2014年电大《传感器与测试技术》(本)复习考试参考小抄【最新完整版】

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；C2D3C4C；D5B6D7C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P1P2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Y001，本次采样值为0315，上次采样值为0301，则本次采样值YN应选为（）A0301B0303C0308D031510若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为25V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（）A122MVB244MVC366MVD488MV11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XT的傅里叶变换为X（F），则函数YT2X3T的傅里叶变换为（）A2XBXCXFD2XFF32323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18105MPA,其中压阻系数L为PA1。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1234、，件为Z1/Z4Z2/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F72HZ，测量齿盘的齿数Z36，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XTX0SINT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VREF10V输入信号D3D2D1D01000，试计算输出电压V035已知某信号的傅里叶级数展开式为XTSINCOSN0TN14A2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）1C2D3A4D5C6D7C8D9A10B11A12B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16K0/K010017细分18增大19极距或间隙20110921微分法22负23对地低阻抗端或接地端241324三、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）NFZ607210/转分）（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1Z36（转/分）3632热敏电阻的一般表达式为RBTREB000110EXP或式中RT为温度TT27315K时的热敏电阻的电阻值；R0为温度T0T027315K时的热敏电阻的电阻值；设T020,T0T02731529315K。则上式中的R0即为所求的值。根据题中所给条件，有（1）2100273150BTEXP（2）100273150R（1）、（2）两式两边取对数有LNL9273150BLL1RLNL202731590BLLN108027315RLLNLL203715800RNLL212548RRK0254893）LNLLNL200254801RLLLNLL02548因此该热敏电阻在20的电阻值为33RXTXTDTLIM10100TTSINI其中20T令TDT1RXDXSINCOS0202五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）34（1）VDDREF0432102I3210（2）当D3D2D1D01000时，V043535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A34四次谐波分量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A01B001C0001D000014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A40HZB300HZC600HZD2400HZ7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XT的周期为T，则其基波角频率为ABT2CD112已知信号XT与信号YT完全不相关，则该二信号的互相关系数满足AXY1BXY1C0FMCF0FMDF0T0。在导体内部，热端的自由电子具有较大的动能，向冷端移动，从而使热端失去电子带正电荷，冷端得到电子带负电荷。这样，导体两端便产生了一个由热端指向冷端的静电场。该电场阻止电子从热端继续跑到冷端并使电子反方向移动，最后也达到了动态平衡状态。这样，导体两端便产生了电位差，我们将该电位差称为温差电动势。3简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。答一是匀质导体定律如果热电偶回路中的两个热电极材料相同，无论两接点的温度如何，热电动势为零。根据这个定律，可以检验两个热电极材料成分是否相同，也可以检查热电极材料的均匀性。二是中间导体定律在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两接点温度相同，则回路中总的热电动势不变。它使我们可以方便地在回路中直接接入各种类型的显示仪表或调节器，也可以将热电偶的两端不焊接而直接插入液态金属中或直接焊在金属表面进行温度测量。三是标准电极定律如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电动势已知，则由这两种导体组成的热电偶所产生的热电动势也就已知。只要测得各种金属与纯铂组成的热电偶的热电动势，则各种金属之间相互组合而成的热电偶的热电动势可直接计算出来。四是中间温度定律热电偶在两接点温度T、T0时的热电动势等于该热电偶在接点温度为T、TN和TN、T0时的相应热电动势的代数和。中间温度定律为补偿导线的使用提供了理论依据。4试述热电偶冷端温度补偿的几种主要方法和补偿原理。答热电偶冷端温度补偿的方法主要有一是冷端恒温法。这种方法将热电偶的冷端放在恒温场合，有0恒温器和其他恒温器两种；二是补偿导线法。将热电偶的冷端延伸到温度恒定的场所如仪表室，其实质是相当于将热电极延长。根据中间温度定律，只要热电偶和补偿导线的二个接点温度一致，是不会影响热电动势输出的；三是计算修正法。修正公式为；四是电桥补偿法。利用不平衡电桥产生的电动势补T,ET,T,E01AB1B0AB偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化，工作原理如下图所示。UTER1R2R3R4RCMR5I1I2图中，E为热电偶产生的热电动势，U为回路的输出电压。回路中串接了一个补偿电桥。R1R5及RCM均为桥臂电阻。RCM是用漆包铜丝绕制成的，它和热电偶的冷端感受同一温度。R1R5均用锰铜丝绕成，阻值稳定。在桥路设计时，使R1R2，并且R1、R2的阻值要比桥路中其他电阻大得多。这样，即使电桥中其他电阻的阻值发生变化，左右两桥臂中的电流却差不多保持不变，从而认为其具有恒流特性。线路设计使得I1I2I/205MA。回路输出电压U为热电偶的热电动势E、桥臂电阻RCM的压降URCM及另一桥臂电阻R5的压降UR5三者的代数和R5CMUE当热电偶的热端温度一定，冷端温度升高时，热电动势将会减小。与此同时，铜电阻RCM的阻值将增大，从而使URCM增大，由此达到了补偿的目的。自动补偿的条件应为TRIECM15用镍铬镍硅K热电偶测量温度，已知冷端温度为40，用高精度毫伏表测得这时的热电动势为29188MV，求被测点的温度。解由镍铬镍硅热电偶分度表查出E40，01638MV，根据式521计算出30826MV16298ET,0再通过分度表查出其对应的实际温度为97475397T6已知铂铑10铂S热电偶的冷端温度T025，现测得热电动势ET，T011712MV，求热端温度是多少度解由铂铑10铂热电偶分度表查出E25，00161MV，根据式521计算出1873MV06172ET,再通过分度表查出其对应的实际温度为2659380T7已知镍铬镍硅K热电偶的热端温度T800，冷端温度T025，求ET，TO是多少毫伏解由镍铬镍硅热电偶分度表可查得E800，033275MV，E25，01024MV，故可得E800，533275102432251MV8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，对不对为什么正确值是多少解不对，因为仪表的机械零位在0，正确值为400。9如图514所示之测温回路，热电偶的分度号为K，毫伏表的示值应为多少度答毫伏表的示值应为T1T260。10用镍铬镍硅K热电偶测量某炉温的测量系统如图515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，相互接错了，问炉温的实际温度T为多少度BA和解实际温度应为270，因为接反后不但没有补偿到，还抵消了30，故应该加上60。T1ABBAABT2AMV60CCABAB0MVT0图514图515第6章压电传感器习题答案1为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不能用于静态测量答因为压电式传感器是将被子测量转换成压电晶体的电荷量，可等效成一定的电容，如被测量为静态时，很难将电荷转换成一定的电压信号输出，故只能用于动态测量。2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答压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电荷转换为电压信号输出，其核心是要解决微弱信号的转换与放大，得到足够强的输出信号。3一压电式传感器的灵敏度K110PCMPA，连接灵敏度K20008VPC的电荷放大器，所用的笔式记录仪的灵敏度K325MMV，当压力变化P8MPA时，记录笔在记录纸上的偏移为多少解记录笔在记录纸上的偏移为S10000825816/MM4某加速度计的校准振动台，它能作50HZ和1G的振动，今有压电式加速度计出厂时标出灵敏度K100MVG，由于测试要求需加长导线，因此要重新标定加速度计灵敏度，假定所用的阻抗变换器放大倍数为1，电压放大器放大倍数为100，标定时晶体管毫伏表上指示为913V，试画出标定系统的框图，并计算加速度计的电压灵敏度。解此加速度计的灵敏度为MV/G3910标定系统框图如下电压放大器阻抗变换器加速度计晶体管毫伏表第7章光电式传感器1光电效应有哪几种与之对应的光电元件各有哪些答光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。2常用的半导体光电元件有哪些它们的电路符号如何答常用的半导体光电元件有光敏二极管、光敏三极管和光电池三种。它们的电路符号如下图所示光敏二极管光敏三极管光电池3对每种半导体光电元件，画出一种测量电路。答光敏二极管、三极管及光电池的测量电路如下图所示。A光敏二极管测量电路B光敏三极管测量电路UU0VUU0C）光电池测量电路4什么是光电元件的光谱特性答光电元件的光谱特性是指入射光照度一定时，光电元件的相对灵敏度随光波波长的变化而变化，一种光电元件只对一定波长范围的人射光敏感，这就是光电元件的光谱特性。5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答光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。图中1是光源发出的光信号，2是光电器件接受的光信号，被测量可以是X1或者X2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I。光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。IX1X2X312光源光学通路光电元件6模拟式光电传感器有哪几种常见形式答模拟式光电传感器主要有四种。一是光源本身是被测物，它发出的光投射到光电元件上，光电元件的输出反映了光源的某些物理参数，如图A所示。这种型式的光电传感器可用于光电比色高温计和照度计；二是恒定光源发射的光通量穿过被测物，其中一部分被吸收，剩余的部分投射到光电元件上，吸收量取决于被测物的某些参数。如图B所示。可用于测量透明度、混浊度；三是恒定光源发射的光通量投射到被测物上，由被测物表面反射后再投射到光电元件上，如图C所示。反射光的强弱取决于被测物表面的性质和状态，因此可用于测量工件表面粗糙度、纸张的白度等；四是从恒定光源发射出的光通量在到达光电元件的途中受到被测物的遮挡，使投射到光电元件上的光通量减弱，光电元件的输出反映了被测物的尺寸或位置。如图D所示。这种传感器可用于工件尺寸测量、振动测量等场合。CD122133A被测量是光源B被测量吸收光通量C被测量是有反射能力的表面D被测量遮蔽光通量1被测物2光电元件3恒光源AB22113第8章霍尔传感器习题答案1什么是霍尔效应答在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。2为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件答因为导体材料的虽然很大，但很小，故不宜做成元件，而绝缘材料的虽然很大，但很小，故也不宜做成元件。3为什么霍尔元件一般采用N型半导体材料答因为在N型半导体材料中，电子的迁移率比空穴的大，且NP，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。4霍尔灵敏度与霍尔元件厚度之间有什么关系答霍尔灵敏度与霍尔元件厚度成反比，。NQDKH15什么是霍尔元件的温度特性如何进行补偿答霍尔元件的温度特性是指元件的内阻及输出与温度之间的关系。与一般半导体一样，由于电阻率、迁移率以及载流子浓度随温度变化，所以霍尔元件的内阻、输出电压等参数也将随温度而变化。霍尔元件温度补偿的方法主要有利用输入回路的串联电阻进行补偿和利用输出回路的负载进行补偿两种。1）利用输入回路的串联电阻进行补偿。下图是输入补偿的基本线路，图中的四端元件是霍尔元件的符号。两个输入端串联补偿电阻R并接恒电源，输出端开路。根据温度特性，元件霍尔系数和输入内阻与温度之间的关系式为RHTRH01TRITRI01T式中，RHT为温度为时霍尔系数；RH0为0时的霍尔系数；RIT为温度为时的输入电阻；RI0为0时的输入电阻；为霍尔电压的温度系数,为输入电阻的温度系数。当温度变化T时，其增量为RHRH0TRIRI0TREIREIRITUHRA）基本电路B）等效电路RVT根据及IE/RRI，可得出霍尔电压随温度变化的关系式为DBRUHITHTREBDU对上式求温度的导数，可得增量表达式1TRUIH00要使温度变化时霍尔电压不变，必须使0RI即20IR式1中的第一项表示因温度升高霍尔系数引起霍尔电压的增量，第二项表示输入电阻因温度升高引起霍尔电压减小的量。很明显，只有当第一项时，才能用串联电阻的方法减小第二项，实现自补偿。将元件的、值代入式2，根据RI0的值就可确定串联电阻R的值。RLIIRITRVTUHRA）基本电路B）等效电路RLUL2利用输出回路的负载进行补偿。上图为补偿原理电路图，霍尔元件的输入采用恒流源，使控制电流稳定不变。这样，可以不考虑输入回路的温度影响。输出回路的输出电阻及霍尔电压与温度之间的关系为UHTUH01TRVTRV01T式中，UHT为温度为T时的霍尔电压；UH0为0时的霍尔电压；RVT为温度为T时的输出电阻；RV0为时的输出电阻。负载RL上的电压UL为ULUH01TRL/RV01TRL3为使UL不随温度变化，可对式3求导数并使其等于零，可得RL/RV0/1/4最后，将实际使用的霍尔元件的、值代入，便可得出温度补偿时的RL值。当RLRV0时，补偿最好。6集成霍尔传感器有什么特点答集成霍尔传感器的特点主要是取消了传感器和测量电路之间的界限，实现了材料、元件、电路三位一体。集成霍尔传感器与分立相比，由于减少了焊点，因此显著地提高了可靠性。此外，它具有体积小、重量轻、功耗低等优点。7写出你认为可以用霍尔传感器来检测的物理量。答可以用霍尔传感器来检测的物理量有力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、转速、磁场量等等。8设计一个采用霍尔传感器的液位控制系统。答液位控制系统原理如图所示，霍尔元件固定不动，磁铁与探测杆固定在一起，连接到装液体的容器旁边，通过管道与内部连接。当液位达到控制位置时霍尔元件输出控制信号，通过处理电路和电磁阀来控制液压阀门的开启和关闭，如液位低于控制位置时开启阀门，超过控制位置时则关闭阀门。储存罐最高位最低位磁铁开关型霍尔片处理电路控制电源电磁阀液体源全国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Y001，本次采样值为0315，上次采样值为0301，则本次采样值YN应选为（）A0301B0303C0308D031510若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为25V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（）A122MVB244MVC366MVD488MV11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XT的傅里叶变换为X（F），则函数YT2X3T的傅里叶变换为（）A2XBXCXFD2XFF32323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18105MPA,其中压阻系数L为PA1。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1234、，件为Z1/Z4Z2/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（3）它由哪两个绕组组成（4）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F72HZ，测量齿盘的齿数Z36，求（3）被测轴的转速是每分钟多少转（4）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XTX0SINT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。（3）写出电流I与电压VREF的关系式。（4）若VREF10V输入信号D3D2D1D01000，试计算输出电压V035已知某信号的傅里叶级数展开式为XTSINCOSN0TN14A2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02202六、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）1C2D3A4D5C6D7C8D9A10B11A12B七、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16K0/K010017细分18增大19极距或间隙20110921微分法22负23对地低阻抗端或接地端241324八、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。九、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）31（1）NFZ607210/转分）（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1Z36（转/分）3632热敏电阻的一般表达式为RBTREB000110EXP或式中RT为温度TT27315K时的热敏电阻的电阻值；R0为温度T0T027315K时的热敏电阻的电阻值；设T020,T0T02731529315K。则上式中的R0即为所求的值。根据题中所给条件，有（1）2100273150BTEXP（2）100273150R（1）、（2）两式两边取对数有LNL9273150BLL1RLNL202731590BLLN108027315RRK0254893）LNLLLN20120371580RLLN025480LLL201LNLLNLNLR002548025482因此该热敏电阻在20的电阻值为33XTXTDTLIM10100TTSINI其中20T令TDT1RXDXSINCOS0202十、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）34（1）VDDREF0432102I3210（2）当D3D2D1D01000时，V043535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A34四次谐波分量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A01B001C0001D000014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A40HZB300HZC600HZD2400HZ7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XT的周期为T，则其基波角频率为ABT2CDT2T112已知信号XT与信号YT完全不相关，则该二信号的互相关系数满足AXY1BXY1C0FMCF0FMDF01BXY1C0XY1DXY0二、填空题本大题共5小题，每小题2分，共10分1运算MINAXLY100是计算传感器_的公式。2当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态_。3要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的_相等。4红外图像传感器通常由红外敏感元件和电子_电路组成。5在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的_定律。三、问答题本大题共5小题，每小题4分，共20分1压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测量何种信号2就某一确定的差动变压器式位移传感器而言，当激励电压的幅值恒定时，其输出电压的幅值和相位分别取决于被测位移的哪些信息3简述半导体PN结温度传感器的工作机理。4热电型红外光导摄像管与可见光光导摄像管在电路中所采用的前置放大器有何差别为什么5有源滤波器与无源滤波器相比有哪些优点四、计算题本大题共2小题，每小题15分，共30分1某位移传感器在校准时测得的数据如下表，若该传感器的线性表达式为XA0A1N，试用最小二乘法N1I2II10XNA计算A0和A1。脉冲数NI1020304050位移值XIMM01020304052图示串联式测温电路，其中RTR01TT0为感温热电阻，RS为常值电阻，E为工作电压，U0为输出电压，002/当给定温度为0，RT的电阻值为10K，若测温范围为0400，输出电压U0的范围是1V5V，试计算工作电压E和常值电阻RS各取多少ST0RE五、应用题本大题共2小题，每小题10分，共20分1用微型计算机、模/数转换A/D板、滤波器、电荷放大器、压电式力传感器和打印机组成一个测力系统，试画出该测力系统的方框图。1图1所示矩形函数XT的频谱为XASINC2，求图2所示信号YT的频谱，并画出其幅值谱图。SINCXXSIN传感器与测试技术模拟试题1一、填空题1传感器所能测量的最大被测量即输入量的数值称为，最小的被测量则称为，而用这两个数值表示的测量区间，则称为。2为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括、和三种方法。3石英晶体的X轴称为_，垂直于X轴的平面上最强；Y轴称为，沿Y轴的最明显；Z轴称为光轴或中性轴，Z轴方向上无压电效应。4热电阻式传感器是基于导电材料的随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器。5金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在于电流和磁场的方向将产生电动势，这种物理现象称为。6采用软件实现数据线性化一般有，和插值法。7自动检测系统遇到的干扰可分为，和的干扰。二、选择题1当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为。A温度特性B光照特性C光谱特性D伏安特性2在检测技术中，主要采用的是压电型换能器，发射超声波利用压电材料的，而接收信号则用。A多普勒效应B多普勒频移C逆压电效应D正压电效应3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，将产生声波的和等现象。表面波反射驻波折射4热电阻传感器按感温元件可以分为热电阻传感器和热电阻传感器两大类。金属半导体绝缘体氧化物5磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为和磁头。鉴幅鉴相静态动态三、问答题测定频响函数的方法有哪几种（答确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。）2简述霍尔电流表的工作原理。（答霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，用霍尔元件来测量这一磁场，其输出的霍尔电势正比于该磁场，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。）3请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。（答对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增5VUH5VUH恒流驱动恒压驱动加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合；恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。）VISAFREEPOLICYBRINGSCHENGDUBIZ,TOURISMBOOSTMAKINGNATIONALHEADLINESSEVERALTIMES,CHENGDUS72HOURVISAFREEPOLICYHASATTRACTEDWIDEATTENTIONFROMBOTHCHINESEANDFOREIGNEXPERTSANDBUSINESSMENSINCEITTOOKEFFECTONSEPT1LASTYEARTHEPROGRAMPERMITSCITIZENSFROM51COUNTRIESANDREGIONSINCLUDINGTHEUNITEDSTATES,AUSTRALIA,CANADAANDJAPANWHOHAVEVALIDVISASANDFLIGHTTICKETSTOATHIRDCOUNTRYTOSPENDTHREEDAYSINTHECITYTHECAPITALOFSICHUANPROVINCEISTHEFIRSTCITYINTHEWESTERNREGIONOFCHINATOOFFERFOREIGNTOURISTSATHREEDAYVISAANDTHEFOURTHNATIONWIDETOADOPTTHEPOLICYFOLLOWINGSHANGHAI,BEIJINGANDGUANGZHOULIZHIYONG,DEPUTYDEANOFTHETOURISMINSTITUTEATSICHUANUNIVERSITY,SAIDTHEMOVE“CONTRIBUTESTOALARGEINCREASEINTHENUMBEROFOVERSEASTOURISTSANDRAISESTHECITYSLEVELOFINTERNATIONALIZATION“THEPOLICYWILLALSOBRINGDIRECTECONOMICREVENUE,“LISAID“CHENGDUHASMANYCULTURALLEGACIESANDISALSOAPARADISEFORPANDALOVERSWITHTHEWORLDSLARGESTBREEDINGANDRESEARCHCENTERTHREEDAYSARELONGENOUGHFORFOREIGNVISITORSTOVISITTHOSEICONICTOURISTSPOT