刘传玺版自动检测总结和课后习题答案

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1、考试形式一 单项选择题（在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的字母序号填在题后的括号内。每小题2分，共20分）。二 填空题(每空格1分，共25分)三 简答题（每小题7分，共35分）四 计算题（每小题6分，共12分）五 问答题（以下两题任选一题，共8分）复习重点红字部分为重点，含作业前言第1章 检测技术的基本知识1.1 概述1.1.1 检测技术的含义、作用和地位（重点）1.1.2 工业检测技术的内容1.1.3 自动检测系统的组成（重点）1.1.4 检测技术的发展趋势1.2 检测系统的基本特性（重点，与2.1.3 传感器的性能指标合二为一）1.2.1 静态特性1.2.2 动态特

2、性1.3 测量误差及消除方法1.3.1 测量误差的概念1.3.2 误差的表示方法（重点）1.3.3 误差的分类1.3.4 误差处理习题与思考题题1-1 （参考P8相对误差）题1-2 （参考P8P9最大引用误差和精度等级）题1-3 （参考P9系统误差）题1-4 （参考P10P11P12随机误差及其处理）题1-5 （参考P12P13粗大误差的判别与坏值的舍弃）补充题1：非电量电测法的主要优点？答：1） 能够连续、自动地对被测量进行测量和记录。 2） 电子装置精度高、频率响应好，不仅能适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。 3) 电信号可以远距离传输，便于实现远距

3、离测量和集中控制。 4) 电子测量装置能方便地改变量程，因此测量的范围广。5) 可以方便地与计算机相联，进行数据的自动运算、分析和处理.补充题2:一个完整的闭环自动控制系统通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。为什么说传感器是检测系统最重要的环节。答：传感器是把被测量(如物理量、化学量等)转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能一次性确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。补充题3：测试系统实现精确测量

4、的条件 答：对于实际的测试系统，如果时域或频域的传递特性满足：A(j)=K()= -t即它的幅频特性为一常数，相频特性与频率成线性关系，那么便称该系统是精确的或不失真的测试系统，用该系统实现的测试将是精确和不失真的。 补充题4：什么是负载效应？答：是指在电路系统中后级与前级相连时由于后级阻抗的影响造成系统阻抗发生变化的一种效应。仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应称为负载效应。第2章 传统传感器2.1 传感器基础知识2.1.1 传感器的概念与定义（重点）2.1.2 传感器的命名与分类2.1.3 传感器的性能指标（重点，与1.2 检测系统的基本特性合二为一）2.1.4 提高传感器性能的

5、技术途径（重点）2.1.5 传感器选用原则2.1.6 传感器的发展方向2.2 电阻式传感器2.2.1 电阻应变式传感器（重点 公式2-10；测量电路）2.2.2 电位器式传感器2.3 电容式传感器（重点）2.3.1 电容式传感器的基本原理2.3.2 电容式传感器的类型与特性2.3.3 电容式传感器的测量电路2.3.4 电容式传感器应用举例2.4 电感式传感器（重点）2.4.1 自感式传感器2.4.2 互感式传感器（差动变压器）2.4.3 电涡流式传感器2.4.4 电感式传感器应用举例2.5 压电式传感器（不作要求）2.5.1 压电效应与压电材料2.5.2 压电式传感器工作原理及压电元件常用结构

6、形式2.5.3 压电式传感器的测量电路2.5.4 压电式传感器的应用举例2.6 磁电式传感器（不作要求）2.6.1 磁电感应式传感器的工作原理2.6.2 磁电感应式传感器的结构2.6.3 应用举例2.7 热电式传感器（重点）2.7.1 金属热电阻传感器2.7.2 半导体热敏电阻传感器2.7.3 热电偶传感器2.7.4 集成温度传感器2.7.5 热电式传感器应用举例习题与思考题题2-1 （参考P17传感器的概念与定义，传感器的命名与分类）题2-2 （参考P5P6和P17P18P19P20有关传感器静态特性和动态特性内容）题2-3 （参考P24公式2-10，对其物理意义的解读）题2-4 （参考P2

7、6P27测量电路分析和比较，公式2-18）题2-5 2-6（参考P34P35P36电容传感器的类型和特征）题2-7 （参考P41P50 电感式传感器）题2-8 （参考P46公式2-65，对其物理意义的解读）题2-9 （参考P48公式2-67，对其物理意义的解读）题2-10 （参考P46零点残余电动势）题2-17 （参考P64 热电阻温度特性和P66热电效应基本概念之比较）题2-18 （参考P69 表2-1）题2-19 （参考P69P70P71 热电偶冷端温度的处理）题2-20 （参考P70 补偿导线法）题2-21 （应变片灵敏度 ,差动直流电桥输出电压 ，注意：应变值单位为10E-6，即）题2

8、-22 （应变片灵敏度 , 判断差动直流电桥输出电压套用P27 公式2-17，注意：应变值单位为10E-6，即）题2-23 （注意：书中有误,应该标注成共地。参考P37变压器电桥 公式 2-45结合变面积式电容器电容量计算方式）题2-24 （参考P38运算放大器电路 公式 2-48，2-49结合变间隙式电容器电容量计算方式）题2-25 （注意：书中有误，u和u0标反了！ 答：L1=L0-L L2=L0-LR1=R2=R代入： 考虑到：L R简化得到： ）题2-26 （参考P64 公式 2-85，2-86）题2-27（参考P64 公式 2-87）题2-28题2-29题2-30题2-31（参考P7

9、1 例2.2，学着举一反三）补充题1：提高传感器性能的技术途径主要有哪些？ （P20）补充题2：常用的温度传感器之分类答：接触式温度传感器： 1）热电偶2）热电阻 金属热电阻半导体热敏电阻3）集成温度传感器 模拟式温度传感器数字式温度传感器非接触式温度传感器： 红外温度传感器补充题3：光电耦合器的工作原理及特点答：在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。光电耦合器的特点

10、是可实现电信号的隔离传输，即输入端与输出端之间既能传输电信号，又具有电的隔离性。光电耦合器可以传输交流信号，又可以传输直流信号。光电耦合器具有传输效率高、隔离度好、抗干扰能力强、寿命长、体积小和质量小的优点。第3章 新型传感器3.1 气敏和湿敏传感器3.1.1 气敏电阻式传感器3.1.2 离子感烟传感器3.1.3 湿敏电阻式传感器3.2 霍耳传感器（重点）3.2.1 半导体材料的霍耳效应3.2.2 霍耳元件的结构、符号及基本电路3.2.3 霍耳元件的特征参数3.2.4 霍耳传感器的连接方式和输出电路3.2.5 霍耳传感器应用3.3 感应同步器3.3.1 感应同步器的类型及结构3.3.2 感应同

11、步器的工作原理3.3.3 感应同步器输出信号的鉴别方式3.4 磁栅式传感器3.4.1 磁栅3.4.2 磁头3.4.3 磁栅式传感器的工作原理3.4.4 信号处理方式3.4.5 磁栅式传感器的应用3.5 热电型红外线传感器（重点）3.5.1 红外测温原理3.5.2 常见的红外传感器3.5.3 红外传感器使用中应注意的问题3.6 光电式传感器（重点）3.6.1 光电效应3.6.2 光电器件3.6.3 光电元件的特性3.6.4 光电元件应用3.7 光纤传感器3.7.1 光导纤维的结构和导光原理3.7.2 光纤传感器的工作原理3.7.3 光纤传感器的分类3.7.4 光纤传感器的应用3.8 图像传感器3

12、.8.1 CCD图像传感器的基本结构和工作原理3.8.2 CCD图像传感器的应用3.9 传感器的智能化与微型化3.9.1 智能传感器3.9.2 微型传感器习题与思考题题3-7（参考P100P103）问：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。题3-8（参考P107P108光电元件应用实例归纳如下）问：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：光电传感器设计灵活，形式多样，在越

13、来越多的领域内得到广泛的应用。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或者V。题3-12（参考P84P85）问：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。题3-13（参考P84P85解读霍尔电势推导）问：为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？答：由霍尔电

14、势： （n为载流子密度）式中可知： 1）一般金属中载流子密度很大，所以金属材料的霍尔效应不明显； 2）而绝缘材料的电子的迁移率很小，故也不宜做成霍尔元件；3）而在半导体材料中，载流子密度较大，又因为电子的迁移率比空穴的大，即NPp，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。补充题1：什么是光谱特性？和频率特性区别在哪里？（参考P104和 P106）补充题2：红外传感器可分哪两类？其探测机理又有何差异？答：红外传感器（也称为红外探测器）是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射的。红外传感器的种类很多，按探测机理的不同，分为红外热传感器和红外光子（光电）传感器两大类。前者对整个红外波段

15、均有响应（称为无选择性），后者仅对确定波段有响应。 红外热传感器的工作是利用辐射热效应。探测器件接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号。与光子传感器相比，热传感器的探测率比光子传感器的峰值探测率低，响应速度也慢得多。但热传感器光谱响应宽而且平坦，响应范围可扩展到整个红外区域，并且在常温下就能工作，使用方便，应用仍相当广泛。红外光子传感器的工作原理是基于光电效应。其主要特点是灵敏度高，响应速度快，响应频率高。但红外光子传感器一般需在低温下才能工作，故需要配备液氦、液氮制冷设备。此外，光子传感器有确定的响应波长范围，探测波段较窄补充题3：试用霍尔传感器设计一套测

16、转速系统。第4章 检测系统中信号的转换与调理4.1 电桥（重点）4.1.1 直流电桥4.1.2 交流电桥4.2 信号的放大与隔离4.2.1 测量放大器（重点）4.2.2 程控增益放大器4.2.3 隔离放大器4.3 调制与解调4.3.1 调幅及其解调（重点）4.3.2 调频及其解调4.4 滤波电路4.4.1 低通滤波器4.4.2 高通滤波器4.4.3 带通滤波器4.4.4带阻滤波器4.5 信号变换电路4.5.1 采样一保持器4.5.2 信号转换电路（重点）4.6 线性化4.7 温度补偿技术4.7.1 温度误差灵敏度4.7.2 并联式温度补偿原理4.7.3 反馈式温度补偿原理4.7.4 综合应用实

17、例习题与思考题题4-1题4-2（参考P127测量放大器）题4-3（参考P124P126电桥）答：电桥就是将非常微弱的被测量转化为电信号的一种专门电路，以便提供后续电路（如放大电路）进行信号处理。主要有直流和交流电桥电路。电桥由有四个桥臂组成，一个对角接激励电源，另一个作为输出。题4-6（参考P141P142）答：无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源

18、滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。题4-9（参考P136）题4-14（参考P137）原题目：用图解法来说明信号同步解调的过程 改为： 用图解法来说明信号调幅和同步解调过程题4-19（参考P154）第5章 检测系统中的抗干扰技术5.1 检测系统中的干扰5.1.1 干扰的种类、噪声源及防护办法5.1.2 干扰的传播5.2 常用抗干扰技术5.2.1 屏蔽技术5.2.2 接地技术5.2.3 隔离技术5.2.4 滤波器5.2.5 软件抗干扰技术习题与思考题题5-4（参考P154）（1）信噪比：（2）提示：滤波，差动测量放大器电路及

19、选择低噪声的运放芯片补充题1：干扰的形成必须同时具备哪些因素？又有哪些方法和措施可以消除或减弱噪声干扰？（参考P166P172）第6章 自动检测技术应用举例6.1 电感式微位移测量仪6.1.1 测量仪的组成6.1.2 传感器及其信号处理电路6.1.3 单片机及其扩展6.1.4 键盘、显示与打印6.1.5 数字低通滤波与插值6.2 检测技术在智能楼宇中的应用6.2.1 空调系统的监控6.2.2 给排水系统6.2.3 火灾监视与控制系统6.2.4 门禁与防盗系统6.2.5 电梯的运行管理6.3 检测技术在全自动洗衣机中的应用6.3.1 全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构6.3.2 模糊全自动洗衣机

20、的模糊推理6.3.3 洗衣机物理量检测6.3.4 控制软件6.4 检测技术在环境检测中的应用6.4.1 检测电路6.4.2 A/D模板6.4.3 系统标定及数据处理6.5 检测技术在数控机床中的应用6.5.1 各传感器在加工过程中的作用6.5.2 系统的报警、故障自诊功能6.6 布匹长度自动记录与控制仪6.6.1 测量原理6.6.2 系统功能6.6.3 软件结构习题与思考题第7章 自动检测系统的设计7.1 自动检测系统及设计原则7.1.1 开环检测系统7.1.2 闭环检测系统7.1.3 自动检测系统设计原则7.2 自动检测系统的设计步骤7.2.1 自动检测系统的分析7.2.2 自动检测系统总体

21、方案的设计7.2.3 自动检测系统硬件的设计7.2.4 自动检测系统软件的设计7.2.5 系统集成7.3 加热炉温度测控系统设计7.3.1 温度测控系统的设计要求与组成7.3.2 温度测控系统的硬件电路7.3.3 温度测控系统的软件设计习题与思考题第8章 自动检测技术的发展方向8.1 现场总线技术8.1.1 CAN(控制器局域网络)8.1.2 LonWorks(局部操作网络)8.1.3 PROFIBUS(过程现场总线)8.1.4 HART(可寻址远程传感器数据通路)8.1.5 FF(现场总线基金会现场总线)8.2 虚拟仪器8.2.1 虚拟仪器的发展与特点8.2.2 虚拟仪器的结构组成8.3 网

22、络化测控系统8.3.1 网络化测控系统的特点与发展8.3.2 网络化测控系统的体系结构习题与思考题第9章 虚拟仪器系统的应用9.1 LabVIEW简介9.1.1 LabVIEW概述9.1.2 LabVIEW的运行机制9.1.3 LabVIEW应用9.2 虚拟电子秤系统9.2.1 虚拟电子秤系统组成9.2.2 虚拟电子秤程序设计9.3 大气污染虚拟检测系统9.3.1 当今城市环境现状9.3.2 SO2测量原理9.3.3 氮的氧化物浓度的测量9.3.4 二氧化硫浓度的计算9.3.5 二氧化氮浓度的计算9.3.6 主程序设计习题与思考题参考文献传感器与检测技术试卷及答案 （ （ （ （试卷一 试卷一

23、 试卷一 试卷一） ） ） ） 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

24、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

25、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Y0.01，本次采样值为 0.315，上次采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（ ） A0.301 B0.303 C0.308 D0.315 10若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（ ） A1.22mV B2.44mV C3.66mV D4.88mV 11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x(t)的傅里

26、叶变换为X（f） ，则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ ） 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。

27、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1.8105Mpa,其中压阻系数L为 Pa-1。 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 1 2 3 4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 。 三、问答题（本大题

28、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f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求： （1）被测轴的转速是每分钟多少转？ （2）在上述情况

29、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x(t)=x0sint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） 38 / 38文档可自由编辑打印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VREF=10V，输入信号D3D2D1D0=1000， 试计算输出电压V0=？ 35已知某信号的傅里叶级数展开式为 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。 （ （ （ （答案一 答案一 答

30、案一 答案一） ） ） ） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分） 1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12 分） 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

31、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） （ （ （ （试卷二 试卷二 试卷二 试卷二） ） ） ） 一、填空题(每空1分，共15分) 1.如果仅仅检测是

32、否与对象物体接触，可使用_作为传感器。 2.红外图像传感器由红外敏感元件和_电路组成。 3.在电阻应变片公式，dR/R=(1+2)+E中，代表_。 4.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是_。 5.当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由_所决定。 6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_指标。 7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和_。 8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_条件。 9.热电偶电动势由_电动势和接触电动势两部分组成。 10.SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_的微量

33、气体。 11.有源滤波器由集成运放和_组成。 12.采用_电源供电的电桥称为交流电桥。 13.多路模拟开关由_和多路双向模拟开关组成。 14.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_。 15.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当时，它们的互相关函数Rxy()=_。 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共 15 分) 1.对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ) A.接近零 B.尽量低些 C.尽量高些 D.任意 2.( )传感器可用于医疗上-50150之间的温度测量。 A.金属辐射

34、式 B.热电偶 C.半导体三极管 D.比色计 3.信号传输过程中，产生干扰的原因是( ) A.信号是缓变的 B.信号是快变的 C.干扰的耦合通道 D.信号是交流的 4.差动电桥由环境温度变化引起的误差为( ) 5.概率密度函数提供了随机信号( )的信息。 A.沿频率轴分布 B.沿幅值域分布 C.沿时域分布 D.沿尺度分布 6.非线性度是表示校准曲线( )的程度。 A.接近真值 B.偏离拟合直线 C.正反行程不重合 D.重复性 7.非周期信号的频谱是( ) A.连续的 B.离散的 C.基频的整数倍 D.脉冲函数 8.莫尔条纹光栅传感器的输出是( ) 传感器与检测技术试卷及答案 7 A.数字脉冲式

35、 B.调幅式 C.调频式 D.正弦波 9.半导体应变片具有( )等优点。 A.灵敏度高 B.温度稳定性好 C.可靠性高 D.接口电路复杂 10.一阶系统的动态表征参数是( ) A.线性度 B.固有频率 C.阻尼比 D.时间常数 11.常用于测量大位移的传感器有( ) A.感应同步器 B.应变电阻式 C.霍尔式 D.涡流式 12.将电阻应变片贴在( )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 13.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( ) A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 14.结构型传感器是依靠传感器( )的变化实现

36、信号变换的。 A.材料物理特性 B.体积大小 C.结构参数 D.电阻值 15.阻抗头是测量振动系统( )的拾振器。 A.振动位移 B.振动加速度 C.激振力 D.激振力及其响应 三、问答题(每小题5分，共30分) 1.在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性? 2.设载波的中心频率为f0试根据图a、图b所示调制信号定性画出相应调频波波形。 3.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数： x1(t)=sin3t，x2(t)=e-t，x3(t)=esint，x4(t)=(t)， x5(t)=sin(0.5t) 4.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭

37、矩传感器。 5.简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。 6.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移量?为什么? 四、计算题(每小题8分，共24分) 1.已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为1齿时，转速测量误差是多少? 2.由RC组成无源低通滤波器，已知R=500()，C=10(F)，试求： (1)截止频率f0，并画出该滤波器的幅频示意图。 (2)设输入信号x(t)=0.2cos (125

38、.6t-/4),判断其是否在该滤波器的通频带内。 3.试绘出x(t)=2cos(2f0t)+3 的时域图和频域图。 五、应用题(每小题8分，共16分) 1.试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。 (1)用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理； (2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。 2.如图所示，轴工件用前后顶尖支承纵向磨削外园表面，在加工过程中，径向力 Py和切向力 Pz大小基本不变，但着力点位置沿轴向移动，现在前后顶尖上粘贴电阻应变片测量工件所受的Pz。 (1)在图中标明应变片的位置及Pz的测量电桥。 (2)着力点移动对测量结果有无影响?为什么? （ （ （ （答案

39、二 答案二 答案二 答案二） ） ） ） 一、填空题(每空1分，共15分) 1. ON-OFF型微动开关 2.电子扫描 3.材料压阻系数 4.金属 5.磁头所处的位置 6.动态性能 7.标准测试系统 8.不失真测量 9.温度差 10.低 11.RC网络 12.交流 13.地址译码器 14.细分 15. 0 二、单项选择题(每小题 1分，共15分) 1.C 2.C 3.C 4.D 5.B 6.B 7.A 8.A 9.A 10.D 11.A 12.C 13.B 14.C 15.D 三、问答题(每小题5分，共30分) 1.在静态测量中，根据绘制的定度曲线，可以确定测量系统的三个静态特性：灵敏度，非线

40、性度，回程误差。 2.调频波波形频率 f与中心频率f0和调制波幅值的关系 f=f0f,f 为频率偏移，与X(t)幅值成正比。 3.x1(t) x3(t) x5(t)周期函数，x2(t) x4(t)非周期函数。4. 1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩，如电阻应变式扭矩传感器。 2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 5.布置原则有： (1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用； 单臂电桥无温度补偿作用，差动和

41、全桥方式具有温度补偿作用。 6.优点： 能实现非接触测量，结构简单，不怕油等介质污染。 涡流传感器不能测量大位移量，只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。 四、计算题(每小题8分，共24分) 1.(1)测量时，齿轮随工作轴一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通也变化一次，因此，线圈感应电动势的变化频率f等于齿轮的齿数 Z与转速n的乘积。 五、应用题(每小题8分，共16分) 1.(1)传感器的结构如图a所示，它由传力块、弹性圆桶、双螺管线圈、衔铁、传感器座等几部分组成。原理：被测力 F 通过传力块作用在弹性圆桶上，弹性圆桶的变形带动衔铁移动，使双螺管线圈的电感量发生变化，从而

42、实现力的测量。 (2) 电桥的接法如图b 所示： 2. (1)应变片(R1、R2、R3、R4)粘贴位置如图a所示；测量电桥如图b所示。 (2)根据以上位置布片和电桥接法，着力点位置的变化不会影响 Pz 的大小，因为在顶尖上的分力 Pz1、Pz2，Pz=Pz1+Pz2，由 Pz1、Pz2引起的电阻 R1、R3的变化值之和保持不变，故Pz的测量不受着力点的移动而改变。 （ （ （ （试卷三 试卷三 试卷三 试卷三） ） ） ） 一 填空（每空 1分，共20分） 1.通常传感器由部分组成， 是能把外界转换成器件和装置。 2.金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象 称效应；固体

43、受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象 称效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆 弧部分使灵敏度K 下降了，这种现象称为效应。 3.差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而 实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为 电压；利用差动变压器测量位移时如果要求区别位移 方向（或正负）可采用电路。 4.把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在 另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称 效应，这个电动势称为电势。外加磁场 使半导体（导体）的电阻值随磁场变化的现象成效应。 5.某些电介质当沿一定方向对其施力而

44、变形时内部产生极化现象，同时在 它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种 现象称为效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生 形变，这种效应又称效应。 6.在光线作用下电子逸出物体表面向外发射称效应； 入射光强改变物质导电率的现象称效应；半导体材料 吸收光能后在PN 结上产生电动式的效应称效应。 7、块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内 部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称 传感器；这种传感器只能测量物体。 8、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中 会产生电动势，这种现象称效应；若两金属类型相同两端

45、温度不同，加热一端时电路中电动势E =。 二 选择题（每空1分，共20分） 电阻应变片 磁敏电阻 霍尔元件 气敏传感器 湿敏传感器 光电耦合器 压电传感器 电容传感器 热敏电阻 CCD电荷耦合器 压阻式传感器 光纤传感器 磁电传感器 光电二极管 差动变压器 热释电器件 磁敏晶体管 电涡流传感器 光电池 超声波传感器 热电偶 红外传感器 色敏传感器 正确选择以上传感器填入以下空内： 1可以进行位移测量的传感器有、； 2可以完成温度测量的有、； 3半导体式传感器是、； 4光电传感器有、； 5用于磁场测量的传感器、； 6进行振动（或加速度）测量的传感器、； 7利用物体反射进行非电量检测的传感器、；

46、三 计算 (每题5分，共10分) 1、图为一直流应变电桥，E = 4V，R1=R2=R3=R4=350， 求：R1为应变片其余为外接电阻， R1增量为R1=3.5 时输出U0=?。 R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同，其余为电阻，电压输出U0=?。 R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。 R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。 2 石英晶体加速计及电荷放大器测量机械振动，已知加速度计灵敏度为 5pc/g，电荷放大器灵敏度为50mv/pc，当机器达到最大加速度时的相应输出电压幅值为2V，试求机械的振动加速度(单位g)。 四 问答题（每题5分，共10分）

47、 1压力传感器测量砝码数据如下，试解释这是一种什么误差，产生这种误差的原因是什么。 N(g) 0 1.0 2 3 4 5 正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5 反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5 2解释下列磁敏传感器： 磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同？ 磁敏晶体管与普通晶体管的不同之处是什么？ 磁敏电阻与霍尔元件属同一类磁电转换元件，在本质上有什么不同？ 五 电路分析（每题5分，共20分） 。下图左是电容式差压传感器，金属膜片与两盘构成差动电容C1、C2 ,两边压力分别为P1、P2。下图右为二极管双T型电路，电路中电容是左图中差动电容，UE电源是占空比为50%的方波。

48、试分析： 当两边压力相等P1=P2时负载电阻RL 上的电压U0值； 当P1P2时负载电阻RL上电压U0大小和方向（正负）。 。图为酒精测试仪电路，A是显示驱动器。 问：TGS812是什么传感器？ 2、5 脚是传感器哪个部分，有什么作用？ 分析电路工作原理，调节电位器RP有什么意义? 。图为光电传感器电路，GPIS01是光电断路器。分析电路工作原理： 当用物体遮挡光路时晶体三极管VT 状态是导通还是截止？ 二极管是一个什么器件，在电路中起到什么作用？ 如果二极管反相连接晶体管VT状态如何？ 。下图是电阻应变仪电路框图，电桥采用交流供电，应变信号为一正弦变化的信号频率为 20Hz，振荡频率4KHz

49、。请画出放大器、相敏检波器、低通滤波器的输出波形示意图。 （ （ （ （答案三 答案三 答案三 答案三） ） ） ） 一.填空（每空1 分，共20分） 1. 通常传感器由敏感元件、转换元件、基本转换电路三部分组成， 是能把外界非电量转换成电量的器件和装置。 2. 金属丝在外力作用下发生机械形变时它的电阻值将发生变化，这种现象 称应变效应；固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称 压阻效应。直线的电阻丝绕成敏感栅后长度相同但应变不同，圆弧部分 使灵敏度K下降了，这种现象称为横向效应。 3. 差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而 实际上差动变压器输出电压不为零，我们把

50、这个不为零的电压称为 零点残余电压；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或 正负）可采用相敏检波电路。 4. 把一导体（或半导体）两端通以控制电流I，在垂直方向施加磁场B，在 另外两侧会产生一个与控制电流和磁场成比例的电动势，这种现象称 霍尔效应，这个电动势称为霍尔电势。外加磁场使半导体（导体） 5. 的电阻值随磁场变化的现象成磁阻效应。 某些电介质当沿一定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在 它的表面产生符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种 现象称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生 形变，这种效应又称逆压电效应。 6. 在光线作用下电子逸出

51、物体表面向外发射称外光电效应；入射光强 改变物质导电率的现象称光电导效应；半导体材料吸收光能后在 PN结上产生电动式的效应称光生伏特效应。 7. 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内 部会产生一圈圈闭合的电流，利用该原理制作的传感器称电涡流 传感器；这种传感器只能测量金属物体。 8. 不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中 会产生电动势，这种现象称热电效应效应；若两金属类型相同两端 温度不同，加热一端时电路中电动势E =0。 二.选择题（每空1分，共20分） 电阻应变片 磁敏电阻 霍尔元件 气敏传感器 湿敏传感器 光电耦合器 压电传感器 电

52、容传感器 热敏电阻 CCD电荷耦合器 压阻式传感器 光纤传感器 磁电传感器 光电二极管 差动变压器 热释电器件 磁敏晶体管 电涡流传感器 光电池 超声波传感器 热电偶 红外传感器 色敏传感器 正确选择以上传感器填入以下空内： 1.可以进行位移测量的传感器有光纤传感器、差动变压器、电阻传感器； 2.可以完成温度测量的有热电偶、热敏电阻；热释电；3.半导体式传感器是磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器； 4.光电传感器有光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管； 5.用于磁场测量的传感器霍尔器件、磁敏晶体管； 6.进行振动（或加速度）测量的传感器磁电传感器、压电传感器； 7.利用物体反射进

53、行非电量检测的传感器超声波传感器、红外传感器； 三.计算 (每题5 分，共10分) 1.图为一直流应变电桥，E = 4V， R1=R2=R3=R4=350， 求：R1为应变片其余为外接电阻，R1增量为R1=3.5 时输出U0=?。 R1、R2是应变片，感受应变极性大小相同其余为电阻，电压输出U0=?。 R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。 R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性，邻臂异性，电压输出U0=?。 2.石英晶体加速计及电荷放大器测量机械振动，已知加速度计灵敏度为5pc/g，电荷放大器灵敏度为50mv/pc，当机器达到最大加速度时的相应输出电压幅值为2V，试求机械的振动加速度(单位g)。 四.问答题（每题5分，共10分） 1.压力传感器测量砝码数据如下，试解释这是一种什么误差，产生这种误差的原因是什么。 N(g)012345 正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5 反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5 解：迟滞误差；静态误差；传感器本身材料的缺陷造成。 2.解释