【最新2014】中央電大傳感器與測(cè)試技術(shù)復(fù)習(xí)考試試題及答案資料小抄匯總可編輯版

試卷代號(hào)1107中央廣播電視大學(xué)第一學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題一、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1動(dòng)特性指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。2分辨力傳感器在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)出被測(cè)輸入量的最小變化值。3光柵在玻璃尺或玻璃盤上類似于刻線標(biāo)尺或度盤那樣，進(jìn)行長(zhǎng)刻線（一般為1012MM的密集刻劃，得到黑白相間、間隔相同的細(xì)小條紋，沒(méi)有刻劃的白的地方透光，刻劃的發(fā)黑，不透光。這就是光柵。4標(biāo)定在明確傳感器的輸出與輸入關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)度。二、填空題（每空1分，共30分）1靜態(tài)誤差是指?jìng)鞲衅髟谌砍虄?nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其_理論輸出值_的偏離程度。2傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是指?jìng)鞲衅髟谑艿诫S時(shí)間變化的_輸入量_作用時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系，通常稱為_(kāi)動(dòng)態(tài)模型_。3應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的_引線_與_被測(cè)試件_之間的電阻值。4容柵傳感器是在_變面積型_電容傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型傳感器。5變介電常數(shù)型電容傳感器可根據(jù)極間介質(zhì)的_介電常數(shù)_隨溫度、濕度改變而改變來(lái)測(cè)量溫度、濕度等。6為了改善變極距式電容傳感器的非線性，可以采用差動(dòng)技術(shù)，使輸出為兩電容之差。7低頻透射式渦流傳感器的測(cè)量原理是當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈之間放入金屬板后，引起接收線圈感應(yīng)電勢(shì)EZ的變化，金屬板的厚度越大，E2就_越小_。8壓電式傳感器中常采用兩片或兩片以上壓電晶體組合在一起使用，兩片壓電晶體構(gòu)成的傳感器有_串聯(lián)_和并聯(lián)兩種接法。9電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。10對(duì)霍爾元件可采用_電流_驅(qū)動(dòng)或_電壓_驅(qū)動(dòng)。11磁頭的功能是讀取磁柵上記錄信號(hào)，可分為靜態(tài)磁頭和動(dòng)態(tài)磁頭。12超聲波能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中_衰減_很小，因而穿透本質(zhì)大，碰到雜質(zhì)或分界面就會(huì)有顯著的_反射_。13為使探頭有效地向工件發(fā)射超聲波和有效地接收超聲波，必須使探頭和工件之間有良好的聲耦合。探頭和工件的耦合方式可分為直接接觸法和液浸法二種。14超聲波測(cè)厚儀從原理上分主要有共振式和脈沖反射式15測(cè)試系統(tǒng)中噪聲的形成必須具備噪聲源、耦合通道和對(duì)噪聲敏感的接受電路三個(gè)基本因素。16切削測(cè)力儀按原理分為壓電式、電阻應(yīng)變式兩類。17測(cè)溫方法可分接觸法與非接觸法。三、問(wèn)答題（每小題5分，共20分）1什么是莫爾條紋將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對(duì)重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。2熱電阻式傳感器有哪些類型熱電阻的類型包括鉑熱電阻、銅熱電阻、銦電阻、錳電阻等。3磁電式傳感器有何優(yōu)點(diǎn)磁電式傳感器直接從被測(cè)物體吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定，工作不需要電源、調(diào)理電路簡(jiǎn)單，靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。4聲波形成干涉條件是什么頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個(gè)波在空間相遇。，四、常用的超聲波探傷方法有哪些各有什么特點(diǎn)（IO分）有共振法、穿透法；脈沖反射法。共振法的特點(diǎn)是1可精確地測(cè)厚，特別適宜測(cè)量薄板及薄壁管；2工件表面光潔度要求高，否則不能進(jìn)行測(cè)量。穿透法具有以下特點(diǎn)1探測(cè)靈敏度較低，不易發(fā)現(xiàn)小缺陷；2根據(jù)能量的變化即可判斷有無(wú)缺陷，但不能定位；3適宜探測(cè)超聲波衰減大的材料；4可避免肓區(qū)，適宜探測(cè)薄板；5指示簡(jiǎn)單，便于自動(dòng)探傷；6對(duì)兩探頭的相對(duì)距離和位置要求較高。脈沖反射法的特點(diǎn)是1探測(cè)靈敏度高；2能準(zhǔn)確地確定缺陷的位置和深度；3可用不同波型探測(cè)，應(yīng)用范圍廣。五、簡(jiǎn)述傳感器的選用原則與設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮的因素。（10分）傳感器的選用原則和應(yīng)考慮的因素1仔細(xì)研究所測(cè)試的信號(hào)、分析測(cè)試環(huán)境和干擾因素、根據(jù)測(cè)試范圍確定選用什么樣的傳感器、確定測(cè)試方式、考慮傳感器的體積被測(cè)位置是否能安下，傳感器的來(lái)源、價(jià)格等因素。2傳感器靈敏度，頻率響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、精度。設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮的因素靈敏度、精確度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、測(cè)量方式、各環(huán)節(jié)之間的配合、并盡量兼顧體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于維修、價(jià)格便宜、便于攜帶、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化等一系列因素。六、影響測(cè)試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些如何防護(hù)10分1機(jī)械干擾。采取減振措施，一般可設(shè)置減振彈簧或減振橡膠。2光干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對(duì)光的屏蔽。3溫度干擾。采用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成屏蔽罩將需要防護(hù)的裝置屏蔽起來(lái)，并使罩內(nèi)溫度分布均勻。對(duì)于高精度的計(jì)量測(cè)試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，在測(cè)試的過(guò)程中還可采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ詼p小環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。4濕度干擾。環(huán)境去濕或在設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)采取防潮措施，如對(duì)電氣元件和印刷電路板等浸漬防潮漆或用機(jī)硅橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂等灌裝。5電磁干擾。屏蔽、接地和濾波等。試卷代號(hào)1107中央廣播電視大學(xué)20022003學(xué)年度第二學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題2003年7月一、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1傳感器傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于精確處理和應(yīng)用的另一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。2靜特性指?jìng)鞲衅髟谳斎肓康母鱾€(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。3霍爾效應(yīng)金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流I，在與薄片垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)，那么在垂直于電流和磁場(chǎng)方向的薄片的另兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)UH，UH的大小正比于控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。4莫爾條紋將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對(duì)重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。二、填空題（每空1分，共30分J1傳感器是測(cè)試系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，將被測(cè)系統(tǒng)或過(guò)程中需要觀測(cè)的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)。2絕對(duì)誤差是指_測(cè)理結(jié)果_與_被測(cè)參量真值_之間所存在的差值的絕對(duì)值。3為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括單絲自補(bǔ)償法、雙絲自補(bǔ)償法和橋路補(bǔ)償法。4利用導(dǎo)電材料的_電阻率_隨本身溫度而變化的溫度電阻效應(yīng)制成的傳感器，稱為熱電阻式傳感器。5容柵傳感器是在變面積型電容傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型傳感器。6當(dāng)自感式傳感器結(jié)構(gòu)和材料確定后，電感L為空氣隙截面積及空氣隙的函數(shù)。7低頻透射式渦流傳感器的測(cè)量原理是當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈之間放人金屬板后，引起接收線圈感應(yīng)電勢(shì)E2的變化，金屬板的厚度越大，E2就_越小_。8利用光生伏特效應(yīng)制成的光電器件有光敏二極管、光敏三極管和光電池等。9光電式編碼器由光源、光學(xué)系統(tǒng)、碼盤、光電接收元件及處理電路等組成。10石英晶體的X軸稱為_(kāi)電軸_，垂直于X軸的平面上壓電效應(yīng)最強(qiáng)；Y軸稱為_(kāi)機(jī)械軸_，沿Y軸的機(jī)械變形最明顯；Z軸稱為光軸或中性軸，Z軸方向上無(wú)壓電效應(yīng)。11對(duì)霍爾元件可采用_電流_驅(qū)動(dòng)或_電壓_驅(qū)動(dòng)。12超聲波能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透本領(lǐng)大，碰到雜質(zhì)或分界面就會(huì)有顯著的_反射_。13多普勒效應(yīng)引起的頻率變化稱為_(kāi)多普勒頻移_。14磁場(chǎng)屏蔽用的屏蔽體用強(qiáng)磁材料制成，由于_磁阻_極小，因而干擾源所產(chǎn)生的磁通大部分被限制在強(qiáng)磁屏蔽體內(nèi)。三、問(wèn)答題（每小題5分，共20分】1無(wú)失真檢測(cè)的條件是什么傳感器無(wú)失真檢條件是幅頻特性應(yīng)當(dāng)是常數(shù)（即水平直線）；相頻特性應(yīng)該是線性關(guān)系。2什么叫金屬應(yīng)變片的橫向效應(yīng)沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變X。必然引起應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變Y，也會(huì)引起其電阻的相對(duì)變化，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。3超聲波的波型有幾種是根據(jù)什么來(lái)分類的超聲波的波型有縱波、橫波、表面波（亦稱瑞利波）、蘭姆波。依據(jù)超聲場(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來(lái)分。4簡(jiǎn)述電容式傳感器的工作原理。兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為C式中極板間介質(zhì)的介電常數(shù)S極板的遮蓋面積；一極板間的距離。當(dāng)被測(cè)量的變化使式中的、S或任一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量C也就隨之變化。四、影響測(cè)試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些如何防護(hù)（10分）1機(jī)械干擾。采取減振措施，一般可設(shè)置減振彈簧或減振橡膠。2光干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對(duì)光的屏蔽。3溫度干擾。采用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成屏蔽罩將需要防護(hù)的裝置屏蔽起來(lái)，并使罩內(nèi)溫度分布均勻。對(duì)于高精度的計(jì)量測(cè)試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，在測(cè)試的過(guò)程中還可采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ詼p小環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。4溫度干擾。環(huán)境去濕或在設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)采取防潮措施，如對(duì)電氣元件和印刷電路板等浸漬防潮漆或用機(jī)硅橡膠或環(huán)氧樹(shù)脂等灌裝。5電磁干擾。屏蔽、接地和濾波等。五、螺管型電感傳感器與變氣隙型電感傳感器有何優(yōu)缺點(diǎn)（10分J答變氣隙型靈敏度高，因而它對(duì)電路的放大倍數(shù)要求低。它的主要缺點(diǎn)是非線性嚴(yán)重，為了減小非線性，量程就必須限制在較小范圍內(nèi)，通常為氣隙0的1/5以下，同時(shí)，這種傳感器制造裝配困難。螺管型的靈敏度低，但量程大，線性較好，制造裝配方便，批量生產(chǎn)的互換性強(qiáng)。六、簡(jiǎn)述利用PSD進(jìn)行三角法測(cè)距的原理。（10分）圖853PSD光學(xué)三角法測(cè)距系統(tǒng)光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待測(cè)體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個(gè)光點(diǎn)。若透鏡L1與L2間的中心距離為6，透鏡L2到PSD表面之間的距離（即透鏡L2的焦距）為F，聚焦在PSD表面的光點(diǎn)距離透鏡L2中心的距離為Z，則根據(jù)相似三角形的性質(zhì)，可得出待測(cè)距離D為DBF/X因此，只要測(cè)出PSD的光點(diǎn)位置坐標(biāo)X的值，即可測(cè)出待測(cè)體的距離。中央廣播電視大學(xué)20032004學(xué)年度第一學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題2004年1月一、埴空題每空2分共26分）1鐵磁材料在外力的作用下，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)變，從而產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致各磁疇間的界限發(fā)生移動(dòng)，各個(gè)磁疇的磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動(dòng)，破壞了平衡狀態(tài)，使材料的總磁化強(qiáng)度隨之發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。2用于檢測(cè)的超聲波換能器有壓電型、磁致伸縮型、電磁型、有振板型和彈性表面波型等。3當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí)，此處便吸收或放出熱量取決于電流的方向，這種現(xiàn)象叫做帕爾貼效應(yīng)4在自動(dòng)化探傷中，聲源和工件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由缺陷反射回來(lái)的超聲波的頻率將與聲源發(fā)射超聲波的頻率有所不同，這種現(xiàn)象即為多普勒效應(yīng)，由此效應(yīng)引起的頻率變化稱為多普勒頻移。5應(yīng)變片由金屈絲柵敏感柵、絕緣基片及覆蓋片三部分組成。金屬絲柵敏感柵兩頭焊有引出線，作連接測(cè)量導(dǎo)線用。6傳感器在正輸人量增大反輸入量減小行程中輸出輸入曲線不重合稱為_(kāi)遲滯_，它一般由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。7某些晶體沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生大小相等符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象叫正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加電場(chǎng)，晶體將在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形；當(dāng)外加電場(chǎng)撤去后，該變形也隨之消失。這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，也稱作電致伸縮效應(yīng)。8超聲波探傷作為無(wú)損探傷的主要手段，在工業(yè)檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛，常用的超聲波探傷方法有共振法、穿透法透射法和脈沖反射法等。9電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這一現(xiàn)象叫做電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)二、選擇題選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處。每空2分，共26分1聲波在介質(zhì)中傳播的速度稱為聲速。對(duì)于不同波型的超聲波，其傳播速度A不同B相同C成線性關(guān)系D縱波的聲速約是橫波的一半2_是測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，將被測(cè)系統(tǒng)或過(guò)程中需要觀測(cè)的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)。A敏感元件B轉(zhuǎn)換元件C傳感器D被測(cè)量3當(dāng)超聲波在一種介質(zhì)中傳播到界面或遇到另一種介質(zhì)時(shí)，若其方向不垂直于界面，將產(chǎn)生聲波的反射、折剔、及現(xiàn)象。A表面波B蘭姆波C駐波D波型轉(zhuǎn)換4利用E制成的光電舉件有光敏二極管、光敏三極管和光電池等利用F可制成半導(dǎo)體光敏電阻；利用B制成的光電鋁件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管。A壓電效應(yīng)B外光電效應(yīng)C磁電效應(yīng)D聲光效應(yīng)E光生伏特效應(yīng)F光電導(dǎo)效應(yīng)5為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括、和A雙絲自補(bǔ)償法B溫度補(bǔ)償法C單絲自補(bǔ)償法D電流補(bǔ)償法E電壓補(bǔ)償法F橋路補(bǔ)償法6如圖所示的結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成。線圈套在鐵芯上，在鐵芯與銜鐵之間有一個(gè)空氣隙，空氣隙厚度為S。傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運(yùn)動(dòng)部分時(shí)，銜鐵將會(huì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生位移，使空氣隙J發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于。A靜態(tài)測(cè)量B靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量C動(dòng)態(tài)測(cè)量D既不能用于靜態(tài)測(cè)量，也不能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量7零位誤差是評(píng)定差動(dòng)變壓器性能的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)生零位誤差的原因主要有兩個(gè)一是由于次級(jí)繞組兩線圈電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，致使產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值不等，相位不同。這種情況下，不管怎樣調(diào)整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調(diào)到零；二是由于A電源幅值及頻率的不穩(wěn)定B磁性材料磁化曲線的非線性C溫度變化引起線圈的銅電阻值的變化，從而引起激磁電流和輸出電流的變化D骨架材料高頻損耗小，溫度膨脹系數(shù)小8為了滿足測(cè)試的需要，應(yīng)對(duì)傳感器的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、和負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。A重復(fù)性B體積C溫度性能D抗震性E動(dòng)態(tài)性能F質(zhì)量三、問(wèn)答題48分1什么是傳感器的靜特性6分答傳感器的靜特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓康母鱾€(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸人關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。2為什么用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)必須采用溫度補(bǔ)償措施6分答粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，因此需采用溫度補(bǔ)償措施。3按照工作原理分類和按照輸入量即被測(cè)量分類是傳感器最常用的分類方法，這兩種分類方法各有何優(yōu)點(diǎn)8分答按照工作原理分類對(duì)于學(xué)習(xí)研究傳感器原理較為有利，按照輸入量即被測(cè)量分類便于實(shí)際使用者選用傳感器。4用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)是否需要恒溫，為什么10分答導(dǎo)體的電阻率盧隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率“與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。5如圖所示是帶有等位環(huán)的乎板電容器結(jié)構(gòu)原理圖，請(qǐng)介紹等位環(huán)的作用。8分答使電極2的邊緣電力線平直，兩電極間的電場(chǎng)基本均勻，消除和減小邊緣效應(yīng)，提高電容傳感器的靈敏度和線性度。6只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，說(shuō)出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法10分答1線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2磁路中磁阻變化；3恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。6只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，請(qǐng)說(shuō)出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法。10分答1線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2磁路中磁阻變化；3恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。試卷代號(hào)1107中央廣播電視大學(xué)20032004學(xué)年度第二學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題一、填空題（每空2分，共30分）2004年7月1將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對(duì)重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角口，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為_(kāi)莫爾條紋_。這些條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。2光敏元件在無(wú)光照時(shí)，兩端加電壓后產(chǎn)生的電流稱為_(kāi)暗電流_3激光器的種類很多，根據(jù)工作物質(zhì)不同，可以分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器等。4屏蔽是常用的抗干擾技術(shù)，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和_電磁_(tái)屏蔽。5光電式編碼器由光源、光學(xué)系統(tǒng)、碼盤、光電接收元件、處理電路等組成。6由不同波源發(fā)出的頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個(gè)波在空間相遇時(shí)，某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)振動(dòng)始終減弱或消失，這種現(xiàn)象稱為干涉現(xiàn)象。7對(duì)霍爾元件可采用恒流驅(qū)動(dòng)或恒壓驅(qū)動(dòng)，恒流線性度高，精度高，受溫度影響?。缓銐弘娐泛?jiǎn)單，但性能較差，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場(chǎng)合。8為使測(cè)試工作正常進(jìn)行，必須采用抗干擾技術(shù)抑制電路中的噪聲，常見(jiàn)的方法有屏蔽、接地和濾波等。9渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率、導(dǎo)磁率、導(dǎo)體厚度T，以及線圈與導(dǎo)體之間的距離X、線圈的激磁頻率等參數(shù)有關(guān)。同時(shí)改變X，和，可以對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行探傷；改變導(dǎo)體的電阻率，可以做成測(cè)量表面溫度、檢測(cè)材質(zhì)的傳感器；改變導(dǎo)體的導(dǎo)磁率，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬度的傳感器；改變_線圈和導(dǎo)體之間的距離X，可以做成測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)的傳感器。10由于受到電阻絲直徑的限制，繞線式電位計(jì)分辨力不高。二、選擇題選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處（每空2分，共22分）1將電容量轉(zhuǎn)換成電量的電路稱作電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路，它們的種類很多，目前較常采用的有_D_、調(diào)頻電路、脈沖調(diào)寬電路和運(yùn)算放大器式電路等。A濾波電路B差動(dòng)電路C屏蔽電路D電橋電路2傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，B。A其測(cè)量的絕對(duì)誤差與儀表的滿量程之比小B其輸出量隨時(shí)間變化的曲線與被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線一致或者相近C其輸出量中與被測(cè)輸入量無(wú)關(guān)的變化小D其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型可以用線性常系數(shù)微分方程來(lái)表示3當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過(guò)介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為C。A駐波B蘭姆波C折射波D波型轉(zhuǎn)換4為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括_A_C_和FA雙絲自補(bǔ)償法B溫度補(bǔ)償法C單絲自補(bǔ)償法D電流補(bǔ)償法E電壓補(bǔ)償法F橋路補(bǔ)償法5超聲波的頻率高可達(dá)109HZ，因而_B_，繞射現(xiàn)象小，方向性好，能夠成為射線而定向傳播。A速度快B波長(zhǎng)短C波長(zhǎng)長(zhǎng)D速度慢6在相同的電壓和相同幅值的光強(qiáng)度下，當(dāng)入射光以不同的正弦交變頻率調(diào)制時(shí)，光敏元件輸出的光電流I和靈敏度S隨調(diào)制頻率F變化的關(guān)系IF1F、SF2F稱為_(kāi)A_。A頻率特性B光照特性C光譜特性D伏安特性7粘貼應(yīng)變片做好準(zhǔn)備工作后要進(jìn)行的工作是_A_。A涂膠一貼片一復(fù)查一接線一防護(hù)B涂膠一接線一復(fù)查貼片防護(hù)C涂膠一防護(hù)一貼片一復(fù)查一接線D涂膠一接線一貼片復(fù)查防護(hù)8當(dāng)光敏元件加一定電壓時(shí)，光電流I與光敏元件上光照度E之間的關(guān)系，稱為B。A溫度特性B光照特性C光譜特性D伏安特性9壓電材料開(kāi)始?jí)弘娞匦詴r(shí)的溫度叫_D_。A壓電系數(shù)B彈性系數(shù)C機(jī)電耦合系數(shù)D居里點(diǎn)三、問(wèn)答題（48分）1為什么用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)必須采用溫度補(bǔ)償措施（8分）答粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，因此采用溫度補(bǔ)償措施2如何用磁電式傳感器（8分）答當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度確定后，磁電式傳感器的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度V或成正比，可通過(guò)磁電式傳感器感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E求得線速度和角速度，再對(duì)測(cè)得的速度進(jìn)行積分或微分就可求出位移和加速度。3什么是傳感器畫出其組成框圖并介紹各環(huán)節(jié)的功能。（10分）答傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于精確處理的另外一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一種量；轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參量電阻、電容、電感）；轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器組成框圖4粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，環(huán)境溫度變化會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，這種現(xiàn)象稱為溫度效應(yīng)，簡(jiǎn)述產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。LO分答環(huán)境溫度變化時(shí)，由于敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)的存在，引起應(yīng)變片電阻相對(duì)變化；環(huán)境溫度變化時(shí)，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片產(chǎn)生附加的拉長(zhǎng)（或壓縮），引起電阻的相對(duì)變化。5畫出直流電橋和交流電橋原理圖，并分別寫出電橋平衡條件。12分答直流電橋的平衡條件是R1R3R2R4試卷代號(hào)1107中央廣播電視大學(xué)20042005學(xué)年度第一學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題一、填空題（每空2分，共26分）2005年1月1光照射在物體上可以看成一連串具有一定能量的光子轟擊這些物體，一個(gè)光子的能量只能給一個(gè)電子，因此電子增加的能量為HV。電子獲得能量后釋放出來(lái)，參加導(dǎo)電。這種物體吸收光的能量后產(chǎn)生電效應(yīng)的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。2為了使光電器件能很好工作，需要選擇合適的光源。常用的光源有發(fā)光二極管、鎢絲燈泡、電弧燈和石英燈、激光等。3邊緣效應(yīng)不僅使電容傳感器的_靈敏度_降低，而且產(chǎn)生非線性，因此應(yīng)盡量消除或減小邊緣效應(yīng)。4測(cè)試系統(tǒng)在通常情況下受到的干擾有機(jī)械干擾、光干擾、溫度干擾、濕度干擾和電磁干擾。5屏蔽是常用的抗干擾技術(shù)，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和_電磁_(tái)屏蔽。6差動(dòng)電感式傳感器與單線圈電感式傳感器相比，線性_好_、靈敏度提高_(dá)一倍、測(cè)量精度高。7差動(dòng)變壓器是互感式電感傳感器，它可以將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為_(kāi)互感系數(shù)_變化。8從原理上看，容柵傳感器是一種變_面積_型電容傳感器，容柵傳感器分為長(zhǎng)容柵和圓容柵，用于測(cè)量線位移和線速度。9磁柵式傳感器由_磁柵、磁頭_和檢測(cè)電路組成，其中_磁柵_(tái)是檢測(cè)位置的基準(zhǔn)尺。二、選擇題選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處（每空2分，共28分）1金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比應(yīng)變電阻材料本身的靈敏系數(shù)_A_。A小B大C相等2碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎(chǔ)上的，它能夠?qū)⒔嵌绒D(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，是一種數(shù)字式的傳感器。碼盤按結(jié)構(gòu)可以分為接觸式、A和_C_三種。A光電式B磁電式C電磁式D感應(yīng)同步器3在光的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面，向外發(fā)射的現(xiàn)象叫_A_。A外光電效應(yīng)B壓電效應(yīng)C磁電效應(yīng)D聲光效應(yīng)4當(dāng)光柵付中任一光柵沿垂直于刻線方向移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋就會(huì)沿近似_B_的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)光柵改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，莫爾條紋也隨之改變運(yùn)動(dòng)方向，兩者具有相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。A平行于光柵移動(dòng)B垂直于光柵移動(dòng)C與光柵移動(dòng)方向成45。角D與光柵移動(dòng)方向成135。角5應(yīng)變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、C和D等。A測(cè)量范圍的選擇B電源的選擇C阻值的選擇D尺寸的選擇E精度的選擇F結(jié)構(gòu)的選擇6應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的_B_之間的電阻值。A覆蓋片與被測(cè)試件B引線與被測(cè)試件C基片與被測(cè)試件D敏感柵與被測(cè)試件7當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波另一部分能量透過(guò)介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為_(kāi)C_。A駐波B蘭姆波C折射波D波型轉(zhuǎn)換8設(shè)在S有一靜止聲源，發(fā)出一頻率為FS的超聲波，在介質(zhì)中的傳播速度為C，波長(zhǎng)為A。那么當(dāng)接收點(diǎn)O與發(fā)射點(diǎn)S和介質(zhì)都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，接收點(diǎn)收到的頻率將_A_；如果接收點(diǎn)以速度V0與聲波傳播方向同向運(yùn)動(dòng)，接收點(diǎn)所收到的頻率_B_；如果接收點(diǎn)以速度V0與聲波傳播方向逆向運(yùn)動(dòng)，接收點(diǎn)所收到的頻率_C_。AFSBFSD與FS無(wú)關(guān)，9為了滿足測(cè)試的需要，應(yīng)對(duì)傳感器的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、_A_、_E_和負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。A重復(fù)性B體積C溫度性能D抗震性E動(dòng)態(tài)性能F質(zhì)量三、問(wèn)答題（46分）1電容傳感器分為變間距型、變面積型和變介電常數(shù)型三種形式，比較這三種傳感器測(cè)位移時(shí)的量程、靈敏度、線性度。（5分）答變間距型電容傳感器的量程小，靈敏度高，輸入被測(cè)量與輸出電容之間的關(guān)系為非線性變面積型和變介電常數(shù)型量程大，靈敏度低，傳感器的輸入被測(cè)量與輸出電容之間的關(guān)系為線性。2由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，霍爾鉗形電流表的探頭是用環(huán)形鐵芯做集束器，霍爾器件放在空隙中間，如圖所示。試介紹霍爾鉗形電流表的工作原理。（10分）答由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，霍爾元件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)UHKHIB。電流表中霍爾元件的靈敏度KH、控制電流I為定值，霍爾元件輸出的霍爾電勢(shì)與磁場(chǎng)成正比，通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)量可間接測(cè)得電流的大小。3什么是傳感器的動(dòng)特性（5分）答傳感器的動(dòng)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。4何為傳感器的分辨力和閥值（6分）答分辨力是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定測(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)出的被測(cè)輸入量的最小變化值。閾值是能使傳感器的輸出產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入量值，即零點(diǎn)附近的分辨力。5如圖所示是BYM型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。彈簧管1的自由端與差動(dòng)式電感傳感器的銜鐵2相連，銜鐵2位于傳感器兩差動(dòng)線圈5和6的中間位置。試介紹其工作原理。答線圈和銜鐵構(gòu)成差動(dòng)變氣隙自感式電感傳感器，當(dāng)壓力P發(fā)生變化時(shí)，彈簧管1的自由端產(chǎn)生位移，使銜鐵2產(chǎn)生移動(dòng)，使兩差動(dòng)線圈5和6的電感值一個(gè)增加，一個(gè)減少。銜鐵位移的大小決定傳感器輸出信號(hào)的大小，銜鐵移動(dòng)的方向決定輸出信號(hào)的相位，傳感器輸出信號(hào)的大小和相位與兩差動(dòng)線圈電感值的變化、銜鐵的位置、壓力之間有一個(gè)確定的關(guān)系，由此可以測(cè)得壓力的大小。6用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需不需要恒溫，為什么IO分答導(dǎo)體的電阻率JD隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率JD與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。試卷代號(hào)1107中央廣播電視大學(xué)20042005學(xué)年度第二學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題一、填空題（每空2分，共26分）2005年7月1光敏元件的兩端加一定偏置電壓后，在某種光源的特定照度下產(chǎn)生或增加的電流稱為_(kāi)光電流_2當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體吸收或放出熱量（取決于電流相對(duì)溫度梯度的方向），這種現(xiàn)象叫做_湯姆遜效應(yīng)_。3大氣壓力一般在960HPA1060HPA范圍內(nèi)變化，要測(cè)量其精確值，選用的傳感器的測(cè)量范圍應(yīng)為_(kāi)960HPA1060HPA稍大于此范圍也可_，量程應(yīng)為_(kāi)L00HPA_4在相同的電壓和相同幅值的光強(qiáng)度下，當(dāng)入射光以不同的正弦交變頻率調(diào)制時(shí)，光敏元件輸出的光電流I和靈敏度S隨調(diào)制頻率F變化的關(guān)系IFIF、SF2F稱為_(kāi)頻率特性_5磁柵式傳感器由磁柵、磁頭和檢測(cè)電路組成，其中_磁柵_(tái)是檢測(cè)位置的基準(zhǔn)尺。6光電式編碼器由_光源_、光學(xué)系統(tǒng)、碼盤、_光電接收元件_、處理電路等組成。7渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率P、導(dǎo)磁率U、導(dǎo)體厚度T，以及線圈與導(dǎo)體之間的距離X、線圈的激磁頻率W等參數(shù)有關(guān)。改變_導(dǎo)體的電阻率P_，可以做成測(cè)量表面溫度、檢測(cè)材質(zhì)的傳感器；改變_導(dǎo)磁率U_，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬度的傳感器；改變_線圈與導(dǎo)體之間的距離X_，可以做成測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)的傳感器。二、選擇題（選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處。每空2分，共34分）1_C_是測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，將被測(cè)系統(tǒng)或過(guò)程中需要觀測(cè)的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)。A敏感元件B轉(zhuǎn)換元件C傳感器D被測(cè)量2傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，對(duì)一階傳感器有_E_；對(duì)二階傳感器有_D_和_F_。A上升時(shí)間B穩(wěn)定時(shí)間C超調(diào)量D阻尼比E時(shí)間常數(shù)F固有頻率3磁頭的作用是讀取磁柵上的記錄信號(hào)，按讀取信號(hào)方式的不同，磁頭可分為_(kāi)C_磁頭和_D_磁頭。A鑒幅B鑒相C靜態(tài)D動(dòng)態(tài)4改變電感傳感器的引線電纜后，_C_。A不必對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定B必須對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零C必須對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定D不必對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零5固態(tài)壓阻式傳感器靈敏度高，尺寸小，橫向效應(yīng)也小，滯后和蠕變都小，因此適用于_B_測(cè)量。A靜態(tài)B動(dòng)態(tài)C精確D，隨機(jī)6螺管型電感傳感器按照其工作原理應(yīng)屬于_C_傳感器。A差動(dòng)變壓器式B互感式C自感式D渦流式7自感式電感傳感器中，_F_靈敏度高，對(duì)電路的放大倍數(shù)要求低，但非線性嚴(yán)重，制造裝配困難；_D_靈敏度較低，但有良好的線性，量程較大，制造裝配比較方便，應(yīng)用較廣；_E_的靈敏度更低，但量程大，線性性較好，制造裝配方便，批量生產(chǎn)的互換性強(qiáng)，應(yīng)用越來(lái)越多。A磁電型B差動(dòng)變壓器型C渦流型D變面積型E螺管型F變氣隙型G變磁通型H恒定磁通型8影響壓電式傳感器工作性能的因素很多，產(chǎn)生誤差的原因主要有_B_、_D_、環(huán)境濕度的影響、基座應(yīng)變的影響和噪聲的影響等。A聲壓的影響B(tài)環(huán)境溫度的影響C靜電耦合的影響D橫向靈敏度9當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過(guò)介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為_(kāi)C_。A駐波B蘭姆波C折射波D波型轉(zhuǎn)換10為了滿足測(cè)試的需要，應(yīng)對(duì)傳感器的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、_A_、_E_、負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。A重復(fù)性B體積C溫度性能D抗震性E動(dòng)態(tài)性能F質(zhì)量三、問(wèn)答題（40分）1什么是傳感器畫出其組成框圖并介紹各環(huán)節(jié)的功能。（10分）答傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于精確處理的另外一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一種量；轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參量（電阻、電容、電感）；轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器組成框圖2何為熱電阻式傳感器常用的熱電阻類型有哪些（10分）答利用導(dǎo)電材料的電阻率隨本身溫度而變化的溫度電阻效應(yīng)制成的傳感器，稱為熱電阻式傳感器。熱電阻的類型包括鉑熱電阻、銅熱電阻、銦電阻、錳電阻等。3用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)是否需要恒溫，為什么（10分）答導(dǎo)體的電阻率LD隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率D與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。4如圖所示是超聲波液位計(jì)的原理圖，簡(jiǎn)述其工作原理。（10分）答如圖所示是自發(fā)自收單換能器方式，換能器安裝在最高液位之上的空氣或氣體中，超聲換能器發(fā)出的超聲脈沖在氣體中從換能器傳至液面，反射后再?gòu)囊好娣祷赝粨Q能器而被接收。如換能器至液面的垂直距離為L(zhǎng)，從發(fā)到收經(jīng)過(guò)的時(shí)間為T，超聲波在氣體中的傳播速度為C，則試卷代號(hào)1107中央廣播電視大學(xué)20052006學(xué)年度第一學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試2006年1月一、填空題（每空2分，共28分）1磁電式傳感器可用來(lái)測(cè)量線速度和角速度，對(duì)測(cè)得的速度進(jìn)行積分可求出_位移_，微分可求出_加速度_,磁電式傳感器直接從被測(cè)物體吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，工作時(shí)不需要_電源_。2測(cè)溫方法可分為_(kāi)接觸_法與_非接觸_法。3_感應(yīng)同步器_是利用兩個(gè)平面繞組的互感系數(shù)隨兩者的相對(duì)位置變化而變化的原理，測(cè)量線位移和角位移的傳感器。可用來(lái)測(cè)量線位移和角位移。4沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變EX必然引起應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變EY也會(huì)引起其電阻的相對(duì)變化，這種現(xiàn)象稱為_(kāi)橫向效應(yīng)_。5壓電材料可分為_(kāi)壓電晶體、_壓電陶瓷_、壓電半導(dǎo)體和高分子壓電材料。6渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率P、導(dǎo)磁率U、導(dǎo)體厚度T，以及線圈與導(dǎo)體之間的距離X、線圈的激磁頻率叫等參數(shù)有關(guān)。同時(shí)改變X，P和U，可以對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行探傷；改變_導(dǎo)體的電阻率P_，可以做成測(cè)量表面溫度、檢測(cè)材質(zhì)的傳感器；改變_導(dǎo)體的導(dǎo)磁率U_，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬度的傳感器；改變_線圈和導(dǎo)體之間的距離X_，可以做成測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)的傳感器。7當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí)，此處便吸收或放出熱量（取決于電流的方向），這種現(xiàn)象叫做_帕爾貼效應(yīng)_。8兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組成一個(gè)回路，其兩端相互連接，只要兩結(jié)點(diǎn)處的溫度不同，一端溫度為T，另一端溫度為T0，則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做_塞貝克效應(yīng)_。二、選擇題選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處（每空2分，共28分）1當(dāng)光敏元件加一定電壓時(shí)，光電流I與光敏元件上光照度E之間的關(guān)系，稱為_(kāi)A_。A光照特性B溫度特性C光譜特性D伏安特性2在相同的電壓和相同幅值的光強(qiáng)度下，當(dāng)入射光以不同的正弦交變頻率調(diào)制時(shí)，光敏元件輸出的光電流I和靈敏度S隨調(diào)制頻率廠變化的關(guān)系IF1F、SF2F稱為_(kāi)A_。A頻率特性B光照特性C光譜特性D伏安特性3磁頭的作用是讀取磁柵上記錄信號(hào)，按讀取信號(hào)方式的不同，磁頭可分為_(kāi)C_磁頭和_D_磁頭。A鑒幅B鑒相C靜態(tài)D動(dòng)態(tài)4利用_E_制成的光電器件有光敏二極管、光敏三極管和光電池等。利用_F_可制成半導(dǎo)體光敏電阻。利用_B_制成的光電器件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管。A壓電效應(yīng)B外光電效應(yīng)C磁電效應(yīng)D聲光效應(yīng)E光生伏特效應(yīng)F光電導(dǎo)效應(yīng)5在光的作用下，能夠使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象叫_。A聲光效應(yīng)B光生伏特效應(yīng)C光電導(dǎo)效應(yīng)D熱釋電效應(yīng)6為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括_A_、_C_和_F_。A雙絲自補(bǔ)償法B溫度補(bǔ)償法C單絲自補(bǔ)償法D電流補(bǔ)償法E電壓補(bǔ)償法F橋路補(bǔ)償法7在檢測(cè)技術(shù)中，很多場(chǎng)合采用的是壓電型換能器，發(fā)射超聲波利用壓電材料的_C_，而接收信號(hào)則用_D_。A多普勒效應(yīng)B多普勒頻移C逆壓電效應(yīng)D正壓電效應(yīng)8應(yīng)變片絕緣電阻RM是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)試件之間的電阻值，通常要求RM的范圍是_B_。A10100M以上B501OOM以上C50LO0K以上D100500M以上三、問(wèn)答題（44分）1如圖所示是電容式差壓傳感器結(jié)構(gòu)示意圖及其轉(zhuǎn)換電路，圖中L為玻璃盤，2為鍍金層，3為金屬膜片，試介紹其工作原理。（10分）答電容式差壓傳感器由兩個(gè)玻璃圓盤和一個(gè)金屬膜片組成。兩玻璃圓盤上的凹面上各鍍以金作為電容傳感器的兩個(gè)固定電極，夾在兩凹圓盤中的膜片則為傳感器的可動(dòng)電極。當(dāng)兩邊壓力相等時(shí)，膜片處在中間位置與左、右固定電極間距相等，轉(zhuǎn)換電路輸出U00當(dāng)P1P2（或P2PL）時(shí)，膜片彎向右側(cè)（或左側(cè)），CDBP2（或P2P1）時(shí)，膜片彎向右側(cè)（或左側(cè)，CDBCAB（或CABCDB），U0輸出與|P1P2|成比例的信號(hào)。如圖所示結(jié)構(gòu)可用于轉(zhuǎn)速測(cè)量,由導(dǎo)磁材料制成的齒輪安裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。簡(jiǎn)述其工作原理。答如圖所示是一種開(kāi)磁路變磁通式傳感器的結(jié)構(gòu)，齒輪安裝在被測(cè)轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，磁路的磁阻就變化一次，因而磁通量也變化一次，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化頻率等于齒輪和轉(zhuǎn)速的乘積，由此可求得轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。如圖所示是帶有等位環(huán)的平板電容器結(jié)構(gòu)原理圖，請(qǐng)介紹等位環(huán)的作用。答使電極2的邊緣電力線平直，兩電極間的電場(chǎng)基本均勻，消除和減少邊緣效應(yīng)，提高電容式傳感器的靈敏度和線性度。如圖所示是超聲波液位計(jì)的原理圖，簡(jiǎn)述其工作原理。答如圖所示是自發(fā)自收單換能器方式，換能器安裝在最高液位之上的空氣或氣體中，超聲換能器發(fā)出的超聲脈沖在氣體中從換能器傳至液面，反射后再?gòu)囊好娣祷赝粨Q能器而被接收。如換能器至液面的垂直距離為L(zhǎng)，從發(fā)到收經(jīng)過(guò)的時(shí)間為T，超聲波在氣體中的傳播速度為C，則L（1/2）CT。如圖所示是PSD光學(xué)三角法測(cè)距系統(tǒng)的工作原理圖，光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凸鏡L1聚焦后投向待測(cè)物體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個(gè)光點(diǎn)。令透鏡L1與L2間的中心距離為B，透鏡L2到PSD表面之間的距離（即透鏡L2的焦距）為F，聚焦在PSD表面的光點(diǎn)距離透鏡L2中心的距離為X，求待測(cè)距離D的值。答光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待側(cè)體的表面，反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個(gè)光點(diǎn)。只要測(cè)出PSD的光點(diǎn)位置坐標(biāo)X的值，即可測(cè)出待側(cè)體的距離。若透鏡L1與L2間的中心距離為B，透鏡L2到PSD表面之間的距離為F，聚焦在PSD表面的光點(diǎn)距離透鏡L2中心的距離為X，則根據(jù)相似三角形的性質(zhì)，可得出待測(cè)距離D為DBF/X。如何用磁電式傳感器測(cè)量位移和加速度答當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)和磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度確定后，磁電式傳感器的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與線圈相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)速度V或W成正比，可通過(guò)磁電式傳感器感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E求得線速度和角速度，再對(duì)測(cè)得的速度進(jìn)行積分或微分就可求出位移和加速度。S什么是金屬應(yīng)變片的橫向效應(yīng)答沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變X，必然引起應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變X也會(huì)引起其電阻的相對(duì)變化，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。什么是傳感器畫出其組成框圖并介紹各個(gè)環(huán)節(jié)的功能。答傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便于精確處理的另外一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量構(gòu)成有確定關(guān)系的某一種量；轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參量（電阻、電容、電感）；轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。什么是傳感器的動(dòng)態(tài)特性答傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。什么叫渦流效應(yīng)答當(dāng)一塊金屬導(dǎo)體放置在一變化的磁場(chǎng)小，導(dǎo)體內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流像水中旋渦那樣在導(dǎo)體內(nèi)轉(zhuǎn)囤，所以稱之為電渦流或渦流。這種現(xiàn)象就稱為渦流效應(yīng)。T圖示是BYM型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。彈簧管1的自由端與差動(dòng)式電感傳感器銜鐵2相連，銜鐵2位于傳感器兩差動(dòng)線圈5和6的中間位置。試介紹其工作原理。答（1）線圈和銜鐵構(gòu)成差動(dòng)變氣隙自感式電感傳感器，當(dāng)壓力P發(fā)生變化時(shí)，彈簧管1的自由端產(chǎn)生位移，使銜鐵2產(chǎn)生移動(dòng)，使兩差動(dòng)線圈5和6的電感值一個(gè)增加，一個(gè)減少。（2）銜鐵位移的大小決定傳感器輸出信號(hào)的大小，銜鐵移動(dòng)的方向決定輸出信號(hào)的相位，傳感器輸出信號(hào)的大小和相位與兩差動(dòng)線圈電感值的變化，銜鐵的位置、壓力之間有一個(gè)確定的關(guān)系，由此可以測(cè)得壓力的大小。W無(wú)失真檢測(cè)的條件是什么答幅頻特性應(yīng)當(dāng)是常數(shù)（即水平直線）；相頻特性應(yīng)該是線性關(guān)系。為什么用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)必須采用溫度補(bǔ)償措施答粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，因此采用溫度補(bǔ)償措施Y由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，霍爾鉗形電流表的探頭是用環(huán)形鐵芯做集束器，霍爾器件放在空隙中間，如圖所示。試介紹霍爾鉗形電流表的工作原理。答由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，霍爾元件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)UHKHIB。電流表中霍爾元件的靈敏度KH、控制電流I為定值，霍爾元件輸出的霍爾電勢(shì)與磁場(chǎng)成正比，通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)量可間接測(cè)得電流的大小。用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度是是否需要恒溫，為什么答導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。Z只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，說(shuō)出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法答1線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；2磁路中磁阻變化；3恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。傳感器與測(cè)試技術(shù)作業(yè)第一次作業(yè)1畫出測(cè)試系統(tǒng)的組成框圖，并說(shuō)明各組成部分的作用。答傳感器作為測(cè)試系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，將被測(cè)量轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)，通常傳感器將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；信號(hào)變換部分是對(duì)傳感器所送出的信號(hào)進(jìn)行加工，如信號(hào)的放大、濾波、補(bǔ)償、校正、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換等，經(jīng)過(guò)處理使傳感器輸出的信號(hào)便于傳輸、顯示或記錄；顯示與記錄部分將所測(cè)信號(hào)變?yōu)楸阌谌藗兝斫獾男问?，以供人們觀測(cè)和分析。2為滿足測(cè)試需要，對(duì)傳感器的一般要求有哪些答對(duì)傳感器的一般要求1）靈敏度高，線性度好；2）輸出信號(hào)信躁比高，這要求其內(nèi)噪聲低，同時(shí)不應(yīng)引入外噪聲；3）滯后、漂移?。?）特性的復(fù)顯性好，具有互換性；5）動(dòng)態(tài)性能好；6）對(duì)測(cè)量對(duì)象的影響小，即“負(fù)載效應(yīng)”較低。3傳感器的動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)有哪些答動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的動(dòng)態(tài)特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)有1）時(shí)間常數(shù)2）上升時(shí)間TR3）穩(wěn)定時(shí)間（或響應(yīng)時(shí)間）TW4）超調(diào)量4提高傳感器性能的方法有哪些答提高傳感器性能的方法1）非線性校正2）溫度補(bǔ)償3）零位法、微差法4）閉環(huán)技術(shù)5）平均技術(shù)6）差動(dòng)技術(shù)7）采用屏蔽、隔離與抑制干擾措施5簡(jiǎn)述應(yīng)變式電阻傳感器的工作原理。答電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這一現(xiàn)象就是電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)。設(shè)有一段長(zhǎng)為，截面為，電阻率為的金屬絲，根據(jù)物理學(xué)基本原理可導(dǎo)出的阻為31當(dāng)它受到軸向力F而被拉伸或壓縮時(shí)，其、均發(fā)生變化，如圖31所示，三因素各自的增量DL，DS，D所引起的DR可由多元函數(shù)微分推導(dǎo)而得。如取金屬絲是半徑為的圓形截面，故若金屬絲沿長(zhǎng)度方向受力而伸長(zhǎng)，通常將稱為縱向應(yīng)變，標(biāo)為。因?yàn)樗臄?shù)值在通常的測(cè)量中甚小，故常用106作為單位來(lái)表示，稱為微應(yīng)變，標(biāo)以。例如0001就可以表示為，稱為具有1000微應(yīng)變。金屬絲沿其軸向拉長(zhǎng)使其徑向縮小，二者之間的關(guān)系為所以令（34）稱為金屬絲的靈敏系數(shù)，它表示金屬絲發(fā)生單位軸向應(yīng)變時(shí)所引起的電阻值的相對(duì)變化。由式34可知，因應(yīng)變導(dǎo)致金屬電阻值的變化，由兩項(xiàng)組成第一項(xiàng)表示由于幾何尺寸改變引起的電阻變化；另一項(xiàng)表示單位軸向應(yīng)變引起電阻率的變化。對(duì)于大多數(shù)金屬電阻絲材料說(shuō)則有上式表明加載后金屬絲電阻相對(duì)變化量與軸向應(yīng)變成正比。6兩金屬應(yīng)變片R1R2阻值均為120，靈敏系數(shù)K2；兩應(yīng)變片一片手拉，另一片受壓，應(yīng)變均為1000。兩者接入直流電橋組成半橋雙臂工作電橋，電源電壓U5V。求（1）R和R/R；（2）電橋的輸出電壓U0。答100000017簡(jiǎn)述壓阻式傳感器電橋采用恒壓源供電和恒流源供電各自的特點(diǎn)。答恒壓源供電使電橋輸出與U成正比，電橋的輸出與電源的大小、精度都有關(guān)。同時(shí)電橋輸出與有關(guān)，即與溫度有關(guān)，而且與溫度的關(guān)系是非線性的，所以用恒壓源供電時(shí)，不