(1~7)班传感器

1 机制机制 10011001 一 填空题 1 传感器由 敏感元件 传感元件 测量转换电路 三部分组成 2 在测试工作中 具体用哪一种信号来承载信息 取决于 被测对象 测 试条件 测试目的 等多种因素 3 非周期信号可以分为 瞬变信号 和 准周期信号 两类 4 热电阻主要是利用电阻随温度升高而 增大 这一特性来测量温度 的 5 压电材料在使用中一般是两片以上 在以电荷作为输出的地方一般是把压电 元件 并联 起来 而当以电压作为输出的时候则一般是把压电元件 串 联 起来 6 霍尔元件采用恒流源激励是为了 减小温漂 7 金属电阻的 应变效应 是金属电阻应变片工作的物理基础 8 根据电桥工作时的工作臂数量 电桥有 半桥单臂 半桥双臂 全桥 三种接法 9 应变片灵敏系数受两个因素的影响 分别是材料的 几何尺寸 电 阻率 10 差动变压器式传感器是利用线圈之间的 互感 而制成的 11 电感式传感器的测量电路有 交流电桥式 变压器式交流电桥 以 及谐振式等 12 输入量与输出电容量为非线性关系的是 变极距式 电容传感器 13 磁电式传感器有 磁电感应 传感器 霍尔式 传感器 磁电感应传 感器有两种结构形式 变磁通式 和 恒磁通式 14 光电耦合器件是由 发光元件 和 光电接收元件 合并使用的光电 器件 15 在应变片的测量电路中 为了减小和克服非线性误差 常采用 差动电桥 二 选择题 1 在电容传感器中 若采用调频法测量转换电路 则电路中 B A 电容和电感均为变量 B 电容是变量 电感保持不变 C 电感 是变量 电容保持不变 D 电容和电感均保持不变 2 在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸 该加工检测装置是采用 了 B 测量方法 A 微差式 B 零位式 C 偏差式 3 热电阻测量转换电路采用三线制是为了 B A 提高测量灵敏度 B 减小引线电阻的影响 C 减小非线性误差 D 提高电磁兼容性 4 在实验室中测量金属的熔点时 冷端温度补偿采用 C A 冰浴法 B 仪表机械零点调整法 C 计算修正法 5 自感传感器或差动变压器采用相敏检波电路最重要的目的是为了 D A 提高灵敏度 B 将输出的交流信号转换为直流信号 C 使检波后的直 2 流电压能反映检波前交流信号的幅度和相位 6 要测量微小的气体压力之差 最好选用 A 变换压力的敏感元件 A 悬臂梁 B 平膜片 C 弹簧管 D 膜盒 7 以下四种传感器中 属于四端元件的是 D A 霍尔元件 B 压电晶体 C 应变片 D 热敏电阻 8 下列 C 不能用做加速度检测传感器 A 电容式 B 压电式 C 电感式 D 热电偶 9 将超声波 机械振动波 转换成电信号是利用压电材料的 C A 应变效应 B 电涡流效应 C 压电效应 D 逆压电效应 10 减小霍尔元件的输出不等位电势的办法是 C A 减小激励电流 B 减小磁感应强度 C 使用电桥调零电位器 11 改变电感传感器的引线电缆后 C 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 12 变磁阻式传感器的结构由 D 三部分组成 A 敏感元件 测量电路 显示器 B 线圈 铁芯 测量电路 C 铁芯 衔铁 变压器 D 线圈 铁芯 衔铁 13 变间隙式电感传感器的 C 相矛盾 因此变隙式电感式传感器适用于 测量微小位移的场合 A 测量范围与刚度 B 灵敏度与线性度 要得到好的线性度则灵敏度越低 C 测量范围与灵敏度及线性度 D 刚度与灵敏度 14 为了减小非线性误差 实际测量中广泛采用 B 电感传感器 A 变气隙截面积式 B 差动变隙式 C 密集线圈式 D 电桥式 15 关于变极距型电容式传感器 正确的是 D A 变极距式电容传感器存在非线性误差 初始极距越大 误差越大 B 要提高其灵敏度 非线性误差必增大 C 缩小初始极距既能提高灵敏度又能减小非线性误差 D 采用差动式结构可以提高灵敏度及减小非线性误差 三 简答题 1 根据你所学的传感器相关知识 请分别列出下列物理量可以使用什么传感器 来测量 答 1 电阻应变片 电容等 2 热电偶 热电阻等 3 电感 电容等 4 压电 霍尔等 2 传感器有哪些组成部分 在检测过程中各起什么作用 答 传感器通常由敏感元件 传感元件及测量转换电路三部分组成 各部分在检测过程中所起作用是 敏感元件是在传感器中直接感受被测量 并 输出与被测量成一定联系的另一物理量的元件 如电阻式传感器中的弹性敏感 3 元件可将力转换为位移 传感元件是能将敏感元件的输出量转换为适于传输和 测量的电参量的元件 如应变片可将应变转换为电阻量 测量转换电路可将传 感元件输出的电参量转换成易于处理的电量信号 4 计算题 如图为一直流应变电桥 图中 E 4V R1 R2 R3 R4 120 试求 1 R1为金属应变片 其余为外接电阻 当 Rl 的增量为 R1 1 2 时 电桥输 出电压 U0 2 Rl R2都是应变片 且批号相同 感受应变的极性和大小都相同 其余为外 接电阻 电桥输出电压 U0 3 题 2 中 如果 R2与 R1感受应变的极性相反 且 R1 R2 1 2 电 桥输出电压 U0 解 V R RE RR R RRRR RR EU RR VE RR R RRRR RR EU RR VE R R RR R RRR RR EU O O O 02 0 2 3 0 2 1 2 1 2 01 0 4 1 1 1 1 43 3 2211 11 21 43 3 2211 11 21 1 1 43 3 211 11 同 则极性相反 变化大小相 由题已知 同 则极性相同 变化大小相 由题已知 由题意得 机制机制 10021002 4 1 下列传感器可实现非接触测量的是 C 传感器 A 压电式加速度 B 电动式速度 C 电磁式速度 D 电阻应 变式 2 描述周期信号频谱的数学工具是 A A 傅立叶级数 B 傅立叶变换 C 拉氏变换 D 三角函 数 3 表示测量装置的静态输入与输出之间关系的实验曲线称为 B A 理论直线 B 标定曲线 C 理论标定曲线 D 幅频曲 线 4 要使装置的输出波形形状不失真 须使该输出波形的各正弦分量的相位滞后 D A 相等 B 与角频率成反比 C 与角频率无关 D 与角频率成正比 5 欲进行旋转齿轮的转速测量 宜选用 B 传感器 A 压电式B 磁电式C 电阻式D 热电式 6 半导体应变片具有 A 等优点 A 灵敏度高B 温度稳定性好 C 可靠性高D 接口电路复杂 7 将电阻应变片贴在 C 上 就可以分别做成测力 位移 加速度等参数 的传感器 A 质量块 B 导体 C 弹性元件D 机器组件 8 涡流式电感传感器的测量电路一般用 B A 电容反馈式放大电路 B 阻抗分压式调幅电路或调频电路 C 电阻电容式积分电路 D 电桥式脉宽调制电路 9 一般而言 测量装置的灵敏度越高 则 CE A 动态特性越好 B 动态特性越差 C 测量范围越窄 D 测量范围越宽 E 稳定性越差 5 10 使用数字频率计测量信号时 在 A 情况下测周法比测频法合理 A 被测信号频率很低 B 被测信号频率很高 C 被测信号频率变化较大 D 被测信号频率恒定 11 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 12 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 三 填空题 每空 1 分 共 30 分 1 若位移信号 x t Acos t 则其速度信号的振幅为 A 加速度信 号的振幅为 2 A 2 利用数字频率计测量振动频率时 一般对低频信号测 周期 高频信号测 频率 3 信号的频谱函数可表示为 幅值 频谱和 相位 频谱 4 用共振法确定系统的固有频率时 由于测量的振动参数不同 存在着 位移 共振频率 速度 共振频率 加速度 共振频率 5 高频情况下 多采用 压电式 测力传感器来测量激振力 而且在实验前 需对测力系统进行 标定 6 直流电桥中 全桥 接法的灵敏度最高 7 交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的 乘积 相等 且相对桥臂 阻抗的相角 之和 相等 8 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 金属 9 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 标准测试系统 10 传感器的频率响应特性 必须在所测信号频率范围内 保持 不失真测量 条件 6 11 周期信号的频谱特点 离散型 谐波性 衰减性 12 直流电桥的平衡条件 问答题 1 什么是测试装置的静态特性 常用哪几个特性参数来描述 答 测试装置的静态特性就是指在静态测量情况下描述实际测试装置与理想 定常线性系统的接近程度 常用的特性参数有灵敏度 线性度和回程误差等 2 实现不失真测试的条件是什么 分别叙述一 二阶装置满足什么条件才能基 本上保证不失真测试 测试装置实现不失真测试的条件是 A A0 常数 t0 为能满足上述条件 对于一阶装置 时间常数 原则上越小越好 对于 二阶装置一般选取 0 6 0 8 0 0 58 n 4 选用传感器时应考虑到哪些原则 1 灵敏度 2 响应特性 3 线性范围 4 可靠性 5 精确度 6 测量方式及其它 5 什么是霍尔效应 答 当电流垂直于外磁场方向通过导体时 在垂直于磁场和电流方向的导体的 两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应 该电势差称为霍尔电势差 霍 尔电压 6 简述涡流式传感器的工作原理 它有哪些特点 答 把一个线圈放到一块金属导体板附近 相距为 当线圈通以高频交流电 流 i 时 便产生磁通 此交变磁通通过邻近的金属板 金属板上便产生闭 合的感应电流 i1 即涡电流 涡电流也会产生交变磁场 1 根据楞次定律 涡电流产生的交变磁场 1 与线圈的磁场 变化方向相反 1 总是抵抗 的变化 由于涡电流磁场的作用 使原线圈的等效阻抗 Z 发生变化 变化程度 与 有关 机制机制 10031003 7 一 填空 1 应变式传感器广泛应用于 应变应变 荷重荷重 压力压力 和 加速度加速度 等机械量的测 量 2 功能上讲 传感器应由 转换电路转换电路 转换元件转换元件 和 敏感元件敏感元件 部分组 成 3 霍尔传感器的理论基础是 霍尔效应霍尔效应 霍尔电压 UH与控制电流 I 成 正比正比 霍尔电压 UH与磁感强度 B 成 正比正比 4 热电阻传感器可分为 金属热电阻式金属热电阻式 和 半导体热电阻式半导体热电阻式 两大类 前者 简称 热电阻热电阻 后者简称 热敏电阻热敏电阻 5 传感器动态标定使用的标准激励信号分为两类 正弦正弦 和 阶跃阶跃 6 半导体材料的应变电阻效应主要基于 压阻压阻 效应 7 无外磁场时 霍尔元件在额定控制电流下 两霍尔电极之间的开路电势称为 不等位电势不等位电势 8 压电陶瓷除了具有压电性 还具有 热释电效应热释电效应 因此它可制作热电传感 器件而用于红外探测器中 9 编码器按结构形式有 直线式直线式 编码器和 旋转式旋转式 编码器 10 热电偶的 连接导体连接导体 定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论 基础 中间温度中间温度 定律为制定分度表奠定了理论基础 参考电极参考电极 定律简 化了热电偶的选配工作 11 感器的误差特性主要包括迟滞迟滞 重复性重复性 零漂零漂 线性度 线性度 和温漂温漂 二 判断 1加速度传感器是由弹性元件与小位移传感器和质量块构成的 2用非接触式传感器构成的接近传感器都能直接输出开关电压信号 X 3 传感器实现波形测试不失真的条件是 传感器的幅频特性和相频特性均是常 数 X 4 对于所有的二阶传感器 总是希望其固有频率越高越好 X 5 应变片的基长越短 则应变片可测的频率越高 6 涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器 X 7 金属丝的电阻应变效应中 引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变 8 X 8 传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量 X 9 等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的 X 三 简答 1 差动式电感传感器有什么特点 答 差懂事电感传感器有线性度好 示值范围宽 灵敏度高 2 什么是霍尔效应 答 当电流垂直于外磁场方向通过导体时 在垂直于磁场和电流方向的导体的 两个端面之间出现电势差的现象称为霍尔效应 该电势差称为霍尔电势差 霍 尔电压 3 简述涡流式传感器的工作原理 它有哪些特点 答 把一个线圈放到一块金属导体板附近 相距为 当线圈通以高频交流电 流 i 时 便产生磁通 此交变磁通通过邻近的金属板 金属板上便产生闭 合的感应电流 i1 即涡电流 涡电流也会产生交变磁场 1 根据楞次定律 涡电流产生的交变磁场 1 与线圈的磁场 变化方向相反 1 总是抵抗 的变化 由于涡电流磁场的作用 使原线圈的等效阻抗 Z 发生变化 变化程度 与 有关 4 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 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 5 简述电阻应变片式传感器的工作原理 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 6 简述热电偶的工作原理 9 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 机制机制 10041004 一 填空题 1 最基本的信号是 正弦信号 2 周期信号的频谱特点是 离散性 谐波性 衰减性 3 线性系统微积分方程中的各系数取决于 系统的结构参数 及 输入输出的 作用位置 4 电桥的三种接法 半桥单臂 半桥双臂 全桥 5 通用集成运算放大器的核心是 通用集成运算放大器 6 信号的调制方法主要有 幅值调制 AM 频率调制 FM 相位调制 PM 7 对应于幅频特性有值的频率范围成为 滤波器的通带 对应于幅频特性值 为零的频率范围成为 阻带 其转折点对应的频率称为 滤波器的截止频 率 8 周期信号的频谱是 离散 的 而非周期信号的频谱是 连续 的 9 拟合直线可以用 端点连线 最小二乘拟合 等方法确定 10 周期信号 指的是每隔固定的时间间隔 t 不断重复其波形的信号 11 交流电桥的平衡条件是 Z1Z3 Z2Z4 二 判断题 1 目前非常广范的测量方法是传感器技术的非电量测量方法 对 2 在众多的实际测量中 大多数是对非电量的测量 对 3 非电量可以直接使用一般电工仪表和电子仪器测量 错 4 电感式传感器的核心部分是可变电感或可变互感 对 5 压力式传感器是一种有源双向机电传感器 对 6 测量工作的基本目的就是要获取关于被测对象的有关信息 对 7 静态特性指的是测量装置对随时间变化较快的输出量所呈现出来的传输特性 错 8 半桥单臂和半桥双臂的接法也称电桥的差动连接 错 9 直流电桥的四个桥臂只能是纯电阻 而交流电桥的桥臂可以是纯电阻 纯电 感或纯电容 对 10 复合阻抗的阻抗角 90 0 为感性阻抗 在 0 400Hz 26 信号在时域上波形有所变化 必然引起频谱的相应变化 27 一台仪器的重复性很好 但测得的结果并不准确 这是由于存在随机误差 的缘故 28 一般来说测量系统的固有频率越高 则其灵敏度就越低 29 作为温度补偿的应变片应和工作应变片作相邻桥臂且分别贴在与被测试件 相同的置于同一温度场的材料上 30 A D 转换就是把模拟信号转换成连续的数字信号 四 简答 1 传感器选择时的注意事项有哪些 与测量条件有关的事项 与性能有关的事项 22 与使用条件有关的事项 与购买和维修有关的事项 2 传感器选择时要注意与性能有关的事项 这些事项有哪些内容 传感器的精度 传感器稳定度 响应速度 模拟量或数字量 输出量及其数量级 对信号获取对象所产生的负载效应 校正周期 超标准过大输入信号的保护 3 画出测试系统的组成框图 并说明各组成部分的作用 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