测试及传感技术习题

1、测试与传感技术习题测试与传感技术习题用于整本书的整体复习第一章主要内容1. 测试原理及基本内容2. 测试技术的典型应用第一章1. 1. 测试技术是测试技术是 和和 的总称，依靠一定的科学的总称，依靠一定的科学技术手段定量地描述事物的状态变化和特征。技术手段定量地描述事物的状态变化和特征。2. 2. 什么叫电测法？什么叫电测法？3. 3. 电测法的优点电测法的优点4. 4. 测试技术研究的主要内容？测试技术研究的主要内容？参考答案：1. 1. 测量技术测量技术 试验技术试验技术2. 2. 答：将非电量转换成电量，然后用各种电测仪器和装置答：将非电量转换成电量，然后用各种电测仪器和装置乃至计算机对

2、电信号进行处理和分析。乃至计算机对电信号进行处理和分析。3. 3. 答：电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度答：电测法具有测试范围广、精度高、灵敏度 高、响高、响应速度快等优点，特备适合动态测试。应速度快等优点，特备适合动态测试。4. 4. 答：测试技术研究的主要内容包括四个方面，即：被测答：测试技术研究的主要内容包括四个方面，即：被测量的测量原理、测量方法、测量系统以及数据处理。量的测量原理、测量方法、测量系统以及数据处理。第二章1. 测试系统静态和动态特性2.传递函数、频率响应函数及其幅频特性和相频特性 H(jH(j ) )一般为复数，写成实部和虚部的形式：一般为复数，写成实部和虚部的形式

3、：j ()(j )( )eRe( )jIm( )HA 2200( )( )(j )Re( )Im( )( )YAHXIm( )( )(j )arctanRe( )H 第二章1. 1. 用一时间常数为用一时间常数为2s2s的温度计测量炉温，当炉温的温度计测量炉温，当炉温2002004004000 0C C之间，并以之间，并以150s150s为周期，按正弦规律变化时，温度计输为周期，按正弦规律变化时，温度计输出的变化范围是多少？出的变化范围是多少？ 2. 2. 一阶测量装置的传递函数为一阶测量装置的传递函数为1/(0.01s+1)1/(0.01s+1)，若用它测量，若用它测量频率为频率为0.5Hz

4、0.5Hz、2Hz2Hz的正弦信号，试求其幅度误差。的正弦信号，试求其幅度误差。参考答案1. 1. 解：有已知时间常数为解：有已知时间常数为2s2s，通过把通过把200200到到4004000 0C C与精确度相乘得到：与精确度相乘得到：199.3398.6199.3398.6范范围。围。9965. 0)(11)(./150221502AsradTsT参考答案2. 解：由题意已知时间常数为0.01，当f=0.5时，21( )0.99951 ()Af2误差为：误差为：(1-0.9995)/1(1-0.9995)/1100%=0.05%100%=0.05%当当f=2f=2时，对应上面相同算法，得到

5、误差为时，对应上面相同算法，得到误差为0.02%0.02%。3. 3. 某一测试装置的幅频、相频特性如图所示，问哪某一测试装置的幅频、相频特性如图所示，问哪个信号输入，测试输出不失真？个信号输入，测试输出不失真？ 111( )sinx tAt22sinAt21144( )sinsinx tAtAt第一部分：简答题（15道）1. 1. 什么是元件的零点漂移？什么是元件的零点漂移？2. 2. 传感器的静、动态指标是什么？传感器传感器的静、动态指标是什么？传感器的标准是什么？的标准是什么？3. 3. 什么是霍尔元件？什么是霍尔效应？什么是霍尔元件？什么是霍尔效应？4. 4. 金属电阻应变片与半导体材

6、料的电阻应金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同变效应有什么不同? ?5. 5. 光敏电阻有哪些重要特性，在工业应用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？中是如何发挥这些特性的？1. 1. 答：所谓零点漂移，是指放大器当输入信号为零时，在答：所谓零点漂移，是指放大器当输入信号为零时，在输出端出现的直流电位缓慢变化的现象输出端出现的直流电位缓慢变化的现象。2. 2. 答：静态指标：线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、答：静态指标：线性度、迟滞、重复性、精度、灵敏度、阈值、分辨力和漂移等；动态指标：时域和频域阈值、分辨力和漂移等；动态指标：时域和频域. .3. 3.

7、 答：霍尔元件：由霍尔片、引线和壳体组成，是基于霍答：霍尔元件：由霍尔片、引线和壳体组成，是基于霍尔效应工作的。尔效应工作的。 霍尔效应：在半导体薄片的两端通以控制霍尔效应：在半导体薄片的两端通以控制电流电流I I，在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为，在薄片的垂直方向上施加磁感应强度为B B的磁场，则的磁场，则在薄片的另外在薄片的另外 两侧会产生于两侧会产生于I I和和B B的乘积成比例的电动势的乘积成比例的电动势U UH H（霍尔电势，也称霍尔电压），这种现象称为霍尔效应。（霍尔电势，也称霍尔电压），这种现象称为霍尔效应。4 4. . 答：金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化答：金属

8、电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻而产生的，半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。率随应变所引起的变化产生的。5. 5. 答：光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应答：光敏电阻是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件。它的重要特性是在无光照时阻值非常大，工作的光电元件。它的重要特性是在无光照时阻值非常大，相当于断路，有光照时阻值变得很小，相当于通路。在工业相当于断路，有光照时阻值变得很小，相当于通路。在工业应用中主要就是通过光的变化来各种电路的控制。应用中主要就是通过光的变化来各种电路的控

9、制。6. 6. 什么是金属导体的热电效应什么是金属导体的热电效应? ?试说明热电偶的测试说明热电偶的测温原理。温原理。7. 7. 现用一支镍铬现用一支镍铬- -康铜康铜(E)(E)热电偶测温。其冷端温热电偶测温。其冷端温度为度为3030，动圈显示仪表，动圈显示仪表( (机械零位在机械零位在0)0)指示值指示值为为400400，则认为热端实际温度为，则认为热端实际温度为430430，对不对，对不对? ?为什么为什么? ?正确值是多少正确值是多少?8. 8. 压电式传感器测量电路的作用是什么压电式传感器测量电路的作用是什么? ?其核心是其核心是解决什么问题解决什么问题? ?9.9.请简述请简述光电

10、式烟雾传感器光电式烟雾传感器工作原理工作原理 6 6. . 答：热电效应就是两种不同的导体或半导体答：热电效应就是两种不同的导体或半导体A A和和B B组成一组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，回路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的路中就会产生一个电动势，该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效材料及两接点的温度有关。热电偶测温就是利用这种热电效应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就应进行的，将热电偶的热端插入被测物，冷端接进仪表，就能测量温度。能测量温

11、度。7. 7. 答：不对，因为仪表的机械零位在答：不对，因为仪表的机械零位在00，正确值为，正确值为400400。8.8.答：压电式传感器测量电路的作用是将压电晶体产生的电答：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。放大，得到足够强的输出信号。9.9.主要主要通过一束光和一个光的感应器来测量烟的浓度。通过一束光和一个光的感应器来测量烟的浓度。正常时，光束偏离感应器。当烟雾进入到感应室后，烟雾粒正常时，光束偏离感应器。当烟雾进入到感应室后，烟雾粒子会将部分光束

12、散射到感应器上。当到达传感器的光束达到子会将部分光束散射到感应器上。当到达传感器的光束达到一定的程度，发出报警信号。一定的程度，发出报警信号。 选择题1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( )A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号2.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( )A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化3.下列传感器可实现非接触测量的是( )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4.描述周期信号频谱的数学工具是( )A.傅立叶级数 B.傅立叶变换

13、 C.拉氏变换 D.三角函数5 5. .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( )( )A.A.理论直线理论直线 B. B.标定曲线标定曲线 C. C.理论标定曲线理论标定曲线 D. D.幅频曲线幅频曲线6 6. . 金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随金属在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象称为（之发生变化，这种物理现象称为（ ）A A霍尔效应霍尔效应 B B光电效应光电效应 C C应变效应应变效应 D D压电效应压电效应 7 7. . 在霍尔元件的主要指标中，在霍尔元件的主要

14、指标中，K KH H是指（是指（ ）灵敏度。）灵敏度。 磁磁 乘积乘积 电流电流 电势电势8 8. . 某些电介质，当在电介质极化方向施加电场，它会产生某些电介质，当在电介质极化方向施加电场，它会产生变形，这种现象称为（变形，这种现象称为（ ） A A. .逆压电效应逆压电效应 B B. .正压电效应正压电效应 C C负压电效应负压电效应 D D无压电效无压电效应应 9 9. . 载波频率为载波频率为f f0 0，调制信号的最高频率为，调制信号的最高频率为f fm m，两者的关系为，两者的关系为( )( )A. fA. f0 0=f=fm m B. f B. f0 0ffm m C. f C.

15、 f0 0ffm m D. f D. f0 0f1 B.xy()=1A.xy()1 B.xy()=1C.0 xy()1 D.xy()=0C.0 xy()1 D.xy()=01717. .一阶系统的动态表征参数是一阶系统的动态表征参数是( )( ) A. A.线性度线性度B.B.固有频率固有频率 C. C.阻尼比阻尼比D.D.时间常数时间常数1818. .常用于测量大位移的传感器有常用于测量大位移的传感器有( )( ) A. A.感应同步器感应同步器B.B.应变电阻式应变电阻式 C. C.霍尔式霍尔式D.D.涡流式涡流式1 19 9. .将电阻应变片贴在将电阻应变片贴在( )( )上，就可以分别

16、做成测力、位上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。移、加速度等参数的传感器。 A. A.质量块质量块 B.B.导体导体 C. C.弹性元件弹性元件 D.D.机器组件机器组件2020下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ ）A A压力压力 B B力矩力矩 C C温度温度 D D厚度厚度2121属于传感器动态特性指标的是（属于传感器动态特性指标的是（ ）A A重复性重复性 B B线性度线性度 C C灵敏度灵敏度 D D固有频固有频率率2222按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ ）A

17、A光电式传感器光电式传感器 B B电容式传感器电容式传感器C C压电式传感器压电式传感器 D D磁电式传感器磁电式传感器2323利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、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（非线性误差小（ ）A A两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B B两个桥臂都应当用两个工作应变片串联两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C C两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D D两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片参考

18、答案：11.D 12.C利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置13.B 14.B 15.B 16.D 17.D 18.A 19.C20.C 21.D 22.A 采用固体图像敏感器件将二维图像变换为电信号的光电式传感器。23.C1 1. .用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不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，存在着同，存在着_共振频率，共振频率，_共振频率，共振频率，_共振频率。共振频率。2.2.具有质量为具有质量为M M，刚度为，刚度为K K的振动体的固有频率为的振动体的固有频率为_。3 3. .传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保传

19、感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持持_ _ _ _条件。条件。4 4. .采用采用_电源供电的电桥称为交流电桥。电源供电的电桥称为交流电桥。5 5. .测试装置的灵敏度是该标定曲线的测试装置的灵敏度是该标定曲线的_。6 6. .直流电桥中直流电桥中_接法的灵敏度最高。接法的灵敏度最高。7 7. .交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的交流电桥的平衡条件是相对桥臂阻抗幅值的_相等，相等，且相对桥臂阻抗的相角且相对桥臂阻抗的相角_相等。相等。8 8. .半导体应变片的工作原理是基于半导体应变片的工作原理是基于_效应。效应。9.9.若稳定振动位移信号为若稳定振动位移信号为x(t)=A

20、sin(t+)x(t)=Asin(t+)，则其稳定振，则其稳定振动速度信号为动速度信号为v(t)=_,v(t)=_,加速度信号的振幅为加速度信号的振幅为_。10.10.测量噪声的仪器主要有测量噪声的仪器主要有_和和_。 11.11.直流电桥平衡条件：直流电桥平衡条件：_ 12. 12. 品质因素品质因素Q Q越大，滤波器越大，滤波器 越高。越高。13.13. 在振动测试中，如果测得位移、在振动测试中，如果测得位移、_或或_中中任一参数，便可用任一参数，便可用_的微分或积分特性求其它参数的的微分或积分特性求其它参数的频谱。频谱。 14. 14. 现代测试系统主要有三大类：现代测试系统主要有三大类

21、：_ 、_ 和和_ 。 15.15.噪声的耦合和辐射途径噪声的耦合和辐射途径有四种：有四种：_ 、_ 、_ 和和_ 。 16.16.单自由度系统的受迫振动单自由度系统的受迫振动过程的幅频曲线过程的幅频曲线 ，随阻尼的增，随阻尼的增加向加向_ 接近。接近。17. 17. 脉冲激振脉冲激振是指是指用一般装有用一般装有_ 的锤子敲击试件，的锤子敲击试件，使试件受到脉冲力的作用而引起的激振。使试件受到脉冲力的作用而引起的激振。 18.18.华氏温标规定在大气压下，纯水的冰融点为华氏温标规定在大气压下，纯水的冰融点为_ 度，度，纯水的沸点为纯水的沸点为_ 度，中间划分为度，中间划分为180180等分，每

22、一分为等分，每一分为一华氏度，符号为一华氏度，符号为_ 。19.19.测量端应有足够的插入深度，测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管道中心线应使保护套管的测量端超过管道中心线_ mmmm。20.20.补偿导线的功能一是补偿导线的功能一是_ ，二是，二是_。 参考答案1. 1. 位移位移 速度速度 加速度加速度2. 2. 3. 3. 不失真测试不失真测试4. 4. 交流交流5. 5. 斜率斜率 6. 6. 全桥全桥 7. 7.相乘相乘 之和之和 8. 8. 压阻压阻9. 10. 9. 10. 传声器传声器 声级计声级计11. R11. R1 1R R3 3=R=R2 2R R4

23、4/U/U0 0=0 12. =0 12. 分辨力分辨力 13. 13. 速度速度 加速度加速度 傅里叶变换傅里叶变换14.14.智能仪器智能仪器 虚拟仪器虚拟仪器 自动测试系统。自动测试系统。 mk2)cos(AtA15. 15. 静电耦合静电耦合 互感器耦合互感器耦合 公共阻抗耦合公共阻抗耦合 漏电流耦合漏电流耦合16. 16. 原点原点17. 32 212 17. 32 212 0 0F F18. 5-10mm18. 5-10mm19. 19. 冷端转移冷端转移 降低成本降低成本计算题1 1. .将一灵敏度为将一灵敏度为0.08mV/0.08mV/的热电偶与电压表相连接，的热电偶与电压表

24、相连接，电压表接线端是电压表接线端是5050，若电位计上读数为，若电位计上读数为60mV60mV，热电偶的热端温度是多少？热电偶的热端温度是多少？解：冷端温度为解：冷端温度为5050，等效热电势：，等效热电势： 0.08mV/0.08mV/* *50=4mV50=4mV；热端实际热电势为：热端实际热电势为： E E（t,tot,to）=E=E（t,t1t,t1）+ E+ E（t1,tot1,to）60604 464mV64mV，可以计算出热端实际温度为：可以计算出热端实际温度为：64mV/0.08mV/=80064mV/0.08mV/=800或者：或者：60600.08x0.08x（T-50T

25、-50）, ,则则T=800T=800例例2.日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能日光灯的启动器也可看成是一个热敏传感装置，它的热敏功能器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？器是双金属片，你能说出启动器的工作原理吗？U形动触片形动触片静触片静触片氖泡氖泡图1解析：日光灯启动器结构如图所示，解析：日光灯启动器结构如图所示，内有一双金属片，热膨胀系数不同。内有一双金属片，热膨胀系数不同。开关闭合后，启动器两极之间有电压开关闭合后，启动器两极之间有电压使氖气放电而发出辉光，辉光发出的使氖气放电而发出辉光，辉光发出的热量使热量使U U形动触片受热膨胀向外延伸，形动触片受热膨胀向外

26、延伸，碰到静触片接触，电路接通；温度降碰到静触片接触，电路接通；温度降低时，低时，U U动触片向里收缩，离开触点，动触片向里收缩，离开触点，切断电路。切断电路。例2 有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件分别接入如图所示电路中A、B两点后，用黑纸包住元件置入热水中，观察欧姆表的示数，下列说法正确的是（ ）ABA.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻C.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元

27、件一定是定值电阻AC例：演示位移传感器的工作原理如右图示，物体例：演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M M在导轨上平移时，在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆带动滑动变阻器的金属滑杆p p，通过电压表显示的数据，来反映物，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小体位移的大小x x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( ( B B ) )A A 物体物体M M运动时，电源内的电流会发生变化运动时，电源内的电流会发生变化B B 物体物体M M运动时，电压表的示数会发生变化运动时，电压表的示数会发生变化C C 物体物体M M不动时，电路中没有电流不动时，电路中没有电流D D 物体物体M M不动时，电压表没有示数不动时，电压表没有示数 如图所示，如图所示，R R1 1、R R2 2为定值电阻，为定值电阻，L L是小灯泡，是小灯泡，R R3 3为为光敏电阻，当照射光强度增大时，（光敏电阻，当照射光强度增大时，（ ABCABC ） A A电压表的示数增大电压表的示数增大 B BR R2 2中电流减小中电流减小 C C小灯泡的功