试卷代号：1107 座位号■■ 中央广播电视大学2008一2009学年度第二学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术试题 2009年7月 题 号 一 二 三 总 分 分 数 得分 评卷人 一、简答题（每题6分，共24分） 1.静特性： 2.线性度： 3.涡流效应： 4.磁电式传感器有何优点？ 得分 评卷人 二、选择题（每空3分，共30分） 1.将电容量转换成电量的电路称作电容式传感器的转换电路，它们的种类很多，目前较 常采用的有()、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等。 A.滤波电路 B.差动电路 C.屏蔽电路 D.电桥电路 2.传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传 感器，(.)。 A.其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小 B.其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近 C.其输出量中与被测输人量无关的不需要的变化小 D.其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示 663
试卷代号:1107 座位号口习 中央广播电视大学2008-2009学年度第二学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术 试题 2009年 7月 题 号 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、简答题 (每题 6分，共 24分 ) 1.静特性 : 2，线性度: 3.涡流效应 : 4.磁 电式传感器有何优点? 得 分 评卷人 二、选择题 (每空 3分 ，共 30分 ) 1.将 电容量转换成 电量的电路称作 电容式传感器的转换电路 ，它们 的种类很多，目前较 常采用 的有( )、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等。 A.滤波电路 B.差动电路 C.屏蔽电路 D.电桥电路 2.传感器的动态特性是指传感器对 随时间变化 的输人量的响应特性。动态特性好的传 感器 ，( )。 A.其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小 B.其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近 C.其输 出量 中与被测输人量无关的不需要的变化小 D.其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示 663
3.当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透 过介质面，到另一介质内继续传播，称为( )。 A.驻波 B.兰姆波 C.折射波 D.波型转换 4.为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、( )和桥 路补偿法。 A.双丝自补偿法 B.温度补偿法 C.电流补偿法 D.电压补偿法 5.超声波的频率高（可达10Hz),因而( ),绕射现象小，方向性好，能够成为射线而 定向传播。 A.速度快 B.波长短 C.波长长 D.速度慢 6.在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏 元件输出的光电流I和灵敏度S随调制频率f变化的关系：1=f1(f)、S=f2(f)称为( )。 A.频率特性 B.光照特性 C.光谱特性 D.伏安特性 7.当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产 生声波的反射、折射及( )现象。 A.表面波 B.兰姆波 C.驻波 D.波型转换 8.当光敏元件加一定电压时，光电流I与光敏元件上光照度E之间的关系，称为()。 A.温度特性 B.光照特性 C.光谱特性 D.伏安特性 9.压电材料开始丧失压电特性时的温度叫( ）。 A.压电系数 B.弹性系数 C.机电耦合系数 D.居里点 10.粘贴应变片做好准备工作后要进行如下工作()。 A.涂胶→贴片→复查→接线→防护 B.涂胶→接线→复查→贴片→防护 C.涂胶→防护→贴片→复查→接线 D.涂胶→接线→贴片→复查→防护 664
3.当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波;另一部分能量透 过介质面，到另一介质内继续传播，称为( )。 A.驻波 B.兰姆波 C.折射波 D.波型转换 4.为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括:单丝 自补偿法、( )和桥 路补偿法。 A.双丝 自补偿法 B.温度补偿法 C.电流补偿法 D.电压补偿法 5.超声波的频率高(可达 109 Hz)，因而( )，绕射现象小 ，方向性好 ，能够成为射线 而 定 向传播。 A.速度快 B.波长短 C.波长长 D.速度慢 6.在相同的电压和相同幅值的光强度下 ，当人射光 以不同的正弦交变频率调制 时，光 敏 元件输出的光电流 I和灵敏度S随调制频率f变化的关系:I=f, (f),S=f2 (f)称为( )。 A.频率特性 B.光照特性 C.光谱特性 D.伏安特性 7.当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方 向不垂直于界面时，将 产 生声波的反射、折射及( )现象。 A.表面波 B.兰姆波 C.驻波 D.波型转换 8.当光敏元件加一定电压时，光电流 1与光敏元件上光照度E之间的关系，称为( )。 A.温度特性 B.光照特性 C.光谱特性 D，伏安特性 9.压电材料开始丧失压电特性时的温度叫( )。 A.压电系数 B.弹性系数 C.机电藕合系数 D.居里点 10.粘贴应变片做好准备工作后要进行如下工作( )。 A.涂胶、贴片一复查一接线一防护 B.涂胶~接线~复查~贴片~防护 C.涂胶、防护~贴片一复查、接线 D.涂胶~接线一贴片、复查今防护 664
得分 评卷人 三、综合题（共46分）】 1.如图所示结构可用于转速测量，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上，与转轴一 起旋转。简述其工作原理。(12分) 转速传感器的结构示意图 1一齿轮2一感应线圈3一软铁4一永久磁铁 2.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》 3.如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分) 极板 平均电场 等位环 9 边缘场 极板 带有等位环的平板电容器 4.两金属应变片R1和R2阻值均为1202，灵敏系数=2；两应变片一受拉，另一受压，应 变均为1000μe。两者接人直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=-5V。(14分) 求：(1)△R和△R/R; (2)电桥的输出电压Uo。 665
得 分 评卷人 三、综合题 (共 46分 ) 1.如图所示结构可用于转速测量 ，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上 ，与转轴一 起旋转。简述其工作原理。(12分) 、 李 转速传感器的结构示意图 1一齿轮 2一感应线圈 3一软铁 4一永久磁铁 2.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) 3.如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理 图，请介绍等位环的作用。(10分) 极板 等位环 边缘场 极板 带有等位环的平板电容器 4.两金属应变片R,和 R:阻值均为 12012，灵敏系数 k=2;两应变片一受拉 ，另一受压 ，应 变均为1000uE。两者接人直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=5V, (14分) 求 :(1),LR和 △R/R; (2)电桥的输出电压 Uoo 665
试卷代号：1107 中央广播电视大学2008一2009学年度第二学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术试题答案及评分标准 (供参考) 2009年7月 一、简答题（每题6分，共24分】 1.静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输人量 是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。 2.线性度：实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入的校正 曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度。 3.涡流效应：当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电 流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。 4.磁电式传感器有何优点？ 磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定， 工作不需要电源，调整电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。 二、选择题（每空3分，共30分） 1.D 2.B 3.C 4.A 5.B 6.A 7.D 8.B 9.D 10.A 三、综合题（共46分）】 1.如图所示结构可用于转速测量，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上，与转轴一 起旋转。简述其工作原理。（12分)》 答案要点：(1)如图所示是一种开磁路变磁通式传感器的结构，齿轮安装在被测转轴上，与 转轴一起旋转。当齿轮转动时，每转过一个齿，磁路的磁阻就变化一次，因而磁通量也变化一 次，线圈中产生感应电动势。(6分) (2)线圈中产生的感应电动势的变化频率等于齿轮的齿数和转速的乘积，由此可测得转轴 的转速。(6分) 666
试卷代号:1107 中央广播电视大学2008-2009学年度第二学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术 试题答案及评分标准 (供参考) 2009年 7月 一、简答题 (每题 6分，共 24分 ) 1.静特性 :指传感器在输人量的各个值处 于稳定状态时的输 出与输人关系 ，即当输人 量 是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。 2.线性度:实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输人的校正 曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度。 3.涡流效应:当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电 流像水中旋涡那样在导体内转 圈，所 以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。 4.磁电式传感器有何优点? 磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输 出功率大 ，性能稳 定 ， 工作不需要 电源，调整电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。 二、选择题 (每空 3分，共 30分 ) 1. D 2. B 3. C 4. A 5. B 6. A 7. D 8. B 9. D 10. A 三、综合题(共 46分 ) 1.如图所示结构可用于转速测量，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上，与转轴一 起旋转。简述其工作原理。(12分) 答案要点:(1)如图所示是一种开磁路变磁通式传感器的结构，齿轮安装在被测转轴上，与 转轴一起旋转。当齿轮转动时，每转过一个齿，磁路的磁阻就变化一次，因而磁通量也变化一 次，线圈中产生感应电动势。(6分) (2)线圈中产生的感应电动势的变化频率等于齿轮的齿数和转速的乘积，由此可测得转轴 的转速。(6分) 666
2.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) 答案要点：(1)导体的电阻率ρ随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率p与温度 关系为线性关系。(4分) (2)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。(6分) 3.如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分) 答案要点：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。 4,两金属应变片R和R2阻值均为1202，灵敏系数=2；两应变片一受拉，另一受压，应 变均为1000μe。两者接入直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=5V。(14分) 求：(1)△R和△R/R; (2)电桥的输出电压Uo。 答案要点：灵敏系数k=△R/(Re)=2 (2分) 应变为1000μe,即e=0.001 (2分) 则△R/R=2e=0.002, △R=0.002XR=0.002×1202=0.24n (4分) U,=U[(R:+△R)/(R1+△R+R2-△R)]-U/2=0.005V (6分) 667
2，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) 答案要点:(1)导体的电阻率P随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率P与温度 关系为线性关系。(4分) (2)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。(6分) 3.如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分) 答案要点: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。 4.两金属应变片R,和R:阻值均为 12052，灵敏系数 k=2;两应变片一受拉，另一受压，应 变均为l000te。两者接人直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=5V, (14分) 求 :M AR和 △R/R; (2)电桥的输出电压 U。。 答案要点:灵敏系数 k=OR/(Re)=2 (2分) 应变为 l000tce，即 。=0. 001 (2分) 则 △R/R=2e=0. 002， LR=O. 002 X R=O. 002X 12051=0. 2452 (4分) Uo = U仁(R, +OR)/(R, +OR+R2一△R)〕一U/2=0. 005V (6分) 667