《【2017年整理】传感器与检测技术复习题【龚云春1490】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】传感器与检测技术复习题【龚云春1490】（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 传感器与检测技术 试题班级： 学号： 姓名： 成绩： 一、简答题（30 分，6 分/题）1. 传感器的定义和组成框图.画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位置和作用。答：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。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。2. 从传感器的静态特性和动态特性
2、考虑，详述如何选用传感器。答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。3. 直流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥的平衡条件是什么？应变片式电阻传感器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路？答：根据电源不同分为直流和交流电桥。直流电桥优点：高稳定度直流电源容易获得，电桥平衡电路简单，传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小。但是后续要采用直流放大器，容易产生零点漂移，线路也较复杂
3、。交流电桥在这些方面都有改进。直流电桥平衡条件：R 1/R2=R3/R4 ，R 1R4=R2R3。4. 光电效应可分为哪三种类型，简单说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。答：当用光照射物体时，物体受到一连串具有能量的光子的轰击，于是物体材料中的电子吸收光子能量而发生相应的电效应（如电阻率变化、发射电子或产生电动势等） 。这种现象称为光电效应。光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下材料中电子溢出表面的现象，即外光电效应，光电管以及光电倍增管传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的现象，即内光电效应。光敏电
4、阻传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下光势垒现象，即光生伏特效应，光敏二极管及光敏三极管传感器均属于这一类。5. 光导纤维导光的原理是什么？按其传输模式分为哪两种类型？并分别指出对应类型光纤传感器的典型光源。答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。按其传输模式分为单模和多模.二、计算题（20 分，10 分/题）1. 设 6 次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2 15cm，若忽略粗大误差和系统误差，试求在 99.
5、73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。解： 105)2.91.08.9(1nix分别为0.2 0 0.1 -0.1 0.2vi116.12niv48.0,593,x2. 测得某检测装置的一组输入输出数据如下：X 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7Y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度。解: bkxy)(iii22)(iixnyk22)(iiib代入数据求得 68.0k5.b所以 .xy231.16.03.0412594%753.01maxFSLy拟合直线灵敏度 ,线性度7%68.k三、分析/证明题（32 分，8 分/
6、 题）1. 压电式传感器更适用于静态测量，此观点是否正确，分析原因。答：不正确。其工作原理是基于压电材料的压电效应，具有使用频率宽，灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、测量范围广等优点，因此在压力冲击和震动等动态参数测试中是主要的传感器品种，它可以把加速度、位移、压力、温度、湿度等许多非电量转换为电量。2. 热电偶产生的热电动势由哪几种电动势组成，试证明热电偶的标准电极定律。答：热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A 、B 串接成一个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电动势。因而有电流产生相应的热电动势称为温差电动势或塞贝克电动势，通称热电动势。接触电动势：接
7、触电动势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电动势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电动势。3. 固态图像传感器的分辨率由什么因素决定？某海关欲采用固态图像传感器为核心的图像识别系统，但是安装适用后发现显示的图象清晰度和准确度不能令人满意，请从固态图像传感器的原理进行分析，从哪几方面考虑重新选型？4. 为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方法。答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数 及栅丝与试件膨胀系数（ ）tsg与之差异性而产生虚假应
8、变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。方法：自补偿法 线路补偿法。四、设计/综述题（18 分）根据你所掌握的智能传感器的相关知识，设计一套测温智能传感器，测温范围为1040，要求精度达到 0.05，写出详细设计步骤：具备的功能；选用的器件和硬件电路，并用原理框图表示（器件型号不明，说明其须具有的功能） ；相应的数据处理过程和软件功能；你所设计的智能传感器还有哪些尚可完善的功能。答案略。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
9、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（ ） 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（ ） 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（ ） 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（ ） 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
10、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（ ） 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（ ） APN 结光电二极管电路 BPNP 型晶体管集成电路 CMOS 型晶体管开关集成电路 DNPN 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
11、字滤波时，若限定偏差Y0.01，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（ ） A0.301 B0.303 C0.308 D0.315 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（ ） A1.22mV B2.44mV C3.66mV D4.88mV 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
12、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
13、。 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 1.8105Mpa,其中压阻系数 L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=72
