傳感器技術期末考試:傳感器與檢測技術期末考試試題與答案

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傳感器技術期末考試:傳感器與檢測技術期末考試試題與答案《傳感器與檢測技術期末考試試題與答案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《傳感器與檢測技術期末考試試題與答案(14頁珍藏版)》請在人人文庫網上搜索。1、第一章傳感器基礎l.檢測系統由哪幾部分組成?說明各部分的作用。答:一個完整的檢測系統或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成,分別完成信息獲取、轉換、

傳感器技術期末考試:傳感器與檢測技術期末考試試題與答案  第1張

傳感器技術期末考試:傳感器與檢測技術期末考試試題與答案

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1、第一章 傳感器基礎l.檢測系統由哪幾部分組成? 說明各部分的作用。答:一個完整的檢測系統或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成,分別完成信息獲取、轉換、顯示和處理等功能。當然其中還包括電源和傳輸通道等不可缺少的部分。下圖給出了檢測系統的組成框圖。檢測系統的組成框圖傳感器是把被測量轉換成電學量的裝置,顯然,傳感器是檢測系統與被測對象直接發生聯系的部件,是檢測系統最重要的環節,檢測系統獲取信息的質量往往是由傳感器的性能確定的,因為檢測系統的其它環節無法添加新的檢測信息并且不易消除傳感器所引入的誤差。測量電路的作用是將傳感器的輸出信號轉換成易于測量的電壓或電流信號。通常傳感器輸

2、出信號是微弱的,就需要由測量電路加以放大,以滿足顯示記錄裝置的要求。根據需要測量電路還能進行阻抗匹配、微分、積分、線性化補償等信號處理工作。顯示記錄裝置是檢測人員和檢測系統聯系的主要環節,主要作用是使人們了解被測量的大小或變化的過程。2.傳感器的型號有幾部分組成,各部分有何意義?依次為主稱(傳感器) 被測量轉換原理序號主稱傳感器,代號C;被測量用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標記。見附錄表2;轉換原理用一個或兩個漢語拼音的第一個大寫字母標記。見附錄表3;序號用一個阿拉伯數字標記,廠家自定,用來表征產品設計特性、性能參數、產品系列等。若產品性能參數不變,僅在局部有改動或變動時,其序號可在原序

3、號后面順序地加注大寫字母A、B、C等,(其中I、Q不用)。例:應變式位移傳感器: C WY-YB-20;光纖壓力傳感器:C Y-GQ-2。3.測量穩壓電源輸出電壓隨負載變化的情況時,應當采用何種測量方法? 如何進行?答:測定穩壓電源輸出電壓隨負載電阻變化的情況時,最好采用微差式測量。此時輸出電壓認可表示為U0,U0=U+U,其中U是負載電阻變化所引起的輸出電壓變化量,相對U來講為一小量。如果采用偏差法測量,儀表必須有較大量程以滿足U0的要求,因此對U,這個小量造成的U0的變化就很難測準。測量原理如下圖所示:圖中使用了高靈敏度電壓表毫伏表和電位差計,Rr和E分別表示穩壓電源的內阻和電動勢,凡表示

4、穩壓電源的負載,E1、R1和Rw表示電位差計的參數。在測量前調整R1使電位差計工作電流I1為標準值。然后,使穩壓電源負載電阻R1為額定值。調整RP的活動觸點,使毫伏表指示為零,這相當于事先用零位式測量出額定輸出電壓U。正式測量開始后,只需增加或減小負載電阻RL的值,負載變動所引起的穩壓電源輸出電壓U0的微小波動值U,即可由毫伏表指示出來。根據U0=U+U,穩壓電源輸出電壓在各種負載下的值都可以準確地測量出來。微差式測量法的優點是反應速度快,測量精度高,特別適合于在線控制參數的測量。 用微差式測量方法測量穩壓電源輸出電壓隨負載的變化4.某線性位移測量儀,當被測位移由4.5mm變到5.0mm時,位

5、移測量儀的輸出電壓由3.5V減至2.5V,求該儀器的靈敏度。解:該儀器的靈敏度為mV/mm5.某測溫系統由以下四個環節組成,各自的靈敏度如下: 鉑電阻溫度傳感器: 0.45/ 電橋: 0.02V/ 放大器: 100(放大倍數) 筆式記錄儀: 0.2cm/V求:(1)測溫系統的總靈敏度; (2)記錄儀筆尖位移4cm時,所對應的溫度變化值。 解:(1)測溫系統的總靈敏度為 cm/(2)記錄儀筆尖位移4cm時,所對應的溫度變化值為6.有三臺測溫儀表,量程均為0800,精度等級分別為2.5級、2.0級和1.5級,現要測量500的溫度,要求相對誤差不超過2.5,選那臺儀表合理?解:2.5級時的最大絕對誤

6、差值為20,測量500時的相對誤差為4;2.0級時的最大絕對誤差值為16,測量500時的相對誤差為3.2;1.5級時的最大絕對誤差值為12,測量500時的相對誤差為2.4。因此,應該選用1.5級的測溫儀器。7.什么是系統誤差和隨機誤差?正確度和精密度的含義是什么? 它們各反映何種誤差?答:系統誤差是指在相同的條件下,多次重復測量同一量時,誤差的大小和符號保持不變,或按照一定的規律變化的誤差。隨機誤差則是指在相同條件下,多次測量同一量時,其誤差的大小和符號以不可預見的方式變化的誤差。正確度是指測量結果與理論真值的一致程度,它反映了系統誤差的大小,精密度是指測量結果的分散程度,它反映了隨機誤差的大

7、小。8.服從正態分布規律的隨機誤差有哪些特性? 答:服從正態分布規律的隨機誤差的特性有:對稱性 隨機誤差可正可負,但絕對值相等的正、負誤差出現的機會相等。也就是說f()- 曲線對稱于縱軸。有界性 在一定測量條件下,隨機誤差的絕對值不會超過一定的范圍,即絕對值很大的隨機誤差幾乎不出現。抵償性 在相同條件下,當測量次數n時,全體隨機誤差的代數和等于零,即。單峰性 絕對值小的隨機誤差比絕對值大的隨機誤差出現的機會多,即前者比后者的概率密度大,在=0處隨機誤差概率密度有最大值。9.等精度測量某電阻10次,得到的測量列如下: R1167.95 R2167.45 R3167.60 R4167.60 R51

8、67.87 R6167.88 R7168.00 R8167.850 R9167.82 R.61(1)求10次測量的算術平均值,測量的標準誤差和算術平均值的標準誤差s。(2)若置信概率取99.7,寫出被測電阻的真值和極限值。解:(1)求10次測量的算術平均值,測量的標準誤差和算術平均值的標準誤差s。(2)若置信概率取99.7,被測電阻的真值為:極限值為:10.試分析電壓輸出型直流電橋的輸入與輸出關系。答:如圖所示,電橋各臂的電阻分別為R1、 R2、R3、R4。U為電橋的直流電源電壓。當四臂電阻R1=R2=R3=R4=R時,稱為等臂電橋;當R1=R2=R,R3=R4=R(RR)時,稱為輸

9、出對稱電橋;當R1=R4=R,R2=R3=R(RR)時,稱為電源對稱電橋。直流電橋電路 當電橋輸出端接有放大器時,由于放大器的輸入阻抗很高,所以可以認為電橋的負載電阻為無窮大,這時電橋以電壓的形式輸出。輸出電壓即為電橋輸出端的開路電壓,其表達式為 (1)設電橋為單臂工作狀態,即R1為應變片,其余橋臂均為固定電阻。當R1感受被測量產生電阻增量R1時,由初始平衡條件R1R3=R2R4得,代入式(1),則電橋由于R1產生不平衡引起的輸出電壓為 (2)對于輸出對稱電橋,此時R1=R2=R,R3=R4=R,當R1臂的電阻產生變化R1=R,根據(2)可得到輸出電壓為 (3)對于電源對稱電橋,R1=R4=

10、R,R2=R3=R。當R1臂產生電阻增量R1=R時,由式(2)得 (4)對于等臂電橋R1=R2=R3=R4=R,當R1的電阻增量R1=R時,由式(2)可得輸出電壓為 (5)由上面三種結果可以看出,當橋臂應變片的電阻發生變化時,電橋的輸出電壓也隨著變化。當RR時,電橋的輸出電壓與應變成線性關系。還可以看出在橋臂電阻產生相同變化的情況下,等臂電橋以及輸出對稱電橋的輸出電壓要比電源對稱電橋的輸出電壓大,即它們的靈敏度要高。因此在使用中多采用等臂電橋或輸出對稱電橋。在實際使用中為了進一步提高靈敏度,常采用等臂電橋,四個被測信號接成兩個差動對稱的全橋工作形式,R1=R+R,R2=R-R,R3=R+R,R

11、4=R-R,將上述條件代入式(1)得 (6)由式(6)看出,由于充分利用了雙差動作用,它的輸出電壓為單臂工作時的4倍,所以大大提高了測量的靈敏度。第二章 電阻式傳感器1.金屬電阻應變片與半導體材料的電阻應變效應有什么不同?答:金屬電阻的應變效應主要是由于其幾何形狀的變化而產生的,半導體材料的應變效應則主要取決于材料的電阻率隨應變所引起的變化產生的。2.直流測量電橋和交流測量電橋有什么區別?答:它們的區別主要是直流電橋用直流電源,只適用于直流元件,交流電橋用交流電源,適用于所有電路元件。3.熱電阻測量時采用何種測量電路?為什么要采用這種測量電路?說明這種電路的工作原理。答:通常采用電橋電路作為測

12、量電路。為了克服環境溫度的影響常采用下圖所示的三導線四分之一電橋電路。由于采用這種電路,熱電阻的兩根引線的電阻值被分配在兩個相鄰的橋臂中,如果,則由于環境溫度變化引起的引線電阻值變化造成的誤差被相互抵消。熱電阻的測量電路4.采用阻值為120靈敏度系數K=2.0的金屬電阻應變片和阻值為120的固定電阻組成電橋,供橋電壓為4V,并假定負載電阻無窮大。當應變片上的應變分別為1和1 000時,試求單臂、雙臂和全橋工作時的輸出電壓,并比較三種情況下的靈敏度。解:單臂時,所以應變為1時/V,應變為1000時應為/V;雙臂時,所以應變為1時/V,應變為1000時應為/V;全橋時,所以應變為1時/V,應變為1

13、000時應為/V。從上面的計算可知:單臂時靈敏度最低,雙臂時為其兩倍,全橋時最高,為單臂的四倍。5.采用阻值R=120靈敏度系數K=2.0的金屬電阻應變片與阻值R=120的固定電阻組成電橋,供橋電壓為10V。當應變片應變為1000時,若要使輸出電壓大于10mV,則可采用何種工作方式(設輸出阻抗為無窮大)?解:由于不知是何種工作方式,可設為n,故可得:mV得n要小于2,故應采用全橋工作方式。6.如圖所示為一直流電橋,供電電源電動勢E=3V,R3=R4=100,R1和R2為同型號的電阻應變片,其電阻均為50,靈敏度系數K=2.0。兩只應變片分別粘貼于等強度梁同一截面的正反兩面。設等強度梁在受力后產

14、生的應變為5 000,試求此時電橋輸出端電壓U0。題6圖解:此電橋為輸出對稱電橋,故/mV7.光敏電阻有哪些重要特性,在工業應用中是如何發揮這些特性的?答:光敏電阻是采用半導體材料制作,利用內光電效應工作的光電元件。它的重要特性是在無光照時阻值非常大,相當于斷路,有光照時阻值變得很小,相當于通路。在工業應用中主要就是通過光的變化來各種電路的控制。第三章 電容式傳感器1.試分析變面積式電容傳感器和變間隙式電容的靈敏度?為了提高傳感器的靈敏度可采取什么措施并應注意什么問題?答:如圖所示是一直線位移型電容式傳感器的示意圖。當動極板移動x后,覆蓋面積就發生變化,電容量也隨之改變,其值為C=b(a-x)

15、/d=C0-bx/d (1)電容因位移而產生的變化量為其靈敏度為 可見增加b或減小d均可提高傳感器的靈敏度。直線位移型電容式傳感器2.為什么說變間隙型電容傳感器特性是非線性的?采取什么措施可改善其非線性特征?答:下圖為變間隙式電容傳感器的原理圖。圖中1為固定極板,2為與被測對象相連的活動極板。當活動極板因被測參數的改變而引起移動時,兩極板間的距離d發生變化,從而改變了兩極板之間的電容量C。設極板面積為A,其靜態電容量為,當活動極板移動x后,其電容量為 (1)當xd時 則 (2)由式(1)可以看出電容量C與x不是線性關系,只有當 x t0)。在導體內部,熱端的自由電子具有較大的動能,向冷端移動,

16、從而使熱端失去電子帶正電荷,冷端得到電子帶負電荷。這樣,導體兩端便產生了一個由熱端指向冷端的靜電場。該電場阻止電子從熱端繼續跑到冷端并使電子反方向移動,最后也達到了動態平衡狀態。這樣,導體兩端便產生了電位差,我們將該電位差稱為溫差電動勢。3簡述熱電偶的幾個重要定律,并分別說明它們的實用價值。答:一是勻質導體定律:如果熱電偶回路中的兩個熱電極材料相同,無論兩接點的溫度如何,熱電動勢為零。根據這個定律,可以檢驗兩個熱電極材料成分是否相同,也可以檢查熱電極材料的均勻性。二是中間導體定律:在熱電偶回路中接入第三種導體,只要第三種導體的兩接點溫度相同,則回路中總的熱電動勢不變。它使我們可以方便地在回路中

17、直接接入各種類型的顯示儀表或調節器,也可以將熱電偶的兩端不焊接而直接插入液態金屬中或直接焊在金屬表面進行溫度測量。三是標準電極定律:如果兩種導體分別與第三種導體組成的熱電偶所產生的熱電動勢已知,則由這兩種導體組成的熱電偶所產生的熱電動勢也就已知。只要測得各種金屬與純鉑組成的熱電偶的熱電動勢,則各種金屬之間相互組合而成的熱電偶的熱電動勢可直接計算出來。四是中間溫度定律:熱電偶在兩接點溫度t、t0時的熱電動勢等于該熱電偶在接點溫度為t、tn和tn、t0時的相應熱電動勢的代數和。中間溫度定律為補償導線的使用提供了理論依據。4試述熱電偶冷端溫度補償的幾種主要方法和補償原理。答:熱電偶冷端溫度補償的方法

18、主要有:一是冷端恒溫法。這種方法將熱電偶的冷端放在恒溫場合,有0恒溫器和其他恒溫器兩種;二是補償導線法。將熱電偶的冷端延伸到溫度恒定的場所(如儀表室),其實質是相當于將熱電極延長。根據中間溫度定律,只要熱電偶和補償導線的二個接點溫度一致,是不會影響熱電動勢輸出的;三是計算修正法。修正公式為:;四是電橋補償法。利用不平衡電橋產生的電動勢補償熱電偶因冷端波動引起的熱電動勢的變化,工作原理如下圖所示。圖中,e為熱電偶產生的熱電動勢,U為回路的輸出電壓?;芈分写恿艘粋€補償電橋。R1R5及RCM均為橋臂電阻。RCM是用漆包銅絲繞制成的,它和熱電偶的冷端感受同一溫度。R1R5均用錳銅絲繞成,阻值穩定。在

19、橋路設計時,使R1=R2,并且R1、R2的阻值要比橋路中其他電阻大得多。這樣,即使電橋中其他電阻的阻值發生變化,左右兩橋臂中的電流卻差不多保持不變,從而認為其具有恒流特性。線路設計使得I1=I2=I/2=0.5mA?;芈份敵鲭妷篣為熱電偶的熱電動勢e、橋臂電阻RCM的壓降URCM及另一橋臂電阻R5的壓降UR5三者的代數和:當熱電偶的熱端溫度一定,冷端溫度升高時,熱電動勢將會減小。與此同時,銅電阻RCM的阻值將增大,從而使URCM增大,由此達到了補償的目的。自動補償的條件應為 5用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量溫度,已知冷端溫度為40,用高精度毫伏表測得這時的熱電動勢為29.188mV,求被測點的溫

20、度。解:由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表查出E(40,0)=1.638mV,根據式(5-2-1)計算出再通過分度表查出其對應的實際溫度為6已知鉑銠10-鉑(S)熱電偶的冷端溫度t025,現測得熱電動勢E(t,t0)11.712mV,求熱端溫度是多少度?解:由鉑銠10-鉑熱電偶分度表查出E(25,0)=0.161mV,根據式(5-2-1)計算出再通過分度表查出其對應的實際溫度為7已知鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶的熱端溫度t800,冷端溫度t025,求E(t,to)是多少毫伏?解:由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表可查得E(800,0)=33.275mV,E(25,0)=1.024 mV,故可得 E(800,5)=33.

21、275-1.024=32.251mV8現用一支鎳鉻-康銅(E)熱電偶測溫。其冷端溫度為30,動圈顯示儀表(機械零位在0)指示值為400,則認為熱端實際溫度為430,對不對?為什么?正確值是多少?解:不對,因為儀表的機械零位在0,正確值為400。9如圖5.14所示之測溫回路,熱電偶的分度號為K,毫伏表的示值應為多少度?答:毫伏表的示值應為(t1-t2-60)。10用鎳鉻-鎳硅(K)熱電偶測量某爐溫的測量系統如圖5.15所示,已知:冷端溫度固定在0,t030,儀表指示溫度為210,后來發現由于工作上的疏忽把補償導線,相互接錯了,問:爐溫的實際溫度t為多少度?解:實際溫度應為270,因為接反后不但沒

22、有補償到,還抵消了30,故應該加上60。圖5.14 圖5.15第六章 電壓傳感器1為什么說壓電式傳感器只適用于動態測量而不能用于靜態測量?答:因為壓電式傳感器是將被子測量轉換成壓電晶體的電荷量,可等效成一定的電容,如被測量為靜態時,很難將電荷轉換成一定的電壓信號輸出,故只能用于動態測量。2壓電式傳感器測量電路的作用是什么?其核心是解決什么問題?答:壓電式傳感器測量電路的作用是將壓電晶體產生的電荷轉換為電壓信號輸出,其核心是要解決微弱信號的轉換與放大,得到足夠強的輸出信號。3一壓電式傳感器的靈敏度K110pCMPa,連接靈敏度K2=0.008VpC的電荷放大器,所用的筆式記錄儀的靈敏度K3=25

23、mmV,當壓力變化p=8MPa時,記錄筆在記錄紙上的偏移為多少?解:記錄筆在記錄紙上的偏移為 S=100.=16/mm4某加速度計的校準振動臺,它能作50Hz和1g的振動,今有壓電式加速度計出廠時標出靈敏度K100mVg,由于測試要求需加長導線,因此要重新標定加速度計靈敏度,假定所用的阻抗變換器放大倍數為1,電壓放大器放大倍數為100,標定時晶體管毫伏表上指示為9.13V,試畫出標定系統的框圖,并計算加速度計的電壓靈敏度。解:此加速度計的靈敏度為 mV/g標定系統框圖如下:第七章 光電傳感器1光電效應有哪幾種?與之對應的光電元件各有哪些?答:光電效應有外光電效應、內光電效應和光生伏

24、特效應三種?;谕夤怆娦墓怆娫泄怆姽?、光電倍增管等;基于內光電效應的光電元件有光敏電阻、光敏晶體管等;基于光生伏特效應的光電元件有光電池等。2常用的半導體光電元件有哪些?它們的電路符號如何?答:常用的半導體光電元件有光敏二極管、光敏三極管和光電池三種。它們的電路符號如下圖所示:3對每種半導體光電元件,畫出一種測量電路。答:光敏二極管、三極管及光電池的測量電路如下圖所示。4什么是光電元件的光譜特性?答:光電元件的光譜特性是指入射光照度一定時,光電元件的相對靈敏度隨光波波長的變化而變化,一種光電元件只對一定波長范圍的人射光敏感,這就是光電元件的光譜特性。5光電傳感器由哪些部分組成?被測量可

25、以影響光電傳感器的哪些部分?答:光電傳感器通常由光源、光學通路和光電元件三部分組成,如圖所示。圖中1是光源發出的光信號,2是光電器件接受的光信號,被測量可以是x1或者x2,它們能夠分別造成光源本身或光學通路的變化,從而影響傳感器輸出的電信號I。光電傳感器設計靈活,形式多樣,在越來越多的領域內得到廣泛的應用。6模擬式光電傳感器有哪幾種常見形式?答:模擬式光電傳感器主要有四種。一是光源本身是被測物,它發出的光投射到光電元件上,光電元件的輸出反映了光源的某些物理參數,如圖a所示。這種型式的光電傳感器可用于光電比色高溫計和照度計;二是恒定光源發射的光通量穿過被測物,其中一部分被吸收,剩余的部分投射到光電元件上,吸收量取決于被測物的某些參數。如圖b所示??捎糜跍y量透明度、混濁度;三是恒定光源發射的光通量投射到被測物上,由被測物表面反射后再投射到光電元件上,如圖c所示。反射光的強弱取決于被測物表面的性質和狀態,因此可用于測量工件表面粗糙度、紙張的白度等;四是從恒定光源發射出的光通量在到達光電元件的途中受到被測物的遮擋,使投射到光電元件上的光通量減弱,光電元件的輸出反映了被測物的尺寸或位置。如圖d所示。這種傳感器可用于工件尺寸測量、振動測量等場合。

傳感器技術期末考試:傳感器與檢測技術期末考試試題與答案  第2張

傳感器技術期末考試:傳感器技術期末考試簡答題

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四、簡答題(4題,共18分)
301、試述傳感器的定義、共性及組成。
?答:①傳感器的定義:能感受被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置;②傳感器的共性:利用物理定律和物質的物理、化學或生物特性,將非電量(如位移、速度、加速度、力等)轉換為電量(電壓、電流、電容、電阻等);③傳感器的組成:傳感器主要由敏感元件和轉換元件組成。
302、什么是傳感器動態特性和靜態特性?簡述在什么條件下只研究靜態特性就能夠滿足通常的需要。
答:傳感器的動態特性是指傳感器對動態激勵(輸入)的響應(輸出)特性,即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應特性。
傳感器的靜態特性是指它在穩態(靜態或準靜態)信號作用下的輸入-輸出關系。靜態特性所描述的傳感器的輸入、輸出關系式中不含有時間變量。
當輸入量為常量或變化極慢時只研究靜態特性就能夠滿足通常的需要。
304、什么叫應變效應?利用應變效應解釋金屬電阻應變片的工作原理。
?答:材料的電阻變化是由尺寸變化引起的,稱為應變效應。
應變式傳感器的基本工作原理:當被測物理量作用在彈性元件上,彈性元件在力、力矩或壓力等作用下發生形變,變換成相應的應變或位移,然后傳遞給與之相連的應變片,將引起應變敏感元件的電阻值發生變化,通過轉換電路變成電量輸出。輸出的電量大小反映了被測物理量的大小。變極板間距型電容式傳感器的特點是電容量與極板間距成反比,適合測量位移量。答:在串聯方式中

傳感器技術期末考試:傳感器技術期末考試試卷

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傳感器技術期末考試試卷(A)
一、名詞解釋(每題4分,共20分)
1. 傳感器:(傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便
于應用的另一種量的測量裝置)
(能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通
常由敏感元件和轉換元件組成)
2. 電位器式傳感器:(是一種將機械位移轉換成電信號的機電轉換元件, ,又可做分壓器用的測量裝置) 3. 電容式傳感器:(將被測量(如壓力、尺寸等)的變化轉換成電容量變化的一種傳感
器)
4. 霍爾傳感器:(是利用霍爾元件的霍爾效應制作的半導體磁敏傳感器) 5. 測量:(是將被測量與同性質的標準量通過專門的技術和設備進行比較,獲得被測量對比該標準量的倍數,從而在量值上給出被測量的大小和符號)
二、填空題(每空1分,共20分)
1. 電感式傳感器是利用被測量的變化引起 線 圈 自 感 或 互 感 系 數的
變化,從而導致 線 圈 電 感 量 改變這一物理現象來實現信號測量的裝置。
2.壓電式傳感器元件是力敏元件,它能測量最終能變換為力的那些物理量是:
應力 、 壓力 、加速度 等。
3.壓電陶瓷是 人 工 制 造的多晶體,由無數細微的電疇組成。
4.測定溫度傳感器通常是用 熱 電 偶 、 熱 電 阻 及 熱 敏 電 阻 三種。
5. 電渦流式傳感器是根據 電 渦 流 效 應 制成的。
6.在光線作用下,半導體的 電 導 率 增加的現象稱為光電效應。
7.功能型光纖傳感器分為: 相 位 調 制 型 傳 感 器 、 光 強 調 制 型 傳 感
器 和 偏 振 態 調 制 型 傳 感 器 三種類型。
8.直接測量的方法通常有三種方法,即: 偏差法、 零位法 和 微差法。
9. 電位器式傳感器是一種將 機 械 位 移 轉換成 電 信 號 的機電轉換元件,又可
做 分 壓 器 用的測量裝置
三、簡答題(每題10分,共30分)
1. 按傳感器的工作原理分類有哪些?

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(1)電學式傳感器;(2)磁學式傳感器;(3)光電式傳感器;(4)電勢型傳感器;(5)電荷式傳感器;(6)半導體傳感器;(7)諧振式傳感器;(8)電化學式傳感器等。

2. 應變片有哪幾部分組成?其核心部分是什么?
電阻應變片的構造一般由 敏 感 柵 、 基 片 、 覆 蓋 層 和引線等部分 組成。而 敏 感 柵 是應變片的核心部分
3. 石英晶體的x、y、z軸的名稱及其特點是什么?
石英晶體的x軸為電軸、y軸為光軸、z軸為機械軸。通常把沿電軸方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為“縱向壓電效應”;而把沿機械軸方向的力作用下產生的電荷的壓電效應稱為“橫向壓電效應”;在光軸方向受力時不產生壓電效應。
石英晶體有天然和人工培養兩種。居里點為576度,優點是溫度穩定性好,機械強度高,動態性能好;缺點是靈敏度低,介電常數小,價格昂貴。

四、分析(每題10分,共30分)
1.試說明單線圈和差分變磁阻式電感傳感器的主要組成、工作原理。 其組成主要由:線圈、鐵心和銜鐵三部分組成。
它是利用被測量的變化引起線圈自感或互感系數的變化,從而導致線圈電感量改變這一物理現象來實現信號測量的。主要結構上分為變間隙型、變面積型和螺管型三種。其工作原理是在鐵心與銜鐵之間的氣隙間隙的改變,引起磁路中磁阻的變化,從而導致電感線圈中電感值的變化。

2.試述壓電式傳感器的結構形式、特點及主要用途。
壓電式傳感器元件是力敏元件,一般由兩片或兩片以上粘接在一起,由于壓電材料是有極性的,因此連接方法有串聯和并聯兩種。所以它能測量最終能變換為力的那些物理量,如應力、壓力、加速度等。
壓電式傳感器具有響應頻帶寬、靈敏度高、信噪比大、結構簡單、工作可靠、質量輕等優點。
多用在汽車上測量氣壓、發動機內部燃燒壓力和真空度等。 3.某顧客分別在三家商店購買100Kg大米、10Kg蘋果、1Kg巧克力,發現均缺少約0.2Kg,但該采購員對巧克力的商店意見最大,在這個例子中,從心理角度和測量技術角度分析產生這些誤差的原因?

(略)

2
傳感器技術期末考試試卷(B)
一、名詞解釋(每題4分,共20分)
1. 測量:(是將被測量與同性質的標準量通過專門的技術和設備進行比較,獲得被測量對比該標準量的倍數,從而在量值上給出被測量的大小和符號) 2.熱電偶傳感器:(是利用轉換元件電磁參量隨溫度變化的特性,對溫度和與溫度有關的參量進行檢測的裝置) 3. 傳感器:(傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的另一種量的測量裝置)
(能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成) 4.光電效應:(在光線作用下,半導體的電導率增加的現象稱為光電效應) 5. 壓電陶瓷:(是人工制造的多晶體,由無數細微的電疇組成)
二、填空題(每題1分,共30分)

1.通常用傳感器的 靜態特性 和 動態特性 來描述傳感器的輸出—輸入特性。
2.壓電式傳感器中的壓電元件,接受力和變形方式有: 厚度變形 、長 度
變 形 、體 積 變 形 和 厚度剪切或面剪切變形等四種。
3.傳感器靜態特性的主要技術指標包括 靈敏度 、 線性度 、遲 滯 性 和 重復性 。
4.電感式傳感器是利用被測量的變化引起 線 圈 自 感 或 互 感 系 數的變
化,從而導致 線 圈 電 感 量 改變這一物理現象來實現信號測量的裝置。
5.霍爾元件的基本結構是在一個 半 導 體 薄 片的兩個相對側面安裝 一 對 控
制 電 極 ,相應地焊接 兩 根 控 制 電 流 引線;在另兩個相對側面安裝
一 對 霍 爾 電 極 ,相應地焊接兩根霍爾電壓輸出引線,然后進行封裝即可。
6.電位器式傳感器是一種將 機 械 位 移 轉換成 電 信 號 的機電轉換元件,又可做 分壓器用的測量裝置
7.電容式傳感器通??煞秩N類型,如:變面積型、 變極距型、 變介電常數型。
8.電阻應變片的構造一般由 敏 感 柵 、 基 片 、 覆 蓋 層 和引線等部分
組成。而 敏 感 柵 是應變片的核心部分。

3
9.石英晶體的x軸、y軸和z軸分別稱為: 電軸 、 光軸 和 機械軸 。通常
把沿電軸方向的力作用下產生電荷的壓電效應稱為 “縱 向 壓 電 效 應” ; 而
把沿機械軸方向的力作用下產生的電荷的壓電效應稱為 “橫 向 壓 電 效 應” ; 在光軸方向受力時不產生壓電效應。
三、問答題(每題10分,共30分)
1.傳感器按被測量的性質分類有哪些?
溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、流量傳感器、液位傳感器、力傳感器、加速度傳感器和轉矩傳感器等。

2.直接測量和間接測量的定義是什么:
在使用儀表或傳感器進行測量時,對儀表讀數不需要經過任何運算就能直接表示測量所需要的結果的測量方法稱為直接測量。在使用儀表或傳感器進行測量時,首先對與測量有確定函數關系的幾個量進行測量,將被測量代入函數關系式,經過計算得到所需結果,這種測量稱為間接測量。

3. 什么是測速發電機?一般測速發電機分為幾種?
是一種專門測速的微型電機,電機的輸出電壓,在勵磁一定的條件下,其值與轉速成正比,若將被測旋轉體的轉軸與發電機轉軸相連接,即可測得轉速。
測速發電機分為直流型和交流型兩種。
四、分析(每題10分,共20分)
1.試述壓電式傳感器的特點及應用,并舉例說明。
答:壓電式傳感器具有體積小、質量輕、結構簡單、工作可靠、測量頻率范圍廣的優點,它不能測量頻率太低的被測量信號,更是不能測量靜態量。多用于加速度和動態壓力或壓力的測量。
(舉例)
2.試述傳感器的具體內容。 答:(1)傳感器測量裝置,能完成檢測任務;
(2)傳感器的輸入量是某一被測量,可能是物理量、化學量或生物量;
(3)傳感器的輸出是某種物理量,這種量應便于傳輸、轉換、處理、顯示等;它可以是氣、光、電,但主要是電量。
4

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十“「號▊“進制數值87的二進制數值是A
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