测试与传感技术.

第一章单元测试1、单选题：传感器主要完成两个方面的功能：检测和（）选项：A:感知B:测量C:转换D:信号调节答案: 【转换】2、单选题：下列哪个不是传感技术的发展趋势（）选项：A:分立化B:多功能化C:数字化D:网络化答案: 【分立化】3、单选题：物联网的普遍应用可以体现出传感器发展趋势的哪一种？（）选项：A:新材料和微型化B:网络化和数字化C:数字化和微型化D:网络化和分立化答案: 【网络化和数字化】4、单选题：下列测试对象属于非电参量的是（）选项：A:电压B:速度C:电阻D:功率答案: 【速度】5、单选题：关于传感器的发展，下列说法不正确的是（）选项：A:新材料有利于传感器小型化B:新材料、新工艺使得传感器技术越来越成熟C:现代传感器朝着光机电一体化的方向发展D:金属材料、半导体材料、光纤材料、纳米材料都是传统传感器材料答案: 【金属材料、半导体材料、光纤材料、纳米材料都是传统传感器材料】6、单选题：关于物联网，下列说法不正确的是（）选项：A:要能发送和接收数据B:物联网就是物物相连的互联网C:在世界网络中有可被识别的多个编号D:遵循物联网的通信协议答案: 【在世界网络中有可被识别的多个编号】7、单选题：信号检测系统就是将传感器接收信号通过（）、放大、解调、A/D转换得到所希望的输出信号，这是基本检测系统中共同使用的技术选项：A:整流B:检测C:滤波D:信号转换答案: 【信号转换】8、单选题：下列哪一类传感器不是按传感器的功能分类的（）选项：A:智能传感器B:多功能传感器C:单功能传感器D:复合型传感器答案: 【复合型传感器】9、多选题：传感技术的作用主要体现在( )选项：A:传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分B:传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用C:传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步D:传感技术是产品检验和质量控制的重要手段答案: 【传感技术及装置是自动化系统不可缺少的组成部分;传感技术在系统安全经济运行监测中得到广泛应用;传感技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步;传感技术是产品检验和质量控制的重要手段】传感技术的研究内容主要包括：( )选项：A:信息获取B:信息处理C:信息转换D:信息传输答案: 【信息获取;信息处理;信息转换】第二章单元测试1、单选题：重复性表明的是在( )输出-输入特性曲线不重合的程度。

传感与测试技术课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握传感与测试技术的基本原理、方法和应用，提高学生的科学素养和创新能力，培养学生的实践能力和团队合作精神。

知识目标：了解传感器的分类、原理和性能，掌握常见传感器的使用和测试方法，理解测试信号的处理和分析技术。

技能目标：能够独立完成传感器的选型、安装和调试，掌握测试信号的采集、处理和分析，具备简单的传感系统设计和应用能力。

情感态度价值观目标：培养学生对传感与测试技术的兴趣和热情，提高学生对科学探索的积极性和主动性，培养学生的人文素养和社会责任感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括传感器原理、测试信号处理和传感系统应用三个方面。

1.传感器原理：包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、位移传感器等常见传感器的原理和性能。

2.测试信号处理：包括信号的采样、滤波、转换和分析等基本方法，以及信号处理软件的使用。

3.传感系统应用：包括传感系统的设计、调试和优化，以及传感技术在实际工程中的应用案例。

三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握传感器原理、测试信号处理和传感系统应用的基本知识。

2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解传感技术在工程中的应用和价值。

3.实验法：通过动手实验，使学生掌握传感器的使用和测试方法，提高学生的实践能力。

4.讨论法：通过分组讨论，培养学生的团队合作精神和创新能力。

四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料和网络资源。

1.教材：选用国内权威出版的《传感与测试技术》教材，作为学生学习的基本参考书。

2.实验设备：配备传感器实验箱、信号处理器等实验设备，为学生提供动手实践的机会。

3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，丰富学生的学习体验。

4.网络资源：引导学生利用网络资源，了解传感技术的最新发展和应用。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和平时成绩四个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。

第二部分综合练习一．填空题1．从不同角度考察，测量方法有不同的分类，但常用的具体测量方法有零位法、偏差法和微差法等2．系统误差是有规律可循的，因此可通过实验的方法或引入修正值的方法子以修正，也可重新调整测量仪表的有关零部件来消除。

3．精确度是精密度和准确度两者总和，是反映测量仪表优良程度的综合指标。

4．若测量列中不包含系统误差和粗大误差，则该测量列中的随机误差一般具有以下特征：即：集中性、对称性、有界性。

5．传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

6．传感器的静态特性主要以线性度、迟滞、重复性、分辨力、灵敏度和稳定性表征。

7．变换力的弹性敏感元件的形式有实心圆柱体、空心圆柱体、矩形柱、等截面团环、等截面悬臂梁、等强度悬臂梁、扭转轴等。

8．变换压力的弹性敏感元件，通常是弹簧管、波纹管、等截面薄板、膜片、膜盒、薄壁圆筒、薄壁半球等。

9．电阻传感器的基本原理是将各种被测非电量转为对电阻的变化量的测量，从而达到对非电量测量的目的。

10．应变式传感器由电阻应变片和测量电路两部分组成。

电阻应变片是一种能将被测量件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件；而测量线路则进一步将该电阻阻值的变化再转换成电压或电流的变化，以便显示或记录被测的非电量的大小。

11．常用的热电阻有：铂热电阻和铜热电阻。

12．热敏电阻是利用半导体的电阻值随着温度变化的特点制成的一种热敏元件，它的主要应用有：（1）热敏电阻测温；（2）热敏电阻用于温度补偿；（3）过热保护。

13．电感式传感器的主要缺点是：（1）灵敏度、线性度和测量范围相互制约；（2）传感器频率响应较慢，不宜于快速动态测量；（3）传感器线团供电电源的频率和振幅稳定度均要求较高。

14．自感式传感器是利用自感量随气隙而改变的原理制成的，用来测量位移，它主要由线圈、铁芯、衔铁及测杆(或转轴)等组成。

自感式传感器常见的形式有变隙式、变截面式、螺线管式和差动式四种。

15．自感式电感传感器的转换电路有调幅、调频、调相电路，用得较多的是调幅电路，调频、调相电路用的较少。

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：00022l 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 ll l r 。

由此可见，要改善非线性，必须使l l∆要小，一般控制在0.1~0.2。

（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：20022l 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。

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。

传感器与检测技术概述1：传感器是能感受规定的被检测量并按照一定规律转换成可输出信号的器件或装置。

一、传感器的组成2：传感器一般由敏感元件，转换元件及基本转换电路三部分组成。

①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（如弹性敏感元件将力，力矩转换为位移或应变输出）。

②转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数（电阻，电感，电容）及电流或电压等电信号。

③基本转换电路是将该电信号转换成便于传输，处理的电量。

二、传感器的分类1、按被测量对象分类（1）内部信息传感器主要检测系统内部的位置，速度，力，力矩，温度以及异常变化。

（2）外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，它有相对应的接触式（触觉传感器、滑动觉传感器、压觉传感器）和非接触式（视觉传感器、超声测距、激光测距）。

2、传感器按工作机理（1）物性型传感器是利用某种性质随被测参数的变化而变化的原理制成的（主要有：光电式传感器、压电式传感器）。

（2）结构型传感器是利用物理学中场的定律和运动定律等构成的（主要有①电感式传感器；②电容式传感器；③光栅式传感器）。

3、按被测物理量分类如位移传感器用于测量位移，温度传感器用于测量温度。

4、按工作原理分类主要是有利于传感器的设计和应用。

5、按传感器能量源分类（1）无源型：不需外加电源。

而是将被测量的相关能量转换成电量输出（主要有：压电式、磁电感应式、热电式、光电式）又称能量转化型；（2）有原型：需要外加电源才能输出电量，又称能量控制型（主要有：电阻式、电容式、电感式、霍尔式）。

6、按输出信号的性质分类（1）开关型（二值型）：是“1”和“0”或开(ON)和关（OFF）；（2）模拟型：输出是与输入物理量变换相对应的连续变化的电量，其输入/输出可线性，也可非线性；（3）数字型：①计数型：又称脉冲数字型，它可以是任何一种脉冲发生器所发出的脉冲数与输入量成正比；②代码型（又称编码型）：输出的信号是数字代码，各码道的状态随输入量变化。

传感器与测试技术一、判断题1、传感器是与人感觉器官相对应的原件。

B 错误2、敏感元件，是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。

A 正确3、信息革命的两大重要支柱是信息的采集和处理。

A 正确4、传感元件把各种被测非电量转换为R,L,C的变化后，必须进一步转换为电流或电压的变化，才能进行处理，记录和显示。

A 正确5、弹性敏感元件在传感器技术中有极重要的地位。

A 正确6、敏感元件加工新技术有薄膜技术和真空镀膜技术。

B 错误2、传感器动态特性可用瞬态响应法和频率相应法分析。

A 正确4、传感器的输出--输入校准曲线与理论拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程输出之比，称为该传感器的“非线性误差”。

A 正确5、选择传感器时，相对灵敏度必须大于零。

B 错误6、用一阶系统描述的传感器，其动态响应特征的优劣也主要取决于时间常数τ，τ越大越好。

B 错误7、一阶装置动态特性的主要参数是时间常数，一般希望它越大越好。

B 错误8、LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。

B 错误9、一个复杂的高阶系统总是可以看成是由若干个零阶、一阶和二阶系统并联而成的。

B 错误10、无论何种传感器，若要提高灵敏度，必然会增加非线性误差。

B 错误11、幅频特性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。

B 错误12、传感器的阈值，实际上就是传感器在零点附近的分辨力。

B 错误13、非线性误差的大小是以一拟合直线作为基准直线计算出来的，基准直线不同，所得出的线性度就不一样。

A 正确14、外差检测的优点是对光强波动和低频噪声不敏感。

A 正确15、传感器在稳态信号作用下，输入和输出的对应关系称为静态特性；在动态的信号作用下，输入和输出的关系称为动态特性。

A 正确16、传感器动态特性的传递函数中，两个各有G1(s）和G2(s)传递函数的系统串联后，如果他们的阻抗匹配合适，相互之间仍会影响彼此的工作状态。

B 错误17、对比波长大得多的长度变化，物理扰动P随时间变化的速率与振荡频率f成正比。