1107传感器与测试技术

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1、试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2015年1月答案：C B答案：A B 注：不是分辨力，而是分辨率此题有问题，恒压源的正负是反过来的 试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2014年1月一、选择题(每空3分，共12分)1、应变片绝缘电阻是指已枯贴的应变片的_ A.覆盖片与被侧试件_之间的电阻值。2、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_ D既不能用于静态测量，也不能用于动态测量_

2、。传感器结构原理图3.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，滋头可分为_A.静态_头和B.动态 _磁头。AB（以顺序无关)二、简答题（每小题5分，共20分）4.动特性: 指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。5.线性度: 实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输人的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度(或非线性误差)。6.塞贝克效应: 两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为To则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势。称为热电势，这种现象称为塞贝克效应。7.莫尔条纹: 将栅距

3、相同的两块光栅的刻线面相对重彝在一起，并且使二者栅线有很小的交角，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。三、问答题（每小题6分，共24分）8传感器是由哪几部分组成？各有何功能？答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被侧量，并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输人转换成电路参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。9.侧定频响函数的方法是什么？常用输人标准信号有哪几种？答：确定频响函数的方法是以标准信号输人，测出其输出伯号，从而求得需要的特性。输人的标准信号有

4、正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。10.磁电式传感器有何优点？答：磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不豁要电源，调理电路简单。灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。11.超声波的波型有几种了是根据什么来分类的？答：超声波的波型有纵彼、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进行分类。四、综合题(共44分）12.螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点?答案要点:(1)变气隙型电感传感器灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重，为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内。通常为

5、气隙凡的的1/5以下，同时，这种传感器制造装配困难。（2)螺骨蒯电感传感器的灵敏度低，但量程大，线性性较好.制造装配方便。批量生产的互换性强。13.画出霜尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原理。霍尔钳形电流裘的工作原理图1一报尔元件 2一环形铁心 3一导线答案要点:（1）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泊今磁场。（2）霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势：。电流表中霍尔元件的灵敏度、控制电流I为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。14.接近开关有哪些?选择接近开关应考虑哪

6、些因素？答案要点:（1)接近开关有涡流式、电容式、霍尔式、光电式，热释电式，以及利用多普勒效应制成的超声波、微波接近开关。（2）选择接近开关应考虑应用对象、重复定位精度、开关频率、负载接法、动作差程、以及工作电压范围、负载电流大小、工作温度范围、动作距离、通态压降、以及断态漏流等。试卷代号：1107传感器与测试技术试题 2013年7月一、简答题(每题6分，共24分)1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。2线性度：实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入的校正 曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称

7、为非线性误差或线性度。3涡流效应：当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电 流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。4磁电式传感器有何优点?磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定， 工作不需要电源，调整电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。二、选择题(每空3分，共30分)1将电容量转换成电量的电路称作电容式传感器的转换电路，它们的种类很多，目前较常采用的有(D )、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等。D电桥电路2传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性

8、好的传感器，(B )。 B其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近3当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为(C )。C折射波 4为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、(A )和桥路补偿法。 A双丝自补偿法 5超声波的频率高(可达l09Hz)，因而(B )，绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播。 B波长短 6在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度S随调制频率厂变化的关系：I=f1(f)、S=f2(f)称为(

9、A )。A频率特性 7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(D )现象。 D波型转换8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(B )。B光照特性 9压电材料开始丧失压电特性时的温度叫(D )。 D居里点10粘贴应变片做好准备工作后要进行如下工作(A )。 A涂胶一贴片一复查一接线一防护 三、综合题(共46分)1如图所示结构可用于转速测量，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上，与转轴一起旋转。简述其工作原理。答案：(1)如图所示是一种开磁路变磁通式传感器的结构，齿轮安装在被测转轴上，与转轴一起旋转。当齿轮转动

10、时，每转过一个齿，磁路的磁阻就变化一次，因而磁通量也变化一次，线圈中产生感应电动势。(2)线圈中产生的感应电动势的变化频率等于齿轮的齿数和转速的乘积，由此可测得转轴的转速。2用涡流传感器测量金属板厚度时是否需要恒温，为什么?(10分)转速传感器的结构示意图1-齿轮 2-感应线圈 3-软铁 4-永久磁铁答案：(1)导体的电阻率随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率与温度关系为线性关系。 (2)在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。3如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分

11、)带有等位环的平板电容器答案：使电极2的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。4两金属应变片R1和R2阻值均为120，灵敏系数k=2；两应变片一受拉，另一受压，应变均为1000。两者接入直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=5V。(14分) 求：(1)R和RR； (2)电桥的输出电压U0。试卷代号：1107传感器与测试技术试题 2013年1月一、选择题(选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空3分，共12分)1为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：BE(顺序无关) 和桥路补偿法等。A温度补偿法 B双丝自补偿法C电流

12、补偿法 D电压补偿法E单丝自补偿法2固态压阻式传感器灵敏度高(比金属丝高5080倍)，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于_ C _测量。C动态 3零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个：一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于_ D_。D磁性材料磁化曲线的非线性二、简答题(每小题5分，共20分)4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，输出与输人的关系。 5分辨力：传感器在规定测量

13、范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。 6压阻效应：沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。 7标定：在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。三、问答题(每小题6分，共24分) 8传感器是由哪几部分组成?各有何功能? 答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输人转换成电路参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。 9热电阻式传感器有哪些类型? 答：热电阻式传感器的类型包括铂热

14、电阻、铜热电阻、铟电阻、锰电阻等。 10。什么叫涡流效应? 答：当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。 11声波形成干涉条件是什么? 答：频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相遇。四、综合题(共44分)12影响测试系统正常工作的干扰有哪些?如何防护?(12分) 答点： (1)机械干扰。采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶。 (2)光干扰。将元件封闭在不透光的壳体内，注意对光的屏蔽。 (3)温、湿度干扰。采用导热性良好的金属材料制成屏蔽罩将需要防护的装置屏蔽起来，

15、并使罩内温度分布均匀。对于高精度的计量测试工作，可安排在恒温室内进行，在测试的过程中还可采用温度补偿的方法以减小环境温度变化对测试结果的影响。环境去湿或在设计测试装置时采取防潮措施，如对电气元件和印刷电路板等浸渍防潮漆或用机硅橡胶或环氧树脂等灌装。(4)电磁干扰。屏蔽、接地和滤波等。13请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。(16分)答案： (1)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，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。(2)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。14根据下图简述利用P

16、SD进行三角法测距的原理。(16分)答案：(1)光源发出的光经透镜L1聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSI)上，形成一个光点。 (2)只要测出PSI)的光点位置坐标x的值，即可测出待测体的距离。(3)若透镜L1与L2间的中心距离为6，透镜L2到PSl2)表面之间的距离(即透镜L2的焦距)为厂，聚焦在PSE)表面的光点距离透镜L2中心的距离为z，则根据相似三角形的性质，可得出待测距离D为： D一6厂z 试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2012年7月一、选择题(选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空3分，共12分)1.在光的作用下，能够使物体内部产生一定方同

17、的电动势的现象叫光生伏特效应。 C光生伏特效应 2.金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数_小 _。 B小 3.利用光电导效应可制成半导体光敏电阻。利用外光电效应_制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。A外光电效应 B压电效应 C磁电效应 D.光电导效应 E声光效应二、简答题(每小题5分。共20分)4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。5稳定性：又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。一般以室温条件下经过一规定时间间隔后，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有

18、时也用标定的有效期来表示。6多普勒效应：当声源和工件之间有相对运动时，反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为多普勒效应。7霍尔效应：金属或半导体薄片两端通以控制电流I，在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势UH，UH的大小与控制电流I和磁感应强度B成正比，这一现象称为霍尔效应。三、问答题8.无失真检测的条件是什么?答：无失真检测条件是：幅频特性应当是常数(即水平直线)；相频特性应该是线性关系。9金属应变片有哪些类型?答：电阻丝应变片；金属箔式应变片。10磁电式传感器有何优点?答：磁电式传感器直接从被测物体吸

19、收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。11何为传感器的分辨力和阀值?答：分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化值。阈值是能使传感器的输出产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。四、综合题(共44分)12.请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。(16分)答案要点： (1)恒流驱动 (2)恒压驱动(1)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，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。(2)恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱

20、动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。13电桥是传感器的常用变换电路，请画出直流电桥与交流电桥的电路图，并列出各自的平衡条件。答案要点： (1)直流电桥 (2)交流电桥也可表述为：14.简述传感器的选用原则及设计测试系统时应考虑的因素。答案：传感器的选用原则：(1)仔细研究所测试的信号、分析测试环境和干扰因素、根据测试范围确定选用什么样的传感器、确定测试方式、考虑传感器的体积、被测位置是否能安下，传感器的来源、价格等因素。(2)传感器灵敏度、频率响应特性、稳定性、精度。设计测试系统时应考虑的因素：灵敏度、精确度、响应特性、线性范围、稳定性、测量方式、各环节之间的配合、并尽量兼顾体积小、

21、重量轻、结构简单、易于维修、价格便宜、便于携带、通用化和标准化等一系列因素。试卷代号：1107传感器与测试技术 2012年1月一、简答题1. 压阻效应：沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。2莫尔条纹：将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。3光栅：在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线(一般为10-12mm)的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方

22、透光，刻划的发黑，不透光。这就是光栅。4测定频响函数的方法有哪几种？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。二、选择题(每空3分，共30分)1固态压阻式传感器灵敏度高(比金属丝高5080倍)，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于(A)测量。A动态2超声波是(C)的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。A电磁波 B纵波 C机械波 D表面波3传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器(A)。A其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近4改变电感传感器

23、的引线电缆后，(C)。C必须对整个仪器重新标定 5超声波的频率高(可达109Hz)，因而(B)，绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播。B波长短 6在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫(B)。B光生伏特效应 7当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系If()，称为(C)。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。 C光谱特性 8电参量式传感器包括电阻式、(D)和(E(顺序无关)三种基本形式。 D电容式 9.为使探头有效地向工件发射和接收超声波，必须使探头和

24、工件探测面之间有良好的声耦合，耦合方式可分为直接接触法和(D)法。D液浸三、综合题(共46分)1为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施?答案要点：粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，在环境温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，因此采用温度补偿措施。2. 如何用磁电式传感器测量位移和加速度？(12分)答案要点：当传感器结构参数和磁场的磁感应强度确定后，磁电式传感器的感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度，或自成正比，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。3什么是传感器？画出其组成框图并介绍各环节的功能。(12分)

25、答案要点：(1)传感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精确处理的另外一种量的测量装置或系统。(2)传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。(3)敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量；转换元件把敏感元件的输出量转换成电路参量(电阻、电容、电感)；转换电路将转换元件输出的电路参数转换成电量输出。4. 图示是BYM型压力传感器的结构原理图。弹簧管I的自由端与差动式电感传感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。(12分)BYM型压力传感器结构图（1-弹簧管 2-衔铁 3、4-铁芯 5、6-线圈 7-调节螺

26、钉）答案要点：(1)线圈和衔铁构成差动变气隙自感式电感传感器，当压力P发生变化时，弹簧管1的自由端产生位移,使衔铁2产生移动，使两差动线圈5和6的电感值一个增加，一个减少。(2)衔铁位移的大小决定传感器输出信号的大小，衔铁移动的方向决定输出信号的相位，传感器输出信号的大小和相位与两差动线圈电感值的变化、衔铁的位置、压力之间有一个确定的关系，由此可以测得压力的大小。试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2011年7月一、简答题（每小题6分，共24分）1.塞贝克效应：两种不同的导体或半导体组成一个回路，其两端扣互连接，只要两结点处的温度不同,则同路中就有电流产生，即回路中存在电动势，称为热电势

27、。这种现象称为塞贝克效应。2.稳定性：又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。一般以室温条件下经过一规定时间间隔后，传感器的输出与起始标定时的输出之问的差异来表示，有时也用标定的有效期来表示。3.测定频响函数的方法有哪儿种？确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需的特性。输人的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。4.金属应变片有哪些类型？电阻丝应变片；金属箔式应变片。二、选择题(每空3分，共30分)1.（A）是测试系统的第一环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。A.传感器 2.传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应，而

28、与动态响应有关的参数，对一阶传感器有(E)；对二阶传感器有固有频率和(D)。A.上升时间 B.稳定时间 C.超调量 D.阻尼比 E.时间常数3.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(C)磁头和(D)磁头。 C.静态 D.动态4.改变电感传感器的引线电缆后，(A)。A.必须对整个仪器重新标定 5.固态压阻式传感器灵敏度高（比金属丝高50-80倍)，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于(B)测量; B.动态 6.螺管型电感传感器按照其工作原理应属于(C)传感器。 C.自感式 7.影响压电式传感器工作性能的因索很多，产生误差的原因上要有: (B)、(D)、环境

29、湿度的影响、基座应变的影响，噪声的影响等。A.声压的影响 B.环境很度的影响 C.静电藕合的影响 D.横向灵敏度三、综合题1.什么是传感器？画出其组成框图并介绍各环节的功能。答案：（1）传感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精确处理的另外一种量的测量装置或系统。（2）传感器一般由敬感元件、转换元件、转换电路三部分组成。（3）敏感元件立接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量，转换元件把敏感元件的输出量转换成电路参量(电阻、电容、电感)；转换电路将转换元件输出的电路参数转换成电量输出。2.何为热电阻式传感器？常用的热电阻类型有哪些？答案要点：（1）利用导电材料的电

30、阻率随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器，称为热电阻式传感器。（2）热电阻的类型包括铂热电肚，铜热电阻、铟电阻、锰电阻等。3.用涡流传搏器测量金属板厚里时需不需要恒温，为什么？答案要点：（1）导体的电阻率随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率与温度关系为线性关系。（2）在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。4.如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。（12分)超声波液位计的原理图答案要点：如图所示是自发自收单换能器方式，换能器安装在最高液位之上的空气或气体中，超声换能器发出的超声脉冲在气

31、体中从换能器传至液面，反射后再从液面返回同一换能器而被接收。如换能器至液面的垂直距离为L，从发到收经过的时间为t，超声波在气体中的传播速度为c，则：Lct试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2011年1月一、选择题(每空3分，共12分)1、应变片绝缘电阻是指已枯贴的应变片的.引线与被测试件之间的电阻值。A.覆盖片与被侧试件 B.基片与被侧试件 C.引线与被测试件 D.敏感栅与被侧试件2、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

32、隙发生变化。这种结构可作为传感器用于_D_。传感器结构原理图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3.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，滋头可分为_A_头和B磁头。A.静态 B.动态 C.鉴幅 D.鉴相二、简答题4.动特性: 指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。5.线性度: 实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输人的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度(或非线性误差)。6.塞贝克效应: 两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一

33、端温度为To则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势。称为热电势，这种现象称为塞贝克效应。7.莫尔条纹: 将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重彝在一起，并且使二者栅线有很小的交角，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。三、问答题8传感器是由哪几部分组成？各有何功能？答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被侧量，并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输人转换成电路参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。9.侧定频响函数的方法是什么？常用输人标准信号有哪几种？答：

34、确定频响函数的方法是以标准信号输人，测出其输出伯号，从而求得需要的特性。输人的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。10.磁电式传感器有何优点？答：磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不豁要电源，调理电路简单。灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。11.超声波的波型有几种了是根据什么来分类的？答：超声波的波型有纵彼、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进行分类。四、综合题12.螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点?答案:(1)变气隙型电感传感器灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。它的

35、主要缺点是非线性严重，为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内。通常为气隙凡的的1/5以下，同时，这种传感器制造装配困难。（2)螺骨蒯电感传感器的灵敏度低，但量程大，线性性较好.制造装配方便。批量生产的互换性强。13.画出霜尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原理。霍尔钳形电流裘的工作原理图1一报尔元件 2一环形铁心 3一导线答案要点:（1）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泊今磁场。（2）霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势：。电流表中霍尔元件的灵敏度、控制电流I为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁

36、场的测量可间接测得电流的大小。14.接近开关有哪些?选择接近开关应考虑哪些因素？答案要点:（1)接近开关有涡流式、电容式、霍尔式、光电式，热释电式，以及利用多普勒效应制成的超声波、微波接近开关。（2）选择接近开关应考虑应用对象、重复定位精度、开关频率、负载接法、动作差程、以及工作电压范围、负载电流大小、工作温度范围、动作距离、通态压降、以及断态漏流等。试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2010年7月一、简答题(每小题6分，共24分)1动特性：指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。2分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。3光栅：在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺

37、或度盘那样，进行长刻线(一般为10-12mm)的密集刻划，得到黑自相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的发黑，不透光。这就是光栅。4标定：在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。二、选择题(每空3分，共30分)1金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数(B)。A大 B小 C相等2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嚣。码盘按结构可以分为接触式、(A)和(C(顺序无关) )三种。A光电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器3在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫(D )。 A

38、压电效应 B声光效应 C磁电效应 D外光电效应4当光栅付中任一光栅沿垂直于刻线方向移动时，莫尔条纹就会沿近似(A )的方向运动。当光栅改变运动方向时，奠尔条纹也随之改变运动方向，两者具有相对应的关系。因此可以通过测量莫尔条纹的运动来判别光栅的运动。A垂直于光栅移动方向 B平行于光栅移动 C与光栅移动方向成45角 D与光栅移动方向成135角5应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、(C、)和(D(顺序无关) )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6应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的(B)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

39、D敏感栅与被测试件7当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为(C)。 A驻波 B兰姆波 C折射波 D波型转换8零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之，产生零位误差的原因主要有两个：一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于(A )。A磁性材料磁化曲线的非线性B温度变化引起线圈的锕电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化C电源幅值及频率的不稳定D骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小三、综合题(共46分)1用涡

40、流传感器测量金属板厚度时需不需要恒温，为什么?(10分)答案要点：导体的电阻率p随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率p与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。2如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分)带有等位环的平板电容器结构原理图答案要点：使电极2的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。3只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法。答案要点：(1)线圈与磁场发生相对

41、运动；(2)磁路中磁阻变化；4如图所示是PSD光学三角法测距系统的工作原理图，光源发出的光经透镜L1聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD上，形成一个光点。令透镜L1与L2间的中心距离为b，透镜L2到PSD表面之间的距离(即透镜L2的焦距)为，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为X，求待测距离D的值。(14分)PSD光学三角法测距系统工作原理图答案要点：(1)光源发出的光经透镜L1聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD上，形成一个光点。(2)只要测出PSD的光点位置坐标x的值，即可测出待测体的距离。(3)若透镜L1与L2间的中心距离为6，透镜L2到

42、PSD表面之间的距离(即透镜L2的焦矩)为，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为x，则根据相似三角形的性质，可得出待测距离D为： D=bf/x试卷代号：1107传感器与测试技术 试题 2010年1月一、简答题(每小题6分，共24分)1霍尔效应：金属或半导体薄片两端通以控制电流，在与薄片垂直方向上施加磁感应强度为月的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动势Uu，Uu的大小正比于控制电流J和磁感应强度月，这一现象称为霍尔效应。2压电效应：某些晶体，当沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电

43、状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫压电效应。3传感器无失真检测的条件是什么?传感器无失真检测条件是：幅频特性应当是常数(即水平直线)；相频特性应该是线性关系。4什么叫金属应变片的横向效应?沿应变片轴向的应变e。必然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向 应变Ey也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。二、选择题(每空3分，共30分)1超声波在固体中可穿透几十米的长度，在液体、固体中衰减(A)，碰到杂质或分界面就会有显著(C)。A. 小 B大 C. 反射 D折射 E. 透射2压电材料开始丧失压电特性时的温度叫

44、(D)。A压电系数 B弹性系数 C. 机电耦合系数 D. 居里点3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零4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(C、D(顺序无关)和电磁式三种。A. 感应同步器 B磁电式 C. 接触式 D. 光电式5应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片(B)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

45、起物体电阻率的变化，这种现象称为(D)。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(C)。传感器结构原理图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此题的答案与之前的有矛盾，应该是D8环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变，这种现象称为(D )。温度升高会引起光敏元件的光电流及光谱

46、特性等变化。A. 光谱特性 B光照特性 C. 频率特性 D. 温度特性三、综合题(共46分)1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，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，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工作原理。(10分)霍尔钳形电流裘的工作原理图1一报尔元件（霍尔） 2一环形铁心 3一导线答案要点：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，霍尔元件在 磁场中产生的霍尔电势：。电流表中霍尔元件的灵敏度、控制电流I为定值，霍 尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。2粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变

47、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。(10分)答案要点：（1）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；（2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。3只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法? (12分)答案要点：(1)线圈与磁场发生相对运动；(2)磁路中磁阻变化；(3)恒定磁场中线圈面积变化。4如图所示是两种光电转速传感器的工作原理图，试介绍其工作原理。(14分)（a）反射型 （b）直射型光电转速传感器工作原理图答案要点

48、：反射型光电转速传感器在电机的转轴上沿轴向均匀涂上黑白相间条纹。光源发出的光照在电机轴上，再反射到光敏元件上。由于电机转动时，电机轴上反光面和不反光面交替出现，所以光敏元件间断地接收光的反射信号，输出相应的电脉冲。电脉冲经放大整形电路变换为方波，根据方波的频率，就可测得电机的转速。直射型光电转速传感器在电机轴上装有带孔的圆盘，圆盘的一边设置光源，另一边放置光电元件。当光线通过圆盘上的孔时，光电元件产生一个电脉冲。当电机转动时，圆盘随着转动，光电元件就产生一列与转速及圆盘上的孔数成正比的电脉冲数，由此可测得电机的转速。 电机的转速n为 n60fN 式中，N圆盘的孔数或白条纹的条数； F电脉冲的频率。17