检测与传感技术习题集.pdf

第 1 页 共 11 页 传感与检测技术思考与习题集传感与检测技术思考与习题集 2014 年（内部使用）年（内部使用） Ch1. l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 2.试述测量和检测的含义与两者之间的关系。 3. 什么是传感器？其基本作用是什么？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 4.一个可供实用的传感器由哪几部分组成？画出组成框图，试述各部分的作用及相互关 系。画出自控系统原理框图并指明传感器在系统中的位置与作用。 5. 列举你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测 量，测量何种物理量？（各列举 3 种） 6. 简述传感器和检测技术的主要发展趋势。 7. 简述绝对测量与相对测量、开环测量与闭环测量的相对优缺点。 8. 例举出两个你在日常生活中用到或看到的传感器，并说明其作用。如果没有传感器， 将会出现哪种状况？ 9. 空调和电冰箱中至少都采用了两种以上的传感器， 指出具体传感器的名称？说明它们 各起到什么作用？ Ch3. Ch3. 1.理想传感器有何特点？传感器的静态特性是什么？一般由哪些性能指标描述？哪些 是确定工作能力的指标？ 2. 在静态测量中， 根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定哪些静 态特性? 3.传感器的线性度的含义是什么？如何确定？确定工作直线常见哪些方法？为什么不 能笼统的说传感器的线性度是多少？例举拟合传感器工作直线的 3 种方法及其特点。 4. 描述传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ 5.用某一阶装置测量频率为 100Hz 的正弦信号，要求幅值误差限制在 5%以内，其时间 常数应取多少？如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为 50Hz 的正弦信号，试问 此时的幅值误差和相角差分别为多少？ 6. 对于二阶装置，为何要取阻尼比=0.60.7? 7.设一力传感器为二阶系统。已知其固有频率为 800Hz，阻尼比为=0.4，当测频率为 400Hz 变化的力参量时，其振幅比 A()和相位差()各为多少?若使该装置的阻尼比 =0.7，则 A()和()又为多少? 8. 已知某二阶传感器系统的固有频率为 20kHz，阻尼比为 0.2，若要求传感器的输出幅 值误差不大于 3%，试确定该传感器的工作频率范围。 9. 设有两只力传感器均可作为二阶系统处理，固有频率分别为 800Hz 和 2.2kHz，阻尼 比均为 0.4，欲测量频率为 400Hz 正弦变化的外力，应选用哪一只？并计算所产生的振 幅相对误差和相位误差 10. 什么叫传感器的标定和校准？标定的目的是什么？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， 说明标定的意义？简述传感器进行静态标定 的方法与过程。 11. 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？ Ch4. Ch4. 1. 金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理有何不同？各有何优缺点？ 2.什么是电阻应变片的灵敏系数？金属应变片的灵敏系数比其应变电阻材料本身的灵 敏系数小吗？为什么？ 3. 采用阻值为 120灵敏度系数 K=2.0 的金属电阻应变片和阻值为 120的固定电阻组 成电桥，供桥电压为 4V，并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为 1 和 1000 时，试求单臂、双臂和全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。 4. 简述应变片温度误差的概念。 用应变片测量时， 为什么必须采取温度补偿措施？有哪 些常见方法？把两个承受相同应变的应变片接入电桥的相对两臂， 能补偿温度误差吗？ 5. 差动电阻传感器如果不是接入电桥横跨电源的相邻两臂，而是接入电桥的相对两臂， 会产生什么不好的结果？ 6. 差动电阻传感器电桥与单工作臂电阻传感器电桥相比有哪些优越性？为什么会有这 些优越性？ 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，哪种接法可得到最大 灵敏度输出。 8.拟在等截面悬臂梁上黏贴 4 个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路，试问： （1）4 个应变片应怎样黏贴在梁上？画出相应的电路图。 9.一测量吊车起吊重物的拉力传感器如图a所示。R1、R2、R3、R4按要求贴在等截面轴上。 已知:等截面轴的截面积为 0.00196m2，弹性模量E=21011N/m2，泊松比0.3=，且 R1=R2=R3=R4=120, 所组成的全桥型电路如题图所示，供桥电压U=2V。现测得输出电 压U0=2.6mV。求：等截面轴的纵向应变及横向应变为多少？力F为多少？ (a) (b) 第 2 页 共 11 页 10.已知：有四个性能完全相同的金属丝应变片（应变灵敏系数2k =）, 将其粘贴在梁 式测力弹性元件上，如图 3-30 所示。在距梁端处应变计算公式为 0 l 图 3-30 0 2 6Fl Eh b = 设力，100FN= 0 100lmm=5hmm=m20bm=， 5 2 10/ 2 EN mm=。求： 说明是一种什么形式的梁。在梁式测力弹性元件距梁端处画出四个应变片粘贴位 置，并画出相应的测量桥路原理图，要求能产生最大输出信号；求出各应变片电阻相 对变化量； 当桥路电源电压为 6V时， 负载电阻为无穷大， 求桥路输出电压U 0 l 0是多少？ 11.图 3-31 为一直流电桥，R1=R2=R3=R4=120，负载电阻RL趋于无穷。图中E=4V，试 求： R1为金属应变片，其余为外接电阻，当R1的增量为R1=1.2时，电桥输出电压 U0=? R1、R2为金属应变片，感应应变大小变化相同，其余为外接电阻，电桥输出电 压U0=? R1、R2为金属应变片，如果感应应变大小相反，且R1=R2 =1.2，电桥输出 电压U0=? 12.在以钢为材料的实心圆柱形试件上，沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为 120的金属 应变片R1和R2（如图a所示） ， 把这两应变片接入电桥 （见图b） 。 若钢的泊松系数0.285=， 应变片的灵敏系数k =2，电桥电源电压U=2V，当试件受轴向拉伸时，测得应变片R1的电 阻变化值。试求：轴向应变；电桥的输出电压。 1 0.48R= 13.分析应变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。 14. 试证明：(1)差动电桥能实现温度补偿; (2)恒流源供电全桥差动电路在理论上消除了 温度误差。 Ch5. Ch5. 1. 电容式传感器有哪些优点和缺点？ 2. 试分析变面积式电容传感器和变间隙式电容的灵敏度?为了提高传感器的灵敏度可采 取什么措施并应注意什么问题? 3.为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的?采取什么措施可改善其非线性特征? 4. 为了提高变极距型电容传感器的灵敏度， 经常在两极板间加一层云母或塑料膜。 试说 明这种方法的作用， 推导这种双层介质差动式变极距型电容传感器的电容与动极板位移 的关系式。 5. 分布和寄生电容的存在对电容传感器有哪些影响？为何其影响大？一般采取哪些措 施可以减小其影响。 6. 为什么高频工作时的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变化？ 7. 差动式变极距电容传感器的初始容量 12 80CCpF=，初始极距 0 4mm=，当动极板 相对于定极板位移了0.75mm=时，试计算其非线性误差。若改为单极平板电容，初 始值不变，其非线性误差有多大？ 8. 电容式传感器有哪几类测量电路？各有什么特点？差动脉冲宽度调制电路用于电容 传感器测量电路具有什么特点？ 9.设计一个适用于非金属材料软板生产传送过程中（可能存在抖动）进行厚度控制的非 得接触式厚度测量系统方案。 Ch6. Ch6. 1. 电感式传感器分为哪几类？各有何特点？ 2. 概述变间隙式差动变压器的结构、 工作原理和输出特性， 试比较单线圈和差动螺线管 式电传感器的基本特性，说明它们的性能特点？ 3. 影响差动变压器输出线性度和灵敏度的主要因素是什么？ 4. 例举一种可提高电感式传感器线性度的常用方法，说明其有效性。 5.说明产生差动电感式传感器零位残余电压的原因以及减小零残电压的有效措施。 6. 差动变压器式传感器的测量电路有几种类型？变压器式电桥和带相敏整流的交流电 桥在电感式传感器测量电路中各可发挥什么作用？采用哪种电路可获得比较理想的输 出？为什么这种电路可消减小零点残余电压？ 第 3 页 共 11 页 7. 什么是电涡流效应？电涡流传感器的构成有何特点？其灵敏度主要受哪些因素影 响？这种传感器的主要优点是什么？ 8. 反射式涡流传感器与透射式涡流传感器有何异同？ 9. 电涡流式传感器可检测哪些物理量？能否测量非金属物体， 为什么？当采用涡流传感 器测金属板厚度时，需不需要恒温？为什么？ 10. 相对其它位移传感器，涡流式位移传感器的主要优点是什么?涡流传感器能否测量 大位移? 为什么? 11. 试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的 结构，并简要说明其作用原理；(2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。 12. 试用电涡流式传感器设计一个在线计数装置，被测物体为钢球。请画出检测原理框 图和电路原理框图。 13. 试用电感传感器设计一检测气压的装置。 14. 在生产过程中测量金属板的厚度和非金属板材的镀层厚度常用涡流传感器。为了在 生产线上测量金属板厚度， 请设计一个不受传送金属板过程中的颤动影响的厚度测量方 案，简叙其工作原理与能够克服颤动影响的原因。 Ch7. Ch7. 1. 什么是压电效应？什么是正压电效应和逆压电效应？各有何特点？ 2. 石英晶体和压电陶瓷的压电效应有何不同之处？比较几种常用压电材料的优缺点， 说 出各自适用于什么场合？ 3. 用压电式传感器能测量静态和变化缓慢的信号吗？为什么？ 4. 压电元件在使用时常采用多片串联或并联的结构形式。试述在不同接法下输出电压、 电荷、电容的关系，压电元件的串联与并联分别适用于何种应用场合？ 5. 压电式传感器测量电路的作用是什么?其核心是解决什么问题?比较电荷放大器和电 压放大器的性能特点和各自的适用场合。 6. 己知电压前置放大器输入电阻及总电容分别为1 i RM=，100 i CpF=，求与压电加 速度计相配，测1Hz振动时幅值误差是多少？ 7. 为防止放在玻璃展箱内的文物失窃， 需要监测是否有人移动玻璃箱或破坏玻璃。 试采 用压电式传感器作为感应器，设计一种防盗报警装置。(画出检测示意图和检测电路框 图) Ch8. Ch8. 1. 超声波在通过两种介质界面时，将会发生什么现象？ 2. 影响超声波的传播速度的有哪些因素？ 3. 简述超声波测厚度、液位、流速的原理。 4. 压电式超声波探头有哪几种结构? 超声换能器中的阻尼块起什么作用？ 5. 超声波传感器的发射与接收分别利用什么效应，检测原理是什么？ 6. 超声传感器进行物位检测有哪几种方式？举例说明其应用情况。 7. 现在越来越多的家庭拥有了自己的小汽车， 车上配置的倒车防撞雷达多数是基于超声 检测原理制成的，请思考一下其是如何实现这一功能的？(画出检测示意图、说明检测 原理) 8. 有一些避免闲人靠近的重要场所，如高压危险场所，需要安装必要的提醒装置，当闲 人靠近时应该自动发出告警信号，试设计这一装置。 9. 利用超声波测厚的基本方法是什么？已知超声波在工件中的声速为 5640m/s，测得的 时间间隔 t 为 22s，求工件厚度。 第 4 页 共 11 页 Ch9. Ch9. 1. 磁电感应式传感器有哪几种类型？它们有什么相同点和不同点？ 2. 为什么磁电感应式传感器又叫做速度传感器？怎样用它测量运动位移和加速度？ 3. 磁电式传感器与单线圈 （螺管） 自感式传感器有何异同？为什么后者可测量静位移或 距离而前者却不能？ 4. 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？ Ch10. Ch10. 1. 什么是霍尔效应？ 2. 霍尔元件常用材料有哪些？为何不用金属做霍尔元件材料？为何霍尔元件为薄片？ 3. 霍尔元件不等位电势产生的原因有哪些？为何存在不等位电势？怎样补偿？ 4. 霍尔元件为何存在温度误差？怎样从电路上采取措施加以补偿？试分析霍尔元件输 出接有负载 L R 时，利用恒压源和输人回路串联电阻 T R 进行温度补偿的条件。 5. 简述霍尔传感器测量电流、磁感应强度、微位移、压力的原理。 6. 霍尔传感器可用来检测哪些物理量？需要什么条件？为加大输出电压，常常把多片 霍尔元件串接起来，请画出正确的两片霍尔元件输出串联的电路。 7. 线性集成霍尔传感器与开关型集成霍尔传感器的应用场合有何不同？ 8. 试设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统。 9. 比较霍尔元件、磁敏电阻有哪些相同之处和不同之处？简述其各自的特点。 10. 试用霍尔元件设计一家庭防盗报警装置。(画出检测示意图和检测电路) Ch11+Ch.20 Ch11+Ch.20 1. 在国际温标 ITS90 中对温度范围作了怎样的规定？温度测量有何特殊性？ 2. 说明热电阻的测温原理。 根据热敏电阻阻值随温度变化特性的差异， 热敏电阻大体上 可分为哪几种类型？它们的特点及应用范围如何？比较热电阻与热敏电阻应用的异同。 3. 金属热电阻的测量线路为何要采用三线制或四线制？热电阻的三线制连接有何优 点？如何接入电桥？ 4. 试分别用热电阻、热电偶、PN 结设计 3 种测量温度差的方案，并说明其工作原理。 5试述热电偶的基本原理与特点。简述热电偶产生热电势的必要条件。 6. 试证明热电偶的中间导体定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。 7. 试证明热电偶的标准热电极定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。 8. 试证明热电偶的中间温度定律。试述该定律在热电偶实际测温中有什么作用。 9. 为什么热电偶参比端的处理在实际应用中很重要？对参比端温度处理有哪些方法？ 试述各种处理方法与有关电路图。 10. 什么试补偿导线，为什么要采用补偿导线？ 11. 采用热电偶测温时是如何克服引线电阻误差的？ 12.用标准铂铑10-铂热电偶检定镍铬-镍硅热电偶，在某一温度下铂铑10-铂热电偶输出 电动势为 7.345mV（参比端温度为 0 o C），根据该标准热电偶百度分度值知此时对应温 度为 800 C，而被检热电偶输出电动势为 33.370mV，从分度表查出此时对应的温度值 为 802.3 C，求被检热电偶的偏差和修正值各为多少度。 o o 第 5 页 共 11 页 13. 现用一支镍铬-康铜(E)热电偶测温。其冷端温度为 30，动圈显示仪表(机械零位在 0)指示值为 400，则认为热端实际温度为 430，对不对?为什么? 14. 用镍铬-镍硅(K)热电偶测量某炉温的测量系统如图所示，已知：冷端温度固定在 0 ，t030，仪表指示温度为 210，后来发现由于工作上的疏忽把补偿导线BA 和 ， 相互接错了，问：炉温的实际温度t为多少度? 15. 某热电偶灵敏度为 0.04mV/，把它放在温度为 1200处的温度场，若指示表（冷 端）处温度为 50，试求热电势的大小？ 16.用分度号为K型镍铬-镍硅热电偶测温度，在未采用冷端温度补偿的情况下，仪表显 示 500，此时冷端为 60。试问实际测量温度为多少度？若热端温度不变，设法使冷 端温度保持在 20，此时显示仪表指示多少度？ 17. 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-1.19mv，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？ 镍铬-镍硅热电偶分度表 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 测 量 端 温 度 热 电 动 势 (mv) -20 -0.77 -0.81 -0.84 -0.88 -0.92 -0.96 -0.99 -1.03 -1.07 -1.10 -10 -0.39 -0.43 -0.47 -0.51 -0.55 -0.59 -0.62 -0.66 -0.70 -0.74 -0 -0.00 -0.04 -0.08 -0.12 -0.16 -0.20 -0.23 -0.27 -0.31 -0.35 +0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 +10 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 0.72 0.76 +20 0.80 0.84 0.88 0.92 0.96 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 18. 想要测量在 200oC左右快速变化的物体温度应选用何种传感器？测量 1800oC的高温 又应选用何种传感器？ 19. 试比较热电偶、热电阻、热敏电阻三种热电式传感器的特点，说明热电偶为何适合 于测量中、高温？而热电阻适合于测量中、低温？ 20. 集成温度传感器大多基于什么核心电路？从电路设计原理的角度而言，集成温度传 感器分为哪两种类型？ 21. AD590 是哪一种形式输出的温度传感器，可测量的温度范围是多少？试用集成温度 传感器AD590 设计一个直接显示摄氏温度-50+50oC的数字温度计。 画 第 6 页 共 11 页 画出出电电路路原原理理框 框图图。 若被测温度点距离测温仪 50m，该温度计是否还可用？为什么？ 22. 热电偶是否可以用于检测人体的温度？为什么？ 23. 试述辐射测量中常用到的基本定律及其在辐射测温中的作用。 为何辐射式温度传感 器大多设有机械调制盘？ 24. 分别说明“辐射温度”、“亮度温度”、“颜色温度”的定义及其产生的原因。这 些温度和真实温度有什么区别？它们和真实温度的差异大小由什么决定的？ 25. 有哪些非接触式测温方法？简述其基本工作原理。 26. 从工作原理、测量精度、应用场合及主要特点这几个方面说明接触式测温方法与非 接触式测温方法的优缺点。 27.当进行下列测温时，各选择哪种温度传感器为好，请举例说明。 （1）常温附近微小 温差； （2）一般的常温附近的温度测量； （3）准确测量约为 1000左右的高温。 0C 28. 现有铂铑-铂热电偶、铂电阻、半导体热敏电阻器，要测某容器外壳的温度。已知其 温度可能达到 400 多摄氏度，应选哪一种？ Ch12. Ch12. 1. 光电效应有哪几种?与之对应的光电器件有哪几种常见形式？各有哪些用途？ 2. 光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分? 3. 普通光电器件都有哪些主要特性和参数？什么是光电元件的光谱特性?光电元件的 光谱特性和频率特性的意义有什么区别？在选用光电元件和光源及其调制时怎样考虑 光电元件的这两种特性？ 4. 试比较光敏电阻、光电池、光敏二极管和光敏三极管的工作原理与性能差异，如何 正确选用这些器件，举例说明，并简述理由。 5. 什么是光敏电阻的亮电阻和暗电阻？光敏电阻有哪些重要特性， 在工业应用中是如何 发挥这些特性的？试说明为什么光敏电阻不宜作为检测元件使用。 试利用廉价的光敏电 阻设计几个应用实例。 6. 何为光电池的开路电压及短路电流？为什么作为检测元件时要采用短路电流输出形 式， 作为电压源使用时采用开路电压输出形式？为什么用于模拟量检测时光电池应作为 电流源使用。 7反射式光电传感器常见哪些类型？有什么特点？应用时要注意哪些影响？ 8. 采用波长为 0.80.9m的红外光源时，宜采用哪种材料的光电器件做检测元件？为 什么？若要敏感白炽灯的光，采用哪种类型的光电传感器有较高的灵敏度和较少的干 扰？ 9. 举出日常生活中的两个光电式传感器的应用例子，并说明原理。 10.手头有三种光电器件，硫化铊光敏电阻、硫化铅光敏电阻、硅光敏三极管，光源为可 见光，请安下列条件选择光电元件：（1）制作频率约 10Hz 的光电开关；（2）制作线 性测量元件，响应时间 0.1s；（3）频率 10kHz 的光电开关。 11.红外辐射探测器分为哪两种类型?这两种探测器有哪些不同？试比较它们的优缺点。 12.简述热释电效应，热释电元件如何将光信号转变为电信号输出？热释电探测器为什 么只能探测调制辐射？ 13. 说明光纤传感器的结构和传光原理。光导纤维传光的必要条件是什么？ 14. 什么是光纤的数值孔径 NA？ 其物理意义是什么？NA 取值大小有何作用？有一光 纤，其纤芯折射率为 1.56，包层折射率为 1.24，求数值孔径为多少？ 15. 光纤的折射率N1=1.48，N2=1.46，光纤外部介质N0=1，求最大入射角c和NA的值。 16. 简述光纤传感器测量的基本原理？光纤传感器有哪两大类型？它们之间有何区别？ 17. 简介压力微弯光纤传感器的工作原理与典型应用。 18. 采用反射式光强调制方式的光纤小位移传感器的输出信号（电压）与光源的稳定性 和被测物体表面的反射率有关。请设计一种可消除这两种不利影响的结构或测量方式。 19. 试拟定一光电开关用于生产流水线上工件计数检测系统（用示意图表示出装置结 构），并画出计数电路原理示意图并说明工作原理。当流水线上的物品为透明的灌装饮 用水时，该方案是否还能使用？为什么？若不能如何改进？ 20. 试设计一种能够控制居室窗帘的检测自动控制装置，能够在夜间自动关闭，白天自 动打开。 第 7 页 共 11 页 21. 试叙述智能小车设计中，如何利用反射式光电传感器实现“寻迹”功能，并设计出光 电传感器检测电路原理图。 22. 在苹果自动包装生产线上，需要对不同大小的苹果进行检测鉴别，将合适大小的苹 果挑出装箱，试设计识别苹果大小的检测装置。 23. 汽车夜间行驶在与对面的车辆交会时，要切换远近前照灯，遇到车辆多时，司机要 频繁操作，很不方便。有些司机往往不进行前照灯的切换，这样容易造成交通事故。试 利用光感应传感器设计一种能够根据对方车辆的情况，自动进行车灯的切换装置。 24. 试设计一个自动路灯系统，实现天黑时灯自动亮，天亮时灯自动灭。要求不会受到 偶然或短时间的环境光变化的干扰，并可调节对环境光变化响应的快慢。 Ch13. Ch13. 1. 半导体气敏元件是如何进行分类的？对气敏元件有哪些要求？ 2. 半导体气体传感器主要有哪几种结构？各种结构气体传感器的特点如何？ 3. 电阻型半导体气敏元件有几种类型？其中为什么都附有加热器？加热器的主要作 用？ 4.半导体气敏元件为何要在高温状态下工作？加热方式有哪几种？加热丝起何作用？ 5.如何提高半导体气体传感器的选择性？根据文献举例说明， 目前实用气体检测方法常 用哪些气敏传感器？它有什么特点？ 6. 什么是绝对湿度？什么是相对湿度？表示空气湿度的物理量有哪些？如何表示？ 7. 湿度传感器的种类有哪些？主要参数有哪些？简述半导体湿敏陶瓷的感湿机理。 半导 体陶瓷湿敏传感器有那些特点？ 8. 为什么说湿度检测比较困难？对湿度传感器的性能有哪些要求？ 9.湿敏电阻的工作电源为何必须选交流或换向直流？测湿电路对供电电源有何要求？ 10.试述 ISFET 的敏感原理，他有何特点？有哪些应用场合？的结构与测量原理。离子 选择电极是如何分类的？离子选择电极分析法有什么特点？ 11. 某些工作或实验环境要求湿度应在某一范围内。请你设计一能够完成上述要求的湿 度检测、控制电路(画出检测示意图、说明检测原理)。 12. 煤气泄漏会造成重大的人身伤害和财产损失。请你设计一能够实现煤气泄漏自动检 测、报警并自动启动通风设备的电路(画出检测示意图、说明检测原理)。 13. 简述化学传感器的基本构成和他们的作用。 Ch.14+15+16 Ch.14+15+16 1. 二维码和循环码各有何特点？说明它们的互换原理。 2. 光电码盘测位移有何特点？增量编码器有几条码道？各有何作用？比较增量式编码 器和绝对式编码器的优缺点。 3.莫尔条纹是如何形成的？有何特点？ 4. 说明光栅传感器利用莫尔条纹测位移的原理。分析光栅传感器测量精度较高的原因。 5. 已知长光栅的栅距为 20m，标尺光栅与指示光栅的夹角为 0.2 度，试计算莫尔条纹 宽度以及当标尺光栅移动 100m 时，莫尔条纹移动的距离；若接收莫尔条纹信号的光 敏二极管的响应时间为 1s，此光栅移动的允许速度最大值为多少？ 6. 某光栅的栅线密度为 100 线/mm ， 要使形成的莫尔条纹宽度为 10mm， 求栅线夹角 是多少? 7. 试说明光栅传感器是如何判别位移方向的？ 8. 智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点吗？分析说明你的理 第 8 页 共 11 页 由。 9. 智能传感器有哪些传统传感器没有或难以实现的基本功能？智能传感器有哪几种实 现方式？智能传感器中基本传感器对整体性能起何作用？ 10. 传感器网络化对传感器的发展有何积极意义？ Ch.17Ch.17 1.为什么说电压测量非常重要？ 2.说明数字电压表的基本构成和工作原理，数字电压表的基本量程由那个部件决定？ 3.数字万用表的分辨力由哪几项参数确定？ 4.采用霍尔元件检测电流时，一般有哪两种测量方式？说明它们的特点和适用场合。 5.试说明怎样增大或减少霍尔式钳形电流表的灵敏度？ 6.高、中、低和超高电阻如何划分？测量时各有何特殊考虑？各应采用什么测量方法？ 7.为准确测量中高值电阻，可采用不平衡电桥，请推导下图所示电桥的输出表达式，并 说明其如何消除电源电压波动的影响。 8.比较频率测量的直接测频法和测周法的异同， 试分析影响二者测量精度的因素和进一 步提高测量精度的措施。 9.计数法测频系统由那几个部分组成？各起什么作用？ 10.计数法测频或测周都不可避免的存在量化误差的主要原因是什么？ 11.采用多周期同步测量法测量频率信号有何益处？如何实现对未知频率信号的等精度 测量？ 12.测量相位差时，为何一般（如脉冲计数法测相位）要先测量或同时测量信号周期？ 什么条件下测量相位差无须先测量信号周期？ 13.当被测信号中存在较大噪声时，脉冲计数法和基于 FFT 的相位测量方法是否适用？ 若不能，采用什么相位测量方法可克服噪声影响？ Ch.18 + Ch.19 Ch.18 + Ch.19 1.力的测量方法中可以归纳为哪几种测量力的原理。 2.力矩测量一般可以分为哪几种方法，并简述其测量原理。 3.简述相位差式转矩测量仪的工作原理与组成结构。以采用光电型传感器的转矩仪为 例，说明如何使转矩的测量误差不受转轴转速变化的影响 4.常用于测量压力的方法中，按工作原理可以分为哪四种？ 5.简述电容式压力测量的工作原理和结构特点。 第 9 页 共 11 页 第 10 页 共 11 页 6. 试设计一个水深探测器，使潜水员能知道自己所潜入的深度，画出系统框图，并说明 其工作原理。 7. 测量长度时遵循阿贝原则有何意义？ 8. 在线测量微小的细金属丝或纤维丝的直径宜用什么测量方案？给出一种具体方法。 9. 简述四种用于物位测量的传感原理与应用方法， 指出它们的特点， 指出哪几种可适应 有防火、防爆要求的场合？哪种物位传感器可测两种密度不同的液体的分界面位置。 10.设密封大油罐的油位高度在 212m 范围变化，试问可用哪些传感器测量，试分析其 工作原理，画出测量示意图，并指出输出信号与液体之间的关系。 11.用变气隙式自感传感器或变极距型电容器设计一个纸页厚度测量系统方案， 使输出电 流或电压与纸厚呈线性关系。 12.列举三种采用距离、 时间计算式速度测量原理的电子测速方法?指出它们各自的特点 以及如何进一步提高测量精度？ 13. 绝对振动传感器什么情况下可测量振动位移？什么情况下可测量振动加速器？ 14. 为什么磁电式速度传感器必须工作在ww0的范围？ 15.画出一般数字式转速表的测速原理框图，并说明其工作过程。 16.试述激光多普勒测量速度的原理和特点 17.试述伺服式加速度计的工作原理及其特点。 18.在汽车通行的某些路段， 如路面不好或行人较多或为交通事故多发地段， 往往要求汽 车限速行驶，为了防止个别司机违反交通规则，可以在该路段的入口处设置车速检测装 置，当车速超速时发出告警信号。请设计一种不妨碍交通并可全天候工作的车速超速监 测警告装置。 19.在现代大都市，扶手电梯的应用越来越广泛，但在某些人流不多的场合，会出现扶手 电梯在不停地运行，而电梯上无人的情况，这会造成电能浪费，如何利用检测控制技术 解决这个问题？ 20. 金属线材遇热膨胀，要知道其膨胀系数，需要检测其膨胀后的延伸长度，这时，如 用卡尺进行度量，会由于卡尺的接触而影响金属线的温度，产生检测误差。因此最好的 检测方案是采用非接触测量方法，试设计这种检测装置。 21. 在下列测试项目中，选择哪种传感器最合适？(1)测试大炮发射时的冲击加速度： 压电式加速度；差动变压器式加速度传感器；金属应变式加速度传感器。 （2）测量人体 血管中的血压：金属应变式压力传感器；硅电容式压力传感器；电感式压力传感器。 （3） 传送带上塑料零件的计数：电涡流式传感器；霍尔式传感器；光电式传感器。 （4）检测 高速旋转的发电机主轴的径向振动：电涡流式传感器；压电式加速度传感器；磁电式测 振传感器。 22. 现要测一个高速运转轴的轴向移量，测量位移为 0.10.5mm，并将其转换为电信号。 根据所掌握传感器的知识，举出三种可采用的测量方案，画出测量示意图及测量系统组 成框图。 23. 举例说明差动式测量结构对结构型传感器提升性能和抗共模干扰的有效作用。 24.压电式加速度传感器敏感的物理量是什么？压电传感器是如何测得三维加速度的？ Ch.21 Ch.21 1简述流量的定义、瞬时流量和累