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1、考试小抄核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传！试卷代号：1107 中央广播电视大学第一学期“开放本科”期末考试 机械专业传感器与测试技术试题 一、简答题（每小题 5 分，共 20 分） 1动特性：指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。 2分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。 3光栅：在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线（一般为 10-12mm)的密集刻划，得到黑 白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的发黑，不透光。这就是光栅。 4标定：在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。 二、填空题（每空
2、 1 分，共 30 分）1静态误差是指传感器在全量程内任一点的输出值与其输出值_的偏离 程度。2传感器的动态数学模型是指传感器在受到随时间变化的_输入量_作用时，输出与输入之间的关 系，通常称为_动态模型_。3应变片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。4容栅传感器是在_变面积型_电容传感器的基础上发展的一种新型传感器。5变介电常数型电容传感器可根据极间介质的_介电常数_随温度、湿度改变而改变来测量温度、 湿度等。6为了改善变极距式电容传感器的非线性，可以采用差动技术，使输出为两电容之差。7低频透射式涡流传感器的测量原理是：当发射线圈和接收线圈之间放入金属板后，引起接
3、收线圈感应电势 Ez 的变化，金属板的厚度越大，E2 就_越小_。8压电式传感器中常采用两片或两片以上压电晶体组合在一起使用，两片压电晶体构成的传感器有_串联_ 和 并联 两种接法。9电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的前置放大器。10对霍尔元件可采用_电流_驱动或_电压_驱动。11.磁头的功能是读取磁栅上记录信号，可分为静态磁头和动态磁头。12超声波能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中_衰减_很小，因而穿透本质大，碰到杂质或 分界面就会有显著的_反射_。13.为使探头有效地向工件发射超声波和有效地接收超声波，必须使探头和工件之间有良好的声耦合。探头和 工件的耦合方式可分为直接
4、接触法和液浸法二种。9JWKffwvG#tYM*JgS-极板的遮盖面积； 一极板间的距离。当被测量的变化使式中的 、S 或 任一参数发生变化时，电容量 C 也就随之变化。 四、影响测试系统正常工作的干扰有哪些？如何防护？（10 分）(1)机械干扰。采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶。(2)光干扰。将元件封闭在不透光的壳体内，注意对光的屏蔽。(3)温度干扰。采用导热性良好的金属材料制成屏蔽罩将需要防护的装置屏蔽起来，并使罩内温度分布均匀。 对于高精度的计量测试工作，可安排在恒温室内进行，在测试的过程中还可采用温度补偿的方法以减小环境温度 变化对测试结果的影响。(4)温度干扰。环境去湿或在
5、设计测试装置时采取防潮措施，如对电气元件和印刷电路板等浸渍防潮漆或用机 硅橡胶或环氧树脂等灌装。(5)电磁干扰。屏蔽、接地和滤波等。 五、螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器有何优缺点？（10 分 J答：变气隙型灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重， 为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内，通常为气隙 0的 1/5 以下，同时，这种传感器制造装配困难。 螺管型的灵敏度低，但量程大，线性较好，制造装配方便，批量生产的互换性强。 六、简述利用 PSD 进行三角法测距的原理。 （10 分） 图 8-53 PSD 光学三角法测距系统光源发出的光经透镜 L1 聚焦后投向待
6、测体的表面。反射光由透镜 L2 聚焦到一维 PSD 上，形成一个光点。若透镜 L1 与 L2 间的中心距离为 6，透镜 L2 到 PSD 表面之间的距离（即 透镜 L2 的焦距）为 f，聚焦在 PSD 表面的光点距离透镜 L2 中心的距离为 z，则根据相似三角形的性质，可得出待 测距离 D 为：D=bf/x因此，只要测出 PSD 的光点位置坐标 x 的值，即可测出待测体的距离。考试小抄中央广播电视大学 20032004 学年度第一学期“开放本科”期末考试机械专业传感器与测试技术试题2004 年年 1 月月一、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，
7、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，这种现象称为压磁效应。2用于检测的超声波换能器有 压电型 、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)，这种现象叫做帕尔贴效应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，这种现象即为多普勒效应，由此效应引起的频率变化称为 多普勒频移。5应变片由金屈丝栅(敏感栅)、绝缘基片及覆盖片三部分组成。 金属丝栅(敏感栅)两头焊有引出线，作连接测量导线用。6传感
8、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_迟滞_，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。这种现象叫正压电效应。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。这种现象称为逆压电效应，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、穿透法(透射法)和脉冲反射法等。
9、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 电阻丝的应变效应 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转换元件考试小抄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E制成的光电举
10、件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用F可制成半导体光敏电阻；利用B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 A双丝自补偿法 B温度补偿法C 单丝自补偿法 D电流补偿法E电压补偿法 F桥路补偿法6如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成。线圈套在铁芯上，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为 s。传感器的运动部分与衔铁相连。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 J 发生变化。这种结构可作为传感器用于。A静
11、态测量B静态测量和动态测量C 动态测量D既不能用于静态测量，也不能用于动态测量7零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，致使产生的感应电动势幅值不等，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A 电源幅值及频率的不稳定B 磁性材料磁化曲线的非线性C 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D 骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小8为了满足测试的需要，应对传感器 的灵敏度、线性度、信噪比、滞后、漂移、和负载效应等技术性能提出基本要求。考试小抄A 重复性 B
12、体积C 温度性能 D抗震性E动态性能 F质量三、问答题(48 分)1什么是传感器的静特性?(6 分)答：传感器的静特性是指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输人关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。2为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施?(6 分)答：粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，在环境温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，因此需采用温度补偿措施。3按照工作原理分类和按照输入量(即被测量)分类是传感器最常用的分类方法，这两种分类方法各有何优点?(8 分)答：按照工作原理分类对于学习研究传感器原理较为有利，按照输入量(即被
13、测量)分类便于实际使用者选用传感器。4用涡流传感器测量金属板厚度时是否需要恒温，为什么?(10 分)答：导体的电阻率卢随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率“与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。5如图所示是带有等位环的乎板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(8 分)答：使电极 2 的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。6只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法?(10 分)答：(1)线圈与磁
14、场发生相对运动；考试小抄(2)磁路中磁阻变化；(3)恒定磁场中线圈面积变化。6只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，请说出三种产生感应电动势的方法。(10 分)答：(1)线圈与磁场发生相对运动；(2)磁路中磁阻变化；(3)恒定磁场中线圈面积变化。试卷代号：1107 中央广播电视大学 2003-2004 学年度第二学期“开放本科”期末考试 机械专业 传感器与测试技术试题 一、填空题（每空 2 分，共 30 分） 2004 年年 7 月月 1将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角口，这 样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为_莫尔条纹_。这些条纹
15、是基于光的 干涉 效 应产生的。 2光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为_暗电流_3激光器的种类很多，根据工作物质不同，可以分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和 半导体 激 光器等。 4屏蔽是常用的抗干扰技术，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和_电磁_屏蔽。 5光电式编码器由光源、光学系统、码盘、光电接收元件、处理电路等组成。 6由不同波源发出的频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相 遇时，某些点振动始终加强，某些点振动始终减弱或消失，这种现象称为 干涉 现象。 7对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动， 恒流 线性度高，精度高，受温度影响小； 恒压 电路简单，但 性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。8为使测试工作正常进行，必须采用抗干扰技术抑制电路中的噪声，常见的方法有屏蔽、接地和 滤波 等。9涡流的大小与导体的电阻率 、导磁率 、导体厚度 t，以及线圈与导体之间的距离 x、线圈的激磁频率 等参数有关。同时改变 x， 和 ，可以对导体进行探伤；改变导体的电阻率 ，可以做成测量表面温度、检 测材质的传感器；改变导体的导磁率 ，可以做成测量应力、硬度
