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1、上海交通大学2005 年 传感器 期末考试试题 (A 卷)班级： 学号： 姓名： 成绩： .（答案必须写在答题纸上，写在试题纸上的一律不给分）一、判断对错（正确：，错误：， 每题 1 分，共 15 分）1. 传感器的阈值，实质上就是传感器在零点附近的分辨力。2. 某位移传感器的测量量程为 1mm，分辨力为 0.001mm，这说明传感器的灵敏度很高，其灵敏度为 0.1%。 3. 传感器 A 采用最小二乘法拟合算得线性度为 0.6%，传感器 B 采用端点连线法算得线性度为0.8%，则可以肯定传感器 A 的线性度优于传感器 B。4. 无论何种传感器，若要提高灵敏度，必然会增加非线性误差。5. 幅频特
2、性优良的传感器，其动态范围大，故可以用于高精度测量。6. 半导体应变传感器的灵敏度远远高于金属应变传感器，主要是因为半导体材料的压阻效应占主要地位。7. 调频式电感传感器转换电路由于输出信号是脉冲信号，因此抗干扰能力强，易于数字化和远距离传输信号。8. 如果电容传感器的电缆丢失了，更换另一个电缆后，可以不必对测量系统重新进行标定，也可直接使用。 9. 电荷放大器是将传感器输出的电荷进行放大的前置放大器，由于它可以使用较长的电缆，因而得到广泛应用。 10. 压电式力传感器既可以测量静态力，也可以测量动态力。11. 热电偶的工作机理是导体的热电效应。而热电势的产生必须具备两个条件，即两种导体材质不
3、同且两个节点的温度不同。12. 由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不宜用作测量元件。但由于光敏电阻的响应时间很短，因此可以用作高速光电开关。 13. 光纤是利用光的折射原理工作的，光纤由纤芯和包层构成，且纤芯的折射率小于包层的折射率。 14. 由于光电池的开路输出电压与光强成正比，因此可以用于测量光强。15. CCD 图像传感器是由电荷耦合器件 CCD 与光敏二极管阵列集成为一体的具有自扫描功能的固态传感器。共 4 页 第 1 页二、选择题（请选择你认为最为适合的答案，每题 1 分，共 15 分）1. 车间条件下检定大型机床工作台的位移（行程 20 米） ，可选用：（a ）光栅传感器 （b
4、）感应同步器 （c ）激光干涉测量系统2. 测量炮弹发时炮筒内壁的压力且不影响火炮发射，可采用的压力传感器为： （a ）压电式 （b）应变式 （c ）压阻式3. 为一个旋转式机械分度装置增加数显系统，可采用的角度传感器为： （a ）增量式编码器 （b）绝对码编码器 （c ）电容传感器4. 对生产流水线上的塑料零件进行自动计数，可采用的传感器为： （a ）光电传感器 （b）霍尔传感器 （c ）电容传感器5. 你认为自动感应式干手机中的人手感应器应为：（a ）红外传感器 （b）超声传感器 （c ）激光传感器6. 自动车库门的感应器应选用何种传感器比较理想？ （a ）激光传感器 （b）超声传感器 （
5、c ）辐射传感器7. 在线测量高速回转零件的主轴径向偏摆量，可选用： （a ）差动变压器 （b）电涡流传感器 （c ）压电式传感器8. 下列那类传感器可以具有防水功能： （a ）电阻应变式传感器 （b）电涡流传感器 （c ）电容式传感器9. 为了在报纸印刷的高速生产流水线上监测印刷缺陷，可以采用哪一种传感器：（a ）面阵 CCD 传感器 （b）线阵 CCD 传感器 （c）硅光电池10. 数码照相机中用于自动调焦的测距传感器为： （a ）红外传感器 （b）超声波传感器 （c ）CCD 传感器11. 一小型光学仪器中用于测量光斑二维位置变化（x-y）的传感器可采用： （a ）线阵 CCD 传感器
6、（b）面阵 CCD 传感器 （c）PSD 传感器12. 绝对式编码器的码制绝大多数采用： （a ）二进制码 （b）十进制码 （c ）格雷码13. 高精度激光测距传感器是通过以下哪一种方法来测量距离的： （a ）时间差法 （b）相位差法 （c ）外差法14. 下列电感传感器中，哪一种传感器的输出特性是线性的： （a ）变气隙型 （b）变面积型 （c ）螺管型15. 电容式液位传感器属于下列那一种型式： （a ）变极距型 （b）变面积型 （c ）变介质型共 4 页 第 2 页三、简答题（简单叙述下列传感器的工作原理，每题 5 分，共 30 分）1. 差动变压器式压力传感器 2. 电涡流式介质温度传
7、感器 3. 压电式加速度传感器 4. 压阻式压力传感器5. 霍尔式磁传感器 6. 光栅位移传感器共 4 页 第 3 页线圈铝板线圈磁芯膜盒1-外壳 2-预紧螺母 3-质量块4-压电元件 5-底座 6-接头1-低压腔 2-高压腔 3-硅杯4-引线 5-硅膜片基体四、通过下面两个曲线图叙述传感器二阶环节的幅频相频特性，以及阶跃响应特性。（本题 10 分）五、图示为光纤传感器中光线传播原理，请推导入射角 0 的临界入射角 C 与空气折射率 n0、纤芯折射率 n1 和包层折射率 n2 的关系式。 （本题 10 分）六、拟采用电容传感器测量液位高度，请您叙述测量系统构成（图示说明） 、测量原理，并推导有
8、关的测量公式。 （本题 10 分）七、有一测力传感器利用等强度梁制成，梁的上下面各粘贴两片相同的电阻应变片，并构成桥路，如图所示。若 l=50mm， b=5mm， t=1mm， E=1*105N/mm2， 应变片的灵敏系数 K=2，供桥电压 U=6V，问当输出电压 U0=36mV 时，力 F 为多少？（提示： ） （本题 10 分）26btFl共 4 页 第 4 页bR2R4 FtlU0UR1 R2R3R40n0n1n2上海交通大学2005 年 传感器 期末考试试题 (B 卷)班级： 学号： 姓名： 成绩： .（答案必须写在答题纸上，写在试题纸上的一律不给分）一、判断对错（正确：，错误：， 每
9、题 1 分，共 15 分）1. 压电式力传感器既可以测量静态力，也可以测量动态力。2. 热电偶的工作机理是导体的热电效应。而热电势的产生必须具备两个条件，即两种导体材质不同且两个节点的温度不同。 3. CCD 图像传感器是由电荷耦合器件 CCD 与光敏二极管阵列集成为一体的具有自扫描功能的固态传感器。4. 无论何种传感器，若要提高灵敏度，必然会增加非线性误差。5. 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。6. 半导体应变传感器的灵敏度远远高于金属应变传感器，主要是因为半导体材料的压阻效应占主要地位。7. 调频式电感传感器转换电路由于输出信号是脉冲信号，因此抗干扰能力强，易于数
10、字化和远距离传输信号。8. 如果电容传感器的电缆丢失了，更换另一个电缆后，可以不必对测量系统重新进行标定，也可直接使用。 9. 电荷放大器是将传感器输出的电荷进行放大的前置放大器，由于它可以使用较长的电缆，因而得到广泛应用。 10. 传感器的阈值，实质上就是传感器在零点附近的分辨力。11. 某位移传感器的测量量程为 1mm，分辨力为 0.001mm，这说明传感器的灵敏度很高，其灵敏度为 0.1%。12. 由于光敏电阻的光照特性是非线性的，因此不宜用作测量元件。但由于光敏电阻的响应时间很短，因此可以用作高速光电开关。 13. 光纤是利用光的折射原理工作的，光纤由纤芯和包层构成，且纤芯的折射率小于
11、包层的折射率。 14. 由于光电池的开路输出电压与光强成正比，因此可以用于测量光强。15. 传感器 A 采用最小二乘法拟合算得线性度为 0.6%，传感器 B 采用端点连线法算得线性度为0.8%，则可以肯定传感器 A 的线性度优于传感器 B。共 4 页 第 1 页二、选择题（请选择一个你认为最为适合的答案，每题 1 分，共 15 分）1. 对生产流水线上的塑料零件进行自动计数，可采用的传感器为： （a ）光电传感器 （b）霍尔传感器 （c ）电容传感器2. 测量炮弹发时炮筒内壁的压力且不影响火炮发射，可采用的压力传感器为： （a ）压电式 （b）应变式 （c ）压阻式3. 为一个旋转式机械分度装
12、置增加数显系统，可采用的角度传感器为： （a ）增量式编码器 （b）绝对码编码器 （c ）电容传感器4. 车间条件下检定大型机床工作台的位移（行程 20 米） ，可选用：（a ）光栅传感器 （b）感应同步器 （c ）激光干涉测量系统5. 你认为自动感应式干手机中的人手感应器应为：（a ）红外传感器 （b）超声传感器 （c ）激光传感器6. 自动车库门的感应器应选用何种传感器比较理想？ （a ）激光传感器 （b）超声传感器 （c ）辐射传感器7. 在线测量高速回转零件的主轴径向偏摆量，可选用： （a ）差动变压器 （b）电涡流传感器 （c ）压电式传感器8. 下列那类传感器可以具有防水功能： （
13、a ）电阻应变式传感器 （b）电涡流传感器 （c ）电容式传感器9. 为了在报纸印刷的高速生产流水线上监测印刷缺陷，可以采用哪一种传感器：（a ）面阵 CCD 传感器 （b）线阵 CCD 传感器 （c）硅光电池10. 数码照相机中用于自动调焦的测距传感器为： （a ）红外传感器 （b）超声波传感器 （c ）CCD 传感器11. 一小型光学仪器中用于测量光斑二维位置变化（x-y）的传感器可采用： （a ）线阵 CCD 传感器 （b）面阵 CCD 传感器 （c）PSD 传感器12. 电容式液位传感器属于下列那一种型式： （a ）变极距型 （b）变面积型 （c ）变介质型13. 高精度激光测距传感器
14、是通过以下哪一种方法来测量距离的： （a ）时间差法 （b）相位差法 （c ）外差法14. 下列电感传感器中，哪一种传感器的输出特性是线性的： （a ）变气隙型 （b）变面积型 （c ）螺管型15. 绝对式编码器的码制绝大多数采用： （a ）二进制码 （b）十进制码 （c ）格雷码共 4 页 第 2 页三、简答题（简单叙述下列传感器的工作原理，每题 5 分，共 30 分）1. 压电式加速度传感器 2. 压阻式压力传感器3. 霍尔式磁传感器 4. 光栅位移传感器5. 差动变压器式压力传感器 6. 电涡流式介质温度传感器 共 4 页 第 3 页1-外壳 2-预紧螺母 3-质量块4-压电元件 5-底座 6-接头1-低压腔 2-高压腔 3-硅杯4-引线 5-硅膜片线圈铝板线圈磁芯膜盒基体四、有一测力传感器利用等强度梁制成，梁的上下面各粘贴两片相同的电阻应变片，并构成桥路，如图所示。若 l=50mm， b=5mm， t=1mm， E=1*105N/mm2， 应变片的灵敏系数 K=2，供桥电压 U=6V，问当输出电压 U0=36mV 时，力 F 为多少？（提示： ） （本题 10 分）26btFl五、通过下面两个曲线图叙述传感器二阶环节
