最新[传感器与测试技术](本)复习考试参考知识点复习考点归纳总结 .doc

电大考试电大小抄电大复习资料一、简答题（每小题5分，共20分）1传感器：2静特性：3超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？4简述电容式传感器的工作原理。二、选择题（每空3分，共27分）1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光电式b磁电式c电磁式d感应同步器2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_现象。a表面波b兰姆波c驻波d波型转换3. 改变电感传感器的引线电缆后，_。a不必对整个仪器重新标定b必须对整个仪器重新调零c必须对整个仪器重新标定d不必对整个仪器重新调零4应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、_、_等。a测量范围的选择b电源的选择c阻值的选择d尺寸的选择e精度的选择f结构的选择5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6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_。a磁电效应b声光效应c光生伏特效应d光电导效应7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。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，使空气隙发生变化。这种结构可作为传感器用于_。a静态测量b动态测量c静态测量和动态测量d既不能用于静态测量，也不能用于动态测量三、综合题（共53分）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。（15分）传感器与测试技术参考答案一、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超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？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。4简述电容式传感器的工作原理。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。二、选择题（每空3分，共27分）1a；c2d3. c4c；d 5b6d7. c三、综合题（共53分）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）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。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）答案要点：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。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）答案要点： 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； 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。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。（15分）答案要点：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u00；当p1p2(或p2p1)时，膜片弯向右侧(或左侧)，cdbcab(或cabcdb)，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（ ） apn结光电二极管电路 bpnp型晶体管集成电路 cmos型晶体管开关集成电路 dnpn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y0.01，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（ ） a0.301 b0.303 c0.308 d0.31510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（ ） a1.22mv b2.44mv c3.66mv d4.88mv11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（ ） a2x() bx() cx(f) d2x(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1.8105mpa,其中压阻系数l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200k和10k。试计算该热敏电阻在20时的电阻值。33求正弦信号x(t)=x0sint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)= sincosn0t 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课程代码：02202一、 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.d7.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)20.110921.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a00一次谐波分量 a1二次谐波分量 a20三次谐波分量 a3四次谐波分量 a40五次谐波分量 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课程代码：02202一、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。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.40hz b.300hz c.600hz d.2400hz7.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.xy()1 b.xy()=1 c.0xy()fm c. f0fm d. f0fm9. 测量不能直接接触的高温物体温度，可采用( )温度传感器。a. 热电偶 b. 亮度式 c. 半导体三极管 d. 半导体二极管10. 电容式湿度传感器只能测量( )湿度。a. 相对 b. 绝对 c. 任意 d. 水分11. 由于热电光导摄像管的信号比可见光弱一个数量级，必须采用( )的前置放大器。a. 信噪比高 b. 信噪比低 c. 稳定性低 d. 灵敏度很小12. 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( )的输出。a. 电阻 b. 电容 c. 电压 d. 电荷13. 通常采用的压力敏感元件有( )a. 柱形弹性元件 b. 环形弹性元件 c. 梁形弹性元件 d. 波登管14. 压电式加速度传感器是( )信号的传感器。a. 适于测量任意 b. 适于测量直流 c. 适于测量缓变 d. 适于测量动态15. 对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压( )a. 最大 b. 最小 c. 随机变化 d. 中间点三、问答题(每小题5分，共30分)1. 试画出低通、高通、带通、带阻的幅频特性，并标出半功率点。2. 一般计算机测量系统的基本组成包括哪些主要环节，每个环节的作用是什么?3. 压电式加速度传感器和压电式力传感器在结构上有何不同，为什么?4. 试述如何利用自相关函数判断随机噪声中是否包含有正弦波周期信号?5. 如何消除热敏电阻阻温特性的非线性?热敏电阻的测温范围一般是多少?6. 差动型变磁阻式电感传感器在使用时常把两个线圈接在电桥的两个相邻桥臂中，试问：电桥需接入何种激励电压?该电桥的输出电压是何波形?四、计算题(每小题8分，共24分)1. 磁栅式位移传感器采用空间相位差为的两个静态磁头来测量位移，其输出电动势为e=usin,磁尺剩磁信号的波长为1mm。求：(1)若e=7sin(100t+0.48)伏，此时所测得的位移量s；(2)在一个测量周期内，此传感器所能测量得的最大位移量。2. 一电涡流测振仪测量某主轴的轴向振动。已知：传感器的灵敏度为15(mv/m)，最大线性范围为6(m)。现将传感器安装在主轴右侧。如图a所示。用记录仪记录振动波形，如图b所示，问：传感器与被测金属的安装距离l为多少微米时，可得到较好的测量效果?轴向振动的振幅a为多少?3. 压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与函数记录仪联接。已知：传感器的电荷灵敏度kq=100(pc/g)，反馈电容cf=0.01(f),被测加速度a=0.5g。求：(1)电荷放大器的输出电压是多少?电荷放大器的灵敏度是多少?(2)若函数记录仪的灵敏度kg=2mm/mv，求测量系统总灵敏度k0.五、应用题(每小题8分，共16分)1. 试选择一种传感器，设计测量车床主轴转速的原理方案，并作简要说明。2. 一汽车司机座的振动较大，试设计测试方案寻找振源。(1)给出可能的振源；(2)列出测试方案框图，并作简要说明；(3)给出判断方法及判断原则。第1章 传感器与检测技术基础思考题答案l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。检测系统的组成框图传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义?依次为主称（传感器） 被测量转换原理序号主称传感器，代号c；被测量用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2；转换原理用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3；序号用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母a、b、c等，（其中i、q不用）。例：应变式位移传感器： c wy-yb-20；光纤压力传感器：c y-gq-2。3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行?答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为u0，u0=u+u，其中u是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对u来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足u0的要求，因此对u，这个小量造成的u0的变化就很难测准。测量原理如下图所示：图中使用了高灵敏度电压表毫伏表和电位差计，rr和e分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，e1、r1和rw表示电位差计的参数。在测量前调整r1使电位差计工作电流i1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻r1为额定值。调整rp的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压u。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻rl的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压u0的微小波动值u，即可由毫伏表指示出来。根据u0=u+u，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。 用微差式测量方法测量稳压电源输出电压随负载的变化4.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5v减至2.5v，求该仪器的灵敏度。解：该仪器的灵敏度为mv/mm5.某测温系统由以下四个环节组成，各自的灵敏度如下： 铂电阻温度传感器： 0.45/ 电桥： 0.02v/ 放大器： 100(放大倍数) 笔式记录仪： 0.2cm/v求：(1)测温系统的总灵敏度； (2)记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值。 解：（1）测温系统的总灵敏度为 cm/（2）记录仪笔尖位移4cm时，所对应的温度变化值为6.有三台测温仪表，量程均为0800，精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级，现要测量500的温度，要求相对误差不超过2.5，选那台仪表合理?解：2.5级时的最大绝对误差值为20，测量500时的相对误差为4；2.0级时的最大绝对误差值为16，测量500时的相对误差为3.2；1.5级时的最大绝对误差值为12，测量500时的相对误差为2.4。因此，应该选用1.5级的测温仪器。7.什么是系统误差和随