传感与测试技术复习题
一、填空题：
1. 测量的最基本的形式是 比较 ，测量可分为 直接 和 间接测量 两类。
2. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，A n 表示谐波分量的 幅值 。
3. 信号x (t )=x 01sin5t +x 02cos(100t +450)，则该信号的周期T = 2π/5 。
4. 频率不同的两个正弦信号，其互相关函数等于 0 。
5. 在相关分析中，自相关函数保留了原信号的 幅值 和 频率 信息，互相关函数保留了原信号的 幅值 、频率 和 相位差 信息。
6. 已知某信号的自相关函数πττ50cos 100)(=x R ，则该信号的均方值=2x ψ 100 。
7. 随机信号的均值μx 、方差σx 2、均方值ψx 2之间的关系是 ψx 2 = σx 2 + μx 2 。
8. 若信号x (t )的傅立叶变换是X (f )，则x (kt )的傅立叶变换是()k X k f //。
9. 复杂周期信号展开为三角函数形式的傅立叶级数时，a 0表示 直流 分量，a n 表示 余弦 分量，b n 表示 正弦 分量。 10. 当信号的时间尺度压缩时，则其频带 展宽 ，幅值 降低 。
11. 求周期信号、非周期信号频谱的数学方法分别是 傅里叶级数 和 傅里叶积分。
12. 周期信号、非周期信号频谱的主要差别是 离散与连续 。
13. 信号x (t )的均值x μ表示信号中的 直流 分量。
14. 周期信号的频谱具有的特点是 离散性 、 谐波性 和 收敛性 。
15. 信号的互相关函数)(τxy R 的峰值偏离原点位置0τ，反映时延0τ时相关程度 最高 。
16. 当时延τ=0时，信号的自相关函数R x (0)= 2
x ψ。
17. 若信号满足)()(t x t x =-，则其傅立叶级数中只有 余弦 项。
18. 测试装置的结构参数是不随时间而变化的系统，则称为 时不变 系统。
19. 测试装置的输出信号拉氏变换与输入信号拉氏变换之比称为装置的 传递函数 。 20. 测试装置在稳态下，其输出信号的变化量y ?与其输入信号的变化量x ?之比值，称为 灵敏度。
21. 已知某位移传感器，当输入量x ?=10mm ，其输出电压变化量y ?=50mV ，则其平均灵敏度为 5mV/mm 。
22. 某测温系统由铂电阻温度传感器、电桥和记录仪三个环节组成，其灵敏度分别为0.4Ω/℃、0.02V/Ω、20mm/V ，则该测温系统的灵敏度 0.16mm/ ℃ 。 23. 二阶系统的动态性能参数为 阻尼比 和 固有频率 。 24. 影响一阶装置动态特性参数是 时间常数 ，原则上希望它越 小 越好。
25. 某测量系统的动态微分方程为5d 303 1.510d y y x x
-+=?，式中y 为输出电压(V)，x 为输入压力(Pa)，则该系统的静态灵敏度为6105-?，时间常数为 10 。
26. 传感器的 敏感元件 是直接感受被测物理量，并以确定关系输出另一物理量的元件。
27. 传感器的 转换元件 的作用是将敏感元件输出的非电量转换成电信号。
28. 金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的 应变效应 。
29. 热电偶式温度传感器的工作原理是基于导体的 热点效应 。
30. 传感器一般由 转换元件和 敏感元件两部分组成。
31. 导体a 、b 组成热电偶，当引入第三个导体时，只要保持其两端温度相同，对总电动势无影响，此结论称为 中间导体定律。
32. 电桥按采用电源不同分为 直流 和 交流 电桥。
33. 交流电桥的平衡条件是 对臂阻抗模之积相等，对臂阻抗相角之和相等。
34. 直流电桥的平衡条件是 对臂电阻的乘积相等 。
35. 电桥按被测电阻的接入方式不同分为 单臂、差动 和 全臂 电桥。
36. 中间转换电路是将传感器的输出信号转换成易于测量和处理的 数字 信号。
37. 幅度调制的过程在频域是 调制信号频谱与载波信号频谱 卷积的运算。
38. 幅度调制的过程在时域是 调制信号与载波信号 相乘的运算。
39. 滤波器带宽定义为 上下截止频率之间的频率范围 。
40. 带通滤波器的中心频率f 0与上截止频率f c 2、下截止频率f c 1间的关系是210c c f f f =。
41. 建立滤波器正确工作状态所需的上升时间与滤波器的 带宽 成反比。
42. 滤波器因数的含义是滤波器幅频特性值为–60dB 处的带宽和 -3dB 处的带宽之比。
43. RC 低通滤波器的RC 值 越大 ，则截止频率越低。
44. RC 低通滤波器的RC 值越大，则截止频率 越低 。
45. 用下列三种滤波器组分别连接成频谱分析仪：(1)倍频程滤波器；(2)1/10倍频程滤波器；
(3)1/3倍频程滤波器。若覆盖频率范围一定，则（2）组频率分辨率最高。
46. 滤波器分离信号中相邻频率成分的能力称为 频率分辨力 。
47. 无源RC 低通滤波器的截止角频率ω0= 1/RC 。
48. 中心频率和带宽之比称为带通滤波器的 品质因数 。
49. 当输入信号角频率ω=ω0(固有角频率)时，无源RC 低通滤波器的A (ω)= 0.707 。
50. 测试信号中的最高频率为100Hz ，为了避免发生混叠，时域中的采样间隔应小于 1/200s 。
51. 信号经截断后，其带宽将变为 无限大，因此无论采样频率多高，都将产生 混叠，从而导致误差。
52. 影响一阶装置动态特性参数是 时间常数，原则上希望它越小越好。
53. 测试装置的频率响应函数为)(ωj H ，则)(ωj H |表示的是 幅频特性 ，它是 频率特性 的函数。
二、选择题
1．描述周期信号的数学工具是（ B ），描述非周期信号的数学工具是（ C ）。
A ．相关函数
B ．傅氏级数
C ．傅氏变换
D ．拉氏变换
2．傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的（ C ）。
A ．相位
B ．周期
C ．振幅
D ．频率
3．复杂周期信号的频谱是（ A ）。
A ．离散的
B ．连续的
C ．δ函数
D ．sinc 函数
4．将时域信号进行时移，则频域信号将会（ D ）。
A ．扩展
B ．压缩
C ．不变
D ．仅有移相
5．不能用确定函数关系描述的信号是（ C ）。
A ．复杂周期信号
B ．瞬变信号
C ．随机信号
D ．周期信号
6．时域信号的时间尺度压缩时，则其频谱的变化为（ B ）。
A ．频带变窄、幅值增高
B ．频带变宽、幅值压低
C ．频带变窄、幅值压低
D ．频带变宽、幅值增高
7．信号 /()1e t x t τ-=-，则该信号是（ C ）。
A ．周期信号
B ．随机信号
C ．瞬变信号
D ．复杂周期信号
8．数字信号的特征是（ B ）。
A ．时间上离散、幅值上连续
B ．时间、幅值上均离散
C ．时间、幅值上都连续
D ．时间上连续、幅值上量化
9．测试装置的频响函数(j )H ω是装置动态特性在（ C ）中描述。
A ．幅值域
B ．时域
C ．频率域
D ．复数域
10．如若测试系统由两个环节串联而成，且环节的传递函数分别为 1()H s 和2()H s ，则该系统总的传递函数为（ C ）。若两个环节并联时，则总的传递函数为（ A ）
A ．12()()H s H s +
B ．12()()H s H s -
C ．12()()H s H s
D ．12()/()H s H s
11．时间常数为τ的一阶装置，输入频率为1/τ的正弦信号，则其输出与输入间的相位差是（ A ）。
A ．－45°
B ．－90°
C ．－180°
D ．0°
12．对某二阶系统输入周期信号()sin()x t A t ω?=+，则输出（ C ）
A ．幅值不变，频率、相位改变
B ．相位不变，幅值、频率改变
C ．频率不变，幅值、相位改变
D ．频率、幅值、相位皆不变
13.已知)(,sin 12)(t t t x δω=为单位脉冲函数，则积分
dt t t x )()(?∞
∞--?ω
πδ2的函数值为（ C ）。
A ．6 Ｂ. 0 C ．12 D.任意值
14．如果1?)(t δ，根据傅氏变换的（ A ）性质，则有00t j e
t t ωδ-?-)(。
A ． 时移
B ．频移
C ．相似
D ．对称
15. 半导体应变片主要是利用半导体材料的（ B ）
A.形变
B.电阻率的变化
C.弹性模量的变化
D.泊松比的变化
16．直流电桥同一桥臂增加应变片数时，电桥灵敏度将（ C ）。
A ．增大
B ．减小
C ．不变
D ．变化不定
17．将两个中心频率相同的滤波器串联，可以（ B ）。
A ．使分析频带扩大
B ．使滤波器的选择性变好，但使相移增加
C ．幅频、相频都得到改善
D ．幅频、相频都不改善
18．在一定条件下RC 带通滤波器可看成是低通滤波器与高通滤波器（ A ）而成的。
A ．串联
B ．并联
C ．串并联
D ．叠加
19．理想滤波器的滤波因素λ=（ C ）。
A ．－1
B ．0
C ．1
D ．5
20．倍频程滤波器是一种（ D ）滤波器。
A ．高通
B ．低通
C ．恒带宽
D ．恒带宽比
21．自相关函数是一个（ B ）函数。
A ．奇
B ．偶
C ．非奇非偶
D ．三角
22．如果一信号的自相关函数呈现一定周期的不衰减，则说明该信号（ B ）。
A ．均值不为零
B ．含有周期分量
C ．是各态历经的
D ．是随机的
23．正弦信号的自相关函数是（ A ），余弦信号的自相关函数是（ C ）。
A ．同频余弦信号
B ．脉冲信号
C ．偶函数
D ．正弦信号
24．把连续时间信号进行离散化时产生混叠的主要原因是（ B ）。
A ．记录时间太长
B ．采样间隔太宽
C ．记录时间太短
D ．采样间隔太窄
25．两个不同频的简谐信号，其互相关函数为（ C ）。
A ．周期信号
B ．常数
C ．零
D ．不确定
26．正弦信号 0()sin()x t x t ω?=+ 的自相关函数为（ A ）
A ．20cos 2x ωτ
B ．20sin 2x ωτ
C ．20cos 22x ωτ
D ．20cos()2
x ωτ?+ 27．余弦信号 0()cos()x t x t ω?=+ 的自相关函数为（ B ）
A ．20sin 2x ωτ
B ．20cos 2x ωτ
C ．20cos 22x ωτ
D ．20cos()2
x ωτ?+ 28．检测的任务是从复杂的信号中提取（C ）。
A ．正弦信号
B ．频域信号
C ．有用信息
D ．噪声信号
29．传感器的灵敏度高，表明该传感器（ C ）。
A ．工作频带宽
B ．线性范围宽
C ．单位输入引起的输出大
D ．允许的输入量大
30．单臂直流电桥的非线性误差=（ A ）。
A ．2R R ?
B ．4R R
? C ．0 D ．ε 31．仅使频率f c 1～f c 2之间的信号通过，应采用（ D ）滤波器。
A ．带阻
B ．低通
C ．带通
D ．高通
32．在A/D 转换器中，若被采样模拟信号的最高频率分量为f m ，则采样频率f S 应（ D ）。
A ．= f m
B ．> f m
C ．< f m
D ．>2 f m
33．概率密度函数提供了随机信号（ B ）的信息。
A ．沿频率轴分布
B ．沿幅值域分布
C ．沿时域分布
D ．沿强度分布
34．响应时间通常规定为，从干扰发生起到被调参数进入稳定值的（ C ）范围内并不再越出时为止所经历的时间。
A ．10%
B ．1%
C ．5%
D ．15%
35．电桥按（ C ）分类可分为直流电桥和交流电桥。
A ．被测电阻的接入方式
B ．工作方式
C．不同的电桥电源D．不同种类的电桥阻抗
36．载波频率为f0，调制信号的最高频率为f m，两者的关系为（B ）。
A．f0=f m B．f0>>f m C．f0< 37．测量信号经过频率调制后，所得到调频波的（B ）随信号幅值而变化。 A．幅值B．频率C．信号幅值D．信号频率 38．不能用确定的数学公式描述的信号是（D ）信号。 A．复杂信号B．瞬态C．非周期D．随机 39．当τ→∞时，信号x(t)的自相关函数R x(τ)呈周期性变化，说明该信号为（B ）。 A．周期信号B．含有周期成份C．离散信号D．非周期信号 40．正弦信号的自相关函数，使原有的相位信息（B ）。 A．不变B．丢失C．移相D．一定变为π/2 41．由几个频率比为有理数的正弦信号合成的周期信号，其周期是（A ）。 A．各信号周期的最小公倍数B．各信号周期的最大公约数 C．各信号周期的平均值D．各信号周期中的最大周期 42．二阶系统的阶跃响应曲线在（ C ）时产生衰减正弦振荡。 A．ξ>1 B．ξ=1 C．ξ<1 D．任意 43．电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转变为（C ）的输出。 A．电阻B．电容C．电压或电流D．电荷 44．仅使频率0～f c之间的信号通过，应采用（B ）滤波器。 A．带阻B．低通C．带通D．高通 45．仅使频率f c～∞之间的信号通过，应采用（D ）滤波器。 A．带阻B．低通C．带通D．高通 46．概率密度函数是在（C ）域上描述随机信号的统计特征参数。 A．时间B．空间C．幅值D．频率 47．相关函数是在（A ）域上描述随机信号的统计特征参数。 A．时间B．空间C．幅值D．频率 48．功率谱密度函数是在（D ）域上描述随机信号的统计特征参数。 A．时间B．空间C．幅值D．频率 49．一传感器的微分方程为4d y/d t+2y=0.1x，其中y为输出电压，mV；x为输入温度，℃，则该传感器的静态灵敏度为（C ）。 A．2mV/℃B．2℃/mV C．0.05mV/℃D．0.05℃/mV 50．一压力测量系统由压电式压力传感器—电荷放大器—记录仪组成。压力传感器的灵敏度为10pC/kPa，电荷放大器的灵敏度为0.5V/pC，记录仪的灵敏度为20mm/V，该测量系统的总灵敏度（A ）。 A．10mm/kPa B．20mm/kPa C．50mm/kPa D．100mm/kPa 三、简答题： 1．何为测量装置的静态特性？说明测量装置的静态特性常用指标有哪些？其含义各是什么？ 答：静态特性：在静态测量条件下描述实际测量装置与理想线性系统的接近程度 指标：线性度：测量装置的输出与输入间保持比例关系的程度 滞后：输入装置的输入量从小至大再从大到小变化时，所获得输出量不一致的程度 重复性：在相同测量条件下，对同一被测量进行多次测量时，其测量结果间不一致的程度灵敏度：测量装置在静态条件下，输出量的变化量和输入量的变化量之比 2．从时域与频域两方面描述测量装置不失真测试条件? 什么叫采样定理？它在信号处理中起到什么作用？ 答：当一个测量装置，起输出()()00t t x A t y -=此式表明这个装置输出的波形和输入波形精确的一致，只是幅值放大了0A 倍和在时间上延迟了0t 而已，这种情况，被认为测量装置具有不失真测量的特性。从频域上看，如要求装置的输出波形不失真，则其幅频和相频特性硬分别满足==0A A ω常数，()ωωφ0t -=。 采样定理：为了避免混叠以使采样处理后仍有可能准确的恢复其原信号，采样频率fs 必须大于最高频率h f 的两倍，h s f f 2?。 3．简述传感器的组成及各部分的作用是什么？ 答：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。 传感器的组成：传感器一般是由敏感元件、传感元件和转换电路三部分组成。敏感元件：直接可以感受被测量的变化，并输出与被测量成确定关系的元件。转换元件：敏感元件的输出就是转换元件的输入，它把输入转换成电路参量。 基本转换电路：上述的电路参量进入基本转换电路中，就可以转换成电量输出。 传感器只完成被测参数到电量的基本转换。 4．什么是结构型传感器？有什么特点，试举例说明。什么是物性型传感器？有什么特点，试举例说明。 答：物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的（水银的热水银温度计）。 结构型传感器是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的（电容式传感器）。 5．金属电阻应变片与半导体应变片工作原理有何不同？ 答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，电阻值随其机械变形的变化而变化，即电阻应变效应。半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，即压阻效应。 6．按照选频方式，滤波器的分类及幅频特性曲线？ 答：⑴低通滤波器：从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。 ⑵高通滤波器：与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。 ⑶带通滤波器：它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。 ⑷带阻滤波器：与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。 7．实际滤波器的主要参数有哪些？ 答：纹波幅度、截止频率、带宽、品质因数、倍频程选择性、滤波器因数 8．说明测试系统的组成及各部分的作用。 答：1）传感器 从被测对象中接受能量信息，并将其转换成电信号的装置。 2）变换及测量装置 把传感器送来的微弱电信号变换放大成具有一定功率的电压或电流信号，输出推动下一级的记录、显示及分析处理装置。 3）记录、显示及分析处理装置 把变换及测量装置送来的电信号不失真地记录和显示及分析处理。 4）激励装置 人为地模拟某种条件，把被测对象中的某种信息激发出来以便检测。 9．运用电阻应变片进行测量为什么要进行温度补偿? 答：电阻应变片测量应变时，会产生温度效应，温度变化引起应变片阻值的变化使测量结果产生误差，因此要进行温度补偿。 10．在使用应变仪时有人试图在工作电桥的桥臂上，增加应变片数以提高灵敏度，试问半桥双臂各串联一片应变片和半桥双臂各并联一片应变片，能否提高灵敏度？为什么？ 答：电桥的电压灵敏度为R R U S ?=0即电桥的输出电压R R S U ??=0与电阻的相对变化成正比。由此可知: (1).半桥双臂各串联一片 虽然桥臂上的电阻变化增加1倍，但桥臂总电阻也增加1倍，其电阻的相对变化没有增加，所以输出电压没有增加，故此法不能提高灵敏度 (2).半桥双臂各并联一片 桥臂上的等效电阻变化和等效总电阻都降低了一半，电阻的相对变化也没有增加，故此法也不能提高灵敏度 11．简述热电偶测温的中间温度（中间导体、参考电极）定律。 答：中间导体定律：在热电偶回路中接入中间导体（第三导体），只要中间导体两端温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响。 中间温度定律：热电偶回路两接点温度为T 、T 0间的热电势等于热电偶在温度为T 、T n 时的热电势与在温度为T n 、T 0时的热电势的代数和。T n 称中间温度 参考电极定律：用高纯度铂丝做标准电极，假设镍铬-镍硅热电偶的正负极分别和标准电极配对，他们的值相加是等于这支镍铬-镍硅的值 四、计算题： 例3. 一台精度为0.5级、量程范围600～1200℃的温度传感器，它最大允许绝对误差是多 少？检验时某点最大绝对误差是４℃，问此传感器是否合格？ 解：根据精度定义表达式%100??=FS Y A A ，并由题意可知C Y A FS ?-==)6001200(%,5.0得最多允许误差()C Y A A FS ?=-?=?=?36001200%5.0 例9. 用测量范围为－50~+150kPa 的压力表测量140kPa 压力时，仪表示值为+142kPa ，求该示值的绝对误差、实际相对误差和引用相对误差。 解：绝对误差：142-140=+2kPa;实际相对误差：（142-140）/140=+1.43%；引用相对误差：（192-190）/190=+1% 例10. 现有2.5级、2.0级、1.5级三块测温仪表，对应的测量范围分别为－100~+500℃、－50~550℃、0~1000℃，现要测量500℃的温度，其测量值的相对误差不超过2.5%，问选用哪块表最合适？ 解：() () () % 3 % 100 500 / 15 15 % 5.1 1000 % 4.2 % 100 500 / 12 12 % 0.2 50 550 % 3 % 100 500 / 15 15 % 5.2 100 500 = ? = ? - = ? = ? + = ? = ? + 所以准确度2.0级量程范围－50~550℃的测量仪表最合适 工程测试技术试题及答案Last revision on 21 December 2020 复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为静态 测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术以及 补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线性 度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号输 出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的灵敏 度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到 最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零 件以及水的液位的检测。 17.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为变换电路，常出现零点残余电压现象， 该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 《自动检测技术》复习题 ．．．．．．．．．．． 一、填空题： 1.自动检测系统分为开环系统和闭环系统，气象观测系统属于开环系统，炉温自动系统属于闭环系统。 2.有人把计算机比喻为一个人的大脑，传感器则是人的感官。 3.对仪表读数不需经过任何运算就能直接得到测量的结果，就叫直接测量。对被测物理量必须经过方程组才能得到最后结果，就叫间接测量。 4.传感器命名：由主题词加四级修饰语构成，第一级修饰语是指被测量；第三级修饰语是指特征描述；第四级修饰语是指主要技术指标。 5.1994年12月1日国家批准实施的GB/T14479-93《传感器图用图形符号》已与国际接轨。按照它的规定，传感器图用图形符号由符号要素正方形和等边三角形组成，其中要素正方形表示转换元件。等边三角形表示敏感元件。 6.我国电工仪表的准确度等级S就是按满度相对误差γm分级的；按大小依次分成,,,,,。例如某电表S=即表明它的准确度等级为3级，也就是它的满度误差不超过±%，即|γm|≤，或习惯上写成γm=±。为了减小测量中的示值，在进行量程选择时应尽可能使示值接近满度值，一般以示值不小于满度值的2/3为宜。 7.某级电流表，满度值A=100μA，求测量值分别为x1=100μA时的示值相对误差为±1%。x2=80μA时的示值相对误差为±%；x3=20μA时的示值相对误差为±0,5%。 9.家用电器的温度检测中，空调器属于湿度传感器，电冰箱属于温度传感器。 10.热敏电阻按其性能分为正温度系数（PTC），负温度系数（NTC），临界温度系数（CTC）三种，电机的过热保护属PTC保护，晶体管保护属NTC保护。 11.电容式传感器有三种基本类型，即变极距型、变面积型和变介电常数型。 12按误差产生的特性可将误差分为绝对误差和相对误差。 13.0.5级电工仪表的引用误差的最大值不超过±%.。 14.标称值为102μf，容许误差为±5%的电容，其实际值范围是测量100℃的温度用级温度计可能产生的绝对误差+，示值相对误差 16.由温包、毛细管和压力敏感元件组成的是压力式温度计。 17.热敏电阻按性能分为临界温度热敏电阻、PTC热敏电阻和nTC热敏电阻。 18.辐射测温方法分辐射法、和。 19.电容式传感器的基本类型有3种。 20.在流量检测中，先测出流体和流速，再乘以管道截面，即可得出流量的方法称为速度法。 1?传感器的特性一般指输入、输出特性，有动、静之分。静态特性指标的 有____ 、____ 、—、—、等。P18— P20 2. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量结果的显示方式，可以分为—和_。P7 3. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照是否在工位上测量可以 分为_和________ 。P7 4. 对于测量方法，从不同的角度有不同的分类，按照测量的具体手段，可以 分为_、_和________ 。P7 5. 某0.1级电流表满度值X m = 100mA，测量60mA的绝对误差为—。 &服从正态分布的随机误差具有如下性质 ______ 、—、____ 。P13 7. ____________________________ 硅光电池的光电特性中，当___________ 时，光电流在很大范围内与照度呈__________ 。 P230 8、把被测非电量的变化转换成线圈互感变化的互感式传感器是根据 的基本原理制成的，其次级绕组都用______ 形式连接，所以又叫差动变压器式传感 器。P67 9、霍尔传感器的霍尔电势U H为_若改变—或 _就能得到变化的霍尔电势。 P183 10、电容式传感器中，变极距式一般用来测量—的位移。 11、压电式传感器具有体积小、结构简单等优点，但不适宜测量________ 的被测量，特别是不能测量_________ 。 12、差动电感式传感器与单线圈电感式传感器相比,线性 _____ 灵感度提高倍、测量精度高。 13、热电偶冷端温度有如下补偿方法：、、、仪表机械零点调整法。 P210 14. 空气介质变间隙式电容传感器中，提高其灵敏度和减少非线性误差是矛盾 的，为此实际中大都采用_______式电容传感器。 全国2001年10月自学考试传感器与检测技术试卷 课程代码：02202 第一部分选择题（共24分） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是 符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。 1．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（C ） A．压力B．力矩C．温度D．厚度 2．属于传感器动态特性指标的是（D ） A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率 3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（A ） A．光电式传感器B．电容式传感器 C．压电式传感器D．磁电式传感器 4．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（ D ） A．变极板面积型B．变极距型 C．变介质型D．容栅型 5．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C ）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联 C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ D ） A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度 C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗 7．固体半导体摄像元件CCD是一种（ C ） A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路 8．将电阻R和电容C串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的RC吸收电路，其作用是 （D ）A．抑制共模噪声B．抑制差模噪声 C．克服串扰D．消除电火花干扰 9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为0.315，上次采样值为0.301，则本次采样值Y n应选为（ A ） A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.315 10．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（ D ） A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV 11．周期信号的自相关函数必为（A ） A．周期偶函数B．非周期偶函数 C．周期奇函数D．非周期奇函数 12．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f），则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（D ） A．2X(f 3) B．2 3 X(f 3 ) C．2 3 X(f) D．2X(f) 第二部分非选择题（共76分） 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分）不写解答过程，将正确的答案写在每小题 的空格内。错填或不填均无分。 13．对传感器进行动态的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 14．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过的能力。 15．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向方向发展。 16．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为r s= 。 2018电大本科《传感器与测试技术》形考1-4 形考作业一 一、判断题（Y对/N错） 1．测试技术在自动控制系统中也是一个十分重要的环节。Y 2．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小。Y 3．热敏电阻传感器的应用范围很广，但是不能应用于宇宙飞船、医学、工业及家用电器等方面用作测温使用。N 4．电容式传感器的结构简单，分辨率高，但是工作可靠性差。N 5．电容式传感器可进行非接触测量，并能在高温、辐射、强烈振动等恶劣条件下工作。Y 6．电容式传感器不能用于力、压力、压差、振动、位移、加速度、液位的测量。Y 7．电感传感器的基本原理不是电磁感应原理。N 8．电感式传感器可以将被测非电量转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化量输出。Y 9．互感传感器本身是变压器，有一次绕组圈和二次绕组。Y 10．差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，但其工作原理基本一样。Y 11．传感器通常由敏感器件、转换器件和基本转换电路三部分组成。Y 12．电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种传感器。Y 13．电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值。Y 14．线性度是指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。Y 15．测量误差越小，传感器的精度越高。Y 16．传感器的灵敏度k等于传感器输出增量与被测量增量之比。N 17．传感器能检测到输入量最小变化量的能力称为分辨力，当分辨力以满量程输出的百分数表示时则称为分辨率。Y 18．测量转换电路首先要具有高精度，这是进行精确控制的基础。N 19．电桥是将电阻、电容、电感等参数的变化转换成电压或者电流输出的一种测量电路。Y 第一章课后习题答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 解：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置，能完成检测任务；传感器由敏感元件，转换元件，转换电路组成。敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 解：（1）开发新的敏感、传感材料：在发现力、热、光、磁、气体等物理量都会使半导体硅材料的性能改变，从而制成力敏、热敏、光敏、磁敏和气敏等敏感元件后，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。 （2）开发研制新型传感器及组成新型测试系统 ①MEMS技术要求研制微型传感器。如用于微型侦察机的CCD传感器、用于管道爬壁机器人的力敏、视觉传感器。 ②研制仿生传感器 ③研制海洋探测用传感器 ④研制成分分析用传感器 ⑤研制微弱信号检测传感器 （3）研究新一代的智能化传感器及测试系统：如电子血压计，智能水、电、煤气、热量表。它们的特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现。 （4）传感器发展集成化：固体功能材料的进一步开发和集成技术的不断发展，为传感器集成化开辟了广阔的前景。 （5）多功能与多参数传感器的研究：如同时检测压力、温度和液位的传感器已逐步走向市场。 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 解：在生产过程和科学实验中，要对各种各样的参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出—输入特性。衡量静态特性的重要指标是线性度、灵敏度，迟滞和重复性等。 1）传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度； 2）传感器的灵敏度S是指传感器的输出量增量Δy与引起输出量增量Δy的输入量增量Δx 的比值； 3）传感器的迟滞是指传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行程期间其输出-输入特性曲线不重合的现象； 科目：《传感与检测技术》试题 考试说明：本课程为闭卷考试，答案一律答在后面得答题纸上，答在其它地方无效，可携带计算器。 一、选择题（每题1分，共10分，将答案写在答题纸上）。得分阅卷教师 1、下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（） A．压力 B．力矩 C．温度 D．厚度 2、（）不可以改变电感式传感器的电容。 A、改变极板间距离 B、改变极板间电压 C、改变极板面积 D、改变介电常数 3、半导体应变片具有( )等优点。 A.灵敏度高 B.温度稳定性好 C.可靠性高 D.接口电路复杂 4、在下列元件中不属于光电元件的是（）。 A、光纤 B、光敏电阻 C、光电池 D、光敏晶体管 5、( )传感器可用于医疗上-50℃～150℃之间的温度测量。 A.金属辐射式 B.热电偶 C.半导体三极管 D.比色计 6、在信号远距离传输中，常采用调制方法，当高频振荡的频率受缓慢变化信号控制时，称为（）。 A、调频 B、调相 C、调幅 D、鉴相 7、改变电感传感器的引线电缆后，（）。 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 8、若模/数转换器输出二进制数的位数为10，最大输入信号为2.5V，则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为（）。 A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV 9、在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变化， 这种现象称为（ ）。 A.磁电效应 B.声光效应 C.光生伏特效应 D.光电导效应 10、属于传感器动态特性指标的是（ ） A ．重复性 B ．线性度 C ．灵敏度 D ．固有频率 二、填空题（每空1分，共20分，答案写在答题纸上）。 1、将温度转换为电势大小的热电式传感器是 传感器，而将温度变化转换为电阻大小的热电式传感器是 （金属材料）或 （半导体材料）。 2、热敏电阻可分为 和 型两大类。 3、电感式传感器也称为 传感器，它是利用 原理将被测的物理量转换成线圈 和 的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化，从而实现非电量到电量的转换。 4、霍尔效应是导体中的载流子在磁场中受 作用产生 的结果。 5、噪声一般可分为 和 两大类。 6、用于制作压电传感器的常用压电材料是 和 。 7、光纤是由折射率较大 和折射率较小 组成，按照的传播模式分类，光纤可以分为 光纤和 光纤。 8、传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向 方向发展。 三、判断题：（每题1分，共7分，将答案写在答题纸上） 1、测量的输出值与理论输出值的差值即为测量误差。（ ） 2、接触式测温是基于热平衡原理进行的，非接触式测温是基于热辐射原理进行的（ ） 3、电涡流的产生必然消耗一部分磁场能量。（ ） 4、在光线作用下，电子从物体表面逸出的现象，称为外光电效应，也称光电发射效应。（ ） 5、在光线作用下，物体电导性能发生变化或产生一定方向的电动势的现象，称为内光电效应。（ ） 得分 阅卷教师 得分 阅卷教师 第一章传感器基础 l.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。 答：一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。 检测系统的组成框图 传感器是把被测量转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。 测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的，就需要由测量电路加以放大，以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。 显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节，主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。 2.传感器的型号有几部分组成，各部分有何意义? 依次为主称（传感器）被测量—转换原理—序号 主称——传感器，代号C； 被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2； 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3； 序号——用一个阿拉伯数字标记，厂家自定，用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变，仅在局部有改动或变动时，其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母A、B、C等，（其中I、Q不用）。 例：应变式位移传感器：C WY-YB-20；光纤压力传感器：C Y-GQ-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时，应当采用何种测量方法? 如何进行? 答：测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时，最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为U0，U0=U+△U，其中△U是负载电阻变化所引起的输出电压变化量，相对U来讲为一小量。如果采用偏差法测量，仪表必须有较大量程以满足U0的要求，因此对△U，这个小量造成的U0的变化就很难测准。测量原理如下图所示： 图中使用了高灵敏度电压表——毫伏表和电位差计，R r和E分别表示稳压电源的内阻和电动势，凡表示稳压电源的负载，E1、R1和R w表示电位差计的参数。在测量前调整R1使电位差计工作电流I1为标准值。然后，使稳压电源负载电阻R1为额定值。调整RP的活动触点，使毫伏表指示为零，这相当于事先用零位式测量出额定输出电压U。正式测量开始后，只需增加或减小负载电阻R L的值，负载变动所引起的稳压电源输出电压U0的微小波动值ΔU，即可由毫伏表指示出来。根据U0=U+ΔU，稳压电源输出电压在各种负载下的值都可以准确地测量出来。微差式测量法的优点是反应速度快，测量精度高，特别适合于在线控制参数的测量。 第一次作业答案 1√2√3×4×5×6×7×8√9√10√ 1、敏感元件、转换元件 2、电容式 3、被测构件 4、线性度 5、高 6、输出、输入 7、传感器的分辨率、分辨率 8、高精度 9、电压、电流 10、直流电桥和交流电桥 三、 1.模拟信号和数字信号，模拟信号的如电阻式传感器、电容式传感器等，数字信号的如光电式编码器 2.p41页，常用的分类方法有按选频作用进行分类（低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器）、根据构成滤波器的元器件类型进行分类（CR、LC或晶体谐振滤波器）、根据构成滤波器的电路性质进行分类（有源滤波器、无源滤波器）、根据滤波器所处理信号的性质进行分类（模拟滤波器和数字滤波器） 3.电阻应变片的工作原理是基于应变—电阻效应制作的，即导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为应变电阻效应。 电阻应变片的工作原理是基于应变效应。电阻应变片的测量原理为：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。dR/R=Ks*ε 其中，Ks为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显着与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号με表示。由此可知，金属丝在产生应变效应时，应变ε与电阻变化率dR/R成线性关系，这就是利用金属应变片来测量构件应变的理论基础。 4.课本74页 5.课本71页 6.当金属线材受到单位拉力时，由于整根金属线的每段都受到同样大小的拉力，其应变也是相同的，故线材总电阻的增加值为各微段电阻增加之和。但整根金属线材弯折成栅状，制成应变片后，在应变片的灵敏轴向施以拉力，则直线段部分的电阻丝仍产生沿轴向的拉伸应变，其电阻式增加的，而各圆弧段，除了有沿轴向产生的应变外，还有在与轴向垂直的方向上产生的压缩应变，使得圆弧段截面积增大，电阻值减小。虽然金属丝敏感栅的电阻总的变现为增加，但是，由于各圆弧段电阻减小的影响，使得应变片的灵敏系数要比同样长度单纯受轴向力的金属丝的灵敏系数小，这种由弯折处应变的变化使灵敏系数减小的现象称为应变片的 横向效应。 传感器与检测技术复习资料(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 第一章 by YYZ 都是老师上课给的应该全都有了。 1.传感器是一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定 关系、便与应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。 2.传感器的组成：信号从敏感元件到转换元件转换电路。 3.敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理 量的元件。 4.转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成为电路参数。 5.转换电路：将电路参数接入转换电路，便可转换为电量输出。 6.误差的分类：系统误差（测量设备的缺陷），随机误差（满足正态分 布），粗大误差。 7.系统误差：在同一条件下，多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变， 按一定规律变化的误差称为系统误差。材料、零部件及工艺的缺陷，标准测量值，仪器刻度的标准，温度，压力会引起系统误差。 8.随机误差：绝对值和符号以不可预定的变化方式的误差。仪表中的转动部 件的间隙和摩擦，连接件的弹性形变可引起随机误差，随机误具有随机变量的一切特点。 9.粗大误差：超出规定条件下的预期的误差。粗大误差明显歪曲测量结果， 应该舍去不用。 10.精度：反映测量结果与真值接近度的值。 11.精度可分为准确度、精密度、精确度。 12.准确度：反映测量结果中系统误差的影响程度。 13.精密度：反映测量结果中随机误差的影响程度。 14.精确度：反映测量结果中系统误差和随机误差综合的影响程度，其定量特 征可以用测量的不确定度（或极限误差）表示。 15.精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，但精确度高， 则精密度和准确度都高。 测试与传感器技术试题(1) 一、判断题(判断下列各题，正确的在题干后面的括号内打A“√”，错误的打B“×”。每小 题2分，共10分) 1.X-Y记录仪可记录任何频率的信号。( B ) 2.分析周期信号的频谱的工具是傅立叶级数。( A ) 3.阻抗变换器的作用是将传感器的高输出阻抗变为低阻抗输出。( A ) 4.瞬态信号的频谱一定是连续的。( A ) 5.系统的不失真测试条件要求测试系统的幅频特性和相频特性均保持恒定。( B ) 二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题干的括号 内。每小题2分，共10分) 1.信号x(t)=sin(2t+1)+cos(t/3)是( A ) A.周期信号 B.非周期信号 C.瞬态信号 D.随机信号 *2.用共振法确定系统的固有频率时，在有阻尼条件下，( )频率与系统固有频率一致。 A.加速度共振 B.速度共振 C.位移共振 D.自由振动 3.压电式加速度计与测振仪之间可以串接的是( A ) A.电荷放大器 B.A/D转换器 C.相敏检波器 D.滤波器 4.温度误差的线路补偿法是利用电桥( C )实现的。 A.相邻桥臂同变输入电压相加 B.相邻桥臂差变输入电压相减 C.相对桥臂同变输入电压相加 D.相对桥臂差变输入电压相加 5.差动变压器式位移传感器中线圈之间的互感M( B ) A.始终保持不变 B.随被测位移的变化而变化 C.不随被测位移的变化而变化 D.随线圈电流的变化而变化 三、填空题(每空1分，共30分) 1.若位移信号x(t)=Acos(ωt+ψ),则其速度信号的振幅为___AW_____，加速度信号的振幅为 ______AW2__。 2.利用数字频率计测量振动频率时，一般对低频信号测________，高频信号测________。 3.信号的频谱函数可表示为__幅值______频谱和___相位_____频谱。 4.用共振法确定系统的固有频率时，由于测量的振动参数不同，存在着________共振频率， ________共振频率，________共振频率。 5.高频情况下，多采用___压电式____测力传感器来测量激振力，而且在实验前需对测力系统 进行____标定____。 6.当压电式加速度计固定在试件上而承受振动时，质量块产生一可变力作用在压电晶片上， 由于___压电_____效应，在压电晶片两表面上就有___电荷_____产生。 7.阻抗头由两部分组成，一部分是___力_____传感器，一部分是_加速度_______传感器。它 是用来测量驱动点__阻抗______的。 8.阻容式积分电路中，输出电压从_电容C_______两端取出，RC称为__积分______时间常数， RC值越大，积分结果越__准确______，但输出信号___越小_____。 9.光线示波器的关键部件是________，通过它，可将按一定规律变化的________信号，转换 成按同样规律变化的________摆动信号，从而记录测量结果。 10.热电偶的热电势由________和________两部分组成。 @@@11.测试装置所能检测到的输入信号的最小变化量称为_分辨率_______。 12.具有质量为M，刚度为K的振动体的固有频率为________。 复习总结 一、概念题 1.测试过程中，若所测试的信号不随时间变化或变化非常缓慢，称这种测试称为 静态测试。如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为动态测试。 2.传感器是把被测量转换成易于变换、传输和处理的一种器件或装置。 3.按构成原理分类，电阻应变片、热敏电阻、压电晶片属物性型传感器。 4.按构成原理分类，电容传感器、自感型电感式传感器属结构型传感器。 5.为提高和改善传感器的技术性能，可采取以下技术措施：差动技术、平均技术 以及补偿与修正技术。 6.传感器的定度曲线（或标定曲线）与拟合直线之间的偏离程度称为传感器的线 性度。 7.传感器的灵敏度是指稳态时，输出变化量与输入变化量之间的比值。 8.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ）越小，其频率响应特性越好。 9.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态标定设备，能产生阶跃压力信号 输出。 10.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长×宽）和初始阻值表示。 11.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变片电阻变化的因素有：应变片的 灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 12.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应，其灵敏系数一般会减小。 13.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，全桥接法可以 得到最大灵敏度输出。 14.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥路补偿法、应变片自补偿法。 15.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵敏度具有理论上的非线性。 16.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑 料零件以及水的液位的检测。 传感器与测试技术习题及答案 1．什么是传感器？它由哪几个部分组成？分别起到什么作用？ 2．传感器技术的发展动向表现在哪几个方面？ 3．传感器的性能参数反映了传感器的什么关系？静态参数有哪些？各种参数代表什么意义？动态参数有那些？应如何选择？ 4．某位移传感器，在输入量变化5 mm 时，输出电压变化为300 mV ，求其灵敏度。 5. 某测量系统由传感器、放大器和记录仪组成，各环节的灵敏度为： S1=0.2mV/℃、S2=2.0V/mV 、S3=5.0mm/V ，求系统的总的灵敏度。 6．什么是应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？ 7、试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。 8、 应变片产生温度误差的原因及减小或补偿温度误差的方法是什么？ 9、钢材上粘贴的应变片的电阻变化率为0.1%，钢材的应力为10kg/mm 2 。试求 10、如图所示为等强度梁测力系统，1R 为电阻应变片，应变片灵敏度系数 05.2=k ，未受应变时Ω=1201R ，当试件受力F 时，应变片承受平均应变4108-?=ε，求 （1）应变片电阻变化量1R ?和电阻相对变化量11/R R ?。 （2）将电阻应变片置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V ，求电桥 输出电压是多少。 （a ） （b ） 图等强度梁测力系统 11、单臂电桥存在非线性误差，试说明解决方法。 12、某传感器为一阶系统，当受阶跃函数作用时，在t=0时，输出为10mV;t →∞时，输出为100mV;在t=5s 时，输出为50mV,试求该传感器的时间常数。 13. 交流电桥的平衡条件是什么？ 14．涡流的形成范围和渗透深度与哪些因素有关?被测体对涡流传感器的灵敏度有何影 响? 15．涡流式传感器的主要优点是什么? 16．电涡流传感器除了能测量位移外，还能测量哪些非电量？ 17．某电容传感器（平行极板电容器）的圆形极板半径)(4mm r =，工作初始极板间距离)(3.00mm =δ，介质为空气。问： （1）如果极板间距离变化量)(1m μδ±=?，电容的变化量C ?是多少？ （2）如果测量电路的灵敏度)(1001pF mV k =，读数仪表的灵敏度52=k （格／mV ）在)(1m μδ±=?时，读数仪表的变化量为多少？ 18．寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。 19．简述电容式传感器的优缺点。 20．电容式传感器测量电路的作用是什么？ 21．简述正、逆压电效应。 22．压电材料的主要特性参数有哪些？ 23．简述电压放大器和电荷放大器的优缺点。 24．能否用压电传感器测量静态压力？为什么？ 25．说明霍尔效应的原理？ 26．磁电式传感器与电感式传感器有何不同？ 27．霍尔元件在一定电流的控制下，其霍尔电势与哪些因素有关？ 28．说明热电偶测温的原理及热电偶的基本定律。 29．将一只灵敏度为0.08mv/℃ 的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60 mv, 求热电偶热端的温度为多少? 30．试比较热电阻与热敏电阻的异同。 31．什么是光电效应，依其表现形式如何分类，并予以解释。 工程测试技术试题及答案 1. 2.对于一阶传感器系统，当其时间常数（或τ） 越小，其频率响应特性越好。 3.激波管标定系统中，激波管的作用是一种动态 标定设备，能产生阶跃压力信号输出。 4.金属电阻应变片的规格一般以面积（或长× 宽）和初始阻值表示。 5.用电阻应变片测量构件的变形，影响电阻应变 片电阻变化的因素有：应变片的灵敏度和初始阻值、被测构件的应变量、以及应变片沿构件的粘贴方向。（因为：△R=KεR，K为灵敏度，R为应变片初始阻值，ε被测构件的应变量） 6.将电阻丝绕成应变片后，由于存在横向效应， 其灵敏系数一般会减小。 7.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电 压的灵敏度也不同，全桥接法可以得到最大灵敏度输出。 8.应变片的温度误差补偿方法通常可分为：桥 路补偿法、应变片自补偿法。 9.根据工作原理，变气隙型自感式传感器的灵 敏度具有理论上的非线性。 10.电涡流接近开关结构简单，根据其工作原 理，不可用来进行类似如玻璃瓶、塑料零件以及水的液位的检测。 11.在差动式自感传感器中，若采用交流桥路为 变换电路，常出现零点残余电压现象，该现象使传感器灵敏度下降，灵敏阈值增大，非线性误差增大。 12.差动变压器式位移传感器是将被测位移量 的变化转换成线圈互感系数的变化，两个次级线圈要求反向串接。 13.电容传感器的转换电路包括：交流电桥、变 压器电桥、调频电路、运算放大器电路。14.压电式传感器是一种可逆型传感器，即可将 机械能转换为电能。也可反之实现逆向变换。 15.压电传感器中压电晶片的等效电路，可以看 作是一个电荷源与一个电容器的并联。 16.压电传感器测量电路常接电压或电荷放大 传感器与自动检测技术 一、填空题（每题3分） 1、传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件、产生可用信号输出的转换元件、以及相应的信号调节转换电路组成。 2、金属材料的应变效应是指金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应。 3、半导体材料的压阻效应是半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 4、金属丝应变片和半导体应变片比较其相同点是它们都是在外界力作用下产生机械变形，从而导致材料的电阻发生变化。 5、金属丝应变片和半导体应变片比较其不同点是金属材料的应变效应以机械形变为主，材料的电阻率相对变化为辅；而半导体材料则正好相反，其应变效应以机械形变导致的电阻率的相对变化为主，而机械形变为辅。 6、金属应变片的灵敏度系数是指金属应变片单位应变引起的应变片电阻的相对变化叫金属应变片的灵敏度系数。 7、固体受到作用力后电阻率要发生变化，这种现象称压阻效应。 8、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 9、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 10、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 11、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 12、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用来将应变的转换为电阻的变化。 13、应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器，传感器由在弹性元件上粘贴电阻敏感元件构成，弹性元件用来感知应变，电阻敏感元件用 一、单项选择题（每小题4分，共40分） 1.差动变压器属于(C )。 A. 电容式传感器 B. 压电式传感器 C. 电感式传感器 2. 利用(A )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。A. 外光电效应 B.压电效应 C. 声光效应 3. 压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有(C ) A.消除电缆电容对灵敏度的影响 B. 减小测量误差 C. 把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 4. 以下(B )是影响CMOS 传感器性能的首要问题。 A. 暗电流 B. 噪声 c.像素的饱和 5. 超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以(B )的应用最为广泛。 A. 电动式换能器 B. 压电式换能器 C. 电磁式换能器 6. ( B)被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探伤、测厚以及测量物体的密度等。 A.α射线 B.y 射线 c. x 射线 7. 首先对红外辐射进行(A ) ，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变化，才能导致热释电红外传感器产生，并输出交变信号。 A. 调制 B.滤波 c.补偿 8. 以下（C）不属于虚拟仪器技术所具有的特点。 A. 集成性强 B. 扩展性强 c.开发时间长 9. 超声波的频率高，因而(A ) ，绕射现象小，方向性好，能够形成射线而定向传播。 A. 波长短 B. 波长长 c.速度慢 10. 金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数(B )。 A. 大 B. 小 c.相等 11.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 的恰当范围是(C )以上。 A. 70-100MΩ B. 60-100MΩ C. 50-100MΩ 12. 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(A )磁头和(B )磁头。 A. 静态 B.动态 C. 鉴幅 D.鉴相 13.应变片绝缘电阻是指己粘贴的应变片的( C)之间的电阻值。 A. 覆盖片与被测试件 B. 基片与被测试件 C 引线与被测试件 D. 敏感栅与被测试件 14. 如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为δ。传感器的运动部分与街铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙δ发生变化。这种结构可作为传感器用于(D) A、仅用于静态测量 B. 仅用于动态测量 C. 既不能用于静态测量，也不能用于动态测量 D.静态测量和动态测量 15. 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、 B 和 D 种。 A. 磁电式 B. 光电式 C. 感应同步器 D. 电磁式 16. 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. 声光效应 C. 磁电效应 D. 压电效应 17.为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括 B 、 E 和桥路补偿法等。 A.温度补偿法 B. 双丝自补偿法 C. 电流补偿法 D. 电压补偿法 E. 单丝自补偿法 18. 零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个:一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于 D A. 电源幅值及频率的不稳定 B. 温度变化引起线圈的铜电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化 C. 骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小 D. 磁性材料磁化曲线的非线性 19.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C A. 声光效应 B. 热释电效应 c.光生伏特效应 D. 光电导效应 20. 利用 D 可制成半导体光敏电阻。利用A 制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。 A. 外光电效应 B.压电效应 C. 磁电效应 D. 光电导效应 E. 声光效应 21. 超声波是( C )的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。A. 电磁波B.纵波c.机械波D. 表面波 22. 传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器( A )。 A. 其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近 B. 其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小 C. 其输出量中与被测输入量元关的不需要的变化小 D. 其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示 23. 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 24. 当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是→ 单色光，当入射光功率不变时，光电流随人射光披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 第2次作业 一、多项选择题（本大题共100分，共 25 小题，每小题 4 分） 1. 传感器的静态标定设备（标准值发生器）有（） A. 力标定设备 B. 压力标定设备 C. 温度标定设备 D. 激振台 E. 力锤 2. 传感器的基本参数有（） A. 测量范围 B. 量程 C. 过载能力 D. 灵敏度 E. 静态精度 3. 压电元件的连接方式有（），其中（）方式输出电荷量大。 A. 多片串联 B. 多片并联 4. 在金属热电阻中，其测温特性最好的是( )，在精度要求不高的场合和测温范围较小时，普遍使用( )。 A. 铂电阻 B. 镍电阻 C. 铜电阻 D. 锰电阻 5. 串联两个热电偶的输出电动势是( )，因而可以用于测量( )。 A. 各热电动势的平均值 B. 各热电动势的代数和 C. 两点之间温度之和（差） D. 两点的平均温度 6. 形成干扰的条件是( )。 A. 干扰源 B. 信号是缓变信号 C. 干扰的耦合通道 D. 干扰的接收回路 E. 信号是交流信号 7. 测量信号经过频率调制后，所得到调频波的( )是随( )而变化的。 A. 幅值 B. 频率 C. 信号幅值 D. 信号频率 8. 选用不同导体材料做热电极，会影响热热电偶温度传感器的( )。 A. 灵敏度 B. 精度 C. 测量范围 D. 稳定性 9. ( ) 传感器属于有源型传感器。 A. 压电式 B. 热电式 C. 电感式 D. 电容式 E. 电阻式 10. 热电动势的大小与( )有关。 A. 两电极的材料 B. 热端温度 C. 冷端温度 D. 电极的尺寸与形状 11. 为了抑制干扰，常用的隔离电路有( )。 A. 滤波电路 B. A／D转换器 C. 变压器 D. 光耦合器 E. 调谐电路 12. 压电传感器的测量电路有（），其中能排除电缆电容影响的是（）。 A. 电压放大器 B. 相敏整流电路 C. 电荷放大器 D. 交流电桥 E. RC滤波器 13. 抑制干扰的方法主要是（） A. 单点接地 B. 屏蔽 C. 隔离 D. 滤波 14. 压电式加速度传感器是( )传感器。 A. 发电型 B. 能量转换型 C. 参量型 D. 适宜测量静态信号的 E. 适宜测量动态信号的 15. 通常采用的压力敏感元件有（）。其中，（）常用在电容式、应变式及电感式压力传感器中。 A. 模片 B. 柱形弹性元件 C. 波登管 D. 波纹管 E. 梁形弹性元件 F. 环形弹性元件 16. 在测量系统中有哪些接地系统（） A. 安全地工程测试技术试题及答案
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