试卷代号：1107
中央广播电视大学2004-2005学年度第一学期“开放本科”期末考试 机械专业 传感器与测试技术试题 一、填空题（每空2分，共26分） 2005年1月
1．光照射在物体上可以看成一连串具有一定能量的光子轰击这些物体，一个光子的能量只能给一个电子，因此电子增加的能量为hv。电子获得能量后释放出来，参加导电。这种物体吸收光的能量后产生电效应的现象叫做光电效应 。
2．为了使光电器件能很好工作，需要选择合适的光源。常用的光源有：发光二极管、钨丝灯泡、电弧灯和石英灯、激光等。
3．边缘效应不仅使电容传感器的___灵敏度_______降低，而且产生非线性，因此应尽量消除或减小边缘效应。
4．测试系统在通常情况下受到的干扰有机械干扰、光干扰、温度干扰、湿度干扰和电磁干扰。
5．屏蔽是常用的抗干扰技术，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和____电磁_____屏蔽。
6．差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比，线性__好_____ 、灵敏度提高__一倍、测量精度高。
7．差动变压器是互感式电感传感器，它可以将被测量的变化转换为___互感系数_____变化。
8．从原理上看，容栅传感器是一种变____面积___型电容传感器，容栅传感器分为长容栅和圆容栅，用于测量线位移和线速度。 9．磁栅式传感器由__磁栅、磁头_和检测电路组成，其中__磁栅__是检测位置的基准尺。
二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处（每空2 分，共28分） 1．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数__A__。 A．小 B．大 C．相等
2．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、 A 和__C__三种。 A.光电式 B．磁电式
C．电磁式 D．感应同步器
3．在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫__A__。 A.外光电效应 B．压电效应 C．磁电效应 D．声光效应
4．当光栅付中任一光栅沿垂直于刻线方向移动时，莫尔条纹就会沿近似__B__ 的方向运动。当光栅改变运动方向时，莫尔条纹也随之改变运动方向，两者具有相对应的关系。 A.平行于光栅移动 B．垂直于光栅移动
C．与光栅移动方向成45。角 D．与光栅移动方向成135。角 5．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、 C 和 D 等。 A.测量范围的选择 B．电源的选择 C．阻值的选择 D．尺寸的选择 E．精度的选择 F．结构的选择
6．应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的__B__之间的电阻值。 A.覆盖片与被测试件 B．引线与被测试件 C．基片与被测试件 D．敏感栅与被测试件
7．当声波传播至两介质的分界面，一部分能量返回原介质，称为反射波;另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为__C__。 A.驻波 B．兰姆波
C．折射波 D．波型转换
8．设在S有一静止声源，发出一频率为fs的超声波，在介质中的传播速度为C，波长为A。那么当接收点O与发射点S和介质都处于静止状态时，接收点收到的频率将_A_ ；如果接收点以速度V0与声波传播方向同向运动，接收点所收到的频率__B__；如果接收点以速度V0与声波传播方向逆向运动，接收点所收到的频率_C__。 A．=fs B． C．>fs D．与fs无关， 9．为了满足测试的需要，应对传感器的灵敏度、线性度、信噪比、滞后、漂移、___A_、___E__和负载效应等技术性能提出基本要求。 A.重复性 B．体积 C．温度性能 D．抗震性 E．动态性能 F．质量 三、问答题（46分） 1．电容传感器分为变间距型、变面积型和变介电常数型三种形式，比较这三种传感器测位移时的量程、灵敏度、线性度。（5分） 答：变间距型电容传感器的量程小，灵敏度高，输入被测量与输出电容之间的关系为非线性：变面积型和变介电常数型量程大，灵敏度低，传感器的输入被测量与输出电容之间的关系为线性。 2．由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工作原理。（10分） 答：由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势：UH =KHIB。电流表中霍尔元件的灵敏度KH、控制电流I为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。 3．什么是传感器的动特性？（5分） 答：传感器的动特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 4．何为传感器的分辨力和阀值？（6分） 答：分辨力是指传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化值。阈值 是能使传感器的输出产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。 5．如图所示是BYM型压力传感器的结构原理图。弹簧管1的自由端与差动式电感传感器的衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。 答：线圈和衔铁构成差动变气隙自感式电感传感器，当压力P发生变化时，弹簧管1的自由端产生位移，使衔铁2产生移动，使两差动线圈5和6的电感值一个增加，一个减少。衔铁位移的大小决定传感器输出信号的大小，衔铁移动的方向决定输出信号的相位，传感器输出信号的大小和相位与两差动线圈电感值的变化、衔铁的位置、压力之间有一个确定的关系，由此可以测得压力的大小。 6．用涡流传感器测量金属板厚度时需不需要恒温，为什么？(IO分) 答：导体的电阻率JD随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率JD与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。 试卷代号：1107 中央广播电视大学2004-2005学年度第二学期“开放本科”期末考试 机械专业 传感器与测试技术 试题 一、填空题（每空2分，共26分） 2005年7月 1．光敏元件的两端加一定偏置电压后，在某种光源的特定照度下产生或增加的电流称为___光电流___ 2．当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量（取决于电流相对温度梯度的方向），这种现象叫做__汤姆逊效应____。 3．大气压力一般在960hPa～1060hPa范围内变化，要测量其精确值，选用的传感器的测量范围应为___960hPa～1060hPa(稍大于此范围也可) ____，量程应为___l00hPa____ 4．在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流I和灵敏度S随调制频率f变化的关系：I= fi(f)、S= f2(f)称为__频率特性_____ 5．磁栅式传感器由磁栅、磁头和检测电路组成，其中___磁栅______是检测位置的基准尺。 6．光电式编码器由_____光源______、光学系统、码盘、__光电接收元件____、处理电路等组成。 7．涡流的大小与导体的电阻率p、导磁率u、导体厚度t，以及线圈与导体之间的距离x、线圈的激磁频率w等参数有关。改变____导体的电阻率p____，可以做成测量表面温度、检测材质的传感器；改变____导磁率u____，可以做成测量应力、硬度的传感器；改变____线圈与导体之间的距离x____，可以做成测量位移、厚度、振动的传感器。 二、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。每空2分，共34分） 1．___C_____是测试系统的第一个环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。 A.敏感元件 B．转换元件 C．传感器 D．被测量 2．传感器的动态标定主要是研究传感器的动态响应，而与动态响应有关的参数，对一阶传感器有___E_____；对二阶传感器有___D_____和____F____。 A.上升时间 B．稳定时间 C．超调量 D．阻尼比 E．时间常数 F．固有频率 3．磁头的作用是读取磁栅上的记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为____C____磁头和_____D___磁头。 A．鉴幅 B．鉴相 C．静态 D．动态 4．改变电感传感器的引线电缆后，_C___。 A.不必对整个仪器重新标定 B．必须对整个仪器重新调零 C．必须对整个仪器重新标定 D．不必对整个仪器重新调零 5．固态压阻式传感器灵敏度高，尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于____B____测量。 A.静态 B．动态 C．精确 D，随机 6．螺管型电感传感器按照其工作原理应属于___C_____传感器。 A．差动变压器式 B．互感式 C．自感式 D．涡流式 7．自感式电感传感器中，___F_____灵敏度高，对电路的放大倍数要求低，但非线性严重，制造装配困难；____D____灵敏度较低，但有良好的线性，量程较大，制造装配比较方便，应用较广；____E____的灵敏度更低，但量程大，线性性较好，制造装配方便，批量生产的互换性强，应用越来越多。 A．磁电型 B．差动变压器型 C．涡流型 D．变面积型 E．螺管型 F．变气隙型 G．变磁通型 H．恒定磁通型 8．影响压电式传感器工作性能的因素很多，产生误差的原因主要有：__B__、__D__、 环境湿度的影响、基座应变的影响和噪声的影响等。 A.声压的影响 B．环境温度的影响 C．静电耦合的影响 D．横向灵敏度 9．当声波传播至两介质的分界面，一部分能量返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为__C__。 A．驻波 B．兰姆波 C．折射波 D．波型转换 10.为了满足测试的需要，应对传感器的灵敏度、线性度、信噪比、滞后、漂移、___A__、 _E___、负载效应等技术性能提出基本要求。 A.重复性 B．体积 C．温度性能 D．抗震性 E．动态性能 F．质量 三、问答题（40分） 1．什么是传感器？画出其组成框图并介绍各环节的功能。（10分） 答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精确处理的另外一种量的测量装置或系统。