測試技術復習資料傳感器考試重點

1、測試技術傳感器第四章 題型小結 一、選擇題 1. 電渦流式傳感器是利用什么材料的電渦流效應工作的。 （ A ） A. 金屬導電 B. 半導體 C. 非金屬 D. PVF2 2. 為消除壓電傳感器電纜分布電容變化對輸出靈敏度的影響， 可采用（ B ）。 A. 電壓放大器 B. 電荷放大器 C. 前置放大器 D. 電容放大器 3. 磁電式絕對振動速度傳感器的數(shù)學模型是一個（ B ）。 A. 一階環(huán)節(jié) B. 二階環(huán)節(jié) C. 比例環(huán)節(jié) D. 高階環(huán)節(jié) 4. 磁電式絕對振動速度傳感器的測振頻率應（ A ）其固有頻率。 A. 遠高于 B. 遠低于 C. 等于 D. 不一定 5. 隨著電纜電容的增加， 壓電

2、式加速度計的輸出電荷靈敏度將 （ C ）。 A. 相應減小 B. 比例增加 C. 保持不變 D. 不確定 6. 壓電式加速度計，其壓電片并聯(lián)時可提高（ B ）。 A. 電壓靈敏度 B. 電荷靈敏度 C. 電壓和電荷靈敏度 D. 保持不變 7. 調頻式電渦流傳感器的解調電路是（ C ）。 A. 整流電路 B. 相敏檢波電路 C. 鑒頻器 D. 包絡檢波電路 8. 壓電式加速度傳感器的工作頻率應該（ A. 遠高于 B. 等于 C ）其固有頻率。 C. 遠低于 D. 沒有要求 9. 下列傳感器中哪個是基于壓阻效應的？（ A. 金屬應變片 B. 半導體應變片 B ） C. 壓敏電阻 D. 磁敏電阻 1

3、0. 壓電式振動傳感器輸出電壓信號與輸入振動的（ B ）成正比。 A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 頻率 11. 石英晶體沿機械軸受到正應力時，則會在垂直于（ B ）的表面上產生電荷量。 A. 機械軸 B. 電軸 12. 石英晶體的壓電系數(shù)比壓電陶瓷的（ A. 大得多B. 相接近 13. 光敏晶體管的工作原理是基于（ A. 外光電B. 內光電 C. 光軸 D. 晶體表面 C ）。 C. 小得多 D. 不確定 B ）效應。 C. 光生電動勢 D. 光熱效應 14. 一般來說，物性型的傳感器，其工作頻率范圍（ ）。 A. 較寬 B. 較窄 15. 金屬絲應變片在測量構件的應變時， C.

4、較高 D. 不確定 電阻的相對變化主要由 （ B ）來決定的。 A. 貼片位置的溫度變化 B. 電阻絲幾何尺寸的變化 C. 電阻絲材料的電阻率變化 D. 電阻絲材料長度的變化 16. 電容式傳感器中，靈敏度最高的是（ C ） 。 D. 不確定 A. 面積變化型 B. 介質變化型 C. 極距變化型 17. 極距變化型電容傳感器適宜于測量微小位移量是因為（ B ） A. 電容量微小影響靈敏度 B. 靈敏度與極距的平方成反比， 間距變化大則產生非線性誤差 C. 非接觸測量 D. 兩電容極板之間距離變化小 18. 高頻反射式渦流傳感器是基于 （ A ）和集膚效應來實現(xiàn)信號的感受和變化的。 A. 渦電流

5、 B. 縱向 C. 橫向 D. 壓電 19. 壓電材料按一定方向放置在交變電場中，其幾何尺寸將隨之發(fā)生變化，這稱為（ D ） 效應。 A. 壓電 B. 壓阻 C. 壓磁 D. 逆壓電 20. 下列傳感器中，能量轉換型傳感器是（ A ） A. 光電式 B. 應變片 C. 電容式 D. 電感式 21. 測試工作的任務主要是從復雜的信號中提?。?C ） A. 干擾噪聲信號B. 正弦信號 C. 有用信息D. 頻域信號 22. 壓電式傳感器是屬于（ B ）型傳感器 A. 參量型 B. 發(fā)電型 C. 電感型 D. 電容型 23. 莫爾條紋光柵傳感器是（ B ）的 A. 數(shù)字脈沖式B. 直接數(shù)字編碼式 C.

6、 調幅式D. 調頻式 24. 磁電式絕對振動速度傳感器的動態(tài)數(shù)學模型是（ C ） A. 一階環(huán)節(jié) B. 二階環(huán)節(jié) C. 比例環(huán)節(jié) D. 積分環(huán)節(jié) D. 陶瓷材料 25. 電渦流傳感器是利用被測（ A ）的電渦流效應 A. 金屬導電材料 B. 非金屬材料 C. PVF2 26. 當電阻應變片式傳感器拉伸時，該傳感器電阻（ A ） A. 變大 B. 變小 C. 不變 D. 不定 27. 極距變化型電容傳感器的靈敏度與（ D ） A. 極距成正比B. 極距成反比 C. 極距的平方成正比D. 極距的平方成反比 28. 壓電式加速度傳感器的工作頻率應（ C ）其固有頻率 A. 遠高于 B. 等于 C.

7、遠低于 D. 不確定 29. 調頻式電渦流傳感器的解調電路是（C ） A. 電荷放大器 B. 相敏檢波器 C. 鑒頻器 D. 鑒相器 30. 高頻反射式電渦流傳感器， 其等效阻抗分為等效電阻 R 和等效電感 L 兩部分， M 為互 感系數(shù)。當線圈與金屬板之間距離 減少時，上述等效參數(shù)變化為（ B ） A. R 減小， L 不變，M 增大 C. R減小，L增大，M 減小 B. R增大，L減小，M 增大 D. R 增大，L 增大，M 增大 31. 為消除壓電傳感器聯(lián)接電纜分布電容變化對輸出靈敏度的影響，可采用 （ B A. 電壓放大器 B. 電荷放大器 C. 相敏檢波器 D. 鑒相器 傳感器 32

8、. 在測量位移的傳感器中，符合非接觸式測量且不受油污等介質影響的是（D ） A. 電容式 B. 壓電式 C. 電阻式 D. 電渦流式 33. 半導體熱敏電阻隨溫度上升，其阻值（ B ） A. 上升 B. 下降 C. 保持不變 D. 變?yōu)?0 34. 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用（ B ）放大器 A. 電壓 B. 電荷 C. 微分 D. 積分 35. 渦流式位移傳感器的輸出與被測對象的材料（ C ） A. 無關 B. 不確定 C. 有關 D. 只限于測銅 37. 自感型傳感器的兩線圈接于電橋的相鄰橋臂時，其輸出靈敏度（ A. 提高很多倍B. 提高一倍 C. 降低一倍D. 降低

9、很多倍 38. 變間隙式電容傳感器測量位移量時，傳感器的靈敏度隨（ A ）而增大 A. 間隙的減小 B. 間隙的增大 C. 電流的增大 D. 電壓的增大 40. 壓電式振動傳感器輸出電壓信號與輸入振動的（ C ）成正比 A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 時間 41. 壓電式傳感器是高阻抗傳感器，要求前置放大器的輸入阻抗（ A. 很大 B. 很低 C. 不變 D. 隨意 半導體應變片的靈敏度和電阻應變片的靈敏度相比（ A ） A. 半導體應變片的靈敏度高B. 二者相等 C. 電阻應變片的靈敏試驗高D. 不能確定 若石英晶體沿機軸受到正應力，則會在垂直于（ C ）的面上產生電荷 A. 機

10、軸 B. 電軸 C. 光軸 D. 都不 壓電式傳感器是個高內阻傳感器，因此要求前置放大器的輸入阻抗（ B ） 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 二、 1. 2. 3. A. 很低 B. 很高 C. 較低 D. 較高 極距變化型電容式傳感器，其靈敏度與極距（ D ） A. 成正比 B. 平方成正比 C. 成反比 D. 平方成反比 隨電纜電容的增加，壓電式加速度計的輸出電荷靈敏度（ A ） A 相應減小 B 比例增加 C 保持不變 D 不確定 壓電式加速度計，其壓電片并聯(lián)可提高（ B ） A. 電壓靈敏度 B. 電荷靈敏度 C. 電壓和電荷靈敏度 D. 電流靈

11、敏度 B ）的基本工作原理是基于壓阻效應 D. 壓電陶瓷 A. 金屬應變片 B. 半導體應變片 C. 壓敏電阻 可變磁阻式電感傳感器， 當線圈匝數(shù) N 及鐵芯截面積 0確定后， 原始氣隙 0越小，則 電感 L（ B ） A. 越小 B. 滿足不失真條件 C. 阻抗匹配 D. 越大 B ） B. 電荷放大器 D. 功率放大器 4. 利用電阻隨溫度變化的特點制成的傳感器叫 。熱電阻傳感器 壓電晶體式傳感器其測量電路常采用（ A. 電壓放大器 C. 電流放大器 填空題 渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的 。感應電動 勢 磁電式傳感器是把被測物理量轉換為 的一種傳感器。 渦電流效應 將

12、壓電晶體置于外電場中，其幾何尺寸也會發(fā)生變化，這種效應稱之為 逆壓電效應 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 可用于實現(xiàn)非接觸式測量的傳感器有 和 等。渦流式；電容式 dR/ R 電阻應變片的靈敏度 表達式為 S 1 2 dl /l E ，對于金屬應變片來說： S= ，而對于半導體應變片來說 S= S 1 2 ;S E 當測量較小應變值時應選用 效應工作的應變片， 而測量大應變值時應選 用 效應工作的應變片。壓阻效應；應變效應 0A 電容器的電容量 C 0 ，極距變化型的電容傳感器其靈敏度表達式為 S dC 差動變壓器式傳感器的兩個次級

13、線圈在連接時應 。反相串接 光電元件中常用的有 、 和 。光敏電阻；光敏晶體管； 光電池 壓電傳感器在使用 放大器時， 其輸出電壓幾乎不手電纜長度變化的影響。 電 荷 超聲波探頭是利用壓電片的 效應工作的。逆壓電 壓電傳感器中的壓電片并聯(lián)時可提高靈敏度， 后接放大器。而串 聯(lián)時可提高 靈敏度，應后接 放大器。電荷；電壓；電壓；電壓 電阻應變片的電阻相對變化率是與 成正比的。應變值 電容式傳感器有 、 和 3 種類型，其中 型 的靈敏度最高。 面積變化型； 極距變化型； 介質變化型； 極距變化型 霍爾元件是利用半導體元件的 特性工作的?；魻栃?按光纖的作用不同， 光纖傳感器可分為 和 兩種類型

14、。 功能型； 傳 光型三、名詞解釋 1. 一塊金屬板置于一只線圈附近，相互間距為 ，當線圈中有一高頻交變電流 i 通過時， 便產生磁通 。此交變磁通通過鄰近金屬板，金屬板表層上產生感應電流即渦電流，渦 電流產生的磁場會影響原線圈的磁通， 使線圈的阻抗發(fā)送變化， 這種現(xiàn)象稱為 渦流效應 。 2. 某些物質在受到外力作用時，不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內部極化，表面上有電荷出 現(xiàn)，出現(xiàn)電場，當外力去除后，有重新恢復到原來狀態(tài)，這種現(xiàn)象成為 壓電效應 。 3. 金屬材料在發(fā)生機械變形時， 其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象成為 電阻應變效應 。 4. 將霍爾元件置于磁場中，當相對的兩端通上電流時，在另相對的兩端將出

15、現(xiàn)電位差，稱 為霍爾電勢，此現(xiàn)象稱為 霍爾效應 。 5. 當激光照射到運動物體時，被物體反射或散射的光頻率即多普勒頻率發(fā)生變化，且多普 勒頻率與物體運動速度成比例，這種現(xiàn)象稱為 多普勒效應 。 6. 某些半導體元件，當在相對的兩端通上電流時，將引起沿電流方向電阻的變化，此現(xiàn)象 稱為 磁阻效應 。 7. 傳感器 是直接作用于被測量， 并能按一定規(guī)律將被測量轉換成同種或別種量值輸出的器 件。 8. 半導體材料受到光照時，電阻值減小的現(xiàn)象稱為 內光電效應 。 9. 壓阻效應 是指單晶半導體材料在沿某一軸向受到外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn) 象。 10. 在光照作用下，物體內的電子從物體表面逸出的現(xiàn)

16、象稱為 外光電效應 。 11. 在光的照射下使物體產生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱為 光生伏打效應 。 四、計算題 3. 一電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑r 4mm，工作初始 0 0.03mm ，如果間隙 變化量 1 m 時，電容變化量是多少（真空中介電常數(shù)為 0=-8.85 10-12F/m）。 解： 電容傳感器的靈敏度 0A 12 3 2 F/m 8.85 10 12 3.14 (4 10 3)2 32 (0.03 10 3)2 9 4.9 10 9 F/m C S 4.9 10 9 10 6 F/m 4.9 10 3pF 4. 一電容測微儀，其傳感器的圓形極板的半徑 r=4mm ，工作初始

17、間隙 d0 0.3mm ，空氣 介質，試求： （已知空氣介電常數(shù) 8.85 10 12F /m） （1）通過測量得到的電容變化量為C 3 10 3 pF ，則傳感器與工件之間由初始間隙變 化的距離 ? （2）如果測量電路的放大倍數(shù) K1 100mV / pF ，讀數(shù)儀表的靈敏度 S2 5格 /mV ，則 此時儀表指示值變化多少格？ 解：（1），極距變化型電容傳感器靈敏度為： 0A 3 2 3 12 (0.3 10 3) 2 ( 3 10 3 10 12) 12 2 8.85 10 12 1 0.0042 0.61( m) 2)設讀數(shù)儀表指示值變化格數(shù)為m，則 3 m S1 S2 C 100 5

18、 ( 3 10 3)1.5 (格) 4. 有一電阻應變片其靈敏度 S=2，R120，設工作時其應變?yōu)?1000 ，問 R？設將此 應變片接成如圖所示的電路，試求： 1）無應變時電流表示值； 2）有應變時電流表示值； 3）電流表指示值相對變化量。 解： S R/R 5. 1） 2） 3） I1 I2 有一鋼板， 靈敏度系數(shù) 如果要測出 解：因為 如果要測出 l/l S l R l 2 1000 10 6 120 0.24 1.5 120 U RR I 1 I2 原長 l 12.5mA 1.5 12.475mA 120.24 0.025mA 11 1m，鋼板彈性模量 E 2 1011 Pa ，使用

19、 BP-3箔式應變片 R=120， S=2，測出的拉伸應變值為 300。求：鋼板伸長量 1應變值則相應的 R/ R 是多少？ l/l ，則有 RS 1 300 10 6 300 10 6 2 4 3 10 4 m 0.3(mm) 107 ( Pa) 1011 6 300 106 6 10 4 120 6 10 4 7.2 2 10 2( ) 1應變值，則 1 106 2 10 6 l，應力 , R/ R及 R。 ，并簡述其原理。 五、綜合題 1 設計一臺檢測鋼絲繩斷絲的儀器（用原理圖表示） 答： 利用霍爾元件來檢測鋼絲繩的斷絲情況，其原理圖如下圖所示： 其工作原理為： 鐵心對鋼絲繩局部磁化，

20、當有斷絲時，在斷口處出現(xiàn)漏磁場，霍爾元件經過 此磁場時，將其轉換為一個脈動的電壓信號。對此信號作濾波、 A/D 轉換后，進入計算機分 析，識別出斷絲根數(shù)及位置。 2 請畫出動態(tài)電阻應變儀的原理框圖， 簡述其工作原理， 并繪出出圖中各點波形。 答： 動態(tài)電阻應變儀的工作原理為：試件在外力x(t) 作用下變形，貼在它上面的電阻應變 振蕩器供給的檢波信號與電橋工作電壓同頻、 同相位。 相敏檢波的結果再進行低通濾波， 得 到與原信號極性相同、但經放大了的信號 x(t) 。最后，該信號被顯示或輸入后續(xù)設備。 3 欲測量液體的靜壓，擬采用電容式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原 理。 答： 彈

21、性膜片與另一金屬板組成一電容，如圖所 示，在壓力的作用下，彈性膜片發(fā)生變形，使電 容的極距發(fā)生變化，從而引起電容量的變化。電 容器接于具有直流極化電壓的電路中，電容的變 化有高阻值電阻 R 轉換為電壓變化。電壓輸出與 膜片位移速度成正比，從而可測量液體壓力。 4 欲測量液體的動壓，擬采用電感式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原 理。 答： 采樣差動變壓器式傳感器，如圖所示。彈性體在壓力作用下發(fā)生變形，推動與之相連的 差動變壓器的銜鐵在線圈內運動， 由于引起線圈互感的變化而產生感應電動勢差， 此電勢差 經交流放大、 相敏檢波、 濾波等處理后輸出， 輸出量反映壓力的大小。 5 欲測量液

22、體的動壓，擬采用電阻應變式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測 量原理。 答： 系統(tǒng)的原理框圖如圖所示。電阻應變片貼于平膜片上，在壓力 P 的作用下，膜片發(fā)生 變形， 致使應變片也發(fā)生相應的變形從而引起電阻變化，應變片置于電橋中， 作為電橋的橋 臂，從而帶來電橋輸出電壓的變化。 振蕩器產生高頻正弦信號，作為電橋的工作電壓， 電橋 輸出為信號與載波信號的乘積， 即調制信號， 此信號經交流放大后進行相敏檢波， 由振蕩器 供給的檢波信號與電橋工作電壓同頻、 同相位。 相敏檢波的結果再進行低通濾波， 得到與原 信號極性相同、但經放大了的信號 p(t)。最后，該信號被顯示或輸入后續(xù)設備。 6 欲測

23、量液體的動壓，擬采用壓電式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原 理。 P 1. 壓電晶體 2. 金屬膜 答： 壓電晶體在壓力 P 作用下，由于發(fā)生機械變形而使兩金屬膜極板上集聚數(shù)量相等、極 性相反的電荷， 形成電勢差。由于該輸出電壓很微弱，且壓電傳感器本身內阻很大，因此將 此輸出電壓信號先經過高輸入阻抗低輸出阻抗的前置放大器放大， 再經過一般放大器放大和相敏檢波后，輸入顯示儀表或記錄器進行顯示或記錄。 7 欲測量液體的靜壓，擬采用機械式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原 波登管 x 連桿機構 齒輪 指針 理。 答： 利用波登管的彈性來測量液體的靜壓力， 其原理框圖如圖所示

24、。 液體從波登管的受壓端 進入管內，使波登管在壓力 P 的作用下發(fā)生變形，并在其末端產生與被測壓力 P 呈近似線 性關系的位移 x ，此位移量被與波登管末端相連的曲柄連桿機構轉換成角度，并被與之相連 的齒輪副放大，最后由與齒輪副相連的指針指示出壓力的大小。 8 有一批渦輪機葉片，需要檢測是否有裂紋，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原 答： 利用渦流傳感器來檢測葉片裂紋， 其原理框圖如圖所示。 將渦輪機葉片放置在由渦流傳 感器和電容 C 組成的諧振回路中， 則諧振回路的頻率 f 將隨間隙 的變化而改變， 讓渦輪機 葉片沿與傳感器線圈垂直的方向 （一般為水平方向，如圖所示）通過傳感器磁場， 當

25、裂紋處 經過時， 諧振頻率將發(fā)生變化。 振蕩器提供穩(wěn)定的高頻信號電源， 當諧振回路的諧振頻率與 該頻率相同時， 輸出電壓最大， 當諧振頻率因裂紋而變化時， 與電源頻率失諧，輸出信號的 幅值也隨 的變化而變化，相當于一個被 調制的調幅波，經放大、檢波和濾波后，就可以 得知渦輪機葉片的裂紋信息。 答： 9 在軋鋼過程中， 需檢測薄板的厚度， 可采樣何種傳感器？試簡述其工作原理。 可采樣渦流傳感器， 原理圖如圖所示，系統(tǒng)的工作原理為：差動式測厚，將兩渦流傳感 器分別置于被測鋼板的上下兩邊，位置固定，間隔為H，設被測鋼板厚度為 h，兩渦流傳感 器與被測鋼板距離分別為 x1和 x2，渦流傳感器和電容 C

26、 組成諧振回路，則回路頻率 f 將隨 間隙的變化而改變， 使其輸出電壓幅值也隨之變化，經放大、 檢波和濾波后， 可得被測距離 x1 和 x2，將它們輸入運算器中進行如下運算，即可實時監(jiān)測鋼板厚度： h H (x1 x2) 10如何利用光纖來測量聲壓？繪出可行方案的壓力圖， 并簡述其測量原理。 答： 利用馬赫曾德爾干涉儀原理檢測 光纖內發(fā)生的聲 - 光相位調制，如圖所 示，激光源光束經過分光鏡以后，其 一通過長螺卷狀的檢測光纖。檢測光 纖在外界聲壓作用下，使經過其中的 光束產生相位變化、隨后當它與另一 路經過參考光纖 (亦呈螺卷狀 )的參考 光束進行疊加，并由光電管轉換為電 信號，經適當?shù)奶幚恚?/p>

27、便可獲得光相 位變化和相應的聲壓值。 11如何利用電容式傳感器來測量微小振動物體的振幅？繪出可行方案的壓力圖， 并簡 述其測量原理。 其原理框圖如圖所示。 傳 傳感器的電容也隨之改變， 從 再經過放大后即可輸出或顯示 答： 可利用極距變化型電容傳感器的原理來測量振動物體的振幅， 感器電容是振動器諧振回路的一部分， 當被測物發(fā)生振動時， 而使振動頻率發(fā)生變化， 頻率的變化經鑒頻器變?yōu)殡妷鹤兓?被測振幅的大小。 12有多種傳感器均可進行轉速測量，試舉出其中的兩種，并分別簡述其測量原理。 答： （1）渦流傳感器，其工作原理為（如圖a 所示）：將 帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝， 渦流傳 感

28、器置于一邊，傳感器線圈接入 LC 振蕩回路，以回 路的振蕩頻率 f 作為輸出量。當凹口或突起轉至渦流 傳感器處時， 由于間距 的變化， 引起線圈電感變化， 從而使振蕩頻率 f 發(fā)生變化，相當于原振蕩頻率 f 經 被測頻率 fx 調制，通過鑒頻器后即可得被測頻率，從 而得到被測轉速。 （2）磁阻式傳感器，其工作原理為（如圖b 所示）： 將將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝， 磁 阻式傳感器置于旋轉體一邊， 當凹口或突起轉至傳感 器處時，改變磁路的磁阻，引起磁力線減弱或增強， 使線圈產生感應電動勢，其頻率即為被測件的頻率， 從而可得其轉速。 （3）霍爾傳感器，其工作原理為（如圖c 所示）：將 從而可得被測件的轉速。 a） b） c） 將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝， 霍爾 元件和旋轉體同置于磁場中， 當凹口或突起轉至霍爾 元件處時，引起磁場變化，霍爾元件將其轉換為一個 脈動電壓信號， 此脈動信號的頻率即為被測件的轉動頻率， 13要測量一鋼板的厚度， 可用哪些傳感器？試舉出其中的兩種， 并分別簡述其測量原 理。 答： （1）渦流傳感器，其工作原理為（如圖a 所示）：差動 式測厚，將兩渦流傳感器分別置于被測鋼板的上下兩 邊，位置固定，間隔為 H，設被測鋼板厚度為 h，兩渦 流傳感器測得其與被測鋼板距離分別為