电大专科传感器与测试技术电大复习指导

1、传感器与测试技术传感器与测试技术是机械制造及其自动化专业学生必修的一门技术基础课。木课程的教学内容主要包括：测试系统的基木概念. 传感器的一般持性与分析方法，传感器的丄作原理.持性及应用，传感器在机电系统中的应用等四部分。通过木课程的学习使学生車握 测试系统的设汁和分析方法，能够根振匸程需要选用合适的传感器.并能够对测试系统的性能进行分析、对测得的数据进行处理。一、课程的基木教学基木要求了解测试系统的基木概念和系统组成.传感器的定义和分类。学握传感器的静持性.动持性的性能指标概念、定义和分析处理方法.了解提商传感器性能的方法。了解常用传感器的丄作原理，車握常用传感器的性能特点和应用。学握机电系

2、统中选用传感器的原则.能根据需要选用合适的传感湍。课程各草的基木内容和学习要求.重点内容在课程的教学大纲及教材各萃节前的“学习重点与教学要求”中都已经明确描出，木复习 提要在此基础上进一步说明如下：第一章绪论了解测试的基木概念、系统的结构及组成，学握传感器的定义、理解传感器的分类方法和要求.r解测试的应用及发展。第二章传感器的一般特性堂握传感器静特性性能指标的定义.传感器的无失真检测条件.理解传感器静态模型和动态模型的建立与分析方法，了解提商传感 器性能的方法和非线性校正方法。笫三章电阻式传感器理解电阻应变式.压阻式传感湍和电位计的匸作原理.掌握它们的性能特点.了解其常用结构形式及应用。第四章

3、电容式传感器理解各种形式电容传感器的工作原理，学握其性能持点，了解其应用。第五章电感式传感器理解自感式、差动变圧器式.涡流传感器的匸作原理.学握其性能特点，了解其应用。了解压磁式传感器和感应同步器。第六章確电式传感器理解磁电感应式传感器.霍尔元件的工作原理，转换电路.堂握其性能性点，解其应用，J'解磁栅式传感器。第七章压电式传感器J'解压电式传感器的匸作原理，堂握常用压材料及其性能特点.理解其转换电路。第八章光电式了解光电器件的原理、应用及光纤传感器.、光栅.激光传感器的原理、特点及应用，堂握光码盘的匸作原理及应用、光电器件典 型应用。第九章超声波传感器理解超声波传感器的丄作廉

4、理，J'解其性能特点及应用。第十章传感器与测试技术在机电系统中的典型应用实例了解传感器与测试技术在机电系统中的典型应用，掌握机电系统中传感器的选用原则。二、课程的考核方式说明木课程总成绩由形成性考核成绩和期末考试成绩两部分组成。其中形成性考孩成绩占，期末考试成绩占。形成性考核成绩由学习内容（平时作业.课程实验）和学习情况两部分成绩组成。平时作业共布宜次记分作业.每次作业满分分.共分。木课程安排有学时的实验，要求从个实验中选做个实验，每个实验分，共分。未完成实验不能参加期末考试。学习情况考孩内容包括辅导课到课情况、观看谀的记录情况.学习笔记等.共分。按照开放教育试点有关规定.作业完成少于

5、次或实验未做则形成性考核成绩无效并且不能参加期末考试。期末考试采用闭卷考试方法。根据年中央电大关于考试时间改革的要求.木课程的考试时间为小时分钟。并对考试的题型.分值及题 虽作了相应的调整。考核要求分为“了解.理解.堂握”三个层次.在试题中各部分的比例大致为：堂握层次占左右.J'解层次占左右. 理解层次占左右。三、试题的类型举例说明试题的类型为：简答题、选择题.问答题及综合题等四种类型。下面结合具体例题说明。第一类题型为简答题.每小题分，约占分。例.传感器：（答案：传感器是一种以一定的精确度把被测址转换为与之有确定对应关系的、便于糊确处理和应用的另一种址的测虽装宜或系统。）第二类题型为

6、选择题，每项选择分.约占分左右。例.十光敬元件加一定电压时，光电流与光敏元件上光照度之间的关系.称为。.温度特性.光照特性光谱持性.伏安特性（答案：）例.在检测技术中.主要采用的是圧电型换能器.发射超声波利用压电材料的.而接收信号则用。多普勒效应筝普勒频移逆压电效应正压电效应（答案：）笫三类题型为问答题.约有道左右小题.每小题分左右.共约分例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，测出其输岀信号，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。）笫四类题型为综合题，约有三道左右题，每题根据难度不同，分值有差别.约至分.共约分左右。例请画出两种霍

7、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，恒斥驱动电路简单但性能较差.随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求 不太高的场合：恒流驱动线性度商，精度商.受温度彩响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。）为方便大家复习.根据学员们的要求.在后半学期.木课程平台上将会刊登一套往届考题及答案。需要说明的是，这套题仅供大家在 复习过程参考，实际考试时试卷的题型、题目.分值及各种题型所占比例都会有一定差别，尽请注意！不管什么样的考试题型和题目，都是用绕课程主要教学内容的.所以学懂学通课程各萃的重点和主要的教学内容才是根木。希望大家 在复习过程中把重点

8、放在课程的教学内容的理解和堂握上。最后，预祝大家圆满完成课程学习并且通过期末阶段的总复习，进一步巩固所学知识，顺利通过课程期末考试!中央电大工学院“传感器与测试技术”课程组传感器与测试技术往届试题选登说明：为方便学员们进行复习，根据大家的要求，在此刊登一套往届期末考试的试题及参考答案.襦要说明的是，这套样题仅供学员们在 复习过程参考，实际考试时试卷的题目、题型、分值及各种题型所占比例都会有一定湼别，尽请注意！（考试时间：小时）一. 简答题（每小题分，共分）传感器：.静持性：超声波的波型有几种？是根据什么來分类的？简述电容式传感器的匸作原理。二、选择题（每空分，共分）码盘式传感器是建立在编码器的

9、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。光电式磁电式电磁式感应同步器冯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.折射及现彖。表面波兰姆波驻波波型转换改变电感传感器的引线电缆后，。不必对整个仪器重新标定必须对整个仪器重新调零必须对整个仪器重新标定不必对整个仪器重新调零应变片的选择包括类型的选择、材料的选用.、等。测址范则的选择电源的选择阻值的选择尺寸的选择精度的选择结构的选择应变片绝缘电阻是描已粘贴的应变片的之间的电阻值。覆盖片与被测试件引线与被测试件基片与被测试件敬感栅与被测试件在光的作用下，电

10、子吸收光子能址从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化.这种现彖称为。磁电效应声光效应光生伏持效应光电导效应如图所示的结构由线圈、铁芯、衔诜三部分组成的。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。、“I外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔饮将会运动而产生位移.使空气隙 发生变化C这种结构可作为传感 器用于。线圈O衔铁结构原理示意图静态测址动态测址静态测址和动态测虽既不能用于静态测量，也不能用于动态测址三、激光干涉传感器的作用是测虽长度其基木原理就是光的T涉原理，测虽精度岛、分辨力痈。如图所示是迈克尔逊双光束T涉系统, 图中是光源.是分光镜

11、，是固定反射镜.是可动反射镜，是观察屏处.试介绍其匸作原理。（分）幷S,- n 乙； L麦克尔逊干涉系统原理图I川.価出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。（分）五.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。（分）六.如图所示是电容式差压传感器结构示总图及其转换电路.图中为玻璃盘，为镀金层，为金屈膜片，介绍其工作原理。（分）电容式差压传感器结构及其转换电路传感器与测试技术参考答案一、简答题（每小题分.共分）传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测虽转换为与之有确定对应关系的、便于粘确处理和应用的另一种址的测

12、量装迓或系统。静持性：扌斤传感器在输入虽的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系.即十输入址是常虽或变化极慢时，输出与输入的关系。超声波的波型有几种？是根据什么來分类的？超声波的波型有纵波、横波.表闻波（亦称瑞利波）、兰姆波。依据超声场中质点的振动与声能虽传播方向之间的关系來分。简述电容式传感器的匸作原理。两平行极板组成的电容器.如果不考虑边缘效应.其电容虽为式中：一一极板间介质的介电常数.极板的遮盖面枳：一一极板间的距离。半被测址的变化使式中的、 或 任一参数发生变化时.电容虽也就随之变化。二、选择题（每空分.共分）三、激光干涉传感器的作用是测虽长度，其基本原理就是光的T涉原理，测址精度岛、分

13、辨力商。如图所示是迈克尔逊双光束T涉系统， 图中是光源.是分光鏡，是固定反射镜是可动反射镜.是观察屏处，试介绍其工作原理。（分）答案要点：來自光源的光经半反半透分光镜后分成两路，一路由固定反射镜反射.另一路经可动反射镜和反射，在观察屏处相遇产生干涉。、”1每移动半个光波波长时.T涉条纹亮暗变化一次，因此被测长度为式中.一被测长度：一干涉条纹亮暗变化次数；真空中光波波长：一空气折射率。四. 価出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。（分） 答案要点:传感器作为测试系统的第一环节，将被测址转化为人们所熟悉的务种信号，通常传感器将被测址转换成电信号：信号变换部分是对传感辭 所送出的信号进行加丄，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。五. 粘贴到试件上的电阻应变片.环境富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，简述产生这种现彖的原 因。（分）答案要点： 环境温度变化时.由干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： 环境温度变化时墩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。六. 如图所示是电容式差压传感器