检测与转换技术课后习题和例题解答
第1章 传感器技术基础 练习题（共2页）
一、填空题（每空3分，共60分，11至12不计分，课后完成）
1、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、
便于应用的另一种量的 测量装置
2、传感器由两部分组成： 敏感软件 以及 转换软件
3、传感器的作用是： 信息的收集 、 信息数据的转换 以及 控
制信息的采集 。
4、传感器按输出信号可分为 开关 式、模拟式以及 数字 式
5、输出变化量与输入变化量的 比值 称为灵敏度。如图： 虚 线的灵
敏度高。
6、传感器的输入输出特性曲线接近于 直线的长度 称为线性度。如图： 虚 线的灵敏度
低。
7、传感器正反行程 的不一致程度 称为迟滞。如图， 虚 线的迟滞
大。
8、多次重复测试的曲线的 重合的程度 称为重复性。如图， 虚 线的
重复性较差。
9、指被测量为稳定值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 静态 特性。
指被测量为动态值时传感器输入与输出的关系称为传感器的 动态 特性。
10、分析动态特性的两种方法是 阶跃响应 法和 频率响应 法
11、频率响应特性是指将频率不同而幅度相同的正弦信号输入传感器，其输出正弦信号的幅度和相位与频率之间的关系。
12、阶跃响应特性是指当输入为阶跃函数时，传感器的输出随时间而变化的特性。
二、简答题（每题20分，共20分）
什么是传感器，其定义具体应包含哪些方面？
三、计算题（每题20分，共20分）
如图，设曲线Y2和Y3的交点为A，在0≤X≤Ax区间内，（1）作两曲线Y2及Y3的端点连线拟合直线Y。（2）已知X=0.5时，Y?Y2取得最大值，X≈0.6时，Y?Y3取得最大值。请问Y2和Y3哪一条曲线更接近直线？
第2章电阻式传感器练习题（共4页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分，11至15不计分，课后完成）
1、通过改变电阻参数来测量非电量的传感器称为。将被测量带动电刷移动去改变电阻丝的长度，实现电阻与位移的线性转换，这样的传感器称为。
2、导电材料因变形而引起电阻变化的现象称为。沿半导体某一轴向施加一定的应力时材料的电阻率发生改变的现象称为。
3、电位器式传感器由骨架、和组成
4、测量线位移可用电位器式传感器，测量角位移可用电位器式传感器。
5、电阻应变片根据其材料不同可分为应变片以及应变片。
6、金属应变片又分为式、式和薄膜式。
7、金属应变片由敏感栅、、盖片组成，其核心为。
8、当导体受轴向力产生变形时其长度相对变化量称为应变、半径相对变化量称为应变。
9、四个电阻R1、R2、R3、R4按顺序构成电桥，则电桥平衡条件为，电桥平衡时Uo＝。
10、四个电阻R1、R2、R3、R4按顺序构成电桥，若R1为正应变片，则R2应为应变片，R3应为应变片。
11、全臂电桥的灵敏度应为双臂电桥的倍，应为单臂电桥的倍。
12、对于半导体应变片，P型硅在[ ]方向上变化最大，而N型硅在
[ ]方向上变化最大。
13、一般来说，型材料的应变片的电阻随应变增大而增大，而
型材料的应变片的电阻随应变增大而减少。
14、半导体材料是各向（同异）性材料，它的压阻系数与晶向（有无）关
15、电桥的输出与温度的关系是否为线性：。应采用源供电才能消除温度的影响。
1、金属应变片与半导体应变片在工作机理上有何异同？
2、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？该电桥为什么又都采用半桥和全桥而不采用单臂电桥？
3、在等强度的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差分全桥电路，应如何贴片（画出示意图）？应如何接桥（画出示意图）？
4、电阻传感器使用桥路补偿温度误差，问采用补偿片的电桥与采用差分技术的半桥有何异同？
1、设电桥输入电压E=10V，四个桥臂R1R2R3R4都为应变片，灵敏系数为K=2，初始电阻值R=10KΩ，受力后各电阻的增量依次为?R1=11Ω、?R2=－12Ω、?R3=13Ω、?R4=－14Ω。试计算各应变片的应变ε1ε2ε3ε4。并求输出电压U
2、电阻应变片阻值R=100Ω，灵敏系数K=2.0，圆形钢柱表面半径r=0.01m，钢材的E=2×1011N/m2，μ＝0.3，钢柱受6t拉力F，问应变片纵向粘贴的电阻变化量?Rx和横向粘贴的电阻变化量?Ry。(π=3，g=10)
3、如图所示测量吊车吊起物质的质量。电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。已知轴截面积为20cm2，弹性模量E＝2×1011N/m2，μ＝0.2，灵敏系数K=3.0，组成如图的桥路，桥路电压U＝2V，输出电压Uo＝3.6mV(g=10)。求
（1）等截面轴的纵向应变εX及横向应变εY。（2）重物m有多少吨
4、有一应变式等强度悬臂梁式力传感器，其热膨胀系数与应变片中的电阻热膨胀系数相等，
两应变片R1、R2贴于梁的上下两面的对应位置，并构成双臂电桥。已知悬臂梁厚度δ＝0.5mm，长度L＝15mm，固定端宽度b ＝18mm，材料的弹性模量E＝2×1011N/m2，桥路电压U＝2V，测得输出电压Uo＝1mV，灵敏系数K=2.0求作用力F。
5、有一应变式等截面悬臂梁式力传感器，其热膨胀系数与应变片中的电阻热膨胀系数相等，两应变片R1、R2贴于梁的上下两面的对应位置，离固定端的距离L0=5mm，并构成双臂电桥。已
知悬臂梁厚度δ＝0.5mm，长度L＝15mm，宽度b＝18mm，材
料的弹性模量E＝2×1011N/m2，桥路电压U＝2V，测得输出
电压Uo＝1mV，灵敏系数K=2.0求作用力F。
6、半导体应变片的压阻系数和弹性模量如下表所示。应变片
的应力为2×105N/m2，应变片电阻相对变化量为+142×10－4。
第三章变磁阻式传感器练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分）
1、变磁阻式传感器是通过线圈或的变化来实现非电量电测的。
2、自感式传感器可分为变间隙型、型和型等三种。
3、变磁阻式传感器可分为、差分变压器式、等传感器。
4、变间隙型自感式传感器由、、衔铁三部分组成。
4、在实际使用中，常采用两个相同的传感器共用一个，构成差分式电感传感器。
5、当金属导体处于交变磁场中，导体内部就会产生感应电流，这种电流像水中漩涡那样在导体内转圈，所以这种电流称为，这种现象称为。
6、电涡流传感器由两部分组成，一部分是传感器的，另一部分是。
7、三种自感式电感传感器中灵敏度最高的是型，线性最好的是型。
8、差分变压器随衔铁位移变化可输出一个，采用相敏检波电路可判
断。
9、磁路的磁阻应与磁路的长度成比，与磁介质的磁导率成比。
10、绕在某一磁路的线圈中，其电感量应与匝数成比，与磁路的磁阻成比。
二、简答题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、自感式传感器的工作原理及类型。
2、为什么电感式传感器一般采用差分式？
3、差分变压器式传感器的工作原理（附图说明）
三、计算题（每题15分，共30分）：
1、自感式传感器如图所示，图中所注尺寸单位均为mm，磁路取中心磁路，已知空气磁导率μ0=4π×10-7 H/m，铁心与衔铁的相对磁导率μ都为10、截面积A都为2cm2，线圈匝数N=100，求磁阻Rm及电感L(π=3)。
2、自感式传感器如图所示，图中所注尺寸单位均为mm，磁路取中心磁路，已知空气磁导率μ0=4π×10-7 H/m，铁心与衔铁的相对磁导率μ都为1000、截面积A都为2cm2，线圈匝数N=100，求间隙δ为0及5mm时的磁阻Rm及电感L(π=3)
第四章电容式传感器练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分）
1、将被测量的变化转换成电容量的变化的传感器称为传感器。传感器本身就是一个。
2、电容式传感器根据结构原理可分为型、型以及变常数型。
3、有一个平行板电容器，其表达为：，若其极距为10mm，介电常数为50 F/m，两极板的尺寸都为20mm×30mm，那么其容量为：。
4、电容式传感器根据形状可分为形、形和球面形。
5、三种电容式传感器中能测量温度湿度的是变型，
适合测量小位移的是变型。
6、三种电容式传感器中线性较差的是变型，灵敏度较高的是变型。
7、影响电容式传感器特性稳定的因素主要有：以及。
8、减少电容边缘效应的最有效的方法是：。减少寄生电容的最有效的方法是对传感器进行。
9、对电容传感器的等位环的要求是与极板在电气上要、在电位上要。
10、二极管双T型交流电桥的输出电压与电源电压的幅值与频率关。而差分脉冲调宽电路的输出电压可通过滤波器滤波得到直流成分。
二、简答题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、平板电容式传感器的三种类型中哪种非线性较严重，为什么，如何解决。
2、二极管双T型交流电桥的工作原理
3、问影响电容传感器特性稳定的原因主要有什么？解决办法是？
三、计算题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、有一个介电常数ε＝1μF/m 的平板电容，分别求其可动极板向X 、Y 、Z 三个方向移动时（位移?L ＝20μm ）的电容变化量和灵敏度
2、一电容式传感器，其极板长度a=10cm ，宽度b=4cm ，极距d=1mm ，介质为空气，当相对介电常数εX ＝5的介质进入极板间的长度x=5cm 时，求该传感器的电容变化量?C 、介质常数的变化量?ε 以及灵敏度K 。(空气介电常数ε0=9pF/m)
3、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。传感器的起始电容量C X0=20pF ，定动极板距离d 0=1.5mm ，C 0=10pF ，运算放大器为理想放大器，输入电压ui=5V 。求当电容传感器动极板上输入一位移量?x=?0.15mm 时电路输出电压u O 为多少？
解：
第五章霍尔式传感器练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分）
1、在通有电流的金属板上加一强磁场，当电流方向与磁场方向垂直时，在与电流方向和磁场方向都垂直的金属板的两表面将产生电动势差，这种现象称为，这个电动势称为。
2、霍尔元件具有四个端，一对是；另一对是。
3、霍尔传感器是利用霍尔元件的所制作的对敏感的传感器。
4、霍尔元件材料是，它的特性与频率关。
5、霍尔电压的数学表达式为。其中灵敏度系数的符号。
6、在造成霍尔元件的零位误差中，由于电极的不对称、材料的不均匀所产生的附加电动势称为电动势。当输入交流电流时由于半导体的整流效应所产生的直流电动势称为电动势。
7、在造成霍尔元件的零位误差中，当没有输入电流时由于交变磁场的电磁感应所产生的电动势称为电动势，当输入交流电流时由于交变电流的磁效应产生了自激场，由自激场所产生的电动势称为电动势。
8、利用霍尔传感器进行测量时可将被测量转换成或者转换成控制电流，也可以转换为的乘积。
9、为对霍尔元件进行温度补偿，可用以下的措施：1．采用源提供控制电流；2．合理选择电阻；3．采用热敏元件
10、利用磁场来进行检测，它是否能够实现非接触测量：，它是否需要从磁场中获取能量：。
二、简答题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、霍尔电压的大小和方向如何确定？
2、如何利用霍尔元件进行测压力？
3、对霍尔电压进行温度补偿的方法有哪些？
三、计算题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、已知霍尔元件与磁感应强度为B ＝0.4T 的磁场有一夹角θ＝30，当控制电流I ＝10mA 时输出电压Uo ＝20.3mV ，当I ＝20mA 时Uo ＝20.7mV ，求零位误差?U H 及灵敏度K H 。
2、图为交直流钳形数字电流表的结构原理图，设霍尔元件的霍尔系数K H ＝0.2mV/mAT 、控制电流I C ＝1mA ；磁集束器所产生的磁感应强度为B ，被测电流为I X ，其比例系数K B ＝0.1T/mA 。现测得输出电压U H ＝10mV ，求I X 及电流灵敏度α。
3、已知E=4V ，R=1k Ω，霍尔元件的Ri=1k Ω、Ro=0.5k Ω、K H =1V/AT 、输出电阻的温度系数β=0.25%/C ，霍尔电势的温度系数α=0.1%/C ，垂直于霍尔元件向外方向加有磁场，B=0.1T ，输出电压为正电压。求（1）选择合理的负载电阻（2）输出电压（3）判断霍尔元件是P 型还是N 型材料。
第六章压电式传感器练习题练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分）
1、压电晶片串联接法时其电压将变为原来的倍，电容将变为原来的倍。
2、压电晶片并联接法时其电量将变为原来的倍，电容将变为原来的倍。
3、压电晶片联接法时适宜输出电压信号，联接法时适宜输出电荷信号。
4、石英晶体中，X轴称为轴，Y轴称为轴、Z轴称为光轴。
5、石英晶体中，穿过棱柱的两条相对棱线的轴称为轴，垂直于棱柱的两个相对棱面的轴称为轴、平行于棱柱各个棱面的轴称为光轴
6、石英晶体中，不产生压电效应的轴是轴，能产生压电效应的轴是轴。
7、在某些电介质中，当沿着一定方向对其施力使它变形，其内部就产生极化现象，同时在它的两表面上便产生符号相反的电荷，当外力去掉后，其又重新恢复不带电的状态，而且作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。称为。而向电介质施加电场，电介质会发生变形，这称为，也称电致伸缩效应。
8、向压电晶体施加Y方向的压力，在X方向上产生电场，这称为。向压电晶体施加X方向的压力，在X方向上产生电场，这称为。
9、压电器件丧失压电特性的温度称为。衡量压电输出的灵敏度、正比例电量与压力的比的参数称为。
10、压电材料可分为两大类：和。
二、简答题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、在安装压电片时为什么要加一定的预应力？预应力是越大越好。
2、石英晶体的X、Y、Z轴的名称，它们是如何确定的？各有何特点？
3、为什么说压电式传感器只适用于动态测量而不适合于静态测量？
三、计算题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、石英晶体d 11=2.3pC/N ，石英晶片的宽度是长度L 的0.5倍，是厚度h 的2倍，（1）当沿电轴方向施加F=3MN 的压力时，求电量q X ；（2）当沿机械轴施加同样的压力时，求电量q Y ；（3）在石英晶体表面上标出电荷极性以及受力方向
2、将两片压电系数为d 33=0.5nC/N 的压电陶瓷片并联起来，再用反馈电容Cf=0.01μF 的电荷放大器作为放大电路。求（1）当输出电压Uo=0.8V 时，受力F 是多少。（2）若将它们串联起来，受同样的力，那输出电压又为多少？
3、用两根压电材料A 和B 进行公路测速，该公路限速100公里每小时。已知压电材料的压电系数d=1pC/N ，用反馈电容Cf=1μF 的电荷放大器作为放大电路并输入计算机进行数据处理，测得输出波形如图所示。求（1）问该汽车是否超速？（2）问该汽车前后轮间距（由此可判断车型）（3）问该汽车的载重（含汽车自身）
时间：25ms/div 电压：0.2V /d i v 2m A
B
第七章热电式传感器练习题练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分）
1、将温度的变化转换成的变化的传感器称为热电偶传感器。将温度的变化转换成的变化的传感器称为热电阻传感器。
2、热电阻传感器可分为热电阻传感器和热电阻传感器。
3、金属热电阻传感器简称为；半导体热电阻传感器简称为。
4、组成热电偶的根导体或半导体称为。
5、热电极焊接的一端称为端，又叫测量端或者工作端，
连接导线的一端另为端，又叫参考端或自由端。
6、把两种不同的导体或半导体两端相接组成的闭合回路，当两接点分别置于两种不同的温度时则在回路就会产生，形成回路电流。这种现象称为。
7、热电动势由电动势及电动势两部分组成。
8、常用的金属热电阻有电阻和电阻两种。
9、热敏电阻按温度特性分、以及CTR
10、热电偶两接点在分别在温度为T、T0时热电动势等于在温度为T、Ta时热电动势与在在温度为Ta、T0时热电动势的代数和，这称为。在回路中接入中间导体C，只要C的两端的温度相同，那么C的接入对总电动势没有影响，这称为。
二、简答题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、热电偶的测温原理以及三大基本定律的表达式（中间温度、中间导体、标准导体）
2、比较热电阻和热敏电阻的异同点。
3、在热电偶冷端温度补偿中，试述机械调零法的工作原理。
三、计算题（每题15分，共30分，任选两题课堂完成，其他课后完成）
1、分度号为S的热电偶冷端温度T＝30O C，未调机械零位的动圈仪表指示值为320 O C，若认为热端温度T＝350 O
解：
7-2、分度号为S的热电偶热端温度T＝420O C，当冷端温度T0下降50O C时，测得热电动势E=2.180mV，求当冷端温度下降了100 O C时热电动势E。
7-3、有一热电阻温度计，温度T1为20O C时，电阻R1为100Ω；温度为T2＝25O C时，电阻R2为101.5Ω。假设温度与电阻间的变换关系为线性关系，试计算当温度计分别处在T3＝－100O C和T4＝150O C时的电阻值R3和R4。
第八章光电式传感器练习题练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空2分，共40分）
1、光电效应可分为效应和效应。
2、内光电效应分为效应和效应。
3、光电池是哪种内光电效应的器件：效应。光敏电阻是哪种内光电效应的器件：效应。
4、物体受光照射时，电子从物体表面的现象称为外光电效应。光电管是否属于该种效应的器件：。
5、物体受光照射时，物体的电导率增加的现象称为效应，物体产生一定方向电动势的现象称为效应。
6、光敏电阻在受光照射时的电阻值称为阻。光敏电阻不受光照射时的电阻值称为阻。
7、光敏电阻的和之差称为光电流。
8、把和装在同一蔽光壳体内的光电器件是光电耦合器。
9、光断续器可分为型和型等两类。
10、红外光传感器分为和两种。
二、简答题（每题30分，共60分）
1、光敏电阻的测光原理
2、光电器件一般有哪些类型？受光照后会有哪些变化？主要采用哪些材料？有哪些代表性器件？
答
第九章光纤传感器练习题（共2页）
班级学号姓名成绩
一、填空题（每空3分，共60分）
1、光纤是由和构成的对称圆柱体。
2、光纤按材料可分为：光纤和光纤。
3、光纤按折射率可分为：光纤和光纤。
4、光纤按传输模式可分为：光纤和光纤。
5、光由光介质射入光介质时，光会产生折射。
6、当光线入射到光纤时如果出现折射，那么这部分光就会穿过包层而，这称为。
7、光纤传感器可分为型和型两类。
8、功能型的光纤既有的作用又有的作用。
9、物质在磁场的作用下其长度和折射率发生改变的现象称为，物质在电场的作用下其长度和折射率发生改变的现象称为。
10、非功能型光纤传感器分为型和型。
《检测与转换技术》试卷 一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 A 测量人员的粗心大意 B 检测装置的指示刻度不准 C 许多因素微小变化的总和 D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 A 大小与所取单位有关 B 量纲与被测量有关 C 不能反映误差的大小和方向 D 能反映测量工作的精细程度 3、3、某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是 A 1Kg B 10％ C D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 A 金属材料内部缺陷的检测B金属工件表面光洁度的测定 C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 A 变面积式电容传感器B变极距式电容传感器 C 变介质式电容传感器D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 A 用热电偶测量温度 B 用温度计测量温度 C 用铜热电阻测量温度 D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率 二、创新思考问题（每题10分，共20分）
1. 设计一种肺活量测量装置，并简述原理。（试考虑2种以上的传感器） 2. 检测液位一般可以采用哪几种方法（试考虑2种以上方法） 三、某全对称电桥接有阻值为100Ω、灵敏度为2的电阻应变片，若电桥工作电压为6伏，应变片承受2000×10－6的微应变力，试求：（15分） 1、单臂电桥的开路输出电压U0的大小 2、单臂电桥的非线性误差δf的大小 3、要进一步减小非线性误差，应采取什么措施 四、对容器中一溶液的浓度共测量15次，结果为： ，，，，，，，， ，，，，，，% 试判断并剔除异常值。（15分） 五、试用所学的传感器知识设计一家庭防盗报警装置。（画出示意图并说明工作原理）（20分）
第1章传感器与检测技术基础思考题答案 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。 被测量 传感器测量 电路 电源 指示仪 记录仪 数据处 理仪器 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
传感器习题集及答案 第01章检测与传感器基础 1.1 什么是传感器？按照国标定义，“传感器”应该如何说明含义？ 1.1答： 从广义的角度来说，感知信号检出器件和信号处理部分总称为传感器。我们对传感器定义是：一种能把特定的信息（物理、化学、生物）按一定规律转换成某种可用信号输出的器件和装置。从狭义角度对传感器定义是：能把外界非电信息转换成电信号输出的器件。 我国国家标准（GB7665—87）对传感器（Sensor/transducer）的定义是：“能够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和装置”。定义表明传感器有这样三层含义：它是由敏感元件和转换元件构成的一种检测装置；能按一定规律将被测量转换成电信号输出；传感器的输出与输入之间存在确定的关系。按使用的场合不同传感器又称为变换器、换能器、探测器。 1.2 传感器由哪几部分组成？试述它们的作用及相互关系。 1.2答： 组成——由敏感元件、转换元件、基本电路组成； 关系，作用——传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号，其作用与地位特别重要。 1.3 简述传感器主要发展趋势 1.3答：数字化、集成化、智能化、网络化等。 1.4传感器的静态特性是什么？由哪些性能指标描述？它们一般可用哪些公式表示？ 1.4答： 静特性是当输入量为常数或变化极慢时，传感器的输入输出特性，其主要指标有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性。传感器的静特性由静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。人们根据传感器的静特性来选择合适的传感器。 1.5传感器的线性度是如何确定的？确定拟合直线有哪些方法？传感器的线性度γ表征了什么含义？为什么不能笼统的说传感器的线性度是多少。1.5答： L 1）实际传感器有非线性存在，线性度是将近似后的拟合直线与实际曲线进行比较，其中存在偏差，这个最大偏差称为传感器的非线性误差，即线性度， 2）选取拟合的方法很多，主要有：理论线性度(理论拟合)；端基线性度(端点连线拟合)；独立线性度(端点平移拟合)；最小二乘法线性度。 γ是表征实际特性与拟合直线不吻合的参数。 3）线性度L 4）传感器的非线性误差是以一条理想直线作基准，即使是同一传感器基准不同时得出的线性度也不同，所以不能笼统地提出线性度, 当提出线性度的非线性误差时，必须说明所依据的基准直线。 1.6传感器动态特性的主要技术指标有哪些？它们的意义是什么？ ω；阻尼系数ξ。 1）传感器动态特性主要有：时间常数τ；固有频率n
第一章检测技术的基础知识 1、一般测量方法有哪几种分类方法 按测量手段分类、按测量方式分类 2、相对误差分为哪几种具体误差表示 实际相对误差、示指相对误差、引用相对误差 3、什么是仪表的基本误差它与仪表的精度等级有何关系 最大引用误差又称为满度（引用）相对误差，是仪表的基本误差形式，故也常称之为仪表的基本误差。 基本误差去掉（%）后的数值定义为仪表的精度等级。 4、按误差表现的规律把测量误差划分哪几种误差 系统误差、随机误差、粗大误差、缓变误差 5、简述正态分布的随机误差具有的4个特征。 对称性、单峰性、有界性、抵偿性 6、什么是传感器简述传感器的组成 传感器就是能够感觉外界信息，并能够按一定规律将这些信息转换成可用的输出信号的器件或装置。 传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。 7、什么是传感器的静态特性简述传感器的静态特性的主要指标。 传感器的静态特性是指传感器输入信号处于稳定状态时，其输出与输入之间呈现的关系。 表示为： 主要指标有：精确度、稳定性、灵敏度、线性度、迟滞和可靠性 8、现有一只量程为0 ～600℃，准确度为1.5级的温度传感器，用来测量锅炉的蒸汽温度。 若要求测量误差不超过5℃，试问：此传感器能否满足要求如不能满足，应选用多少等级的 9、某量程为400V、1.5级的电压表，当测量值分别为300V、200V、100V时，求测量值得 最大绝对误差和示指相对误差。 10、欲测量220V电压，要求测量示值相对误差不大于5%，若选用量程为250V的电压 表其准确度等级应该选多少 第二章电阻式传感器 1、简述常用的几种弹性敏感元件名称。 弹性圆柱、悬臂梁、薄壁圆筒、弹簧管、膜片、波纹管 2、简述丝式应变片的组成和常用规格。 敏感栅、基底和盖片、黏结剂、引线。规格120兆欧 3、什么是金属的电阻应变效应什么是圧阻效应 电阻应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化。 半导体材料受到应力作用时，其电阻率会发生变化，这种现象称为圧阻效应。 第三章变磁阻式传感器 1、简述变磁阻式传感器的分类。 自感式传感器、变压器式传感器、电涡流式传感器 2、什么是涡流效应涡流传感器分哪几类电涡流传感器可以进行哪些非电量参数测量 金属导体被置于变化着的磁场中，或在磁场中运动，导体内就会产生感应电流，该感应电流被称为电涡流或涡流，这种现象被称为涡流效应。 可以分为高频反射式电涡流传感器、低频投射式电涡流传感器
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。（×） 5 在n次等精度测量中，算术平均值的标准差为单次测量的1/n。（×） 6.线性度就是非线性误差.（×） 7.传感器由被测量，敏感元件，转换元件，信号调理转换电路，输出电源组成.（√） 8.传感器的被测量一定就是非电量（×） 9.测量不确定度是随机误差与系统误差的综合。（√） 10传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，是为了确定传感器静态特性指标和动态特性参数（√） 二、简答题：（50分） 1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？ 答：传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入—输出特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。 2、绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。 答：框图如下： 测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。 测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。
1-3 求指数函数()(0,0)at x t Ae a t -=>≥的频谱。 (2)220 2 2 (2) ()()(2) 2(2)a j f t j f t at j f t e A A a j f X f x t e dt Ae e dt A a j f a j f a f -+∞ ∞ ---∞-∞-==== =-+++??πππππππ ()X f = Im ()2()arctan arctan Re ()X f f f X f a ==-π? 1-5 求被截断的余弦函数0cos ωt (见图1-26)的傅里叶变换。 0cos ()0 ωt t T x t t T ?≥的频谱密度函数为 1122 1()()j t at j t a j X f x t e dt e e dt a j a ∞ ∞ ----∞ -= == =++? ?ωωω ωω 根据频移特性和叠加性得： []001010222200222 000222222220000()()11()()()22()()[()]2[()][()][()][()] a j a j X X X j j a a a a j a a a a ??---+= --+=-??+-++?? --= -+-+++-++ωωωωωωωωωωωωωωωωωω ωωωωωωωω
《检测与转换技术》试卷 ?一、单项选择题（每题3分，共30分） 1、1、以下哪一种情况可能产生随机误差 ??? A 测量人员的粗心大意 ??? B 检测装置的指示刻度不准 ??? C 许多因素微小变化的总和 ??? D 传感器的不稳定 2、2、下列四个选项中，关于相对误差特征正确的是 ?? A 大小与所取单位有关 ?? B 量纲与被测量有关 ?? C 不能反映误差的大小和方向 ?? D 能反映测量工作的精细程度 3、3、某量程为1000Kg的秤，相对误差是1%，则测量10Kg重物的绝对误差是 A 1Kg B 10％ C 0.1Kg D 10Kg 4、下列传感器的应用中哪个适合高频反射式涡流传感器 ? A 金属材料内部缺陷的检测 B金属工件表面光洁度的测定 ? C 金属材料厚度测量 D 金属材料内部杂质的检测 5、下列温度传感器中，测量温度范围较大的是 A 热电偶 B 铜热电阻 C 半导体热敏电阻 D 铂热电阻 6、下列哪一种传感器的输入输出特性是非线性的 ? A 变面积式电容传感器 B变极距式电容传感器 ? C 变介质式电容传感器 D螺管式自感传感器 7.下列温度测量中哪一种热惯性小，适合温度的快速测量 ? A 用热电偶测量温度 ? B 用温度计测量温度 ? C 用铜热电阻测量温度 ? D 用铂热电阻测量温度 8、用下哪一种检测方法的灵敏度高 ? A 采用差动电桥 B 采用电流源供电 ? C 采用有源电路 D 采用双差电桥 9、以下哪种方法不适合消除或减小系统误差 A 代替方法 B 交换方法 C 采用温度补偿方法 D 采用频率电压转换电路 10、影响检测系统稳定性的因素有 A 使用寿命 B 标定测值的变化 C 反应时间 D 分辨率
第1章 概述 1.1 什么是传感器？ 传感器定义为能够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和装 置，通常由敏感元件和转换元件组成。 1.2 传感器的共性是什么？ 传感器的共性就是利用物理规律或物质的物理、化学、生物特性，将非电量（如位移、 速度、加速度、力等）输入转换成电量（电压、电流、电容、电阻等）输出。 1.3 传感器由哪几部分组成的？ 由敏感元件和转换元件组成基本组成部分，另外还有信号调理电路和辅助电源电路。 1.4 传感器如何进行分类？ （1）按传感器的输入量分类，分为位移传感器、速度传感器、温度传感器、湿度传感器、 压力传感器等。（2）按传感器的输出量进行分类，分为模拟式和数字式传感器两类。（3）按 传感器工作原理分类，可以分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、压电式传感 器、磁敏式传感器、热电式传感器、光电式传感器等。（4）按传感器的基本效应分类，可分 为物理传感器、化学传感器、生物传感器。（5）按传感器的能量关系进行分类，分为能量变 换型和能量控制型传感器。（6）按传感器所蕴含的技术特征进行分类，可分为普通型和新型 传感器。 1.5 传感器技术的发展趋势有哪些？ （1）开展基础理论研究（2）传感器的集成化（3）传感器的智能化（4）传感器的网络化 （5）传感器的微型化 1.6改善传感器性能的技术途径有哪些？ （1）差动技术（2）平均技术（3）补偿与修正技术(4) 屏蔽、隔离与干扰抑制 (5) 稳定性处理 第2章传感器的基本特性 2.1 什么是传感器的静态特性？描述传感器静态特性的主要指标有哪些？ 答：传感器的静态特性是指在被测量的各个值处于稳定状态时，输出量和输入量之间的关系。 主要的性能指标主要有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、精度、分辨率、零点漂移、温度漂 移。 2.2 传感器输入-输出特性的线性化有什么意义？如何实现其线性化？ 答：传感器的线性化有助于简化传感器的理论分析、数据处理、制作标定和测试。 常用的线性化方法是：切线或割线拟合，过零旋转拟合，端点平移来近似，多数情况下用最 小二乘法来求出拟合直线。 2.3 利用压力传感器所得测试数据如下表所示，计算其非线性误差、迟滞和重复性误差。设 压力为0MPa 时输出为0mV ,压力为0.12MPa 时输出最大且为16.50mV. 非线性误差略 正反行程最大偏差mV H 1.0max =?，所以%6.0%50 .161.0%100max ±=±=?±=FS H Y H γ 重复性最大偏差为08.0max =?R ，所以%48.0%1005 .1608.0max ±=±=?±=FS R Y R γ 2.4什么是传感器的动态特性？如何分析传感器的动态特性？ 传感器的动态特性是指传感器对动态激励（输入）的响应（输出）特性，即输出对随时间变 化的输入量的响应特性。
《检测与转换技术》复习思考题 一、误差理论： 1、 仪表精度的指标有哪些？ 检测装置的精度包括精密度、准确度和精确度三个内容。 1．精密度 在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度即分散程度，它反映了随机误差的大小。 2．准确度 它表承测量仪器指示值对真值的偏离程度，它反映了系统误差的大小。 3．精确度 它是精密度和准确度的综合反映，它反映了系统综合误差的大小，并且常用测量误差的相对值表示。 2、 什么叫随机误差，它与哪个精度指标有关？随机误差的概率分布是什么分布？这种分布具有什么特 性？ 随机误差: 在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均按不可确定方式变化，没有确定的变化规 律，但随即误差在多次测量的总体上符合统计规律，因此可以通过统计学的方法来研究这些误差并估 计其影响。 随机误差与精密度有关。 随机误差在实践中最常见的误差分布是正态分布。 正态分布随机误差有如下性质： 11） 对称性：正负误差出现的机会相同 22） 单峰性：误差为0出现机会最多 33） 有界性：随机误差绝对值不会超过一定限度 44） 抵偿性：相同条件下，测量次数n →∞，正负误差出现的机会相同，误差代数和为0 3、 测量过程的要素有哪些？ 测量过程有三要素 1、测量单位 2、测量方法 3、测量仪器 4、 简述传感器的静态特性性能指标及其各自的意义？ 静态指标：被测量稳定，变化缓慢（灵敏度，线性度，重复性） 灵敏度：是指传感器在稳态下输出变化与输入变化之比，用K 表示。即K=dy/dx ≈Δy/Δx 式中 x —输入量 y —输出量。 线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合曲线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直 γL =ΔLmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔLmax —最大非线性误差 y max -y min —输出范围 重复性：概率正态分布 （以下是课本的，以上面课件的三个为重） 分辨率：是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量纲的数。 迟滞误差：又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示： γH =ΔHmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔHmax —最大迟滞偏差 y max -y min —输出范围 1)-(1 0lim 2 1 =+++∞→n n n δδδ
西安理工研究生考试 传 感 器 与 智 能 检 测 技 术 课 后 习 题
1、对于实际的测量数据，应该如何选取判别准则去除粗大误差？ 答：首先，粗大误差是指明显超出规定条件下的预期值的误差。去除粗大误差的准则主要有拉依达准则、格拉布准则、t检验准则三种方法。准则选取的判别主要看测量数据的多少。 对于拉依达准则，测量次数n尽可能多时，常选用此准则。当n过小时，会把正常值当成异常值，这是此准则的缺陷。 格拉布准则，观测次数在30—50时常选取此准则。 t检验准则，适用于观察次数较少的情况下。 2、系统误差有哪些类型？如何判别和修正？ 答：系统误差是在相同的条件下，对同一物理量进行多次测量，如果误差按照一定规律出现的误革。 系统误差可分为：定值系统误差和变值系统误差。 变值系统误差乂可以分为：线性系统误差、周期性系统误差、复杂规律变化的系统误差。判定与修正： 对于系统误差的判定方法主要有： 1、对于定值系统误差一?般用实验对比检验法。改变产生系统误差的条件，在不同条件下进行测量，对结果进行比较找出恒定系统误差。 2、对于变值系统误差：a、观察法：通过观察测量数据的各个残差大小和符号的变化规律来判断有无变值系统误差。这些判断准则实质上是检验误差的分布是否偏离正态分布。 b、残差统计法：常用的有马利科夫准则（和检验），阿贝-赫梅特准则（序差检验法）等。 c、组间数据检验正态检验法 修正方法： 1.消除系统误差产生的根源 2.引入更正值法 3.采用特殊测量方法消除系统误差。主要的测量方法有：1）标准量替代法2）交换法3）对称测量法4）半周期偶数测量法 4.实时反馈修正 5.在测量结果中进行修正 3、从理论上讲随机误差是永远存在的，当测量次数越多时，测量值的算术平均值越接近真值。因此，我们在设计自动检测系统时，计算机可以尽可能大量采集数据，例如每次采样数万个数据计算其平均值，这样做的结果合理否？ 答：这种做法不合理。随机误差的数字特征符合正态分布。当次数n增大时，测量精度相应提高。但测量次数达到一定数Id后，算术平均值的标准差下降很慢。对于提高精度基本可忽略影响了。因此要提高测量结果的精度，不能单靠无限的增加测量次数，而需要采用适当的测量方法、选择仪器的精度及确定适当的次数等几方面共同考虑来使测量结果尽可能的接近真值。 4、以热电阻温度传感器为例，分析传感器时间常数对动态误差的影响。并说明热电阻传感器的哪些参数对有影响？ 答：1、对于热电阻温度传感器来说，传感器常数对于温度动态影响如式子t2=t x-T （dtJdt）所示，7■决定了动态误差的波动幅度。了的大小决定了随着时间变化
1.1简述测量仪器的组成与各组成部分的作用 答：感受件、中间件和效用件。感受件直接与被测对象发生联系，感知被测参数的变化，同时对外界发出相应的信号；中间件将传感器的输出信号经处理后传给效用件，放大、变换、运算；效用件的功能是将被测信号显示出来。 1.2测量仪器的主要性能指标及各项指标的含义是什么 答：精确度、恒定度、灵敏度、灵敏度阻滞、指示滞后时间等。精确度表示测量结果与真值一致的程度；恒定度为仪器多次重复测量时，指示值的稳定程度；灵敏度以仪器指针的线位移或角位移与引起这些位移的被测量的变化值之间的比例表示；灵敏度阻滞又称感量，是足以引起仪器指针从静止到做微小移动的被测量的变化值；指示滞后时间为从被测参数发生改变到仪器指示出该变化值所需时间，或称时滞。 2.3试述常用的一、二阶测量仪器的传递函数及它的实例 答：一阶测量仪器如热电偶；二阶测量仪器如测振仪。 2.4试述测量系统的动态响应的含义、研究方法及评价指标。 答：测量系统的动态响应是用来评价系统正确传递和显示输入信号的指标。研究方法是对系统输入简单的瞬变信号研究动态特性或输入不同频率的正弦信号研究频率响应。评价指标为时间常数τ（一阶）、稳定时间t s和最大过冲量A d（二阶）等。 2.6试说明二阶测量系统通常取阻尼比ξ=0.6~0.8范围的原因 答：二阶测量系统在ξ=0.6~0.8时可使系统具有较好的稳定性，而且此时提高系统的固有频率ωn会使响应速率变得更快。 3.1测量误差有哪几类？各类误差的主要特点是什么？ 答：系统误差、随机误差和过失误差。系统误差是规律性的，影响程度由确定的因素引起的，在测量结果中可以被修正；随机误差是由许多未知的或微小因素综合影响的结果，出现与否和影响程度难以确定，无法在测量中加以控制和排除，但随着测量次数的增加，其算术平均值逐渐接近零；过失误差是一种显然与事实不符的误差。 3.2试述系统误差产生的原因及消除方法 答：仪器误差，安装误差，环境误差，方法误差，操作误差(人为误差)，动态误差。消除方法：交换抵消法，替代消除法，预检法等。 3.3随机误差正态分布曲线有何特点? 答：单峰性、对称性、有限性、抵偿性。 4.1什么是电阻式传感器？它主要分成哪几种？ 答：电阻式传感器将物理量的变化转换为敏感元件电阻值的变化，再经相应电路处理之后转换为电信号输出。分为金属应变式、半导体压阻式、电位计式、气敏式、湿敏式。 4.2用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用的温度补偿方法有哪几种？ 答：在实际使用中，除了应变会导致应变片电阻变化之外，温度变化也会使应变片电阻发生误差，故需要采取温度补偿措施消除由于温度变化引起的误差。常用的温度补偿方法有桥路补偿和应变片自补偿两种。 4.4什么是电感式传感器？简述电感式传感器的工作原理 答：电感式传感器建立在电磁感应的基础上，是利用线圈自感或互感的变化，把被测物理量转换为线圈电感量变化的传感器。 4.5什么是电容式传感器？它的变换原理如何 答：电容式传感器是把物理量转换为电容量变化的传感器，对于电容器，改变ε ，ｄ和Ａ都会 ｒ 影响到电容量Ｃ，电容式传感器根据这一定律变换信号。 4.8说明磁电传感器的基本工作原理，它有哪几种结构形式？在使用中各用于测量什么物理量？
单项选择题 1.以下那个部分不是锁相环电路的组成部分（B ） B. 功率控制器（PC） 2.以下换算不正确的是（B ） B. 1μF=1000pF 3.手机中频道间相互间隔为( B ) B. 0.20MHz 4.TTL集成门电路是指( B ) B. 晶体管---晶体管集成门电路 5.MTK平台中BANDSW_DCS是指( B ) B. DCS的频段切换信号 6.防静电鞋的作用是( D ) D.移走人体电荷 7.当静电电压大于（ C ），一般零件都可能被损坏或降低等级 C.50V 8.为什么工艺要求在进行焊接前，要先对PCB进行预热？（ D ） D.除湿 9.PCB在焊接后，会在个别焊点周围出现浅绿色的小泡，不仅影响外观质量，严重时还会影响性能，是焊接工艺中经常出现的问题之一，其主要原因是（A） A.在于阻焊膜与阳基材之间存在气体/水蒸气 10.PCB在焊接前应放在烘箱中预烘，一般为（ A ） A.105℃／4h～6h；
11.良好的焊接，焊点要求：焊点表面有金属光泽，吃锡面80%以上，爬锡高度最低应超过端头的（ C ）； C.50% 12.936恒温烙铁的温度调节范围可在摄氏（ A ）度之间调节。 A. 200-480 13.850热风枪的风力调节范围1-8档，风量最大可达（ A ）升/分 A. 23 14.用850热风枪取BGA时，手柄的喷嘴离焊盘的距离在（ A ）cm A. 1-2 15.良好的焊接，焊点要求：焊点表面有金属光泽，吃锡面（ D ）以上，爬锡高度最低应超过端头的50%； D.80% 16.下列工具中不属于手机维修的检测工具的是（ C ）。 C.电烙铁 17.因振荡回路两串联电容的三个端点与振荡管三个管脚分别相接而得名的是（ C ）。 C.电容三点式振荡器 18.在鉴相器的输出端衰减高频误差分量，以提高抗干扰性能；在环路跳出锁定状态时，提高环路以短期存储，并迅速恢复性好的是（ C ）。 C.环路滤波器 19.将音频信号“附加”到高频振荡波上，用音频信号来控制高频振荡的参数被称为（ A ）。 A.调制 20.gsm系统为了满足移动通信对邻信道干扰的严格要求，采用（ A ）。
测试技术复习题 一、填空题: 1.一阶系统的时间常数为T，被测信号的频率为1/T，则信号经过测试系统后，输出 信号与输入信号的相位差为（-45 度）. 2.一阶系统的动特性参数是（），为使动态响应快，该参数（越小越好）。 3.周期信号的频谱是离散的，同时周期信号具有（谐波性）和（收敛性）特性。 4.周期信号的频谱具有（离散）特点，瞬变非周期信号的频谱具有（对称）特点。 5.模似信号是指时间和幅值都具有（连续）特性的信号。 6.信号在时域被压缩，则该信号在频域中的（低频）成分将增加。 7.X(F)为x(t)的频谱，W(F)为矩形窗函数w(t)的频谱，二者时域相乘，则频域可表示 为（X(F)* W(F)），该乘积后的信号的频谱为（连续）频谱。 8.根据采样定理，被测信号的频率f1与测试系统的固有频率f2关系是（f2>2f1）。 9.正弦信号的自相关函数是一个同频的（余弦）函数。 10.对二阶系统输入周期信号x(t) =a cos(wt+q)，则对应的输出信号的频率（不变），输 出信号的幅值（震荡或衰减），输出信号的相位（延迟）。 11.时域是实偶函数的信号，其对应的频域函数是（实偶）函数。 12.频域是虚奇函数的信号，其对应的时域函数是（实奇）函数。 13.引用相对误差为0.5%的仪表，其精度等级为（0.5 ）级。 14.某位移传感器测量的最小位移为0.01mm，最大位移为1mm，其动态线性范围（或 测量范围）是（40 ）dB。 15.测试装置输出波形无失真但有时间延迟t的有失真测试条件是：装置的幅频特性为 （常数），相频特性为（与为线性关系）；输出波形既不失真又无延迟的条件是：幅频特性为（常数），相频特性为（）。 16.系统实现动态测试不失真的频率响应特性满足权函数，幅值或时延。 17.若采样频率过低，不满足采样定理，则采样离散信号的频谱会发生（混叠）现 象。对连续时域信号作加窗截断处理，必然会引起频谱的（泄露）现象。 18.若信号满足y(t)=kx(t)关系，其中k常数，则其互相关系数p xy()=（1 ）. 19.频率不同的两个正弦信号，其互相关函数Rxy()=（ 0）. 20.同频的正弦函数和余弦函数，其互相关函数Rxy()=（1）. 21.周期信号的频谱是离散频谱，各频率成分是基频的整数倍。 22.双边谱的幅值为单边谱幅值的1/2 。 23.自相关函数是偶（奇或偶）函数，其最大值发生在τ= 0 时刻，当 时延趋于无穷大时，周期信号的自相关函数仍然是同频率的周期信号。 24.概率密度函数是在幅值域上对信号的描述，相关函数是在时延域 上对信号的描述。 25.自相关函数的傅立叶变换是自功率谱密度函数。
传感器与检测技术试卷及答案 第一部分 选择题（共 24 第二部分 非选择题（共 分） 76 分） 二、填空题 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？ 四、计算题（本大题共 3 小题，每小题 8 分，共 24 分） 31．已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率 f=72Hz ，测量齿盘的齿数 Z=36，求： （ 1）被测轴的转速是每分钟多少转？ （ 2）在上述情况下，如果计数装置的读数误差为±1 个数字，其最大转速误差是多少？ 32．一热敏电阻在 0℃和 100℃时，电阻值分别为 200k Ω和 10k Ω。试计算该热敏电阻在 20℃ 时的电阻值。
第1章 测试技术基础知识 1.4 常用的测量结果的表达方式有哪3种？对某量进行了8次测量，测得值分别为：8 2.40、 82.43、82.50、82.48、82.45、82.38、82.42、82.46。试用3种表达方式表示其测量结果。 解：常用的测量结果的表达方式有基于极限误差的表达方式、基于t 分布的表达方式和基于 不确定度的表达方式等3种 1）基于极限误差的表达方式可以表示为 0max x x δ=± 均值为 8 1 18i x x ==∑82.44 因为最大测量值为82.50，最小测量值为82.38，所以本次测量的最大误差为0.06。极限误差max δ取为最大误差的两倍，所以 082.4420.0682.440.12x =±?=± 2）基于t 分布的表达方式可以表示为 x t x x ∧ ±=σβ0 标准偏差为 s = =0.04 样本平均值x 的标准偏差的无偏估计值为
?x σ ==0.014 自由度817ν=-=，置信概率0.95β=，查表得t 分布值 2.365t β=，所以 082.44 2.3650.01482.440.033x =±?=± 3）基于不确定度的表达方式可以表示为 0x x x x σ∧ =±=± 所以 082.440.014x =± 解题思路：1）给出公式；2）分别计算公式里面的各分项的值；3）将值代入公式，算出结果。 第2章 信号的描述与分析 2.2 一个周期信号的傅立叶级数展开为 12ππ120ππ ()4( cos sin )104304 n n n n n y t t t ∞ ==++∑（t 的单位是秒） 求：1）基频0ω；2）信号的周期；3）信号的均值；4）将傅立叶级数表示成只含有正弦项的形式。 解：基波分量为 12ππ120ππ ()|cos sin 104304 n y t t t == + 所以：1）基频0π (/)4 rad s ω=
《检测与转换技术》复习思考题 一、误差理论： 1、 仪表精度的指标有哪些？ 检测装置的精度包括精密度、准确度和精确度三个内容。 1．精密度 在相同条件下，对同一个量进行重复测量时，这些测量值之间的相互接近程度即分散程度，它反映了随机误差的大小。 2．准确度 它表承测量仪器指示值对真值的偏离程度，它反映了系统误差的大小。 3．精确度 它是精密度和准确度的综合反映，它反映了系统综合误差的大小，并且常用测量误差的相对值表示。 2、 什么叫随机误差，它与哪个精度指标有关？随机误差的概率分布是什么分布？这种分布具有什么特 性？ 随机误差: 在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均按不可确定方式变化，没有确定的变化规律，但随即误差在多次测量的总体上符合统计规律，因此可以通过统计学的方法来研究这些误差并估计其影响。 随机误差与精密度有关。 随机误差在实践中最常见的误差分布是正态分布。 正态分布随机误差有如下性质： 11） 对称性：正负误差出现的机会相同 22） 单峰性：误差为0出现机会最多 33） 有界性：随机误差绝对值不会超过一定限度 44） 抵偿性：相同条件下，测量次数n →∞，正负误差出现的机会相同，误差代数和为0 3、 测量过程的要素有哪些？ 测量过程有三要素 1、测量单位 2、测量方法 3、测量仪器 4、 简述传感器的静态特性性能指标及其各自的意义？ 静态指标：被测量稳定，变化缓慢（灵敏度，线性度，重复性） 灵敏度：是指传感器在稳态下输出变化与输入变化之比，用K 表示。即K=dy/dx ≈Δy/Δx 式中 x —输入量 y —输出量。 线性度：又称非线性误差，是指传感器实际特性曲线与拟合曲线（有时也称理论直线）之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比，它可用下式表示，且多取其正直 γL =ΔLmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔLmax —最大非线性误差 y max -y min —输出范围 重复性：概率正态分布 （以下是课本的，以上面课件的三个为重） 分辨率：是指传感器能检出被测信号的最小变化量，是具有量纲的数。 迟滞误差：又称为回差或变差，是指传感器正向特性和反向特性的不一致程度。可用下式表示： γH =ΔHmax /(y max -y min ) ×100% 式中ΔHmax —最大迟滞偏差 y max -y min —输出范围 1) -(1 0lim 2 1 =+++∞→n n n δδδΛ
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
解： （1）瞬变信号－指数衰减振荡信号，其频谱具有连续性和衰减性。 （2）准周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱仍具有离散性。 （3）周期信号，因为各简谐成分的频率比为无理数，其频谱具有离散性、谐波性和收敛性。 解：x(t)=sin2t f π的有效值（均方根值）： 2 /1 ) 4 sin 4 1 ( 2 1 ) 4 sin 4 1 ( 2 1 ) 4 cos 1( 2 1 2 sin 1 )( 1 00 00 2 2 = - = - = - = = = ? ? ? T f f T T t f f T T dt t f T dt t f T dt t x T x T T T T rms π π π π π π 解：周期三角波的时域数学描述如下：
（1）傅里叶级数的三角函数展开： ，式中由于x(t)是偶函数，t n 0sin ω是奇函数，则t n t x 0sin )(ω也是奇函数，而奇函数在上下限对称区间上的积分等于0。故 =n b 0。 因此，其三角函数展开式如下： 其频谱如下图所示： T 0/2 -T 0/2 1 x (t ) t . . . . . . ? ????????+≤ ≤-≤≤- +=) (2 02022)(0000 0nT t x T t t T A A t T t T A A t x 2 1)21(2)(12/0002/2/00000= -==??-T T T dt t T T dt t x T a ??-==-2/000 02 /2/00 000cos )21(4cos )(2T T T n dt t n t T T dt t n t x T a ωω?????====ΛΛ,6,4,20 ,5,3,14 2sin 422222n n n n n π ππ?-=2 /2 /00 00sin )(2T T n dt t n t x T b ω∑∞ =+=102 2 cos 1 4 21)(n t n n t x ωπ ∑∞ =++=102 2)2sin(1 421n t n n πωπ (n =1, 3, 5, …）