测试技术及传感器复习资料.doc

第四章 复习思考题1.光电转速传感器和磁电转速传感器测转速各有何优缺点？2.简述差动变压器式电感传感器的工作原理，试举出应用实例。3.当差动变压器式电感传感器工作时，其初级线圈必须接入稳定的交流电源，想一想实验时用什么方法提供该交流电源（不能用220V，50Hz）。4.差动变压器式电感传感器具有哪些特点？5.给定差动变压器式电感传感器、相敏检波器、差动放大器、电压表、低通滤波器和音频振荡器，试画框图表示其接线的过程。 6.电容式传感器是利用哪些参数的变化从而改变电容的？各举一个应用实例。7.面积变化型电容传感器一般常用的有哪两种形式？8.磁电式传感器是把被测物理量转换为什么的一种传感器，又称为什么式传感器？9.从电工学已知，对于一个匝数为W的线圈，当穿过该线圈的磁通发生变化时，其感应电动势：可见线圈感应电动势的大小取决于匝数和线圈的磁通量变化率。想一想磁通变化率又与哪些因素有关。10.磁电式传感器可分为哪两种形式？11.如书P66图4-32所示，为线圈运动，永久磁铁固定；如果永久磁铁运动，而线圈固定，其工作原理会一样吗？12.举出几个磁阻式传感器在实际参数测量中的应用。13.磁电式传感器输出的是一个脉冲电信号，给定放大器，相敏检波器、电压表，设计一个观察该脉脉冲信号的电路图。14.什么叫霍尔效应？利用霍尔片可制成怎样的传感器？ 15.试利用你从课堂和实验室学到的知识设计一个电子秤。要求：（1）物品放在任何位置重量都不变；（2）能够数字显示重量；（3）标出其准确度的大小。16. 简述霍尔效应 17. 简述压电效应18.如图电容式位移传感器；（1）这是结构型还是物性型传感器，说明原因；（2） 这是能量转换型还是能量控制性传感器，说明原因；（3）求出该平行极板式电容传感器的灵敏度表达式；19.电容式传感器可分为（ ）、（ ）、（ ）三种类型。20.某变气隙厚度型电感位移传感器，则其灵敏度为（ ）。21. 简述霍尔传感器的工作原理，霍尔元件可测哪些物理量？22.简述结构型传感器的特点，举例三种结构型传感器并说明原理； 23. 电感式传感器分为 和 型传感器24.属于结构型的传感器有 、 等，属于物性型的传感器有 、 等（每个至少举例两个）25. 传感器是利用某些物质的压电效应而工作的。26. 简述涡电流传感器的工作原理； 27. 传感器的定义28.利用压电效应可以制作 、 29. 半导体应变片工作原理是基于 效应，它的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数 。30.如果所测试的信号不随时间变化，这种测试成为 测试，如果所测试的信号随时间变化很快，这种测试成为 测试。31. 在工程上为什么采用非接触式传感器进行测量？我们学过哪些传感器可以采用这种方式（列举三种）。32.简述应变效应和压阻效应的区别及列举三种传感器；33.简述涡电流传感器的原理及列举根据其原理制作的三种传感器 34. 什么是无源传感器35. 某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径，工作初始极板间距离，介质空气问：（1）通过测量得到电容的变化量为，则极板间距离变化是多少？（2）如测量电路灵敏度，读数仪表灵敏度（格mV），则此时仪表指示值变化多少格？三、基础知识题 ； 1.简述测试系统的基本框图及其各部分的作用？2.简述周期信号频谱的特点；3.差动变压器是哪一类传感器？它的工作原理和输出特性是什么？4.对于一个复杂波形的输入信号，为什么要求动态测试系统有良好的幅频特性和相频特性？如果输入为一个单独的简谐信号，是否要考虑幅频特性和相频特性？5.如图为某一阶测试装置的幅频和相频特性曲线，分别对系统输入信号x1(t)=A1sin1t+ A2sin2t和x2(t)=A1sin1t+ A3sin3t ，请问输出信号会不会失真，为什么？6.试证明一阶线性测量系统的频率响应函数为并推倒出它的幅频特性和相频特性的表达式。7.简述测试系统的基本框图及其各部分的作用？8.简述滤波器的作用； 9.在工程上为什么采用非接触式传感器进行测量？我们学过哪些传感器可以采用这种方式（列举四种）。10.简述测试不失真对测试系统的要求；11.如图为某一阶测试装置的幅频和相频特性曲线，分别对系统输入信号x1(t)=A1sin1t+ A2sin3t和x2(t)=A1sin1t+ A3sin2t ，请问输出信号会不会失真，为什么？ 12.试证明一阶线性测量系统的频率响应函数为并推倒出它的幅频特性和相频特性的表达式。计算题 1.下图所示为轴向载荷作用下的应变片布片方式，该应变片的灵敏系数均为，为应变片的泊松比，为电桥工作电压，求：（1）电桥连接方式。 （2）电桥输出电压；（3）是否有温度补偿作用；（4）若有弯矩作用加载到杆件上，那么上述接桥能否消除弯矩影响，试加以说明。2. 某测力传感器，它由弹性元件（钢）和应变片组成，其中有四片应变片并且特性均相同，其灵敏度为S2.0，钢材的泊松比0.25。（1） 要求测P，消除弯矩M，且电桥输出最大，输出电压公式的推导，画图说明应该怎样贴片？试画出测量电桥电路；（2） 如果应变，供桥电压，求电桥的输出电压；（3） 该测量电路是否具有温度补偿作用？并解释。三、基础知识题 ；图表 Error! No text of specified style in document.1激励装置：一个被测对象的信息总是通过一定的物理量信号所表现出来。有些信息可以在被测对象处于自然状态时所表现出的物理量中显现出来，而有些信息却无法显现或显现的不明显。在后一种情况下，需要通过激励装置作用于被测对象，使之产生出我们要获取的信息载于其中的一种新的信号。传感器：将被测信息转换成某种电信号的器件。它包括敏感器和转换器两部分。调理环节：是把来自传感器的信号转换成更适合于进一步传输和处理的形式。这种信号的转换，多数是电信号之间的转换。如幅值放大，将阻抗的变化转换成电压的变化或频率的变化等等。处理环节：对来自信号调理环节的信号进行各种滤波，运算，分析。显示 、记录环节：是将来自信号处理环节的信号以观察者易于观察的形式来显示或存贮测试的结果。反馈、控制环节：系统输出与输入端的给定值比较的差值来控制系统。2.离散性：周期信号是由一个或几个，乃至无穷多个不同频率的谐波叠加而成；谐波性：各次谐波的频率都是基波频率的整数倍；收敛性：各次谐波的幅值随着n的增大，是逐渐衰减的。3.差动变压器属于电感式传感器；由可动铁芯和二个次级线圈组成差动变压器，当铁芯移动时，二个互感变化，形成差动电压；输出的调幅波与铁芯位移成正比。4.理想测量系统的幅频特性是一条直线此系统对所有频率的谐波信号的幅度缩放作用相同；理想测量小系统的相频特性是一条过原点的直线对各频率谐波的零时相位增量与频率成比例。此理想测量小系统能不失真地测量输入信号。然而在实际测量系统中，要尽量在一般频率范围内幅频特性接近平直，相频特性接近过原点的直线，这样才能无明显失真地输出信号。若单独的简谐信号，也要考虑幅频、相频特性，才能不失真地测量信号。5. 输入信号中，最高频率为，对测量系统来说，处与幅频特性的平直段，处于相频特性的过零点的直线上，因此能不失真地输出。输入信号中，最高频率为，已超出 系统不失真输出范围，处于非线性段，因此会失真。6.一阶系统微分方程为 两边拉氏变换得 8.1）是一种选频装置；1) 剔除无用信号（噪声，干扰等）；2) 分离不同频率的有用信号；3) 对测量仪器或控制系统的频率特性进行补偿。9. 主要在机械系统中，运动部件的被测量（例如回转轴的误差运动、振动、扭矩），采用非接触测量，（1） 因为对部件的接触式测量不仅造成对被测系统的影响，且有许多实际困难，如测量头的磨损、接触状态的变动，（2） 信号的采集都不易妥善解决，也易于造成测量误差。可采用非接触式的传感器有电容式、涡电流式、光电式、磁电式中磁阻式等。10.1）装置的幅频特性即灵敏度在量程范围内要求是常值，即幅频特性值为常数。任何非线性度、回程误差、漂移的存在，都会引起测试波形的失真。有时需要进行误差补偿。2）系统的幅频特性要满足幅频特性保持常值，相频特性为输入信号频率的线性函数。3）当对测试系统有实时要求，即幅频特性为常数，相频特性为零。4）对于实际的测试装置，也难以完全理想地实现不失真测试，并且不一定同时满足幅值不失真和相位不失真。所以，只能力求选取合适的装置，将失真限制在一定的误差范围内。同时在测试之前，应对信号做必要的预处理。11. 输入信号中，最高频率为，已超出 系统不失真输出范围，处于非线性段，因此会失真。输入信号中，最高频率为，对测量系统来说，处与幅频特性的平直段，处于相频特性的过零点的直线上，因此能不失真地输出。12.一阶系统微分方程为 两边拉氏变换得 四、计算题 2. (1) (2) (1+) (3)有温度