传感器作业.doc

第一套题一、填空题1. 陀螺式角速度传感器包括 转子陀螺 、压电陀螺、激光陀螺和光纤陀螺。 2. 涡流式位移传感器是利用电涡流效应将被测量变换为传感器线圈阻抗Z变化的一种装置 3. 电感式传感器是将被测量的变化转化成电感量的变化。按照电感的类型，电感传感器可分为自感式、互感式、涡流式（或压磁式）等。 4. 磁栅式位移传感器根据用途可分为长磁栅和圆磁栅位移传感器，分别用于测量线位移 和角位移。5. 在某些晶体的极化方向（受力能产生电荷的方向）施加外电场，晶体本身将产生机械变形，当外电场撤去后，变形也随之消失，这种物理现象称逆压电效应。 6. 被测物理量随时间变化的测量称为动态测量 7. 一个严格的频限信号，不能同时是时限信号，反之亦然。 8. 导体a、b组成的热电偶，当引入第三个导体时，只要保持其两端温度相同，则对总热电动势无影响，这一结论被称为中间导体定律。利用此定律，可将毫伏表接入热电偶回路中，只要保证两个结点温度一致，就能正确测出热电动势而不影响的热电偶输出。 9. 通过阶梯中点的直线是理论特性线，阶梯特性在其上下波动，这种输出误差称为 阶梯误差，该误差是一种原理误差，它限制了线绕电位计的精度和分辨力。10. 电阻应变式测力传感器是将力作用在弹性元件上，弹性元件在力作用下产生应变，利用贴在弹性元件上的应变片将应变转换成电阻的变化。 11. 当传感器的输入量为常量或随时间作缓慢变化时，传感器的输出与输入之间的关系称为静态特性。 12. 一个能量信号具有零平均功率，而一个功率信号具有无限大能量。 13. 电容式压力传感器是将压力 转换成电容 的变化，经电路变换成电量输出。 14. 电量式压力计是用各种传感器或测量元件将压力变换成电量或电参数，再经后接相应的测量电路进一步变换，最后由显示或记录仪显示或记录下来，以实现压力测量的装量。 15. 当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时，在其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，当外力去掉后，又恢复到不带电状态，这种物理现象称为正压电效应。16. 相干函数表示输出信号的功率谱中有多少是所测输入信号引起的响应。17. 反射式光纤位移传感器，光源发出的光经发送光纤射向被测物体的表面，反射光由接收光纤收集，并传送到光探测器转换成电信号输出，从而测量出物体的位移。18. 对于线绕电位计，其电阻和电压输出空载特性并不是一条理想直线，而是呈阶梯状，称为阶梯特性 。19. 只要信号可以用明确的数学关系式来描述，则称其为确定性信号 。20. 按输出信号的性质可将传感器分开关型、模拟型、数字型。21. 描述静态方程的曲线称为测试系统的静态特性曲线 。22. 温度代表物质的冷热程度，是物体内部分子运动剧烈程度的标志。23. 数字滤波与RC滤波相比有许多独特的优点：如由于数字滤波利用程序来实现，因而不需要增加硬件，而且可靠性高、稳定性好、灵活方便。24. 利用半导体材料的光吸收与温度的关系，可以构成透射式光纤温度传感器。25. 半导体应变片的缺点是应变灵敏系数的离散性大，机械强度低，非线性误差大，温度系数大。26. 测试系统动态特性的识别，通常情况下，是通过试验的方法实现的，最常用的方法有频率响应法、阶跃响应法、脉冲响应法。27. 为了防止电路有公共阻抗而引起信号交叉耦合，采用单点接地。28. 制造半导体陶瓷湿敏元件的材料，主要是不同类型的金属氧化物。29. 湿度是指大气中所含的水蒸气量。最常用的有两种表示方法，即绝对湿度和相对湿度。30. 功能型光纤传感器的光纤，一方面作为导光媒质，起着传输光波的作用，另一方面又是光的敏感元件，实现被测量对光的调制。31. 常用的解调器有 二极管解调器、三极管解调器。32. 图像输出装置大致分为软拷贝和硬拷贝两类。33. 图像处理中编码的作用是用最少量的编码位（亦称比特）来表示图像，以便更有效地传输和存储。34. 图像存储是把表示图像各个像素的信息送到存储器中存储，以备调用。二、计算题1. 有一传感器，其实测的输入/输出特性曲线（校准曲线）与拟合直线的最大偏差为Lmax=4，而理论满量程测量范围为（40120），试求该传感器的线性度。 解：线性度计算如下：三、简答题 1. 简述微传感器的优点。答：体积小、重量轻，便携性好，适用面广；微小的敏感元件提高了测量的空间分辨力；固有频率高，工作频率范围大，响应速度快；耗能低；批处理的加工方式使其具有价格优势；特殊的微加工技术使得结构或功能集成更容易实现，可改善性能，并为进一步实现集成传感器或智能传感器奠定了基础。 2. 简述线振动速度传感器的原理。 答： 当一个绕有N匝的线圈作垂直于磁场方向相对运动时，线圈切割磁力线，由法拉第电磁感应定律可知，线圈产生感应电动势ENBlv。 式中： B线圈所在磁场的磁感应强度(T)； Z每匝线圈的平均长度(m)； v线圈磁场的运动速度(ms)。当传感器结构选定后，其N、B、l均为常量，因此感应式传感器的感应电动势正比于被测速度。3. 什么是信号？信号是如何描述的？ 答： 信号实质上是反映被测对象状态或特性的某种物理量。信号可以描述为一个或若干个自变量的函数或序列的形式，也可以以波形的形式描述一个信号。 4. 试画出低通、高通、带通、带阻的幅频特性。答： 答案如图5所示。cgqjcsjs-tp-wtjd-10-05。 5. 为什么磁带录像机多使用结露传感器? 答： 磁带录像机，一方面要保持与磁带转筒以及其它驱动机构相互接触，一方面要对图像信号进行录放。因此，如果在机器内部由于结露等而附着水份，则磁带与驱动机构之间的摩擦阻力会增大。其结果，使得磁带的速度变得不稳定，或者会发生磁带走不动。为了防止发生这样的不良现象，将结露传感器安装在机器中，以便测出机器内部的结露情况，使机器自动停止运转。 6. 直流测速发电机在转速不变的条件下，电枢电动势Es与哪些因素有关？输出电压又与哪些因素有关？ 答：当转速不变时，电枢电动势Es与Ke感应系数、磁通有关；输出电压与rs电枢回路的总电阻有关。 7. 什么是函数电位计？ 答： 函数电位计可以将位移或转角变换成与之有某种函数关系的电阻或电压输出，也称非线性电位计。 8. 为什么线绕电位计的电阻和电压输出空载特性呈阶梯状？ 答： 对于线绕电位计虽然电刷的位置可以连续变化，但实际的线缆长度不是连续变换的，而是以线绕一圈的长度跳跃变换，因而它的电阻和电压输出空载特性呈阶梯状。 9. 简述压力传感器在汽车测试中的主要功能。答：检测气缸负压，从而控制点火和燃料喷射；检测大气压，从而控制爬坡时的空燃比；检测涡轮发动机的升压比；检测气缸内压；检测EGR（废气再循环）流量；检测发动机油压；检测变速箱油压；检测制动器油压；检测翻斗车油压；检测轮胎空气压力。 10. 哪些传感器可选作小位移传感器？ 答： 变极距型电容式、变气隙型电感式、电涡流式、压电式、霍尔式、气动流量式、应变电阻式。 四、问答题 1. 机器人上常用的位移传感器有哪些？ 答：旋转变压器、差动变压器、感应同步器、电位计、光栅、磁栅和光电编码器。 2. 为什么在数/模转换器中，在输出端产生的电压与输入的数字之间不可能是线性关系。答： 通常用非线性误差的大小表示数/模转换器的线性度。非线性误差没有一定的变化规律，其产生原因是由于每个模拟开关的压降不一定相等，而且模拟开关接地和接参考电压时的压降也不一定相同；各个电阻阻值的偏差不完全相等。五、综合分析题 1. 试证明单位冲激信号的抽样特性。 解：六、证明题 ：设Cn为周期信号x（t）的傅里叶级数序列系数，证明傅里叶级数的时移特性。即：若有 则。解：第二套题一、单项选择题 1. 概率密度函数提供了随机信号( )信息。A、 沿频率轴分布B、 沿幅值域分布C、 沿时域分布D、 沿强度分布2. 功率谱密度函数提供了随即信号在( )轴上的分布信息。A、 时间B、 幅值C、 频率D、 峰值3. 测试工作的任务是从复杂的信号中提取( )。A、 正弦信号B、 频域信号C、 有用信息D、 干扰噪声信号4. 利用电涡流位移传感器和频率计数器测某轴的转速。欲使频率计所读频率的数值等于12转速的数值（如f=50Hz，表示n= 25rmin）。问齿盘的齿数z为( )。A、 10B、 20C、 30D、 605. 在测量位移的传感器中，符合非接触测量，而且不受油污等介质影响的是( )传感器。A、 压电式B、 电阻式C、 电涡流式D、 电容式6. 利用电涡流位移传感器和频率计数器测某轴的转速。欲使频率计所读频率的数值等于转速的数值（如f=50Hz，表示n= 25rmin）。问齿盘的齿数z为( )。A、 10B、 20C、 30D、 607. 在尘埃、油污、温度变化较大，伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时，传感器的选用必须首先考虑( )因素。A、 响应特性B、 灵敏度C、 稳定性D、 精确度8. （）的工作原理是基于压阻效应A、 丝式电阻应变片B、 箔式电阻应变片C、 半导体应变片D、 直角形栅应变片9. 设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为( )。A、 脉冲函数B、 有延时的脉冲函数C、 零D、 常数10. 设信号的自相关函数为脉冲函数，则自功率谱密度函数必为( )。A、脉冲函数B、有延时的脉冲函数C、零D、常数11. 差动变压器式位移传感器的输出电压是( )。A、 调频波B、 脉冲波C、 调幅波D、 调相波12. 压电传感器是高内阻传感器，因此，要求前置放大器的输入阻抗（ ）。A、 很低B、 很高C、 较低D、 较高13. 位移阻抗又称为( )。A、 动刚度B、 动柔度C、 导纳D、 视在质量二、多项选择题 1. 传感器的基本参数有（）A、 测量范围B、 量程C、 过载能力D、 灵敏度E、 静态精度2. 压电元件的连接方式有（ ），其中（ ）方式输出电荷量大。A、 多片串联B、 多片并联3. 压电传感器的测量电路有（ ），其中能排除电缆电容影响的是（ ）。A、 电压放大器B、 相敏整流电路C、 电荷放大器D、 交流电桥E、 RC滤波器4. 通常采用的压力敏感元件有（ ）。其中，（ ）常用在电容式、应变式及电感式压力传感器中。A、 模片B、 柱形弹性元件C、 波登管D、 波纹管E、 梁形弹性元件F、 环形弹性元件5. 通常采用的压力敏感元件有( )。A、 模片B、 柱形弹性元件C、 波登管D、 波纹管E、 梁形弹性元件6. 将被测压力转换为电量的有（ ）传感器，其中（ ）传感器是先通过金属弹性元件将压力转换为位移，再通过位移传感器转换为电参数的变化。A、 电容式B、 电感式C、 压电式D、 固态压阻式E、 涡流式7. 压电传感器前置放大器的主要作用是( )。A、 把传感器的低阻抗输出变换为高阻抗输出B、 把传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出C、 放大传感器的输出信号D、 调制传感器的输出信号E、 对传感器的输出信号进行检波8. 传感器的静态指标有( )等。A、 线性度B、 灵敏度C、 固有频率D、 滞差E、 阻尼比第三套题一、单项选择题 1. 气敏元件表面吸附被测气体时，它的( )将发生变化。A、 电阻B、 电导率C、 电压D、 电感2. 调频是利用信号电压的幅值控制一个振荡器，使输出为等幅波，该等幅波的( )取决于信号电压。A、 幅值B、 频率C、 相位D、 频谱3. 无源RC低通滤波器从( )两端引出输出电压。A、 RB、 LC、 RC4. 电桥的分类方法有多种，按( )可分为平衡电桥和不平衡电桥。A、 被测电阻的接入方式B、 工作方式C、 不同的电桥电源 D、 不同种类的桥臂阻抗5. 对于低频磁感应，应采用( )做屏蔽罩。A、 有色金属B、 铁磁性材料C、 金属D、 绝缘材料6. 将温度差转换为电动势输出的是( )温度传感器。A、 热电偶B、 热敏电阻C、 金属热电阻D、 辐射温度传感器7. 变磁通感应式转速传感器，在测量轴的转速时，其齿盘应该用( )材料制成。A、 金属B、 导磁C、 塑料D、 导电8. 电桥调零通常采用串联调零和并联调零两种方法。其中并联调零多用在桥臂参数R值较( )的场合。A、 大B、 RC、 小D、 R9. （）的原理是使绝大部分磁通量经屏蔽体通过，所以要选用导磁性能好的材料做屏蔽罩A、 静电屏蔽B、 低频磁感应屏蔽C、 高频磁感应屏蔽10. 在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出的电压灵敏度也不同，( )接法可以得到最大输出。A、 单臂B、 全臂C、 差动D、 双差动电桥11. 数字滤波方法中，（）是将各采样值取不同的比例，然后相加，以提高滤波效果A、 限定最大偏差法B、 算术平均值法C、 加权平均滤波法12. 以下主要用于测量固体表面小面积瞬时变化的温度的热电偶是（）A、 普通热电偶B、 并联热电偶C、 串联热电偶D、 薄膜热电偶13. 将电网的零线与各种电气设备的外壳连接在一起，并直接与大地连接，保证机壳与大地等电位，从而确保人身及设备的安全，这种地称为（）A、 安全地B、 信号源地C、 数字信号地D、 模拟信号地14. 用电桥进行测量时，可采用零测法和偏差测量法，其中零测法具有( )的特点。A、 测量精度较高 B、 测量速度较快C、 测量速度较慢D、 适于测量动态值15. （）的电阻值将随环境相对湿度的改变而变化，从而实现对湿度的电测量。A、 氯化锂湿敏元件B、 半导体陶瓷湿敏元件C、 热敏电阻湿敏元件D、 高分子膜湿敏元件16. 适用于压力测量、流量测量等的数字滤波方法是（）A、 限定最大偏差法B、 算术平均值法C、 加权平均滤波法17. 当使用高灵敏度直流检测仪器时，静止电荷又在仪器上感应出异性静电荷而可能使指针发生偏转，影响测量精度，甚至使测量无法进行。消除这种静电场干扰的主要方法是采用（） A、 静电屏蔽B、 低频磁感应屏蔽C、 高频磁感应屏蔽18. 测量小空间动态温度，最好采用( )温度传感器。A、 热电偶B、 热敏电阻C、 金属热电阻D、 磁热敏传感器19. 当信号电路在两端接地时，很容易形成环路电流，引起噪声干扰，这时常采用（）的方法。A、 单点接地B、 屏蔽C、 隔离D、 滤波20. 使用（）制成的绝对湿度传感器的湿度调节器，可制造出精密的恒湿槽。A、 氯化锂湿敏元件B、 半导体陶瓷湿敏元件C、 热敏电阻湿敏元件D、 高分子膜湿敏元件二、多项选择题 1. 在金属热电阻中，其测温特性最好的是( )，在精度要求不高的场合和测温范