传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量；转换元件把敏感元件的输出量转换成电路参量（电阻、电容、电感）；转换电路将转换元件输出的电路参数转换成电量输出。
传感器组成框图
2．何为热电阻式传感器？常用的热电阻类型有哪些？（10分） 答：利用导电材料的电阻率随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器，称为热电阻式传感器。热电阻的类型包括铂热电阻、铜热电阻、铟电阻、锰电阻等。 3．用涡流传感器测量金属板厚度时是否需要恒温，为什么？（10分）
答：导体的电阻率lD随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率』D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。
4．如图所示是超声波液位计的原理图，简述其工作原理。（10分）
答：如图所示是自发自收单换能器方式，换能器安装在最高液位之上的空气或气体中，超声换能器发出的超声脉冲在气体中从换能器传至液面，反射后再从液面返回同一换能器而被接收。如换能器至液面的垂直距离为L，从发到收经过的时间为t，超声波在气体中的传
播速度为c，则
试卷代号：1107
中央广播电视大学2005-2006学年度第一学期“开放本科”期末考试 2006年1月
一、填空题（每空2分，共28分）
1．磁电式传感器可用来测量线速度和角速度，对测得的速度进行积分可求出___位移____，微分可求出___加速度____,磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，工作时不需要___电源____。
2．测温方法可分为____接触____法与____非接触____法。
3．___感应同步器_____是利用两个平面绕组的互感系数随两者的相对位置变化而变化的原理，测量线位移和角位移的传感器。可用来测量线位移和角位移。
4．沿应变片轴向的应变ex必然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变ey也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为____横向效应____。
5．压电材料可分为___压电晶体、___压电陶瓷__、压电半导体和高分子压电材料。 6．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、线圈的激磁频率叫等参数有关。同时改变x，P和u，可以对导体进行探伤；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___导体的导磁率u_____，可以做成测量应力、硬度的传感器；改变____线圈和导体之间的距离x____，可以做成测量位移、厚度、振动的传感器。
7．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量（取决于电流的方向），这种现象叫做___帕尔贴效应_____。
8．两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为T0，则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，这种现象叫做___塞贝克效应_____。
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．当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为 _______A_______。
A．光照特性 B．温度特性 C．光谱特性 D．伏安特性
2．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随调制频率厂变化的关系：I=f1(f)、S=f2(f)称为___A____。 A.频率特性 B．光照特性 C．光谱特性 D．伏安特性 3．磁头的作用是读取磁栅上记录信号，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．利用____E____制成的光电器件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等。利用____F____可制成半导体光敏电阻。利用____B____制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
A.压电效应 B．外光电效应 C．磁电效应 D．声光效应
E．光生伏特效应 F．光电导效应
5．在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫________。 A.声光效应 B．光生伏特效应
C.光电导效应 D．热释电效应
6．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：____A_____、_____C______和______F______。
A．双丝自补偿法 B．温度补偿法 C．单丝自补偿法 D．电流补偿法 E．电压补偿法 F．桥路补偿法 7．在检测技术中，很多场合采用的是压电型换能器，发射超声波利用压电材料的__C__，而接收信号则用______D_____。
A.多普勒效应 B．多普勒频移 C．逆压电效应 D．正压电效应
8．应变片绝缘电阻Rm是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求Rm的范围是_____B______。
A．10～100MΩ以上 B．50～1OOMΩ以上 C．50～lO0KΩ以上 D．100～500MΩ以上 三、问答题（44分）
1．如图所示是电容式差压传感器结构示意图及其转换电路，图中l为玻璃盘，2为镀金层，3为金属膜片，试介绍其工作原理。（10分）
答：电容式差压传感器由两个玻璃圆盘和一个金属膜片组成。两玻璃圆盘上的凹面上各镀以金作为电容传感器的两个固定电极，夹在两凹圆盘中的膜片则为传感器的可动电极。当两边压力相等时，膜片处在中间位置与左、右固定电极间距相等，转换电路输出U0=0;当P1>P2（或P2>Pl）时，膜片弯向右侧（或左侧），Cdb 2．如图所示是两种光电转速传感器的工怍原理图，试介绍其工作原理。（14分） 答：反射型光电转速传感器在电机的转轴上沿轴向均匀涂上黑白相间条纹。光源发出的 光照在电机轴上，再反射到光敏元件上。由于电机转动时，电机轴上反光面和不反光面交替出现，所以光敏元件间断地接收光的反射信号，输出相应的电脉冲。电脉冲经放大整形电路变换为方波，根据方波的频率，就可测得电机的转速。 直射型光电转速传感器在电机轴上装有带孔的圆盘，圆盘的一边设置光源，另一边放置光电元件。当光线通过圆盘上的孔时，光电元件产生一个电脉冲。当电机转动时圆盘随着转动，光电元件就产生一列与转速及圆盘上的孔数成正比的电脉冲数，由此可测得电机的转速。 电机的转速n为 n=60f/N 式中，N-圆盘的孔数或白条纹的条数； f一电脉冲的频率。 3．粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。（10分） 答：①环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻相对变化；②环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长（或压缩），引起电阻的相对变化。 4．只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，试说出三种产生感应电动势的方法。)答： (1)线圈与磁场发生相对运动； (2)磁路中磁阻变化； (3)恒定磁场中线圈面积变化。 试卷代号：1107 中央广播电视大学2005-2006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30分） 2006年7月 1．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，改变__导体的导磁率u__；可以做成测量应力、硬度的传感器；改变___线圈和导体之间的距离x_____，可以做成测量位移、厚度、振动的传感器；同时改变x，p和u，可以对导体进行探伤。 2．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）____，量程为___l00hPa_____。 3．热电阻式传感器是基于导电材料的___电阻率_____随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器。 4.__绝对误差__是指测量结果与被测参量真值之间所存在的差值的绝对值；__相对误差__是指测量的绝对误差与被测量真值的比值；__引用误差__是指测量的误差与仪表的满量程之比；__引用误差__通常用来表征仪器本身。 5．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__。 6．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量（取决于电流的方向）这种现象叫做__帕尔贴效应__。 7．将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者珊线有很小的交角θ，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相同的条纹，称为__莫尔条纹___。这些条纹是基于光的__干涉__效应产生的 8．由于受到__电阻丝直径__的限制，绕线式电位计的分辨力不高。 二、选择题 1．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__A__测量。 A．动态 B．静态 C．精确 D．随机 2．超声波是__A__的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。 A．机械波 B．电磁波 C．纵波 D．表面波 3．为使探头有效地向工件发射和接收超声波，必须使探头和工件探测面之间有良好的声耦合，耦合方式可分为直接接触法和__D__法。 A.液介 B．气介 C．固介 D．液浸 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凋零 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．超声波的频率高（可达109Hz），因而__B__，绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播。 A．速度快 B．波长短 C.波长长 D．速度慢 6．在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫__B__。 A．声光效应 B．光生伏特效应 C．光电导效应 D．热释电效应 7．当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系I=f(λ)，称为__C__。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。 A．温度特性 B．光照特性 C．光谱特性 D．伏安特性 8．涡流传感器可以实现非接触式测量，涡流传感器在金属导体上产生的涡流的渗透深度与传感器线圈的励磁电流的__C__有关。涡流传感器主要分为__D__和__E__两类。 A.电压 B．大小 C．频率 D．高频反射 E．低频透射 F．高频透射 G．低频反射