课程内容与考核要求
（注：涉及计算和复杂原理见课本）
第1章绪论
一、考核知识点与考核要求
1. 测试的含义
识记：测试的基本概念:测试就是对信号的获取、加工、处理、显示记录及分析的过程。
（测试泛指测量和试验两个方面的技术，是具有试验性质的测量，是测量和试验的
综合。）
测量的定义：测量是指一个被测量与一个预定标准之间进行定量比较，从而获得被
测对象的数值结果，即以确定被测对象的量值为目的的全部操作。（测量分为直接
比较法和间接比较法。）
试验的含义：试验是对被研究的对象或系统进行实验性研究的过程。
领会：直接比较法的基本概念：直接比较法无须经过函数关系计算，直接通过测量仪器得到被测量值。
间接比较法的基本概念：间接比较法利用仪器仪表把待测物理量的变化换成与之保持已知函数关系的另一种物理量的变化。
测量和测试的概念及区别：
测量是被动的、静态的、较孤立的记录性操作，其重要性在于它提供了系统所要求
的和实际所取得的结果之间的一种比较。
测试是主动的、涉及过程动态的、系统的记录与分析的操作，通过试验得到的试验
数据成为研究对象的重要依据。
2. 测试基本原理及过程
识记：电测法的基本概念：将非电量先转换为电量，然后用各种电测仪表和装置乃至计算机对电信号进行处理和分析。
（电量分为：电能量：如电流、电压、电场强度、电功率
电参量：如电阻、电容、电感、频率、相位）
电测法的优点：测试范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快，特别适于动态测试。
领会：典型非电量电测法测量的工作过程：
信号检测与信号处理的相互关系：
信号检测是信号处理的前提，信号处理是信号检测的目的（P3）
3. 测试技术的典型应用
领会：测试技术在工程技术领域的典型应用。
产品质量测量、设备运行状态监控系统、家电产品的传感器、楼宇自动化。4．测试技术的发展动态
识记：物理性（物性型）传感器的基本概念：
物理型传感器依据机敏材料本身的物性随被测量的变化来实现信号转换的装置。
智能化传感器的组成：
测量电路、微处理器、传感器。
领会：计算机技术对测试技术发展的作用。
计算机技术使得测试技术不断提高灵敏度、精度和可靠性；向小型化、非接触化、多功能化、智能化和网络化方向发展。
第2章测试系统的基本特性
一、考核知识点与考核要求
1. 测试系统基本概念
识记：测试系统的概念:
所谓测试系统是指为完成某种物理量的测量而由具有某一种或多种变换特性的物理装置的总体。
理想测试系统的特性：迭加性、比例特性、微分特性、积分特性和频率不变性。（P8）领会：测试系统组成的基本概念：
根据测试的内容、目的和要求等的不同，测试系统的组成可能会有很大差别。
（P7）
测试系统的输入、输出与测试系统的特性关系：
测试系统与输入/输出量之间的关系
2. 测试系统的静态特性
识记：测试系统静态特性的定义：
测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。
测试系统的静态传递方程：
( 测试系统处于静态测试时，输入和输出的各阶导数均为零。) 测试系统静态特性的主要定量指标：
精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区。（Ｐ10－
13）
测试系统绝对误差、相对误差和引用误差的定义。
绝对误差：绝对误差E 是指测量值（指示值）与真值（或准确值）之差。
式中，y 为测量值（或指示值）；x 为真值（或准确值）。 相对误差：相对误差是绝对误差与被测量真值之比，即
引用误差：
领会：测试系统的静态特性中误差的概念；（P9） 按不同分类方法对误差进行分类：
按照表示方法分：绝对误差、相对误差、引用误差 按照性质和特点：系统误差、随机误差、粗大误差 表述系统误差、随机误差和粗大误差的概念和区别：
系统误差：在相同条件下，多次重复测量同一个量时，其绝对值和符号固定不变，
或改变条件（如环境条件、测量条件）后按一定规律变化的误差。（可采取适当的措施加以修正或消除。）
产生原因：测量理论的近似假设、仪器结构的不完善、测量环境的变化、零位调整
不好以及测量人员方面的因素。
随机误差：在相同条件下，多次重复测量同一个量时，其绝对值和符号变化无常，
但随着测量次数的增加又符合统计规律的误 差。（既不能用实验方法消去，也不能修正。多次重复测量时，随机误差的统计特性多服从正态分布。）
产生原因：测量过程中各种相关因素的微小变化的相互迭加。
粗大误差：是一种明显歪曲实验结果的误差。(根据检验方法的某些准则判断哪个
测量值是坏值，在误差分析时将其剔除。)
产生原因：操作不当、疏忽大意、环境条件突然变化。 表述精确度、精密度、准确度的概念和区别：
精确度（精度）：是指由测试系统的输出所反映的测量结果和被测参量的真值相符
合的程度，综合反映系统误差和随机误差。
式中，Δmax 为满量程内的最大可能误差；A 为最大量程。
精密度：是精度的组成部分，它表示多次重复测量中，测量值彼 此之间的重复性或分散性大小的程度。（精密度反映随机误差的 大小，随机误差愈小，测量值就愈密集，重复性愈好，精密度愈 高。）
准确度：表示多次重复测量中，测量平均值与真值接近的程度。 （准确度反映系统误差的大小，系统误差愈小，测量的平均值就愈接近真值，正确度愈高。）
表述灵敏度和灵敏度漂移的概念：
灵敏度：指测试系统在静态条件下，响应量y 的变化Δy 和与之对应的输入量x 变化Δx 的比值，即
（图见Ｐ11）
理想测试系统输入/输出特性为线性关系，则有
（灵敏度表征测试系统对输入信号变化的一种反应能力。） 表述系统灵敏度与系统的量程及固有频率的关系
虽然系统的灵敏度是由物理属性或结构所决定的，但在选择测试 系统的灵敏度时，要充分考虑其合理性，因为系统的灵敏度和系统的量程及固有频率是相互制约的。一般来说，系统的灵敏度越高，则其测量范围往往越窄，越容易受外界干扰的影响，稳定性也越差。
3. 测试系统的动态特性
识记：测试系统动态特性的定义：
测试系统的动态特性是指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。
x
y E -=%100-y ?=
x
x
相对误差%
100?=量程值）
测量范围的上限值（满绝对误差
引用误差%100max ??=A
精度等级x
y
S ??=
常数===??=
a b x y x y S
（系统的动态响应特性一般通过描述系统的传递函数、频率响应函数及脉冲响应函数等数学模型来进行研究。）
系统传递函数的定义：
当线性系统的初始条件为零，即在考察时刻以前，其输入量、输出量及其各阶导数
均为零，且测试系统的输入x(t)和输入y(t)在t>0时均满足狄利克雷条件，则定义输出y(t)的拉普拉斯变换Y （s ）与输入x （t ）的拉普拉斯变换Ｘ（s ）之比为系统的传递函数，并记为Ｈ（s ），即
式中，s 称为拉普拉斯算子；a n ,a n-1,...,a 1,a 0和b m ,b m-1,...b 1,b 0 是由测试系统的
物理参数决定的常数。、
（狄利克雷条件：
① 在一周期内，如果有间断点存在，则间断点的数目应是有 限个； ② 在一周期内，极大值和极小值的数目应是有限个； ③ 在一周期内，信号是绝对可积的。
一般我们遇到的周期信号都能满足狄利克雷条件。 ）
系统频率特性的概念：令s=j ω
线性定常系统（或元件）的频率特性是指零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正
弦信号的复数比，即
系统幅频特性的概念：
A （ω）称为幅频特性，它表示在稳态时，系统输出信号与输入信号的幅值之比，
即描述了系统（或元件）对不同频率的正弦输入信号在稳态情况下的放大（或衰减）特性。
系统相频特性的概念：
)(ω?称为相频特性，它表示在稳态时，输出信号与输入信号的相位差，即描述了
系统对不同频率的正弦输入信号在相位上产生的相角滞后或超前的特性。幅频特性和相频特性总称为系统的频 率特性。
一阶、二阶测试系统频率特性的表达式： 一阶测试系统：
传递函数： 其频率特性为：
)(ω?为负值表示系统输出信号的相位滞后于输入信号的相位。 二阶测试系统：
传递函数：
其频率特性为：
动态特性参数：系统无阻尼固有频率n ω、系统阻尼率ξ、系统的 响应振荡
频率d ω、最大超调量max M 。 领会：表述系统传递函数的主要特点：
① 传递函数与微分方程有直接联系。
② 传递函数与微分方程一样，只反映系统（元件）中输出信号与输入信号之间的变化规律，不反映原来物理系统（元件） 的实际结构，即对于许多物理性质截然不同的系统（元件），可以具有相同形式的传递函数。
③ 传递函数是复变量s 的有理真分式函数，即m ≤n 且所有系 数均为实数。（这是由系统的物理性质决定的。）
④ 传递函数只与系统（元件）本身内部结构参数有关，而与输入信号无关。（传
1110
111)()()(a s a s a s a b s b s b s b s X s Y s H n n n n m m m m +?+???+?+?+?+???+?+?=
=----0
1110
111)()()()()()()()()(a j a j a j a b j b j b j b j X j Y j H n n n n m m m m +?+???+?+?+?+???+?+?==----ωωωωωωωωω)
()()
()
()(ω?ωωωωj e A j X j Y j H =
1
1
)()()(+=
=
s s X s Y s H τ[][]????
?
???
???-==+=
+=+-+=+=
)arctan()Re()Im(arctan )()(11)Im()Re()()(1)(1111)(22222ωτωωω?ωτωωωωτωτ
ωτωτωA j j j H 2
2
2
2221211
)(n n n n
n s s s s s H ωξωωωξω++=++=?
???
??
???
????
??
????--=+??????-=+-=
2
2
222)(1)(2arctan )()(2)(11)()(2)(11)(n n
n n n
n A j j H ωωωω
ξω?ωωξωωωωωξωωω
递函数只表征系统（元件）本身的特性。）
表述系统传递函数的初始条件及适用范围：
传递函数是在零初始条件下定义出来的，所以它不能反映非零初始条件下系统的自
由响应运动规律。
传递函数是从拉氏变换导出的，拉氏变换的条件是一种线性变换，因此传递函数只
适用于描述线性定常系统。
表述频率特性函数的物理意义：
频率特性反映了系统的内在性质，与外界因素无关，即当系统结构参数给定，频率
特性ω变换的规律也随之确定。频率特性描述了在不同频率下系统（或元件）传递正弦信号的能力。（在测量系统频率响应函数时，必须在系统响应达到稳态时才能测量。）
脉冲响应函数的概念：
由系统的传递函数： ，可得
)()()(s X s H s Y ?=
将上式进行拉普拉斯逆变换，可得
)()()(t x t h t y *=
如果线性系统的输入)
(t x 为单位脉冲函数)(t δ，则该系统的输出 ：
)()()(t t h t y δ*=，因而有：)()()()(0t h t
t h t y =*=δ。这 表明，)(t h 等于系统的输入为
单位脉冲函数)(t δ时的响应)(0t y ， 因此，称)(t h 为单位脉冲响应函数。
动态特性参数的测定:（详见P18-22） ① 频率响应法 ② 脉冲响应法 ③ 阶跃响应法 不失真测试；（P22）
定义：在测试过程中采取相应的技术手段，使测试系统的输出信号能够真实、准确
地反映出被测对象的信息，这种测试称为不失真测试。
不失真测试条件：
即：
① 系统的幅频特性曲线应当是一条平行于ω轴的直线。
② 系统的相频特性曲线是一条通过坐标原点且具有负斜率的直线。
理想不失真条件
不失真测试分析：（P23） ① 测试任务要求 ② 系统特性参数选择
简单应用：一阶、二阶测试系统频率特性的计算。
第3章 传感器及其应用
一、考核知识点与考核要求 1. 传感器的概念
识记：传感器的定义：
能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的 器件或装置。
领会：表述传感器定义的4层含义：
① 传感器是测量装置，能完成检测任务。
② 从传感器的输入端看，一个指定的传感器只能感受或响应 规定的被测量，被测量既可以是电量也可以是非电量。
③ 按一定规律转换成易于传输和处理的信号，而且这种规律 是可复现的。 ④ 从传感器的输出端看，传感器的输出信号中不仅承载着待 测的原始信号，而且是能够被传输并成为便于后继检测环节接 收和进一步处理的信号形式。
简述传感器的组成：
传感器通常由敏感元件、转换元件和信号调节和转换电路组成。 传感器组成框图
)
()
()(s X s Y s H =
??
?-==ωτω?ω00()(）
（常数）A A (ωA 0
A O
)
(ω?
表述传感器的分类方法：（详见P30表3.1） ① 按被测物理量 ② 按传感器工作原理 ③ 按能量传递方式 ④ 按内部物理结构 ⑤ 按信号输出特征
2. 电阻传感器
识记：电阻传感器的定义：
电阻传感器是根据欧姆定律，将被测物理量的变化转化为电阻元件的电阻值变化的装置。
电阻传感器的种类:
电位器式、电阻应变式、热敏电阻式、光敏式、气敏式、湿敏式传感器等 应变效应及压阻效应概念：（P31-33）
应变效应：所谓“应变效应”是指金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象。
压阻效应：所谓压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率随之发生变化的现象。 应变片灵敏度的定义：
（强烈要求看书本32页）
应变片的种类：
金属电阻应变片和半导体应变片 金属电阻应变片的种类： 丝式、箔式、薄膜式 半导体应变片的种类： 体型、薄膜型、扩散型
电阻应变式传感器的应用：（P34-35）
电阻应变式传感器，可以用于测力、扭矩、压力、位移、加速度等。应用方式：一种是直接用于测定被测物体的应力或应变，另一种是将应变片贴于弹性元件上进行测量。
热敏电阻的种类：
金属丝热电阻传感器、热敏电阻传感器
正温度系数、负温度系数、突变型负温度系数的含义： 正温度系数：电阻值随温度的升高而升高。 负温度系数：电阻值随温度的升高而下降。
突变型负温度系数：电阻值当温度超过某一温度后减少。
光敏电阻的主要参数：暗电阻、暗电流、亮电阻、亮电流、光电流等。
领会：变阻器式传感器的优缺点:
优点：
① 结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定； ② 受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小； ③ 可以实现输出—输入间任意函数关系； ④ 输出信号大，一般不需放大。 缺点：
因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因此需要较大的输入能量；由于磨损不仅影响使用寿命和降低可靠性，而且会降低测量 精度，分辨力较低；动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。
金属电阻应变片的工作原理:应变效应 半导体应变片的工作原理：压阻效应 半导体应变片的优缺点：
优点：体积小、灵敏度高、频率响应范围广
缺点：应变灵敏度随温度变化大，大应变下的非线性以及安装不方便 电阻应变式传感器的应用实例：
应变片式加速度传感器、质量传感器、压力传感器、位移传感器 应变片的测量电路： 电桥电路
应变片的应用方式：
一种是直接用于测定被测物体的应力或应变，另一种是将应变片贴于弹性元件上进行测量。
电阻应变片在柱式、梁式、环式等弹性体上贴片的方式：（详见P34图3.10） 热电阻式传感器的工作原理和种类：
工作原理：热电阻效应。（导体的电阻率随温度变化而变化） 种类：金属丝热电阻传感器、热敏电阻传感器。 金属丝热电阻的种类和应用：（详见P36）
)
21(/E ++==λνεR dR S
铂电阻和铜电阻的优缺点： 铂电阻：
优点：测量较高温度、性能稳定、复现性好。 缺点：电阻温度系数较小，价格昂贵。 铜电阻：
优点：物理和化学性能稳定、热阻特性基本成线性关系、测量精度高、成本低。 缺点：易氧化，不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。 热敏电阻的优缺点及应用：
优点：电阻温度系数大、形小体轻、热惯性大、结构简单、价格经济、对特定温度
点的检测十分灵敏。
缺点：非线性元件
光敏电阻传感器的工作原理：内光电效应（或光电效应） 光敏电阻传感器的优缺点及应用：
优点：灵敏度高、光谱响应范围大、体积小、性能比较稳定，价格比较低廉。 缺点：输出/输入特性的线性度差。 应用：开关元件（光电管） 湿敏电阻传感器的工作原理及种类：
原理：利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致阻值发生变化。 种类：氧化锂湿敏电阻、有机高分子膜湿敏电阻。 （优点：灵敏度高。缺点：线性度和产品的互换性差。） 气敏电阻传感器的工作原理及应用：
原理：氧化锡、氧化锰等半导体材料在吸收氢、一氧化碳、烷、醚、醇、苯及天然
气等可燃气体的烟雾时，发生还原反应，使元件温度相应增高，电阻发生变化。
应用：广泛用于防灾报警、大气污染监测、CO 气体测量、酒精浓度探测等。
简单应用：变阻器式传感器输出电压与位移的关系；（？！）
应变片的灵敏度计算。
3. 电容传感器
识记：电容传感器的定义：
电容传感器是将被测物理量转换成电容量的变化的装置。 电容传感器的种类：
变极距型电容传感器、变面积型电容传感器、变介电常数型电容传感器 领会：电容传感器的工作原理；（P39-43）
以平板电容为例：
式中，A 为极板相互覆盖面积；ε为极板间介质相对介电常数；0ε 为真空中的介电常数，)/(10854.8120m F -?=ε；δ为极板间距； C 为电容量。
由上式知，当ε、A 和δ变化时，将引起电容器电容量的变化， 从而达到对被测
参数到电容的转换。（实际应用中，定2变1）
变极距型电容传感器的工作原理及应用：
原理：保持A 与ε不变，通过改变δ，改变极板间的电容量，达 到将被测参数转
换成电容量变化的目的。
应用：测量位移等。
变面积型电容传感器的种类、输出特性及应用：（详见P41表3.2） 变介电常数型电容传感器的工作原理及应用：
原理：保持A 和δ不变，改变ε改变极板间的电容量，达到将被测参数转换成电容
量变化的目的。
应用：测量厚度、湿度或液体等物理参数。 电容式压差传感器的结构原理：
差动电容加速度传感器的结构原理； （详见P42） 电容式位移传感器的结构原理。
简单应用：变极距型电容传感器的灵敏度计算：
（详见P40） 差动结构变极距型电容传感器的电容量差值计算：
C C C
C C C C ?=?--?+=-2)()(0021
δ
εεA
C 0=
2
00δεεδA d dC
S -≈=固定极板1
活动极板 固定极板2
X
差动式变极距型电容传感器结构
变面积型电容传感器灵敏度和输出特性的计算：（详见P41表3.2） 电容式转速传感器的工作原理及计算。 原理图： ω
电容式转速传感器
4. 电感传感器（P43-50）
识记：电感传感器的工作原理及种类：
原理：电磁感应（把被测量的变化转换成线圈自感系数L 或互感 系数M 的变
化。）
种类：自感式、互感式、涡流式（根据转换方式的不同。） 自感式传感器的分类： （详见P45表3.3） 涡流效应：
（当金属平面置于交变磁场中时，就会产生感应电流，这种电流在金属平面内是闭合的，称为涡流。）
电涡流的产生必然消耗一部分能量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这种现象称为涡流效应。
领会：自感式传感器的工作原理：
自感式传感器的结构、输出特性及灵敏度； 差动变压器式电感传感器的结构及工作原理； 涡流式电感传感器的结构、工作原理及应用； 高频反射式涡流传感器的工作原理；
低频透射式涡流传感器的工作原理； 涡流传感器的工程应用。
简单应用：自感式位移传感器的自感系数L 的计算； 自感式传感器灵敏度的计算；
涡流传感器转速测量的结构、工作原理及计算。
5. 磁电传感器（P50-53）
识记：磁电式传感器的种类及工作原理：
原理：电磁感应（将被测物理量转换成为感应电势） 种类：动圈式磁电传感器、磁阻式磁电传感器。
（磁通变化率与磁场强度、磁路磁阻、线圈运动速度有关。因此，当传感器的线圈匝数和用久磁钢选定（即磁场强度已定）后，磁通发生变化的方法通常有两种：一，让线圈和磁力线做相对运动，即利用线圈切割磁力线而使线圈产生感应电势；二，把线圈和磁钢部固定，靠衔铁运动来改变磁路中的磁阻，从而改变通过线圈的磁通。）
动圈式磁电传感器分类及结构。 分类：线速度型、角速度型 结构：（详见P51图3.37）
领会：线速度型动圈式磁电传感器的原理及结构；
角速度型动圈式磁电传感器的原理及结构； 磁阻式磁电传感器的工作原理及结构； 磁阻式磁电传感器的应用。
简单应用：线速度型传感器感应电势与运动速度的计算；
角速度型传感器感应电势与角速度的计算。
6. 压电传感器（P54-61）
识记：正压电效应及逆压电效应的概念：
正压电效应：某些物质，如石英、钛酸钡等，在沿一定方向对其施加外力，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，表面有电荷 出现，形成电场；当外力去除后，又重新回到原来不带电状态， 这种现象称为正压电效应。
设齿轮齿数为z ，
当定极板与齿顶相对时电容量最大，与齿隙相对时，电容量最小。齿轮转动时，电容传感器产生周期信号，通过测量周期信号的f 频率就可以得到齿轮转速min)/(60r z
f n =。
P43-50
ω
详见Ｐ51-53
逆压电效应：若将这些物质置于电场中，将产生机械变形，这种现象称为逆压电效
应或电致伸缩效应。
领会：石英晶体的压电效应及种类；
压电陶瓷的压电效应；
压电元件的等效电路及后接放大器的形式；
电荷放大器与电压放大器的优缺点；详见P54-61
压电式加速度传感器的类型及工作原理。
7. 光电传感器（P61-64）
识记：光电传感器的概念：
以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的传感器。
外光电效应的概念：
在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象。
领会：内光电效应的类型及工作原理：
类型：一，光电导效应（即在光作用下，电子吸收光子能量，使半导体材料导电率显著改变。）二，在光作用下，使半导体材料产生一定方向的电动势。（光电池和光敏管）
原理：在光照作用下，物体内部的原子释放出电子，但这些电子并不逸出物体表面，而仍留在内部，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势。
光电池的结构与等效电路：
硅光电池的结构与等效电路
光敏二极管和光敏三极管的结构、符号及接线：
光敏二极管的结构、符号及连线
光电传感器测量零件表面状态的工作原理；
光电传感器测量转速的工作原理。
简单应用：光电传感器在工业上应用的4种基本形式及其原理。
光敏三极管的结构、符号及接线
8. 热电传感器（P64-70）
识记：温度传感器分类:
接触式：热电偶、金属热电阻、热敏电阻
非接触式：热辐射式、亮度式、比色式
常用热电偶的主要性能和特点：（P64表3.4）
热电效应的概念； 热电势的概念； 接触电势的概念； 温差电势的概念； 热电偶的串、并联。 领会：热电偶的工作原理；
均质导体定律； 中间导体定律； 中间温度定律； 标准电极定律；
热电偶的冷端温度处理的方法及原理； 热电偶冷端电桥补偿法原理及电路。
简单应用：热电偶测温方法及热电势和温度的关系分析。 9. 磁敏传感器（P70-72） 识记：磁敏传感器的概念：
磁敏传感器指利用半导体材料的磁敏特性，将磁场变化转换成电量输出的传感器。 霍尔效应的概念：
霍尔效应指当半导体中流过一个电流I 时，若在与该电流垂直的方向上外加一个磁场，则在与电流及磁场分别成直角的方向上会产生一个电压。 领会：霍尔传感器的原理；
霍尔元件的结构与基本测量电路； 产生磁阻效应的原理。
简单应用：霍尔位移传感器的结构与应用；
10. 其他新型传感器（P73-87）
识记：计量光栅的原理与作用：
原理：莫尔条纹原理
作用：用于测量长度、角度、速度、加速度、振动等。 计量光栅的类型： 透射光栅、反射光栅
长光栅和圆光栅的类型与作用：
长光栅（光栅尺）：测量长度或直线位移 类型： 黑白光栅（振幅光栅）
闪耀光栅（相位光栅） 圆光栅（光栅盘）：测量角度或角位移 类型： 径向光栅、切向光栅 莫尔条纹的概念： （详见P74-75） 编码式传感器的分类：
电磁式、光电式、接触式（按检测原理） 光电编码器的分类：
直线式编码器、旋转式编码器（按结构形式） 绝对式、增量式（按脉冲信号） 领会：莫尔条纹的性质：（详见P75）
① 放大作用 ② 平均效应 ③ 运动方向 ④ 对应关系
⑤ 莫尔条纹移过的条纹数等于光栅移过的栅线数 光栅传感器组成及工作原理； 光栅传感器的辨向电路及其原理；4倍频细分技术的概念与方法； 光电增量式编码器的结构与原理；绝对码盘的结构与原理；
CCD 传感器的原理、特点与种类：（详见P81-82） 光纤传感器的原理与应用： 原理：（详见P83-84） 应用：光纤转速测量传感器 光纤传感器的组成与分类：
组成：光发送器、敏感元件、光接收器、信号处理系统及光纤 分类：
功能型光纤传感器（利用对外界信息具有敏感能力和检测功能的光纤，构成“传”和“感”一体。）
非功能型光纤传感器（利用光纤对光的传输作用，由其他敏感元件与光纤信息传输
详见P76-80
详见P71-73
此处宜看书。
详见P64-69
回路组成测试系统，光纤在此仅起传输作用。）
超声传感器的工作原理与检测过程：
（详见P86-87）
集成传感器与智能传感器的概念：
集成传感器：将敏感元件、测量电路及各种补偿元件等集成在一块芯片上的传感器。
智能传感器：在集成传感器的基础上，装有微处理器，能够进行信息处理和信息存储，并能够进行逻辑分析和结论判断的传感器系统。
智能传感器的特点：
①具有自动调零和自动校准功能。
②具有判断和信息处理能力，对测量值可进行各种修正和误差补偿。
③实现多参数综合测量。
④自动判断故障。
⑤具有数字通信接口，便于与计算机联机。
简单应用：莫尔条纹的间距表达式与计算分析。
综合应用：设计采用热电偶冷端电桥补偿法的测温系统，画出电路图，并说明其工作原理；
热电偶测量切削温度的方法、原理及特点，画出测量系统简图。
以框图形式设计采用位移传感器的测量位移的系统，并说明各环节的作用；
以框图形式设计采用力传感器的测量车削切削力的测力系统，并说明各环节的作用。
第4章信号变换及调理
一、考核知识点与考核要求
1. 电桥
识记：电桥的定义:
电桥是将电阻R、电感L、电容C等参数变为电压或电流信号输出的一种测量电路。
电桥的分类：
交流电桥、直流电桥（电源性质）
半桥、全桥（工作桥臂数）
直流电桥的基本结构与分类（详见P91图4.2 表4.1）
领会：交、直流电桥的工作原理；（详见P90-93）
直流电桥的优缺点：
优点：稳定性高、精度高、导线连接要求低、电桥平衡电路简单
缺点：易引入工频干扰、需引入放大器
直流电桥的平衡条件：
4
2
3
1
R
R
R
R?
=
?
交流电桥的种类与平衡条件：
电容电桥、电感电桥
4
2
3
1
z
z
z
z?
=
?
变压器式电桥的结构与优点：结构详见P93图4.3
优点：测量精度高、灵敏度高、性能稳定。
简单应用：直流电桥的输出电压及灵敏度的计算；
电容电桥和电感电桥的平衡条件及计算。
2. 调制与解调
识记：调制与解调的概念：
调制：指利用低频信号（缓变信号）对高频信号的某特征参量（幅值、频率或相位）进行控制或改变，使该特征参量随着缓变信号的规律变化。
解调：从已调制波中不失真地恢复原有的低频调制信号的过程。
领会：调幅的原理及电桥幅值调制的实现过程：（详见P95-96）
常用幅值调制的解调的方法：
同步解调、整流检波解调、相敏检波解调
调频的原理及实现调频的方法：（详见P101-102）
鉴频的原理及方案：（详见P103）
3. 滤波器
识记：滤波器的概念：
使信号中特定的频率成分通过，极大地衰减其他频率成分的选频装置。
滤波器的分类：
选频特性：
低频滤波器、高频滤波器、带通滤波器、带阻滤波器
电路特性：一阶滤波器、二阶滤波器
滤波器电路中是否包含有源元件：
有源滤波器、无源滤波器
被测量
所处理信号的性质：模拟滤波器、数字滤波器 何种方法逼近理想滤波：
巴特沃斯滤波器、切贝雪夫滤波器、贝塞尔滤波器 领会：理想滤波器的幅频和相频特性：
（a ）幅频特性
（b ）相频特性
实际滤波器的截止频率、带宽、品质因数、倍频程选择：（详见P106表4.3） 无源一阶RC 低通、高通、带通滤波器的电路图及幅频、相频特性图； （详见108表4.4）
有源一阶低通、高通、带通滤波器的电路图。（P110图4.24）
简单应用：无源一阶低通、高通、带通滤波器的截止频率、带宽的计算。 4． A/D 转换器
识记：A/D 转换的步骤和处理过程：（详见P114图4.29）
采样定理：
为了避免混叠，以便采样后仍能准确地恢复原信号，采样频率s f 必须不小于信号最高频率c f 的2倍，即c s f f 2≥。 幅值量化的概念：
将采样信号)(s nT x 的电压幅值经过舍入或者截尾的方法变为只有有限个有效数字的过程。
A/D 转换器的类型：
跟踪比较式、斜坡比较式、双积分式、逐次逼近比较式 领会：采样的概念及采样器工作原理：
概念：所谓“采样”就是从连续信号中，每隔一定时间抽取一个样本数值，从而得到由一系列离散样值构成的离散信号的过程。
工作原理：（详见P115图4.30） 量化误差的概念： 编码的概念；
逐次逼近比较式A/D
转换器的工作原理； （详见P117-121） A/D 转换器主要技术指标：
分辨力、转换精度、转换速度
第5章 信号分析与处理
一、考核知识点与考核要求 1. 信号的分类与描述
识记：信号的分类:
按信号随时间的变化规律分类：
按信号幅值随时间变化的连续性分类：
按信号的能量特征分类：
确定性信号和非确定性信号的概念：
确定性信号：指可用确定的数学关系式描述其随时间变化的信号。
非确定性信号：又称随机信号是指无法用精确的数学关系式表达，或无法确切地预测未来任何瞬间精确值的信号。 周期信号和非周期信号的概念:
周期信号是指按一定时间间隔周而复始出现的信号，否则称为非周期信号。 连续信号和离散信号的概念：
连续信号：指在所讨论的时间内，对于任意时间值（除若干不连接点以外）都可以给出确定的函数值。（连续信号的幅值可以是连续的，也可以是离散的，时间和幅
谐波信号
信号
确定性信号
周期信号
复杂周期信号
非确定性信号
各态历经信号
平稳随机信号
非周期信号
准周期信号
瞬变信号
信号
离散信号
连续信号
模拟信号（信号的幅值与独立变量均连续）
一般连续信号（独立变量连续） 非各态历经信号
非平稳随机信号
一般离散信号（独立变量离散）
数字信号（信号的幅值和独立变量均离散）
功率（有限）信号
信号
能量（有限）信号 0
值都连续的信号又称模拟信号。）
离散信号：离散信号的离散性表现在时间上，经过测试系统采集后的时间和幅值都是离散的信号，称为数字信号。 谐波信号与复杂周期信号的概念： 谐波信号：指频率单一的正弦或余弦信号。
复杂周期信号：指由多个乃至无穷个频率成分的谐波信号叠加而成，叠加后仍存在的公共周期的信号。 领会：信号的时域描述概念：
直接观测或记录的信号一般以时间作为独立变量，称为信号的时域描述。 信号的频域描述概念：
以角频率或频率为独立变量，强调信号的幅值和初相位随频率变化的特征，揭示信号各频率成分的幅值、相位与频率之间的对应关系。
2. 周期信号
领会：傅里叶级数；
常见周期信号的时域表达式及波形；
常见周期信号的幅频谱和相频谱； 常见周期信号频谱的特点： 离散性、谐波性、收敛性
周期信号的强度表述的概念。（P137）
简单应用：利用傅里叶级数求正弦、余弦、方波、三角波、锯齿波的频谱，画出频谱图。 3. 非周期信号
识记：傅里叶变换；
傅里叶变换的主要性质。 Ｐ139-146 领会：几种典型信号的频谱。
简单应用：利用傅里叶变换求矩形窗函数、被截取后的正弦和余弦、单位脉冲函数的频谱。 4．随机信号
识记：相关的概念：所谓相关，是指变量之间的线性关系。
相干函数的概念：
相关函数是用来评价测试系统的输入与输出信号之间的因果关系的函数。
领会：信号的均值、方差、均方差的概念及三者之间的关系； 信号概率密度函数的定义；
信号的自相关函数及性质； 信号的互相关函数及性质； 功率谱密度函数的定义及物理意义； 自功率谱密度函数的概念。
简单应用：信号的均值、方差、均方差的计算；
自相关函数及互相关函数的计算与应用； 功率谱函数的计算与应用。
第6章 现代测试技术
一、考核知识点与考核要求 1. 现代测试系统的概念和特点
识记：智能仪器的概念：
所谓智能仪器是指新一代的测量仪器。这类仪器中含有微处理 器、单片机、或体积很小的微型机，有时也称为微处理器的仪器 或基于微型计算机的仪器。
自动测试系统的组成： 组成
现代测试系统的特点： 智能化、经济化、网络化
2. 测试总线与接口技术
识记：总线的分类；：
并行总线、串行总线 总线规范：
机械结构规范（总线中所规定的各机械结构参数：总线扩展槽的各种尺寸，模块插卡的各种尺寸和边沿连接器的规格及位置。）
电气规范（总线中所规定的各电气参数：信号的高低电平、信号动态转换时间、负载能力及最大额定值等。）
功能结构规范（规定总线上每条信号的名称和功能、相互作用的协议等。）
第一部分：微机或微处理器（核心）
第二部分：被控制的测量仪器或设备(可程控仪器) 第三部分：接口 第四部分：软件
P147-159
总线性能指标：
总线宽度
寻址能力
传输率
总线的通信协议：
同步传输
异步传输
半同步传输
3. 虚拟仪器
领会：虚拟仪器的特点：
①提出“软件就是仪器”的新概念。
②由软件替代硬件，减少了可能随时间漂移而必须要定期校准的模拟硬件。标
准化总线的使用，使系统的测量精度、测量速度和可重复性大大提高。
③仪器的功能由用户根据需要由软件来决定。
④充分利用计算机的功能，将信号的分析处理、显示、存储、打印和其他管理
集中交由计算机处理。
⑤激活、开放、可与计算机同步发展，可与网络及其他周边设备互联。
⑥技术更新周期短。
虚拟仪器的硬件结构构成的种类：
虚拟仪器的硬件结构（详见P180-182）
第七章测试技术在工程中的应用
一、考核知识点与考核要求
1. 测试技术在振动测试中的应用
识记：振动测试的分类：
①振动基本参数的测量。
②动态特性的测定。
领会：测振传感器的种类与应用：
种类：振动位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器
应用：
2. 测试技术在温度测试中的应用
识记：温度的基本概念：
温度是表征物体热平衡状态下冷热程度的物理量，它反映了物体内部微粒运动状态。
领会：常用的测温方法及特点：
（详见P196表7.2）
3. 测试技术在噪声测试中的应用
识记：噪声的物理度量：
用声压级、声强级和声功率级来表示噪声的强弱，用频率或频谱表示噪声的高低。（详见P198-199）
领会：噪声测试的常用仪器：
传声器、声级计、磁带记录仪、校准器和频谱分析仪。
传感器与检测技术试卷及答案 （（（（试卷一试卷一试卷一试卷一）））） 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（） 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 （） 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Yn应选为（） 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（） 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．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（） 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rs= 。 17．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用技术。 18．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭矩。19．电容式压力传感器是变型的。 20．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为Pa-1。 21．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为。 22．热敏电阻常数B 大于零的是温度系数的热敏电阻。 23．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的。 24．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为?1? 2? 3 ?4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为。 三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分） 25．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。 26．回答与直线式感应同步器有关的下列问题： （1）它由哪两个绕组组成？ （2）鉴相式测量电路的作用是什么？ 27．简述压磁式扭矩仪的工作原理。 28．说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。 29．简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。 30．采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成？ （（（（答案一答案一答案一答案一）））） 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分） 1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D 7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B 二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12 分） 三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24 分） 25．传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电 缆电容的影响。 传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。 26．（1）由固定绕组和滑动绕组组成。 （2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。 27．压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生 变化，从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。28．主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。29．（1）多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。 （2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装置。 30．由电压比较器、数/模转换器、顺序脉冲发生器、数码寄存器和逐次逼近寄存器组成。 四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24 分） （（（（试卷二试卷二试卷二试卷二）））） 一、填空题(每空1分，共15分) 1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用_______作为传感器。 2.红外图像传感器由红外敏感元件和_______电路组成。 3.在电阻应变片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表_______。 4.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是_______。 5.当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由_______所决定。 6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_______指标。 7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和_______。 8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_______条件。 9.热电偶电动势由_______电动势和接触电动势两部分组成。 10.SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_______的微量气体。 11.有源滤波器由集成运放和_______组成。 12.采用_______电源供电的电桥称为交流电桥。 13.多路模拟开关由_______和多路双向模拟开关组成。 14.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_______。 15.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数Rxy(τ)=_______。 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，并将正确答案的序号填在题 干的括号内。每小题1分，共15 分) 1.对压电式加速度传感器，希望其固有频率( ) A.接近零 B.尽量低些 C.尽量高些 D.任意 2.( )传感器可用于医疗上-50℃～150℃之间的温度测量。
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。
一、单选题（每题2分，共20道小题，总分值40分） 1. 常用于对调幅波解调的装置是( ) （2分） A乘法器 B滤波器 C鉴频器 D相敏检波器 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 2. 无论二阶系统的阻尼比ξ如何变化，当它所受的激振力频率与系统固有频率相等时，该系统的位移响应与激振力之间的相位差必为( ) （2分） A 0° B 90° C 180° D不定值 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 3. 按照依据的基准线不同，下面那种线性度是最常用的（） （2分） A理论线性度 B端基线性度 C独立线性度 D最小二乘法线性度 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 4. 属于传感器动态特性指标的是（） （2分） A重复性____ B线性度 C灵敏度
纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 5. 下列哪一项不是半导体应变计的主要优点（） （2分） A耗电省 B灵敏度高 C准确度高 D体积小 纠错 正确答案C 解析 知识点 测试与传感技术作业题 6. 周期信号的自相关函数必为（） （2分） 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 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 7. 下面的哪些传感器不属于内光电传感器（） （2分） A光电管 B光电池 C光敏电阻 D光电二/三极管 纠错 正确答案A 解析 知识点 测试与传感技术作业题 8. 差动变压器式电感传感器是把被测位移量转换成( )的变化装置，通过这一转换从而获得相应
（2分） A线圈自感 B线圈互感 CLC调谐振荡 DRC调谐振荡 纠错 正确答案B 解析 知识点 测试与传感技术作业题 9. 信号传输过程中，产生干扰的原因是( ) （2分） A信号是缓变的 B信号是快变的 C干扰的耦合通道 D信号是交流的 纠错 正确答案C 解析 知识点 测试与传感技术作业题 10. 数字信号的特征是( ) （2分） A时间上连续幅值上离散 B时间上离散幅值上连续 C时间上和幅值上都连续 D时间上和幅值上都离散 纠错 正确答案D 解析 知识点 测试与传感技术作业题 11. 按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（）（2分） 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 纠错 正确答案A
传感器与检测技术试卷及答案精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
1．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 2 误差分类，下列不属于的是（B ） A 系统误差 B 绝对误差 C 随机误差 D粗大误差 3、非线性度是表示校准（B ）的程度。 A、接近真值 B、偏离拟合直线 C、正反行程不重合 D、重复性 4、传感器的组成成分中，直接感受被侧物理量的是（B ） A、转换元件 B、敏感元件 C、转换电路 D、放大电路 5、传感器的灵敏度高，表示该传感器（C） A 工作频率宽 B 线性范围宽 C 单位输入量引起的输出量大 D 允许输入量大 6 下列不属于按传感器的工作原理进行分类的传感器是（B） A 应变式传感器 B 化学型传感器 C 压电式传感器 D热电式传感器 7 传感器主要完成两个方面的功能：检测和（D） A 测量 B感知 C 信号调节 D 转换 8 回程误差表明的是在（C）期间输出输入特性曲线不重合的程度 A 多次测量 B 同次测量 C 正反行程 D 不同测量 9、仪表的精度等级是用仪表的（C）来表示的。 A 相对误差 B 绝对误差 C 引用误差 D粗大误差 二、判断 1.在同一测量条件下，多次测量被测量时，绝对值和符号保持不变，或在改变条件时，按一定规律变化的误差称为系统误差。（√） 2 系统误差可消除，那么随机误差也可消除。（×） 3 对于具体的测量，精密度高的准确度不一定高，准确度高的精密度不一定高，所以精确度高的准确度不一定高（×） 4 平均值就是真值。（×）
传感器与检测技术考试试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型）外是线性的。（2分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积 增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关 系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈 的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输
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；
《传感器与检测技术》试题 一、填空：（20分） 1，测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分） 2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。 3、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为 三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、 光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料部电阻率改变的光电 效应，这类元件有光 敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元 件有光电池、光电仪表。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 Eab （T ，To ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移 至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。 5.压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其部产生机械压力，从 而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产 生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（①增加②减小③ 不变）（2分） 7. 仪表的精度等级是用仪表的（① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差）来表示的（2分） 8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变 介电常数型）外是线性的。（2分） 9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax, 其总电阻为Rmax ，它的滑臂间的阻值 可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax ,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax ）来计算， 其中电阻灵敏度Rr=（① 2p(b+h)/At , ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈 的电感量（①增大，②减小，③不变）。 2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型， ②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成（①正比， ②反比，③不成比例），与副方线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁 阻成（①正比，②反比，③不成比例）。 4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置， 传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和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。 5、热电偶所产生的热电热是由两种导体的接触电热和单一导体的温差电热组成。 2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为① _金属_ 材料和②____半导体__体材 料。它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由 _电阻应变效应 形 成的，而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M 的大小与 绕组匝数 成正比，与 穿过 线圈的磁通_成正比，与磁回路中 磁阻成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。 1.热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式 为E ab （T,T o ）=T B A T T B A 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ?+-。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参 考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分） 3.电位器或电阻传感器按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。线性电位器的
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。
测试与传感技术作业三答案 测试与传感技术作业三答案 一、单项选择题（每题2分，共20分） 1、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（ D ） A磁电效应 B声光效应 C光生伏特效应 D光电导效应 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、光电式和（ C ）三种。 A变电式 B磁电式 C电磁式 D感应同步器 3、利用测量仪表指针相对于刻度初始点的位移来决定被测量的方法称为（ C ） A 零位式测量 B 微差式测量 C 偏差式测量 D 直接测量 4、（ C ）的数值越大,热电偶的输出热电势就越大。 A、热端直径 B、热端和冷端的温度 C、热端和冷端的温差 D、热电极的电导率 5、在仿型机床当中利用电感式传感器来检测工件尺寸，该加工检测装置是采了（ C ）测量方法。 A、微差式 B、零位式 C、偏差式 D、零点式 6、时域阶跃响应法和频率响应法是研究传感器的（ A ）的方法。 A 动态特性 B 静 态特性 C 灵敏性 D 迟滞性 7.将电阻应变片贴在( C )上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。 A.质量块 A.上升 B.导体 C.弹性元件 D.机器组件 D.归零 D.电阻值 8.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率( B ) B.迅速下降 C.保持不变 B.体积大小 C.结构参数 9结构型传感器是依靠传感器( C )的变化实现信号变换的。 A.材料物理特性 10.阻抗头是测量振动系统( D )的拾振器。
A.振动位移 B.振动加速度 C.激振力 D.激振力及其响应 二、填空题（每题3分，共30分） 1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用ON-OFF型微动开关作为传感器。 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、_光电式_和_电磁式__三种。 3．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、___阻值的选择___、__尺寸的选择 ___等。 4.有源滤波器由集成运放和___ RC网络____组成。 5.采用__交流_____电源供电的电桥称为交流电桥。 6.多路模拟开关由__地址译码器_____和多路双向模拟开关组成。 7.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行 ___细分____。 8.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数 Rxy(τ)=_____0__。 9．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的对地低阻抗端(或接地端) 10．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为 ?1、?2、?3、?4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 ?1+?3=?2+?4 。 三、问答题（每小题5分，共20分） 1.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。 答：1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩， 如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。 2、简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。答：布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳； (2)在复合载荷下测量，能消 除相互干扰； (3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温 度补偿作用。 3.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感
中国自考人(https://www.doczj.com/doc/8a10869820.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧！ 中国自考人(https://www.doczj.com/doc/8a10869820.html,)——700门自考课程永久免费、完整在线学习快快加入我们吧！ 浙江省2003年1月自考传感器与检测技术试题 课程代码：02202 一、填空题(每空1分，共15分) 1. 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________测试。 2. 确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的_______和标准测试系统。 3. 涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将________。 4. 半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为金属应变片的________倍。 5. 测量准静态力信号时，要求电荷放大器的输入阻抗________1012(Ω)。 6. 周期信号展开为傅立叶级数后，其中A0表示直流分量的幅值，A n表示________分量的幅值。 7. 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________。 8. LCD是液晶显示器，是一种________功耗器件。 9. A/D卡的转换速率表示________。 10. 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，________接法可以得到最大灵敏度输出。 11. 一阶有源低通滤波器的主要优点是带负载能力强，主要缺点是________。为克服该缺点，可采用二阶或二阶以 上有源低通滤波器。 12. 绝对湿度给出了水分在空间的具体含量，而相对湿度给出了大气的________程度，它比绝对湿度使用更广泛。 13. 氧化型气体吸附到N型半导体气敏元件上，将使截流子数目减少，从而使材料的电阻率________。 14. 半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用P-N结在恒定电流下，其________与 温度之间的近似线性关系实现。 15. 图像处理的主要目的是________。 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，并将其号码填在题后的括号内。每小题1分，共 15分) 1. 为了抑制干扰，常采用的电路有( ) A. A/D转换器 B. D/A转换器 C. 变压器耦合 D. 调谐电路 2. 选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是( )。 A. 阻抗匹配 B. 增大输出量 C. 减小输出量 D. 接近不失真条件 3. 自相关函数一定是( )函数。 A. 偶 B. 奇 C. 周期 D. 随机 4. 用脉冲锤激振时，为了获得较宽的激振频率，可( ) A. 增加敲击力 B. 增加锤头硬度 C. 增大锤重 D. 减小冲击力 5. 记录磁带慢录快放，放演信号的频宽将( ) A. 扩展，幅值减小 B. 变窄，幅值减小
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
测试与传感技术试题及答案 一、埴空题[每空2分．共26分） 1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移 动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种 现象称为——。 2．用于检测的超声波换能器有——、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性 表面波型等。 3．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——· 4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为———兰——，由此效应引起的频率变化称为——。 5．应变片由——、——及覆盖片三部分组成。 ——两头焊有引出线，作连接测量导线用。 6．传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为 ——，它一般由实验方法测得。 7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产 生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷 的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫 。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电 场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为——，也称作电致伸缩效应。 8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤
方法有共振法、——和脉冲反射法等。 9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫做 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26分) 1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度—— A．不同B．相同 C成线性关系D．纵波的声速约是横波的一半 2．．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 3．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质时，若其方向不垂直于界面，将产生声波的反射、折剔·及——现象。 A．表面波B．兰姆波 C驻波D波型转换 4．利用——制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用——可 制成半导体光敏电阻；利用——制成的光电铝件有真空光电管、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．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：——、——和
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。
第1章传感与检测技术基础
1、电感式传感器有哪些种类？它们的工作原理分别是什么？ 2、说明 3、变气隙长度自感式传感器的输出特性与哪些因素有关？怎样改善其非线性？怎样提 高其灵敏度？ 答：根据变气隙自感式传感器的计算式：0 0022l S W L μ=，线圈自感的大小，即线圈自感的输出与线圈的匝数、等效截面积S 0和空气中的磁导率有关，还与磁路上空气隙的长度l 0有关； 传感器的非线性误差：%100])([ 200?+?+?= l l l l r 。由此可见，要改善非线性，必须使0 l l ?要小，一般控制在~。（因要求传感器的灵敏度不能太小，即初始间隙l 0应尽量小，故l ?不能过大。） 传感器的灵敏度：20 022l S W dl dL l L K l ?-=≈??≈μ，由此式可以看出，为提高灵敏度可增加线圈匝数W ，增大等效截面积S 0，但这样都会增加传感器的尺寸；同时也可以减小初始间隙l 0，效果最明显。 4、试推导 5、气隙型 6、简述 7、试分析 8、试推导 9、试分析 10、如何通过 11、互感式 12、零点残余电压产生的原因是什么？怎样减小和消除它的影响？ 答：在差动式自感传感器和差动变压器中，衔铁位于零点位置时，理论上电桥输出或差动变压器的两个次级线圈反向串接后电压输出为零。但实际输出并不为零，这个电
压就是零点残余电压。 残差产生原因： ①由于差动式自感传感器的两个线圈结构上不对称，如几何尺寸不对称、电气参数不 对称。 ②存在寄生参数； ③供电电源中有高次谐波，而电桥只能对基波较好地预平衡。 ④供电电源很好，但磁路本身存在非线性。 ⑤工频干扰。 差动变压器的零点残余电压可用以下几种方法减少或消除： ①设计时，尽量使上、下磁路对称；并提高线圈的品质因素Q=ωL/R； ②制造时，上、下磁性材料性能一致，线圈松紧、每层匝数一致等 ③采用试探法。在桥臂上串/并电位器，或并联电容等进行调整，调试使零残最小后，再接入阻止相同的固定电阻和电容。 ④采用带相敏整流的电桥电路。 ⑥拆圈法：通过实验，依次拆除二次线圈1~2圈，调整线圈的感抗。方法麻烦，但行 之有效。 （注：若按教材的回答也算正确） 13、何谓涡流效应？ 14、为什么电涡流传感器被归类为电感式传感器？它属于自感式还是互感式？ 答：电感式传感器是建立在电磁感应的基础上，利用线圈自感或互感的改变来实现非电量的检测。电涡流传感器是建立在电磁场理论的基础上的，当检测线圈通以交变电流并接近被测导体时，由于涡流效应，会在被测导体表面形成电涡流；同时电涡流与检测线圈相互作用，会引起检测线圈的阻抗变化。因为这种作用机理是建立在磁场相互作用的基础上，所以电涡流传感器归类为电感式传感器。 根据电涡流传感器的检测原理，再结合电涡流传感器的等效电路及分析，检测线圈阻抗变化正是检测线圈与“涡流线圈”之间的互感系数相互作用引起，所以是互感式。 15、 16、简述压磁效应，并与应变效应进行比较。
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。
班级： 姓名： 学号： 密封线 重庆铁路运输技师学院期末试卷 考题书写要求：上下不得超过黑线两端点 课程： 传感器与检测技术 分数： 一、填空（每题2分，共20分） 1、传感器的动态数学模型一般采用 和 描述。 2、半导体应变片的工作原理基于半导体材料的 效应。 3、直流电桥的平衡条件 ；桥臂比为 时，电压灵敏度最大。 4、电感式传感器是利用线圈 的变化来实现测量的一种装置。 5、金属导体置于变化着的磁场中会产生感应电流的现象称为 。 6、电容式传感器根据其工作原理的不同可分为 电容传感器 电容传感器和变介电常数型电容传感器。 7、某些电介质当沿一定的方向对其施力时内部产生极化现象，同时在它的表面形成符号相反的电荷，当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象称为 效应。 8、不同的金属两端分别连在一起构成闭合回路，如果两端温度不同，电路中会产生感应电动势，这种现象称为 效应； 9、目前应用最广泛的热电阻材料是 和 。 10、工业上通常采用 法进行传感器的标定，俗称背靠背法。 二、判断题（每题2分，共20分） （ ）1、传感器的敏感元件通常情况下直接感受被测量； （ ）2、压电传感器能测量恒定不变的信号； （ ）3、电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度和减小非线性； （ ）4、涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器； （ ）5、半导体应变片的灵敏系数比金属应变片的灵敏系数小。 （ ）6、电阻式传感器中，差动电桥由环境温度变化引起的误差为零。 （ ）7、光栅式传感器的工作原理是用光栅的莫尔条纹现象进行测量。 （ ）8、压电传感器是一种典型的有源传感器。 ( ）9、热电阻温度计在一定范围内温度越高电阻越小。 （ ）10、霍尔元件不等位电势产生的原因是极间电阻分布不均匀。 三、选择题（每题2分，共20分） 1.计算机技术、通信技术和（ ），被列为现代信息技术的三大支柱。 A.汽车制造 B.数据采集 C.测量技术 D.传感技术 2.传感器主要完成两方面的功能：检测和（ ）。 A.测量 B.感知 C.信号调节 D.转换 3.仪表的精度等级是用仪表的（ ）来表示的。 A.相对误差 B.绝对误差 C.引用误差 D.粗大误差 4.电阻式传感器是将被测量变化转换成（ ）变化的传感器。 A.电子 B.电压 C.电感 D.电阻 5.差动变压器属于（ ）。 A.物性式传感器 B.结构式传感器 C.电阻式传感器 D.电感式传感器 6.涡流式传感器利用涡流效应将压力变化转换为线圈的（ ）。 A.电阻变化 B.电容变化 C.涡流变化 D.阻抗变化 7.电容式传感器是将被测量的变化转换为（ ）变化的传感器。 A.电容量 B.电感量 C.介电常数 D.距离 8.回程误差表明的是在（ ）期间输出-输入特性曲线不重合的程度。 A.多次测量 B.同次测量 C.正反行程 D.不同测量 9.半导体热敏电阻随温度的上升，电阻率（ ）。 A.上升 B.迅速下降 C.保持不变 D.归零 10.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 共 2页 第 1页