传感器与检测技术试题
一、填空：20分
1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等;2分
2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小;
3、光电传感器的理论基础是光电效应;通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类;第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应,这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表;
4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为EabT,To=T B A T
T B
A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-;在热电偶温度补偿中补偿导线法即冷端延长线法是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响;
5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应;相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应;2分
6. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量①增加②减小③不变2分
7. 仪表的精度等级是用仪表的① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差来表示的2分
8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型外是线性的;2分
9. 电位器传器的线性,假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax,它的滑臂间的阻值可以用Rx = ① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax 来计算,其中电阻灵敏度Rr=① 2pb+h/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2Ab+b/pt, ④ 2Atpb+h
1、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①增大,②减小,③不变;
2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,①变面积型,②变极距型,③变介电常数型是线性的关系;
3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成①正比,②反比,③不成比例,与副方线圈的匝数成①正比,②反比,③不成比例,与回路中磁阻成①正比,②反比,③不成比例;
4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成;
5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成;
2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材料;它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形成的,而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的; 半导体 材料传感器的灵敏度较大;
3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比,与 穿过线圈的磁通_成正比,与磁回路中 磁阻成反比,而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示;
1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式
为E ab T,T o =T B A T T B
A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-;在热电偶温度补偿中,补偿导线法即冷端延长线法是在连接导线 和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响;7分
3.电位器或电阻传感器按特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器;线性电位器的理
想空载特性曲线具有严格的线性关系;假定电位器全长为Xmax,其总电阻为Rmax,它的滑臂
间的阻值可以用Rx=
max R max
X X ⋅来计算;假定加在电位器A 、B 之间的电压为Vmax,则输出电压为Vx=max V max X X ⋅;其电阻灵敏度R I =At
)h b (2+ρ;电压灵敏度R U =At )h b (2I +ρ⋅;7分 5.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的;而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应霍尔效应而输出电势的;霍尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移,压力;6分
8.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征5分
1、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①增大②减小③不变;
2、平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,①变面积型②变极距型③变介电常数型是线性的关系;
3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成①正比②反
比③不成比例
简答题
二、用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度,把热电偶直接与电位差计相连接;在某时刻,从电位差计测得热电势为,此时电位差计所处的环境温度为15℃,试求该时刻温箱的温度是多少度
20分
2 简述热电偶的工作原理;6分
答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”;所谓热电效应,就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那么在回路中将会产生电动势的现象;两点间的温差越大,产生的电动势就越大;引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的大小;
3 以石英晶体为例简述压电效应产生的原理;6分
答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷,当外力去掉后,恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时,电荷的极性随着改变;晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比;这种现象称为正压电效应;反之,如对石英晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失,称为逆压电效应;
石英晶体整个晶体是中性的,受外力作用而变形时,没有体积变形压电效应,但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应;
4 简述电阻应变片式传感器的工作原理6分
答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻值
相应发生变化;
1、什么是传感器动态特性和静态特性,简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通常的需要,而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性10分
答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称;而传感器的输入输出特性是其基本特性,一般把传感器作为二端网络研究时,输入输出特性是二端网络的外部特性,即输入量和输出量的对应关系;由于输入量的状态静态、动态不同分静态特性和动态特性;静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入-输出特性;动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入-输出特性;可以从时域和频域来研究动态特性
2、简述霍尔电动势产生的原理;5分
答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场磁场方向垂直于薄片中,当有电流I 流过时,电子受到洛仑兹力作用而发生偏转;结果在半导体的后端面上电子有所积累;而前端面缺少电子,因此后端面带负电,前端面带正电,在前后端面形成电场,该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时,电子积累也平衡,这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场,相应的电势称为霍尔电势U H ;
3、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程;10分
答：在外界温度变化的条件下,由于敏感栅温度系数t α及栅丝与试件膨胀系数s g ββ与之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差;
二、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度,它的变化为虚假信号影响传感器的精度;试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理;15分
三、在生产过程中测量金属板的厚度,非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器;试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺;15
1 光纤传感器的工作原理;4分
答：光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时,就会在光纤的接口上产生全内反射,并在光纤内部以后的角度反复逐次反射,直至传递到另一端面;
光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来分有功能型或称物性型、传感型与非功能型或称结构型、传光型两大类;功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导,而且具有测量的功能;非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介,还需加上其他敏感元件才能组成传感器;
5、什么是传感器静态特性;4分
答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性;
三、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势 说明势电偶测温原理及其工作定律的应用;分析热电偶测温的误差因素,并说明减小误差的方法10分
答：①热电动势：两种不同材料的导体或半导体A 、B 串接成一个闭合回路,并使两个结点处于不同的温度下,那么回路中就会存在热电势;因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势,通称热电势;
②接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子,其密度不同而在接触处形成的热电势;它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度,而与导体的形状和尺寸无关;
③温差电动势：是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生的一种电势;
④热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”;所谓热电效应,就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那么在回路中将会产生电动势的现象;两点间的温差越大,产生的电动势就越大;引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的大小;
⑤热电偶三定律
a 中间导体定律
热电偶测温时,若在回路中插入中间导体,只要中间导体两端的温度相同,则对热电偶
回路总的热电势不产生影响;在用热电偶测温时,连接导线及显示一起等均可看成中间导体;
b 中间温度定律
任何两种均匀材料组成的热电偶,热端为T,冷端为0T 时的热电势等于该热电偶热端为T 冷端为n T 时的热电势与同一热电偶热端为n T ,冷端为0T 时热电势的代数和;
应用：对热电偶冷端不为C 0
0时,可用中间温度定律加以修正;
热电偶的长度不够时,可根据中间温度定律选用适当的补偿线路;
c 参考电极定律
如果A 、B 两种导体热电极分别与第三种导体C 参考电极组成的热电偶在结点温度为T,0T 时分别为()0,T T E AC ,()0,T T E BC ,那么爱相同温度下,又A 、B 两热电极配对后的热电势为 ()()()000,,,T T E T T E T T E BC AC AB -=
实用价值：可大大简化热电偶的选配工作;在实际工作中,只要获得有关热电极与标准铂电极配对的热电势,那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电势便可由上式求得,而不需逐个进行测定;
⑥误差因素：参考端温度受周围环境的影响
措施：a C 0
0恒温法 b 计算修正法冷端温度修正法c 仪表机械零点调整法
d 热电偶补偿法
e 电桥补偿法
f 冷端延长线法
四、霍尔元件能够测量哪些物理参数霍尔元件的不等位电势的概念是什么温度补偿的方法有哪几种请详细推导分流法;10分
答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等;
霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下,在无外加磁场时,两输出电极之间的空载电势,可用输出的电压表示;
温度补偿方法：
a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况;
b 电桥补偿法
五、论述CCD 的工作原理,如何用设计一台摄像机;6分
答：CCD 是一种半导体器件,在N 型或P 型硅衬底上生长一层很薄的SiO2,再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极,这种规则排列的MOS 电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD 芯片;CCD 可以把光信号转换成电脉冲信号;每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况,脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱,输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置,这就起到图像传感器的作用;
一、简答题30分,6分/题
1、 从传感器的静态特性和动态特性考虑,详述如何选用传感器;
答：考虑传感器的静态特性的主要指标,选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器;考虑动态特性,所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化,即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性;
2、 直流电桥和交流电桥有何区别直流电桥的平衡条件是什么应变片式电阻传感器、自感
式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路 答：根据电源不同分为直流和交流电桥;直流电桥优点：高稳定度直流电源容易获得,电桥平衡电路简单,传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小;但是后续要采用直流放大器,容易产生零点漂移,线路也较复杂;交流电桥在这些方面都有改进;直流电桥平衡条
件：R 1/R 2=R 3/R 4 ,R 1R 4=R 2R 3;
3、 以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理; 解：0
00202l S W L μ= ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-∆+=-∆+=-=∆122)(2000002000200020l l l l S W l S W l l S W L L L μμμ 差动式灵敏度:⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆--=...1220000l l l l l L S 与单极式传感器灵敏度⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆--=...120000l l l l l L S 比较 灵敏度提高一倍,非线性大大减少;
4、 光电池的工作原理,指出它应工作在电流源还是电压源状态;
答：光电池是基于光生伏特效应制成的,是自发电式；是有源器件;它有较大面积的P 一N 结,当光照射在P 一N 结上时则在结的两端出现电动势;它应工作在电压源状态;
5、 按照传感型功能型和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤单模/多模,为什么 答：功能型或称物性型、传感型光纤不仅作为光传播的波导而且具有测量的功能;它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长,从而对外界因素进行测量和数据传输;可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型;多模单模皆可非功能型或称结构型、传光型 其光纤只是作为传光的媒介,还需加上其它敏感元件才能组成传感器;多模;
6、 传感器的定义和组成框图 画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置
和作用;
答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成;
传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首;传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要;
组成框图：自动控制系统原理框图：
7、
量,测量何种物理量各≥3种
答：非接触式测量：
a)热电式传感器：测量温度
b)光纤传感器：测量光信号
c)核辐射传感器：测量核辐射粒子
接触式测量：
a)电位器式压力传感器：测量压力
b)应变片式电阻传感器：测量电阻值
c)应变式扭矩传感器：测量扭矩
8、光电效应可分为哪三种类型,简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传
感器;
答：光电效应可分为：
a)外光电效应：指在光的照射下,材料中的电子逸出表面的现象;光电管及光电倍
增管均属这一类;它们的光电发射极,即光明极就是用具有这种特性的材料制造
的;
b)内光电效应：指在光的照射下,材料的电阻率发生改变的现象;光敏电阻即属此
类;
c)光生伏特效应：利用光势垒效应,光势垒效应指在光的照射下,物体内部产生一
定方向的电势;光电池是基于光生伏特效应制成的,是自发电式有源器件;
9、光导纤维导光的原理是什么按其传输模式分为哪两种类型传感型功能型和传输型光
纤传感器按照其特点应该选用哪种光纤
答：光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时,就会在光纤的接口上产生全内反射,并在光纤内部以后的角度反复逐次反射,直至传递到另一端面;
按其传输模式可分为单模和多模两种;
传感型功能型光纤传感器应该选用单模光纤,传输型光纤传感器应选用多模光纤; 10、传感器或测试仪表在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作,请问标定的
意义
答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种;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、滞后和重复性等;动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数,如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等;
11、压电式传感器的前置放大器的作用是什么电压式与电荷式前置放大器各有何特点
12、
答：作用是将输出电压放大,并与输入电压或输入电流成正比;
电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出,并将微弱的电压信号进行适当放大,但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化,而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦;
电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器,其虽然允许使用很长的电缆,并且电容Ce变化不影响灵敏度,但它比电压放大器价格高,电路较复杂,调整也比较困难;
13、什么是金属应变片的灵敏系数请解释它与金属丝灵敏系数的区别;
答：应变片一般做成丝栅状,测量应变时,将应变片贴在试件表面上,试件的变形很容易传到应变片上;金属应变片的灵敏系数与金属丝灵敏系数是不同的;第一,零件的变形是通过剪力传到金属丝上的;第二,丝沿长度方向承受应变时,应变片弯角部分也承受应变,其截面积变大,
则应变片直线部分电阻增加时,弯角部分的电阻值减少,也使变化的灵敏度下降;因此,应变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低;分析/证明题32分,8分/题
1、 压电式传感器更适用于静态测量,此观点是否正确,分析原因;
答不正确;其工作原理是基于压电材料的压电效应,具有使用频率宽,灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、测量范围广等优点,因此在压力冲击和震动等动态参数测试中是主要的传感器品种,它可以把加速度、位移、压力、温度、湿度等许多非电量转换为电量;
2、 固态图象传感器的分辨率由什么因素决定某海关欲采用固态图象传感器为核心的图
象识别系统,但是安装适用后发现显示的图象清晰度和准确度不能令人满意,请从固态图象传感器的原理进行分析,从哪几方面考虑重新选型
3、
4、 为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿,分析说明该类型传感器温度误差补偿
方法;
答：①在外界温度变化的条件下,由于敏感栅温度系数t α及栅丝与试件膨胀系数s g ββ与之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差;
②方法：自补偿法 线路补偿法
5、 系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关,请问这种说法正确吗 试述理由; 答：不完全正确;
6、 Pt100和Cu50各代表什么传感器 分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的
主要作用;
7、
分别代表铂电阻热电式传感器100Ω,铜电阻热电式传感器50Ω. 热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时,环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差;
8、 用镍铬-镍硅热电偶测量炉温,其仪表示值为600℃,而冷端温度t 0为65℃,则实际温度为
665℃,对不对为什么应如何计算
答：对;查表知镍铬-镍硅热电偶K=1,T=T z +KT n =600+1×65=665
9、 自动控制系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽有何关系如果选用传感器的动态
特性达不到要求怎么办
10、
11、 制作霍尔元件应采用什么材料,为什么为何霍尔元件都比较薄,而且长宽比一般为
2 ：1答：制作霍尔元件应采用半导体材料;如果磁场与薄片法线有α夹角,那么U H =k H IBcos α,霍尔元件越薄即d 越小,k H 就越大,所以一般霍尔元件都很薄;又因为实际测量中U H =k H IB/d×fl/b 当l/b=2时,fl/b=为最大值,这时U H 也可取到最大值,所以长宽比l/b 一般为2：1
12系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关,请问这种说法正确吗 试述理由;
答：不正确;传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽;
14温度对光电流影响不大,所以光电传感器在使用中不需要进行温度补偿,此观点正确否,为什么 答：不正确;因为半导体材料容易受温度影响,而其直接影响光电流的值,所以还需要温度补偿装置;
15 智能传感器只是将被测信号数字化,意义不大,你同意此观点否 分析说明你的理由;
答：不同意;智能传感器具有一定的人工智能,可使用电路代替一部分脑力劳动;和微
机的结合使智能传感器不仅有视嗅味和听觉功能,还具有存储,思维和逻辑判断,数据处理,自适应能力等功能,从而使传感器技术提高到一个新水平;
计算题
四、下面是热电阻测量电路,试说明电路工作原理并计算5分
1. 已知Rt 是Pt100铂电阻,且其测量温度为T=50℃,试计算出Rt 的值和Ra 的值10分 55
.119]50)10802.5(5010940.31[100)
Bt At 1(R Rt 27320=⨯⨯-+⨯⨯+=++=--2. 电路中已知R 1、R 2、R 3和E,试计算电桥的输出电压V AB ;5分
其中R 1=10K Ω,R 2=5K Ω,R 3=10K Ω,E=5伏
答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成;
图中G 为指示电表,R 1、R 2、R 3为固定电阻,Ra 为零位调节电阻;热电阻都通过电阻分别为r 2、r 3、R g 的三个导线和电桥连接,r 2和r 3分别接在相邻的两臂,当温度变化时,只要它们的R g 分别接在指示电表和电源的回路中,其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态,电桥在零位调整时,应使R 4=Ra+R t0为电阻在参考温度如0︒C 时的电阻值;三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连,可能导致电桥的零点不稳;
三、分析、计算题：20分
1、分析线性电位器式传感器由于测量线的线路中的负载电阻R L 带来的负载误差,并计算它与位移x 之间的关系；10分
一、测得某检测装置的一组输入输出数据如下：
试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度10分 解: b kx y += )(b kx y i i i +-=∆ 22)(i i i i i i x x n y x y x n k ∑-∑∑∑-∑= 222)
()(i i i i i i i x x n y x x y x b ∑-∑∑∑-∑∑= 代入数据求得68.0=k 25.0=b
∴25.068.0+=x y 238.01=∆ 35.02-=∆ 16.03-=∆
11.04-=∆ 126.05-=∆ 194.06-=∆ %75
35.0%100max
±=±=⨯∆±=FS L y L γ 拟合直线灵敏度68.0=k ,线性度±7%
二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路,图中R2=R3=R 是固定电阻,R1与R4是电阻应变片,工作时R1受拉,R4受压,ΔR=0,桥路处于平衡状态,当应变片受力
发生应变时,桥路失去平衡,这时,就用桥路输出电压Ucd 表示应变片变后电阻值的变化量;试证明：Ucd=-E/2ΔR/R;10分
证明：R R R ∆+=1 R R R ∆-=4 E R R R R E R R R R E R R R R U U U db cb cd 2
242∆-∆-=+∆--+∆+=
-= 略去R ∆的二次项,即可得R R E U cd ∆⋅-=2 三、分析、计算题：35分
1、分析如图1所示自感传感器当动铁心左右移动x1,x2发生变化时自感L 变化情况;已知空气隙的长度为x1和x2,空气隙的面积为S,磁导率为μ,线圈匝数W 不变;10分
m R IW =Φ, m
R W I W I L 2
=Φ=ψ= 解：又
∑∑==+=++=n i i i i x n
i x i i i m S l S l S l S l S l R 10000021001μμμμμ 空气隙的长度x1和x2各自变,而其和不变,另其他变量都不变故L 不变
2、分析如图2所示变介质平板电容传感器,电容C 变化对液位变化x 的灵敏度;已知长方形极板的长为l,高为h,极板间距离为d,容器内下面介质的高度为xx h,介电常数为ε2,容器内上面介质的介电常数为ε1;10分
3、设5次测量某物体的长度,其测量的结果分别为： 厘米,若忽略粗大误差和系统误差,试求在％的置信概率下,对被测物体的最小估计区间;5分
105
)2.109.91.100.108.9(11=++++==∑=n i i x n x x x v i -=1 分别为 0 16.0111
2=-=σ∑=n i i v n ]48.10,52.9[]3,3[=σ+σ-∈μx x 4、在对量程为10MPa 的压力传感器进行标定时,传感器输出电压值与压力值之间的关系如下表所示,简述最小二乘法准则的几何意义,并讨论下列电压-压力直线中哪一条最符合最小二乘法准则10分
测量次数I
1 2 3 4 5 压力xiMPa
2 4 5 8 10 电压yiV
1y=2y=+3y=4y=5y=+
答：最小二乘法准则的几何意义在于拟和直线精密度高即误差小;
将几组x 分别带入以上五式,与y 值相差最小的就是所求,很明显5为所求;
三、计算题20分,10分/题
设6次测量某物体的长度,其测量的结果分别为： 15厘米,若忽略粗大误差和系统
误差,试求在%的置信概率下,对被测物体长度的最小估计区间; 解：105
)2.109.91.100.108.9(11=++++==∑=n i i x n x x x v i -=1 分别为 0
16.0111
2=-=σ∑=n i i v n ]48.10,52.9[]3,3[=σ+σ-∈μx x 1、 设7次测量某物体的长度,其测量的结果分别为： 15厘米,若忽略粗大误
差和系统误差,试求在%的置信概率下,对被测物体长度的最小估计区间;
答：忽略最后一个值,平均值03.106
1.103.109.91.10108.9=+++++=x , 07
.0,27.0,13.0,07.0,03.0,23.003.108.9654321==-==-=-=-=p p p p p p 18.02
1451=-=∑=n p n i i δ, 则最小估计区间57.10~49.918.0303.103=⨯±=+=δx x ;
2、 将一只灵敏度为℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为
60 mv, 求热电偶热端的温度为多少 答：20005008
.060=+=∆T ℃ 1) 用石英晶体加速度计测量机器的振动,已知加速度计的灵敏度为5 PC/gg 为重力加速度,
电荷放大器的灵敏度为50 mv/PC,当机器振动达到最大加速度时,相应的输出幅值为2V ,求机器的振动加速度;1PC=10-12库仑 答：PC PC
mv V 40/502= a=2/2.888/540s m g g PC PC == 2) 图示电荷放大器中Ca=100 PF,Ra=∞,R F = ∞,C F =10 PF;若考虑引线电容C C 影响,当
A 0=104时,要求输出信号衰减小于1%,求使用90 PF/m 的电缆,其最大允许长度为多少 3) 答：%1)1(0<++++=F
C a C a r C A C C C C δ 解得101009.9-⨯=C C F m L 1.1010
901009.91210
=⨯⨯=∴--
三、光纤传感器的主要优点是什么 求n1=,n2=的阶跃型光纤的数值孔径值；如果外部介质为空气n0=1,求光纤的最大入射角;
答：优点：抗电磁干扰能力强；灵敏度高；几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意
形状的光纤传感器,可以制造传感各种不同物理信息的器件；光纤传感器可用于高压,电气噪声,高温,腐蚀或其他恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性;
17.0)45.146.1()(21
2221
2
221=-=-=n n NA
,sin 0c n NA θ=82.9,17.0sin =∴==∴C c NA θθ°
六、用温度传感器对某温度进行12次等精度测量,获得测量数据如下单位℃ 、、、、、、 、、、、、
要求对测量数据进行加工整理,并写出最后结果取置信系数为2;
答：49.20=x 02.0=δ 55.20~43.203=±=δx x 七、1制作霍尔元件应采用什么材料,为什么
2为何霍尔元件都比较薄,而且长宽比一般为2 ：1
3某霍尔元件l ×b ×d 为× × cm 3, 当方向通以电流I= mA, 在垂直lb 方向加有均匀磁场B=, 传感器的灵敏系数为22 V/A T, 试求其霍尔电势及载流子浓度;答：1采用半导体材料;因为其灵敏度高,输出霍尔电势大;
2因为元件越薄,灵敏度系数越大;
3V IB k U H H 0066.0=⋅= 201084.2⨯==∴=ed
U IB
p ped
IB
U H H
八、 1试证明热电偶的中间导体定律;
2将一只灵敏度为℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60 mv, 求热电偶热端的温度为多少
3） 热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同 答：1证明：),(),(00T T E T T E AB ABC =
),(),()()()(),(00000T T E T T E T E T E T E T T E l
B l A CA B
C AB ABC +-++=πππ =),(0T T E AB
2 20005008
.060
=+=
∆T ℃ 3热敏电阻的电阻温度系数大,电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线;
九、下图为变极距型平板电容电容传感器的一种测量电路,其中C X 为传感器电容,C 为固定电
容,假设运放增益A=∞,输入阻抗Z=∞；试推导输出电压U 0与极板间距的关系,并分析其工作特点;
十、1有一数字温度计,测量范围为 –50 ℃ ～150℃,精度级, 求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差;
2欲测量250 V 电压,要求测量示值相对误差不大于 ±%, 问选用量程为250 V 电压表,其精度为那一级 若选用量程为300 V 和500 V 的电压表,其精度又分别为那一级
3已知待测电压为400V 左右,现有两只电压表,一只级,测量范围0～500V; 另一只级, 测量范围0～1000V,问选用那只表测量较好为什么
答：1绝对误差为：75.0%5.0150=⨯℃ -20℃时相对误差为：
%75.3%10020
75
.0=⋅=δ
100℃时相对误差为：%75.0%100100
75
.0=⋅=
δ 2绝对误差为：V 25.1%5.0250=⨯005.0250
25
.1=∴
即选用精度为级的250V
电压
表;
0025.0500
25
.1,004.030025.1== 则量程为300V 的应用精度为级,量程为500V 的精度为级; 3第一只绝对误差为V 5.7%5.1500=⨯相对误差为%875.1%100400
5
.7=⨯第二只绝对误
差为V 5%5.01000=⨯相对误差为%25.1%100400
5
=⨯ 所以应用第二只表;
十一、推导差动自感式传感器的灵敏度,并与单极式相比较;
二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路,图中R2=R3=R 是固定电阻,R1与R4是电阻应变片,工作时R1受拉,R4受压,ΔR 表示应变片发生应变后,电阻值的变化量;当应变片不受力,无应变时ΔR=0,桥路处于平衡状态,当应变片受力发生应变时,桥路失去平衡,这时,就用桥路输出电压Ucd 表示应变片应变后电阻值的变化量;试证明：Ucd=-E/2ΔR/R;15分
E
证：R R R R R R ∆-=∆+=41,
=
-=db cb cd U U U E R
R R
R E R R R R E R R R R 2
242∆-∆-=+∆--+∆+ 略去R ∆的第二项,即可得R
R
E U cd ∆⋅-=2
答：
2
22
2
2)
()(,)
()
(,∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑--=
--=
+-=∆+=i i i i i i i i i
i i i i i i i x x n y x x y x b x x n y x y x n k b kx y b kx y
带入数据得：k= b=
25.067.0+=∴x y
%75
35
.0%100914
.0,126.0,11.0,16.0,35.0,238.0max 654321±=±=⨯∆±
=-=∆-=∆-=∆-=∆-=∆=∆FS L y L γ
拟合直线灵敏度 ,线性度 ±7%
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6.变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7.仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差）来表示的（2分） 8.电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、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（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属_材料和②____半导体__体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由_电阻应变效应形成的，而②的电阻变化主要是由温度效应造成的。半导体材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与绕组匝数成正比，与穿过线圈的磁通_成正比，与磁回路中磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式__表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系。假定电位器全长为Xmax ，其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值可以用Rx=max R max X X ⋅来计算。假定加在电位器A 、B 之间的电压为Vmax ，则输出电压为
《传感器与检测技术》试卷及答案 一. 选择题(每题1分，共计18分) 1．通常用热电阻测量（ C ） A．电阻 B．扭矩 C．温度 D．压力 2．反射式电涡流传感器激磁线圈的电源是（ C ） A．直流B．工频交流C．高频交流 3．差动变压器式传感器的结构形式很多，其中应用最多的是（ C ） A．变间隙式B．变面积式C．螺丝管式 4．通常用电容式传感器测量（ B ） A．电容量B．加速度C．电场强度D．交流电压 5．利用热电偶测温条件是（ C ） A．分别保持热电偶两端温度恒定 B．保持热电偶两端温差恒定 C．保持热电偶冷端温度恒定 D．保持热电偶热端温度恒定 6．电阻应变片的初始电阻有多种，其中用的最多的是（ B ） A．60ΩB．120ΩC．200ΩD．240Ω 7．在工程技术中，通常用电感式传感器测量（ C ） A．电压B．磁场程度C．位移D．速度 8．我国使用的铂热电阻的测量范围是（ A ） A．-200～850℃B．-50～850℃C．-200～150℃D．-200～650℃9．涡流传感器的工作原理是基于（ D ） A．热阻效应B．霍尔效应C．光电效应D．电磁效应 10．铜电阻测温线性好、价廉，其测温范围为（ C ） A．-50℃～50℃B．0℃～100℃C．-50℃～150℃D．-100℃～100℃11．被测对象温度为300℃左右，实验室有以下几种规格的温度计，试从提高测量精度的角度出发，合理选择其中之一（ B ） A．量程800℃，精度等级1级B．量程400℃，精度等级1.5级 C．量程600℃，精度等级1.5级D．量程500℃，精度等级2.5级 12．热电偶中产生热电势的条件是（ B ） A．两热电极材料相同 B．两热电极材料不同 C．两热电极的两端温度相同
传感器与检测技术考试试题 一、填空：（20 分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、 稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2 分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4. 热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差 电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）= k (T T ) l n N A T ( )d 。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即 e 0 N T 0 A B T 冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作 用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5. 压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下， 其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这 种 现象称为负压电效应。（2 分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电 感量（①增加②减小③不变）（2 分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2 分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面 积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2 分） 1、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（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系 中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感 M 的大小与原方线圈 的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成 （①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反 比，③不成比例）。 B
(完整版)传感器与检测技术试卷及答案1．属于传感器动态特性指标的是（D ） 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ）、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） 工作频率宽
B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 同意输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） 测量B感知C 信号调节D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差D粗大误差 二、推断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。
（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，周密度高的准确度不一定高，准确度高的周密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足
传感器与检测技术习题及答案 传感器与检测技术自测练习题1 一、填空 1．传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。对线性传感器来说，其灵敏度是。 2．铂热电阻的纯度通常用比表示。 3．减少螺线管式差动变压器传感器零点残余电压最有效的办法是尽可能保证传感 器、的相互对称（任填两个）。 4．利用涡流式传感器测量位移时，为了得到较好的线性度和较高的灵敏度，应该让 的距离大大小于。 5．空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾的，为此实际中大都采用式电容传感器。 6．传感器的动态特性是指传感器测量时，其对的响应特性。 7．用热电阻测温时，它在桥路中有不同的接法。工业测量中通常采用制接法。 8．金属电阻应变片敏感栅的形式和材料很多，其形式以式用的多，材料以用的最广泛。 9．单线圈螺线管式电感传感器对比闭磁路变隙式电感传感器的优点是大、好、结构简单和便于操作。 10．螺线管式差动变压器传感器中，零点残余电压是评定差动变压器性能的主要指标之一。它的存在造成传感器在附近灵敏度降低、测量大等。 11．机械弹性敏感元件的灵敏度是指作用下产生的。灵敏度大，表明弹性元件刚度。 12．电阻应变片中，电阻丝敏感栅的灵敏系数小于其电阻丝的灵敏系数的现象，称为应变片的。 13．闭磁路变隙式电感传感器主要由线圈、及铁芯组成。
14．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的基本原理制成的，其次级绕组都用形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。 15．对于高频反射式电涡流传感器来说，为了使其具有较高的度，不产生电涡流的透射损耗，要求被测特必须达到一定的度。 16．电容式传感器中，变间隙式一般用来测量的位移。 17．传感器的基本特性通常用其和来描述。当传感器变换的被测量处于动态时，测得的输出—输入关系，称为。 18．闭磁路变间隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接，当被测物体移动时，引起磁路中气隙磁阻发生相应变化，从而导致线圈的变化。 19．电涡流传感器配用的测量电路有：电路、电路（任选两个）。 20．振弦式传感器应用实例有：传感器、传感器（任选两个）。 21．振筒式传感器中，激励器由和线圈组成；拾振器由和线圈组成。 22．测量仪表的精确度是和两者的总和。精确度简称。 23．电容式传感器中，变介电常数式多用于的测量。 24．振膜式传感器中，振膜是恒弹性磁性合金制成的圆形膜片，由圆杯形支架支撑坐在上。 25．传感器变换的被测量的数值处在下，传感器的关系称传感器的静特性，其主要技术指标有：、灵敏度、迟滞和重复性等。 26．电涡流传感器的主体是。因而它的性能对整个测量系统的性能产生重要影响。 27．电容式传感器中，变面积式常用于较大的的测量。 28．振弦式传感器间歇激励方式的结构中，只有一个线圈和永久磁铁，它们既 是，又是。 29．振筒式传感器是用均匀作为敏感元件，将被测气体压力或密度的变化转换成。答案 填空
（完整版）传感器与检测技术试卷及答案 1．属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）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 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器
7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研
1． 属于传感器动态特性指标的是（D ） A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D 粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）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 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A 、转换元件 B 、敏感元件 C 、转换电路 D 、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C ） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B ） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D 热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D ） A 测量 B 感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C ）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C ）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D 粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按 一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。 （×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高 （×） 4 平均值就是真值。（×） 5 在n 次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n 。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标 和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什 么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要 研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它 们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。 3、从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。 答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。 4、什么是系统误差？系统误差产生的原因是什么？如何减小系统误差？ 输入 输出 相对真值 测量误差 测量值
传感器与检测技术考试试题 一、填空：20分 1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等;2分 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小; 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为EabT,To=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-;在热电偶温度补偿中补偿导线法即冷端延长线法是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响; 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应;相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应;2分 6. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量①增加②减小③不变2分 7. 仪表的精度等级是用仪表的① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差来表示的2分 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型外是线性的;2分 1、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①增大,②减小,③不变; 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,①变面积型,②变极距型,③变介电常数型是线性的关系; 3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成①正比,②反比,③不成比例,与副方线圈的匝数成①正比,②反比,③不成比例,与回路中磁阻成①正比,②反比,③不成比例; 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成;
1．属于传感器动态特性指标的是〔D 〕 A 重复性 B 线性度 C 灵敏度 D 固有频率 2 误差分类，以下不属于的是〔B 〕 A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差D粗大误差 3、非线性度是表示校准〔B 〕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 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是〔B 〕 A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器〔C〕 A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 以下不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是〔B〕 A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和〔D〕 A 测量B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差说明的是在〔C〕期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 屡次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的〔C〕来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，屡次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。〔√〕 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。〔×〕 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高〔×〕 4 平均值就是真值。〔×〕 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。〔×〕 6.线性度就是非线性误差.〔×〕 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.〔√〕 8.传感器的被测量一定就是非电量〔×〕 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。〔√〕 10传感器〔或测试仪表〕在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数〔√〕 二、简答题：〔50分〕 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。 当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。
传感器与检测技术试卷及答案 （ （ （ （试卷一 试卷一 试卷一 试卷一） ） ） ） 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（ C ） 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（ D ） 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 ） 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（ D ） 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（ C ） 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（ D ） 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 ．0.301 B ．0.303 C ．0.308 D ．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 ．1.22mV B ．2.44mV C ．3.66mV D ．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（ ） 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? 1? 2? 3 ? 4，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？ （ （ （ （答案一 答案一 答案一 答案一） ） ） ） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分） 1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12 分） 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） （ （ （ （试卷二 试卷二 试卷二 试卷二） ） ） ） 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，dR/R=(1+2μ)ε+λE ε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( ) 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
传感器与检测技术试卷及答案 （（( （试卷一试卷一试卷一试卷一）) ) ） 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（C) 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（ D ) 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 ）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（D ） 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（ C ） 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( D ） 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。301 B．0。303 C．0。308 D．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。22mV B．2。44mV C．3。66mV D．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（） 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ϕ1ϕ2ϕ3 ϕ4，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？ （（（（答案一答案一答案一答案一）））） 一、单项选择题(本大题共12小题，每小题2分，共24分） 1。C 2.D 3.A 4。D 5.C 6.D 7.C 8。D 9。A 10。B 11.A 12.B 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12 分） 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） （（( （试卷二试卷二试卷二试卷二) ））） 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，dR/R=（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( ） 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（) 传感器与检测技术试卷及答案 7 A.数字脉冲式 B.调幅式 C.调频式D。正弦波
传感器与检测技术试卷及答案 （（（（试卷一试卷一试卷一试卷一）））） 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（C）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（ D ） 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 ）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（D ） 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（ C ） 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（ D ）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．0.301 B．0.303 C．0.308 D．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．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．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（） 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? 1? 2? 3 ? 4，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？（（（（答案一答案一答案一答案一）））） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分） 1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12 分） 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） （（（（试卷二试卷二试卷二试卷二）））） 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，dR/R=(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( ) 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