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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流传感器试卷和答案.精品文档. 浙江工业大学成教学院试卷B（答案）课程 传感器与测试技术 姓名_ _供参考，如有疏忽，请指正_ 题序一二三四五六七八九十总评计分命题：一、单项选择题（将答案号写在括号内,每题1分,共10分）1莫尔条纹的宽度是由光栅常数和光栅的夹角决定的 ( A )A 光栅常数越大，光栅的夹角越小, 莫尔条纹的宽度越宽B 光栅常数越大，光栅的夹角越小, 莫尔条纹的宽度越宽C 光栅常数越小，光栅的夹角越小, 莫尔条纹的宽度越宽D 光栅常数越小，光栅的夹角越大, 莫尔条纹的宽度越宽2 一阶传感器的时间常数越小,（ A ）频率响应特性越
2、好。A频率响应特性越好 B频率响应特性越差 C 灵敏度越大 D 灵敏度越小 3二阶传感器中，如输入为一正弦信号，一般来说,输出信号的 （ B ）A 频率变化，幅值和相位不变化 B 频率不变化 , 幅值和相位变化C 频率不变化，幅值和相位不变化 D 频率相位不变化，幅值变化4光栅式传感器中，如横向莫尔条文之间的距离为4mm, 则辩向电路的两个光电元件的距离应为 （ A ）A. 1mm B 2mm C 4mm D 8mm5单晶硅材料受到应力作用后，其（ D ）发生明显变化，这种现象称为压阻效应。A 面积 B 长度 C 体积 D 电阻率6 热敏电阻的标称电阻是指温度在（ A ）的电阻值A 25 C
3、B 0 C C 100 C D 273 C7光电池的工作原理是基于_： CA光电发射效应 B光电导效应 C光伏效应 D热敏效应8下列关于光电耦合器的叙述中，不正确的是_：DA光电耦合器实现了信号的光耦合和电隔离。B光电耦合器可以实现脉冲转换与直流电平转换，作为不同逻辑电路的接口。C光电耦合器的响应快、寿命长。D光电耦合器可以实现电光电双向信号传输。9下列关于磁阻元件的叙述中，不正确的是_：BA在弱磁场中，电阻与磁场呈平方特性；在强磁场中，电阻与磁场呈线性特性。B在弱磁场中，电阻与磁场呈线性特性；在强磁场中，电阻与磁场呈平方特性。C为了提高灵敏度，磁阻元件通常都做的很薄。D磁阻元件的工作基础是磁
4、阻效应。10磁敏二极管与在其上施加的偏压和磁场的关系是_：AA在正向偏压、正向磁场作用下，随着磁场的增大，磁敏二极管的电阻增大。B在正向偏压、反向磁场作用下，随着磁场的增大，磁敏二极管的电阻增大。C在反向偏压、正向磁场作用下，随着磁场的增大，磁敏二极管的电阻增大。D在反向偏压、反向磁场作用下，随着磁场的增大，磁敏二极管的电阻增大。二、填空题（每空1分，共10分）：1、电涡流传感器中线圈的激励频率越高，电涡流的贯穿深度越 浅 ,导体的电阻率越大，电涡流的贯穿深度越_深_。2、金属电阻应变片温度误差的产生主要是由 电阻温度系数的影响 和试件、电阻丝材料的线膨胀系数不同 引起的。3压电式传感器的放大
5、电路主要有 电压放大 和 电荷放大 两种。4霍尔传感器的厚度越小，灵敏度 越大，输入输出电阻越 大 。5、电涡流传感器根据激励的频率不同，分为 高频反射 式和 低频透射式。三、是非题（每题1分，共10分） 1、任何周期信号都是由多个简谐信号合成的（ ） 对2、信号的时域描述和频域描述只是同一个信号在不同域中的两种表示方法。（ ）对3、差动变压器中提高初级线圈的电压，则灵敏度增加，漂移增大（ ）对 4、信号的时域描述和频域描述只是同一个信号在不同域中的两种表示方法。（对 ） 5、自相关函数是奇函数，其图形对称于原点。（ 错 ） 6、金属导体内产生的涡流由于趋肤效应，随着频率的增大，其贯穿深度也随
6、之增大。（错 ） 7、对于金属导体和半导体材料而言，都能产生霍尔效应，只不过，半导体材料的灵敏度要大一些，适合于作霍尔元件。（对 ） 8、差动变压器是利用线圈间自感的变化来实现非电量测量的。（ 错 ） 9、常系数线性系统稳定输出信号的频率与输入信号的频率相同。（对 ） 10、绝对式码盘一般采用格雷码，而不是二进制码。（对 ）四、简答题（每题5分共20分）1 漂移 输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化的现象称为飘移。产生飘移的主要原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境的变化。最常见的飘移是温度飘移。 2 应变片绝缘电阻 应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测件之间的电
7、阻值。通常要求应变片绝缘电阻在50-100M。 3、频谱的收敛性 信号的各谐波振幅总的趋势是随着谐波次数的增高而逐渐减小，当谐波次数无限增高时，谐波分量的振幅也就无限地趋小，这称为频谱的收敛性4 应变效应 半导体或导体在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值发生变化，这种现象称为“应变效应”。 五、计算及应用题（共50分）： 1、应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径D10cm，材料的弹性模量E205109N/m2，用它来称50吨的物体，若用电阻丝式应变片，变变片的灵敏度S2，R120，问电阻变化是多少？ （10） 2、用一缓变信号调制一载波，试画出调幅波的幅频图并计算调幅波的频带宽度。 （
8、10） 3、压电式加速度的电压前置放大器的总电容C=1000pf, 总电阻 R=500M,传感器的机械系统固有频率为 f0 = 30 khz, 相对阻尼系数 = 0.5 。 求幅值误差下于 2 % 时，其使用的频率范围。 （15） 4、画出电容式传感器的差动脉冲调制测量电路，并说明其原理。 （15） 答案： 1应变= F /（SE）= 50*9.8*1000/（ 3.1416* 0.052* 205* 109） = 304 R= R*S*= 120*2*304*10-6 = 0.07296 电阻的变化为 0.07296 2调幅波的幅频图如下 图中 M 为调幅系数，f1= 950 hz f2 =
9、995 hz f3 =1000 hz f4 =1005hz f5 =1050hz 频带宽度为：f5-f1 = 100hz3 根据压电加速度计频率响应特性可知，下限截至频率取决于前置放大器的参数， 对电压前置放大器而言，实际输入电压与理想输入电压之比的相对幅频特性为： K = ，= 5*=0.5s 有题意可知：K = 1-0.02=0.98 根据公式计算可得： 频率的下限为：1.6HZ 传感器的上限频率由传感器本身频率特性决定 实际输入电压与理想输入电压之比为： 为系统的固有频率，0.5 根据题意：=1.02 解上述方程可得： 或 0.042 上述方程中应取的答案为：0.042 传感器的上限频率
10、为 *= 0.205*30=6.25 Khz 所以传感器的使用频率为：1.6 HZ - 6.25 Khz4 脉冲宽度调制电路如图所示。图中Cx1,Cx2为差动式电容式传感器，电阻R1= R2,A1,A2 为比较器。 当双稳态触发器处于某一状态，Q=1,/Q=0 , /Q=0,电容器Cx2上已冲电压通过D2迅速放电至零电平，与此同时，A点高电位通过R1对Cx1充电，时间常数 1=R1Cx1,直至F点电位高于参考电压Ur,比较器A1输出正跳变信号。A1输出正跳变信号，激励触发器翻转，使Q=0,/Q=1；于是A点为低电位，Cx1上已冲电压通过D1迅速放电至零电平，而B点高电位通过R2对Cx2充电,
11、时间常数 2=R2Cx2 ,直至G点电位高于参考电压Ur,。比较器A2输出正跳变信号，使触发器翻转，重复前述过程。 设 Cx1= C0+C , Cx2= C0-C T1，T2为Cx1，Cx2充电至Ur时所需时间，U1为触发器输出的高电平值，根据电路知识可知： = 所以输出电压与电容的变化呈正比，通过电压的测量可得到电容的变化值。传感器原理与应用试题答案（一）一填空（在下列括号中填入实适当的词汇，使其原理成立 5分）1用石英晶体制作的压电式传感器中，晶面上产生的电荷与作用在晶面上的压强成正比，而与晶片几何尺寸和面积无关。2把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据变压器的基本原理制
12、成的，其次级绕组都用同名端反向形式连接，所以又叫差动变压器式传感器。3闭磁路变隙式电感传感器工作时，衔铁与被测物体连接。当被测物体移动时，引起磁路中气隙尺寸发生相对变化，从而导致圈磁阻的变化。4电阻应变片是将被测试件上的应变转换成电阻的传感元件。5影响金属导电材料应变灵敏系数K。的主要因素是导电材料几何尺寸的变化。评分标准：每填一个空，2.5分，意思相近2分。二选择题（在选择中挑选合适的答案，使其题意完善每题4分）1电阻应变片的线路温度补偿方法有（ A.B.D ）。A差动电桥补偿法B补偿块粘贴补偿应变片电桥补偿法C补偿线圈补偿法D恒流源温度补偿电路法2电阻应变片的初始电阻数值有多种，其中用的最
13、多的是（B）。A 60 B120 C200 D3503通常用应变式传感器测量（BCD）。A温度 B速度 C加速度 D压力4当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离d增加时，将引起传感器的（B,D）。A灵敏度增加 B灵敏度减小C非统性误差增加 D非线性误差减小5在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于（BD）。A外光电效应 B内光电效应C光电发射 D光导效应评分标准： 345题回答对一个2分，1题（A.B.D）回答对一个2分，两个3分，2题（B）不对没有得分。三、回答下列问题（每题5分，答出原理3分，说明2分）1什么1/2桥能提高灵敏度，减小非线性；利用桥路中相邻臂电阻变化相反，对邻臂电阻变化相
14、同的特点，将两个工作应变片接入电桥的相邻臂，并使它们一个受拉，另一个受压，如图所示，称为半桥差动电桥，半桥差动电桥电路的输出电压为评分标准：说明出划线部分的重点意思得1.5分，回答完整2分写出平衡条件：1分设平衡时R1=R2=R3=R4=R，又R1=R2 =R则得证结论：2分（a）半桥差动；（b）全桥差动可知半桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度也比单一应变片工作时提高了一倍。2谓压阻效应：.固体受到力的作用后，其电阻率（或电阻）就要发生变化，这种现象称为压阻效应。评分标准：说明2分表达式3分3间导体定律由导体A、B组成的热电偶，当插入第三种导体时，只要该导体两端的温度相同，插入导体C
15、后对回路总的热电势无影响。评分标准：说明3分表达式2分4.周边固支；压力均布；小挠度。评分标准：回答三条满分，一条2分，两条4分，三条5分5电压放大器：适合高频量测量，更换导线灵敏度要重新标定。 电荷放大器：适合高低频量测量，灵敏度与导线长度无关，只与反馈电容有关。评分标准：（说明：意思相近4分。若答电压放大器放大电压，电荷放大器放大电荷不得分。）四、作图并说明以下问题（每题6分 作图3分，说明3分）1通常沿机械轴方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”，评分标准：说明3分作图3分 注意图与说明一致2当衔铁处于中间位置时，d1=d2 ，初级线圈中产生交变磁通F1和F2，在次级线圈中
16、便产生交流感应电势。由于两边气隙相等，磁阻相等，所以F1=F2，次级线圈中感应出的电势 e21= e22 ，由于次级是按电势反相连接的，结果输出电压Usc=0。当衔铁偏离中间位置时，两边气隙不等（即d1d2），次级线圈中感应的电势不再相等（即e21e22），便有电压Usc输出。Usc的大小及相位取决于衔铁的位移大小和方向评分标准：说明3分作图3分3霍尔电势:评分标准：表达式3分，作图3分，看磁场的在磁通量B的表示符号与否，在，个别符号没有表示的适当减1分，磁通量B的表示符号不在的，不得分。4.当线圈通入交变电流I时，在线圈的周围产生一交变磁场H1，处于该磁场中的金属体上产生感应电动势，并形成涡
17、流。金属体上流动的电涡流也将产生相应的磁场H2，H2与H1方向相反，对线圈磁场H1起抵消作用，从而引起线圈等效阻抗 Z或等效电感L或品质因数相应变化。金属体上的电涡流越大，这些参数的变化亦越大。根据其等效电路，列出电路方程评分标准：回路方程写出3分作图3分5光纤位移传感器的工作原理1、 光纤位移传感器的结构及工作原理评分标准：满分6分：1结构原理图（2分）；2反射光接收原理示意图2分）3位移与输出电压曲线（2分）光源光敏元件分叉端顶端发射光纤束接收光纤束0.127mm典型投射距离被测目标(a)光源光敏元件传光光纤接收光纤CB2B1A被测表面探头到被测件距离(b)图1.2反射式光纤位移传感器结构
18、示意与原理示意图3、位移与输出电压曲线图16-13 位移-输出特性曲线输出位移前坡坡后光峰卷号：（A） （2009年5月）机密湖北师范学院期末考试试卷传感器与自动检测技术考试范围1-9章命题人张先鹤院系控制系考试形式闭卷课程类别必修学 期20091专业电气工程及其自动化大题号一二三四五班级题 分3024241012学号得 分姓名阅卷人总分本题得分一、填空题（本题共 30空，每空 1 分，共 30 分）1、将温度转换为电势大小的热电式传感器是 传感器，而将温度变化转换为电阻大小的热电式传感器是 （金属材料）或 （半导体材料）。2、光纤传感器由 、 和 三部分组成，光纤传感器一般分为两大类，即 光
19、纤传感器，也称为 光纤传感器，另一类是 光纤传感器，也称为 光纤传感器。3、实际使用中的传感器，其特性要受到环境变化的影响，为消除环境干扰的影响，广泛采用的线路补偿法包括 补偿型、 补偿型、 补偿型。4、电感式传感器也称为 传感器，它是利用 电磁感应 原理将被测物理量转换成线圈 自感系数 和 互感系数 的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化，从而实现非电量到电量的转换。5、热电偶传感器的工作基础是 ，其产生的热电势包括 电势和 电势两部分。热电偶的 定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础； 定律为制定分度表奠定了理论基础；根据 定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。6、用于
20、制作压电传感器的常用压电材料是 石英晶体 和 压电陶瓷。7、测量系统的静态特性指标主要有 灵敏度、线性度 、重复性 、 迟滞 、 漂移 等。本题得分二、简答题（本题共_4_小题,每小题 6 分，共 24分）。1、简述霍尔电动势产生的原理。2、简述传感器的定义3、直流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥的平衡条件是什么？直流电桥 优点：电源稳定电路简单，仍是主要测量电路； 缺点：直流放大器较复杂，存在零漂工频干扰。 交流电桥 优点：放大电路简单无零漂，不受干扰，为特定 传感器带来方便； 缺点：需专用测量仪器或电路不易取得高精度。直流电桥的平衡条件：R1R4=R2R34、光电池的工作原理。光电池的工作
21、原理是基于“光生伏特效应”,当光照射PN结的一个面时，电子空穴对迅速扩散，在结电场作用下建立一个与光照强度有关的电动势。本题得分三、应用题（本题共_2_小题，每小题 12 分，共 24 分）1、Pt100和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。2、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，R=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(R/R)。本题得分四、设计题（本题共_1小题,每小题 10 分，共 10 分）根据你所掌握传感器知识，设计一套测湿传感器（包括敏感元件的选择、测量电路的设计、采用的温度补偿及抗干扰措施）。本题得分五、计算题（本题共_1小题,每小题 12 分，共 12 分）已知如图(a)所示，Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50，试计算出Rt的值和Ra的值和电桥的输出电压VAB。其中（R1=10K，R2=5K，R3=10K，E=5伏，A=,B=）