成信工传感器与检测技术试题（两套）及答案

系名系名____________班级____________姓名____________学号____________密封线内不答题——第4页————第1页——密封线内不答密封线内不答题系名____________班级____________姓名____________学号____________——第1页——成都信息工程学院考试试卷2008——2009学年第二学期课程名称：传感器与检测技术使用班级：试卷形式：开卷闭卷√试题一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（每空1分，共10分）1.传感器在稳态下的输出变化量与引起此变化的输入变化量之比称为_______________________。2.电容传感器是将被非电测量转换成电容量变化的传感器，在前置电路中被测量可调制在__________________、__________________和__________________上。3.为了消除二进制码盘的粗大误差，通常采用______________________、或者采用______________________代替二进制码。4.有一直线光栅，每毫米刻线数为50线，主光栅与指示光栅的夹角θ=1.8°。请计算：栅距W=_______mm；莫尔条纹的宽度L=________mm。5.在石英晶体切片上施加沿__________方向的力时，产生的电荷大小与切片的几何尺寸无关；而施加__________方向上的力时候，产生的电荷大小与切片的几何尺寸有关。二、单项选择题（每题2分，共40分）1.已知变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为20，若测得的感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为（）

A.300转/分

B.600转/分

C.900转/分

D.6000转/分2.利用电桥进行温度补偿，补偿片的选择是（）A.与应变片相邻，且同质的工作片B.与应变片相邻，且异质的工作片C.与应变片相对，且同质的工作片D.与应变片相对，且异质的工作片3.测量线位移的传感器中，结构简单、灵敏度高，且不受油污等介质影响，并能进行非接触测量的是（）A.电容式传感器B.电阻式传感器C.压电式传感器D.电涡流式传感器4.某6码道的循环码光电码盘，光线照射时得到的编码是001010，则转角为（）A.B.C.D.5.如要将光栅式传感器的四细分电路进行改造，获得一组八个相位差相等的相位信号，至少应将()A.光栅副夹角增大一倍B.光电元件个数增加一倍C.栅距增大一倍D.莫尔条纹亮度增加一倍6.试计算纤芯折射率n1=1.64，包层折射率n2=1.45的光纤的数值孔径值NA为()A.0.587B.0.436C.0.766D.17、一台精度为0.5级、量程范围600～1200℃的温度传感器，此表的最大允许绝对误差为（）

A.0.5℃

B.2

℃C.3

℃D.4℃8.半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的（）A.压阻效应B.应变效应C.霍尔效应D.光电效应9.涡流式压力传感器利用涡流效应将压力的变化转换成线圈的（）

A.电阻变化

B.电容变化

C.涡流变化

D.阻抗变化10.下列传感器中，属于有源传感器的是（）A.自感传感器B.光电传感器C.电阻式传感器D.压电传感器11.某些物质在沿着一定方向受到力作用而发生改变时，其表面会电荷，若去掉外力就恢复到不带电的状态，这种现象称为（）效应。A．压电效应B．磁致伸缩C．霍尔效应D．压磁效应12.下列说法正确的是（

）。A.差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。B.差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。C.相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。D.相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。13.欲测量极微小的位移，应选择（）自感传感器A.变气隙式B.变面积式

C.螺旋管式

D.变介电常数式14.属于传感器静态特性指标的是（）

A.固有频率

B.临界频率

C.阻尼比

D.重复性15.下列因素中，与霍尔电势大小没有关系的是（）A.控制极电流大小B.磁场强度C.霍尔元件的宽度D.霍尔元件的厚度16.压电传感器的测量电路有两种，其中（）输出与电缆电容无关。A.电压源放大电路B.运算放大电路C.电荷源放大电路D.双T型电桥电路17.全桥差动电路的电压灵敏度是单臂工作时的（

）。A.1倍

B.2倍

C.4倍

D.6倍18.光电管属于（），光电池属于（）。A.外光电效应B.内光电效应C.光生伏特效应19.变极距型电容传感器的两极板极间的初始距离d0增加时，将引起传感器的（

）A．灵敏度K0增加

B．灵敏度K0不变C．非线性误差增加

D．非线性误差减小20.变气隙式自感传感器采用差动结构的优点是（）A.奇次项分量相互抵消，灵敏度提高1倍，并拓宽线性范围B.奇次项分量相互抵消，灵敏度提高2倍，并拓宽线性范围C.偶次项分量相互抵消，灵敏度提高1倍，并拓宽线性范围D.偶次项分量相互抵消，灵敏度提高2倍，并拓宽线性范围三、简答题（各10分，共20分）1.简述如何根据误差出现的规律对误差进行分类，以及各种误差对精度的影响。2.简述热电偶的几个重要定律，并分别说明它们的实用价值。四、计算题（2小题，共20分）1.有一压电晶体，面积S=3cm2，厚度h=0.3mm，在零度，x切型纵向石英晶体压电系数d11=2.31×10-12C/N。求受到压强为P＝10MPa作用时产生的电荷q及输出电压U0。(5分)2、采用四片相同的金属丝应变片(K=3），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如下图所示，力。圆柱断面半径=1cm，弹性模量,泊松比0.2。求（1）画出相应全桥电路进行测量，画出原理图；（2）各应变片的应变ε=？电阻相对变化量△R/R=？（，）；（3）若电桥电压U=8V，求电桥输出电压U0=?（4）此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？说明原因。（15分）FFＲ3Ｒ1Ｒ3Ｒ1Ｒ4ＲＲ4Ｒ2FF五、工程设计题（10分）试选择一种传感器，设计一个位移测量系统。画出测量系统方框图，并简要说明前置放大电路的形式及被测量的定性关系。

2008——2009学年第二学期一、填空题（每题1分，共10分）1.灵敏度2.幅度、频率、相角3.双读数头法、循环码4.0.02mm、0.64mm5．电轴(1轴，X轴)，机械轴(2轴，Y轴)二、不定项选择（每题2分，共20分）1.C2.B3.D4.C5.B6.C7.C8.A9.D10.D11.A12.D13.A14.D15.C16.C17.C18.A、C19.D20.A三、简答题（每题10分，共20分）1.答：分为系统误差、随机误差、粗大误差。系统误差是指在相同的条件下，多次重复测量同一量时，误差的大小和符号保持不变，或按照一定的规律变化的误差。(2分)随机误差则是指在相同条件下，多次测量同一量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差（2分）。超出规定条件下预期的误差称为粗大误差。(2分)精度可分为：准确度、精密度、精确度。准确度反映了系统误差的大小，精密度反映了随机误差的大小。（4分）2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。（3分）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。（3分）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。（2分）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。（2分）四、计算题（每题10分，共20分）1、解：受力Ｆ作用后，石英晶体产生电荷为代入数据得晶体的电容量式中ε0真空介电常数，ε0=8.85×10-12F/m；εr石英晶体相对介电常数，εr=4.5。故则输出电压UＲ4Ｒ3Ｒ2Ｒ１U02.解：UＲ4Ｒ3Ｒ2Ｒ１U0⑴按题意采用四个相同应变片测力单性元件。四个应变电阻接入桥路位置如图所示。从而组成全桥测量电路可以提高输出电压灵敏度。（2分）⑵（1分）（1分）（2分）（2分）⑶2（2分）（1分）⑷此种测量方式可以补偿环境温度变化的影响。为四个相同电阻应变环境条件下，感受温度变化产生电阻相对变化量相同，在全桥电路中不影响输出电压值，即故（4分）五、工程设计题（10分）由阅卷老师酌情评分。

成都信息工程学院考试试卷2008——2009学年第二学期课程名称：传感器与检测技术使用班级：试卷形式：开卷闭卷√试题一二三四五六七八九十总分得分一、填空题（每空1分，共10分）1.通常传感器由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，是能把外界＿＿＿转换成＿＿＿＿＿＿器件和装置。2.电感式传感器是利用被测量改变磁路的___________，导致互感量和自感量变化的；磁电式传感器是利用＿＿＿＿＿产生感应电势的；霍尔式传感器是利用霍尔元件在磁场中的＿＿＿＿＿输出电势的。3.电涡流传感器根据激励电流频率的高低，可以分为_________________、_________________两种。4.为了消除二进制码盘的粗大误差，通常采用______________________、或者用______________________代替二进制码。5.传感器在稳态下的输出变化量与引起此变化的输入变化量之比称为____________________。二、单项选择题（每题2分，共40分）1.属于传感器静态特性指标的是（）

A.固有频率

B.临界频率

C.阻尼比

D.重复性2.利用电桥进行温度补偿，补偿片的选择是（）A.与应变片相邻，且同质的工作片B.与应变片相邻，且异质的工作片C.与应变片相对，且同质的工作片D.与应变片相对，且异质的工作片3.极距变化型电容传感器的灵敏度与（）。

Ａ.极距成正比Ｂ.极距成反比Ｃ.极距的平方成正比Ｄ.极距的平方成反比4.一台精度为0.5级、量程范围400℃～1200℃的温度传感器，此表的最大允许绝对误差为（）

A.0.5℃

B.2

℃C.3

℃D.4℃5.压电传感器的测量电路有两种，其中（）输出与电缆电容无关A.电压源放大电路B.运算放大电路C.电荷源放大电路D.双T型电桥电路6.莫尔条纹的移动对被测位移量所起的作用是（）

A.调制B.放大

C.细分D.降噪7.基于物质的光生伏特效应的器件有（）A.光电管B.光电池C.光敏电阻D.光敏晶体管8.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=3.6°，则莫尔条纹的宽度B=（）。A.0.37mmB.5mmC.0.64mmD.0.32mm9.在石英晶体切片上施加沿Y轴方向的力时，在（）轴表面会产生电荷。A.X轴B.Y轴C.Z轴D.光轴10.压电式加速度传感器是适用于（）信号测量的传感器。A.任意B.直流C.缓变D.动态11.有一只十码道绝对式角编码器，其能分辨的最小角位移为（）A.3.6°B.0.35°C0.01°D0.02°12.变气隙式自感传感器采用差动结构的优点是（）A.奇次项分量相互抵消，灵敏度提高1倍，并拓宽线性范围B.奇次项分量相互抵消，灵敏度提高2倍，并拓宽线性范围C.偶次项分量相互抵消，灵敏度提高1倍，并拓宽线性范围D.偶次项分量相互抵消，灵敏度提高2倍，并拓宽线性范围13.传感器的（）是通过实验建立传感器起输入量与输出量之间的关系，并确定不同使用条件下的误差关系。A.标定B.动态特性C.静态特性D、校准14.欲测量极微小的位移，应选择（）自感传感器A.变隙式B.变面积式C.螺线管式15.下列传感器中，属于有源传感器的是（）A.自感传感器B.光电传感器C.电阻式传感器D.压电传感器16.光电管的光照特性是指光电管上阳极电压和入射光频谱不变条件下（）A.入射光的频谱与光电流的关系B.入射光的光通量与光电流的关系C.入射光的频谱与光通量的关系D.入射光的光通量与光强的关系17.已知变磁通式转速传感器的测速齿轮的齿数为15，若测得的感应电动势的频率为300Hz，则被测轴的转速为（）

A.300转/分

B.1200转/分

C.900转/分

D.6000转/分18.下列说法正确的是（

）。A.差动整流电路可以消除零点残余电压，但不能判断衔铁的位置。B.差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向。C.相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向。D.相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向。19.如要将光栅式传感器的四细分电路进行改造，获得一组八个相位差相等的相位信号，至少应将()A.光栅副夹角增大一倍B.光电元件个数增加一倍C.栅距增大一倍D.莫尔条纹亮度增加一倍20.半导体压阻效应是指在压力的作用下，半导体的（）会发生很大变化的现象。A.电阻B.自由电子浓度C.空穴浓度D.电阻率三、简答题（2小题，共15分）1.简述霍尔传感器产生霍尔电势的原理。（7分）2.简述涡流传感器可进行位移测量的原理。（8分）四、计算题（3小题，共25分）1.计算n1=1.6,n2=1.4阶跃折射率光纤的数值孔径值，并判断光线发生全反射时入射角的范围。（5分）2.下图为一直流应变电桥，E=8V，R1=R2=R3=R4=400Ω：①R1为应变片，其余为外接电阻，R1增量为△R1=5Ω时，输出U0=?②R1、R2皆为应变片，其余为外接电阻，若R1、R2感受应变极性大小相同，方向相同，且增量△R1=△R2＝5Ω，电压输出U0=?③R1、R2皆为应变片，其余为外接电阻，若R1、R2感受应变极性大小相同，方向相反，且增量△R1=△R2＝5Ω，电压输出U0=?④R1、R2、R3和R4都是应变片，对臂同性，邻臂异性，增量皆为△R=5Ω，电压输出U0=?（13分）3.用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻，从电位差计测得热电势为-1.19mv，此时电位差计所处的环境温度为15℃，试求该时刻低温箱的温度是多少度？（7分）测量端温度℃0123456789热电动势mv-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.24-0.28-0.32-0.36+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16五、工程设计题（10分）试选择一种传感器，设计一个测量车床主轴转速或振动的测量系统。画出测量系统方框图，并简要说明前置放大电路的形式及被测量的定性关系。

2008——2009学年第二学期一、填空题（每题1分，共10分）1.非电量、电量2.磁阻、电磁感应、霍尔效应3.高频反射式、低频透射式4.双读数头法、循环码5．灵敏度二、不定项选择（每题2分，共20分）1.D2.A3.B4.D5.C6.B7.B8.D9.A10.D11.B12.A13.A14.A15.D16.B17.B18.D