傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 試卷及答案 試題一

第2頁(yè)共5頁(yè)傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)仿真試題一試卷一（閉卷）（考試時(shí)間90分鐘，總分80分） 題號(hào)一二三總分分?jǐn)?shù)評(píng)卷人單項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選和未選均不得分。1、下列不屬于按傳感器的工作原理進(jìn)行分類(lèi)的傳感器是（）。A.應(yīng)變式傳感器B.化學(xué)型傳感器C.壓電式傳感器D.熱電式傳感器2、傳感器的下列指標(biāo)全部屬于靜態(tài)特性的是（）A．線性度、靈敏度、阻尼系數(shù)B．幅頻特性、相頻特性、穩(wěn)態(tài)誤差C．遲滯、重復(fù)性、漂移D．精度、時(shí)間常數(shù)、重復(fù)性3、測(cè)量者在處理誤差時(shí)，下列哪一種做法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的（）A．消除隨機(jī)誤差B．減小或消除系統(tǒng)誤差C．修正系統(tǒng)誤差D．剔除粗大誤差4、電感式傳感器采用變壓器式交流電橋測(cè)量電路時(shí)，下列說(shuō)法不正確的是（）。A.銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓相位相反B.銜鐵上、下移動(dòng)時(shí)，輸出電壓隨銜鐵的位移而變化C.根據(jù)輸出的指示可以判斷位移的方向D.當(dāng)銜鐵位于中間位置時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)5、關(guān)于壓電式傳感器中壓電元件的連接，以下說(shuō)法正確的是（）A．與單片相比，并聯(lián)時(shí)電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓不變B.與單片相比，串聯(lián)時(shí)電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓增大1倍C．與單片相比，并聯(lián)時(shí)電荷量不變、電容量減半、輸出電壓增大1倍D.與單片相比，串聯(lián)時(shí)電荷量不變、電容量減半、輸出電壓不變6、在紅外技術(shù)中，一般將紅外輻射分為四個(gè)區(qū)域，即近紅外區(qū)、中紅外區(qū)、遠(yuǎn)紅外區(qū)和（）。這里所說(shuō)的“遠(yuǎn)近”是相對(duì)紅外輻射在電磁波譜中與可見(jiàn)光的距離而言。A.微波區(qū)B.微紅外區(qū)C.X射線區(qū)D.極遠(yuǎn)紅外區(qū)7、下列關(guān)于微波傳感器的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.可用普通電子管與晶體管構(gòu)成微波振蕩器B.天線具有特殊結(jié)構(gòu)使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性C.用電流—電壓特性呈非線性的電子元件做探測(cè)微波的敏感探頭D.可分為反射式和遮斷式兩類(lèi)8、若已知超聲波傳感器垂直安裝在被測(cè)介質(zhì)底部，超聲波在被測(cè)介質(zhì)中的傳播速度為1480m/s，測(cè)量時(shí)間間隔為200us，則物位高度為（）A．296mmB．148mmC．74mmD．條件不足，無(wú)法求出9、現(xiàn)有一個(gè)采用4位循環(huán)碼碼盤(pán)的光電式編碼器，碼盤(pán)的起始位置對(duì)應(yīng)的編碼是0011，終止位置對(duì)應(yīng)的編碼是0101，則該碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可能會(huì)是（）A．45°B.60°C.90°D.120°10、用N型材料SnO2制成的氣敏電阻在空氣中經(jīng)加熱處于穩(wěn)定狀態(tài)后，與氧氣接觸后（）A．電阻值變小B．電阻值變大C．電阻值不變D．不確定二、簡(jiǎn)答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、什么是傳感器？傳感器的共性是什么？2、試推導(dǎo)差動(dòng)變隙式電感傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。3、結(jié)合下圖說(shuō)明霍爾式微位移傳感器是如何實(shí)現(xiàn)微位移測(cè)量的？4、光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?？?duì)光纖及入射光的入射角有什么要求？5、簡(jiǎn)述計(jì)量光柵的結(jié)構(gòu)和基本原理。三、分析計(jì)算題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）注意：自動(dòng)化、電氣專(zhuān)業(yè)的學(xué)生第1小題必做，并從第2－4小題中選做兩個(gè)小題；測(cè)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在4個(gè)小題中任選3個(gè)小題。1、銅電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系為，在不同溫度下，測(cè)得銅電阻的電阻值如下表所示。請(qǐng)用最小二乘法求0℃時(shí)的銅電阻的電阻值和銅電阻的電阻溫度系數(shù)。20.030.040.050.076.580.082.585.02、試計(jì)算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復(fù)性誤差（一組測(cè)試數(shù)據(jù)如下表示）。行程輸入壓力（×105Pa）輸出電壓(mV)⑴⑵⑶正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.03、電阻應(yīng)變片阻值為120，靈敏系數(shù)，沿縱向粘貼于直徑為的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量，，（1）求鋼柱受拉力作用時(shí)應(yīng)變片電阻的變化量和相對(duì)變化量；（2）又若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼，問(wèn)受同樣拉力作用時(shí)應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為多少？4、已知分度號(hào)為S的熱電偶冷端溫度為t0=20℃，現(xiàn)測(cè)得熱電勢(shì)為11.710mV，求被測(cè)溫度為多少度？(E(20,0)=0.113mv)工作端溫度(℃)0204060708090熱電動(dòng)勢(shì)(mv)110010.75410.99111.22911.46711.58711.70711.827試卷二（開(kāi)卷）（考試時(shí)間30分鐘，總分20分）題號(hào)評(píng)卷人得分綜合設(shè)計(jì)分析題綜合設(shè)計(jì)分析題（本大題共20分）如圖為二極管環(huán)形檢波測(cè)量電路。和為差動(dòng)式電容傳感器，為濾波電容，為負(fù)載電阻，為限流電阻，為正弦波信號(hào)源。設(shè)很大，并且，。(1)試分析此電路工作原理；(2)畫(huà)出輸出端電壓在三種情況下波形；(3)推導(dǎo)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)仿真試題一參考答案試卷一一、單項(xiàng)選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請(qǐng)將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。錯(cuò)選、多選和未選均不得分。1、B2、C3、A4、C5、A6、D7、A8、B9、C10、B二、簡(jiǎn)答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、什么是傳感器？傳感器的共性是什么？答：傳感器是能夠感受被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器是實(shí)現(xiàn)傳感功能的基本部件。傳感器的共性就是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)或生物特性，將非電量（如位移、速度、加速度、力等）轉(zhuǎn)換成電量（電壓、電流、電容、電阻等）。2、試推導(dǎo)差動(dòng)變隙式電感傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。答：設(shè)兩差動(dòng)線圈初始?xì)庀逗穸染鶠椋跏茧姼芯鶠?，且?dāng)銜鐵向上移動(dòng)時(shí)，則，∴當(dāng)時(shí)，∴靈敏度為：由此可見(jiàn)，與單極式相比，其靈敏度提高了一倍（單極式為）。3、結(jié)合下圖說(shuō)明霍爾式微位移傳感器是如何實(shí)現(xiàn)微位移測(cè)量的？答：霍爾元件處于中間位置時(shí)，同時(shí)受到大小相等、方向相反的磁通作用，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0，因此霍爾元件輸出的霍爾電勢(shì)UH＝0，位移ΔZ=0。若霍爾元件沿Z向移動(dòng)，在兩磁鐵中產(chǎn)生相對(duì)位移，霍爾元件感受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度，，其量值大小反映出霍爾元件與磁鐵之間相對(duì)位置的變化量。所以，霍爾電勢(shì)UH與位移量ΔZ成線性關(guān)系，且霍爾電勢(shì)的極性反映了霍爾片的移動(dòng)方向（位移方向）。磁場(chǎng)變化率越大，靈敏度越高，可測(cè)1～2mm的小位移，動(dòng)態(tài)范圍達(dá)5mm。4、光在光纖中是怎樣傳輸?shù)?？?duì)光纖及入射光的入射角有什么要求？答：光在同一種介質(zhì)中是直線傳播的，當(dāng)光線以不同的角度入射到光纖端面時(shí)，在端面發(fā)生折射進(jìn)入光纖后，又入射到折射率較大的光密介質(zhì)（纖芯）與折射率較小的光疏介質(zhì)（包層）的交界面，光線在該處有一部分投射到光疏介質(zhì)，一部分反射回光密介質(zhì)。對(duì)光纖的要求是包層和纖芯的折射率不同，且纖芯的折射率大于包層的折射率。對(duì)入射角的要求是入射角小于臨界角。5、簡(jiǎn)述計(jì)量光柵的結(jié)構(gòu)和基本原理。答：計(jì)量光柵傳感器的結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)部分：光電轉(zhuǎn)換裝置和光柵數(shù)顯表，其中前者又包括以下四個(gè)部分：①主光柵(又稱(chēng)標(biāo)尺光柵)，均勻地刻劃有透光和不透光的線條；②指示光柵，刻有與主光柵同樣刻線密度的條紋；③光路系統(tǒng)，包括光源和透鏡；④光電元件。計(jì)量光柵主要利用了莫爾條紋現(xiàn)象。主光柵與指示光柵的柵線疊合在一起，中間保持很小的夾角，在大致垂直于柵線的方向上會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱(chēng)為莫爾條紋。光柵測(cè)量原理就是以移動(dòng)的莫爾條紋的數(shù)量來(lái)確定位移量，其分辨率為光柵柵距。三、分析計(jì)算題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）注意：自動(dòng)化、電氣專(zhuān)業(yè)的學(xué)生第1小題必做，并從第2－4小題中選做兩個(gè)小題；測(cè)控專(zhuān)業(yè)的學(xué)生在4個(gè)小題中任選3個(gè)小題。1、銅電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系為，在不同溫度下，測(cè)得銅電阻的電阻值如下表所示。請(qǐng)用最小二乘法求0℃時(shí)的銅電阻的電阻值和銅電阻的電阻溫度系數(shù)。20.030.040.050.076.580.082.585.0解：誤差方程令，系數(shù)矩陣,直接測(cè)得值矩陣,被測(cè)量估計(jì)矩陣由最小二乘法：，則2、試計(jì)算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復(fù)性誤差（一組測(cè)試數(shù)據(jù)如下表示）。行程輸入壓力（×105Pa）輸出電壓(mV)⑴⑵⑶正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.0解：①遲滯誤差：∵遲滯誤差A(yù)第一次測(cè)量：由所給數(shù)據(jù)可得，,∴B第二次測(cè)量：由所給數(shù)據(jù)可得，,∴C第三次測(cè)量：由所給數(shù)據(jù)可得，,∴②重復(fù)性誤差：由所給數(shù)據(jù)可得，正行程：，反行程：∴又∴重復(fù)性誤差3、電阻應(yīng)變片阻值為120，靈敏系數(shù)，沿縱向粘貼于直徑為的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量，，（1）求鋼柱受拉力作用時(shí)應(yīng)變片電阻的變化量和相對(duì)變化量；（2）又若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼，問(wèn)受同樣拉力作用時(shí)應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化量為多少？解：（1）（2）4、已知分度號(hào)為S的熱電偶冷端溫度為t0=20℃，現(xiàn)測(cè)得熱電勢(shì)為11.710mV，求被測(cè)溫度為多少度？(E(20,0)=0.113mv)工作端溫度(℃)0204060708090熱電動(dòng)勢(shì)(mv)110010.75410.99111.22911.46711.58711.70711.827解：E（t,t0）=11.710E（t,0℃）=E(t,t0)+E(t0,0℃)11.710=E(t,0℃)-E(20℃,0)=E(t,0℃)-0.113所以E（t,0℃）=11.823mV查表：E(1180℃,0℃)=11.707mV,E(1190℃,0℃)=11.827mV所以=1180℃+×10℃=1470℃試卷二綜合設(shè)計(jì)分析題（本大題共20分）。如圖為二極管環(huán)形檢波測(cè)量電路。和為