目：优秀毕业生（1）具备什么条件可以申请优秀毕业生？（2）优秀毕业生的评审过程是什么？（3）通过哪些渠道了解优秀毕业生的开展情况？（学校网站、海报、老师通知等）（4）优秀毕业生案例展示。2.开放大学各分部的评优项目（1）整体介绍（2）个别案例展示优秀学生、优秀学生干部、优秀学习小组、网上学习之星等。任务三 如何参加学生活动（一）丰富多彩的学生活动1. 国家开放大学总部的学生活动；2. 国家开放大学分部的学生活动；（二）多样化的学生组织1. 学生会2. 学生社团3. 校友会；任务四 如何寻求帮助1远程接待中心简介2. 获取帮助的途径（1）电话（2）在线即时答疑系统（3）短信（4）电子邮件（5）网上论坛（6）其他【教学要求】： 了解：开放教育学生事务服务及如何参与； 理解：国家开放大学的奖惩规定； 掌握：如何解决学习过程中的困难；