考試小抄核準(zhǔn)通過(guò)，歸檔資料。未經(jīng)允許，請(qǐng)勿外傳！試卷代號(hào)：1107中央廣播電視大學(xué)第一學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題一、簡(jiǎn)答題（每小題 5 分，共 20 分）1動(dòng)特性：指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。2分辨力：傳感器在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)出被測(cè)輸入量的最小變化值。3光柵：在玻璃尺或玻璃盤上類似于刻線標(biāo)尺或度盤那樣，進(jìn)行長(zhǎng)刻線（一般為 10-12mm)的密集刻劃，得到黑白相間、間隔相同的細(xì)小條紋，沒(méi)有刻劃的白的地方透光，刻劃的發(fā)黑，不透光。這就是光柵。4標(biāo)定：在明確傳感器的輸出與輸入關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)度。二、填空題（每空 1 分，共 30 分）1靜態(tài)誤差是指?jìng)鞲衅髟谌砍虄?nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其_理論輸出值_的偏離程度。2傳感器的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是指?jìng)鞲衅髟谑艿诫S時(shí)間變化的_輸入量_作用時(shí)，輸出與輸入之間的關(guān)系，通常稱為_動(dòng)態(tài)模型_。3應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的_引線_與_被測(cè)試件_之間的電阻值。4容柵傳感器是在_變面積型_電容傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型傳感器。5變介電常數(shù)型電容傳感器可根據(jù)極間介質(zhì)的_介電常數(shù)_隨溫度、濕度改變而改變來(lái)測(cè)量溫度、濕度等。6為了改善變極距式電容傳感器的非線性，可以采用差動(dòng)技術(shù)，使輸出為兩電容之差。7低頻透射式渦流傳感器的測(cè)量原理是：當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈之間放入金屬板后，引起接收線圈感應(yīng)電勢(shì)Ez 的變化，金屬板的厚度越大，E2 就_越小_。8壓電式傳感器中常采用兩片或兩片以上壓電晶體組合在一起使用，兩片壓電晶體構(gòu)成的傳感器有_串聯(lián)_和 并聯(lián) 兩種接法。9電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。10對(duì)霍爾元件可采用_電流_驅(qū)動(dòng)或_電壓_驅(qū)動(dòng)。11.磁頭的功能是讀取磁柵上記錄信號(hào)，可分為靜態(tài)磁頭和動(dòng)態(tài)磁頭。12超聲波能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中_衰減_很小，因而穿透本質(zhì)大，碰到雜質(zhì)或分界面就會(huì)有顯著的_反射_。13.為使探頭有效地向工件發(fā)射超聲波和有效地接收超聲波，必須使探頭和工件之間有良好的聲耦合。探頭和工件的耦合方式可分為直接接觸法和液浸法二種。9JWKffwvG#tYM*JgS-極板的遮蓋面積； 一極板間的距離。當(dāng)被測(cè)量的變化使式中的 、S 或 任一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量 C 也就隨之變化。四、影響測(cè)試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些？如何防護(hù)？（10 分）(1)機(jī)械干擾。采取減振措施，一般可設(shè)置減振彈簧或減振橡膠。(2)光干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對(duì)光的屏蔽。(3)溫度干擾。采用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成屏蔽罩將需要防護(hù)的裝置屏蔽起來(lái)，并使罩內(nèi)溫度分布均勻。對(duì)于高精度的計(jì)量測(cè)試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，在測(cè)試的過(guò)程中還可采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ詼p小環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。(4)溫度干擾。環(huán)境去濕或在設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)采取防潮措施，如對(duì)電氣元件和印刷電路板等浸漬防潮漆或用機(jī)硅橡膠或環(huán)氧樹脂等灌裝。(5)電磁干擾。屏蔽、接地和濾波等。五、螺管型電感傳感器與變氣隙型電感傳感器有何優(yōu)缺點(diǎn)？（10 分 J答：變氣隙型靈敏度高，因而它對(duì)電路的放大倍數(shù)要求低。它的主要缺點(diǎn)是非線性嚴(yán)重，為了減小非線性，量程就必須限制在較小范圍內(nèi)，通常為氣隙 0 的 1/5 以下，同時(shí)，這種傳感器制造裝配困難。螺管型的靈敏度低，但量程大，線性較好，制造裝配方便，批量生產(chǎn)的互換性強(qiáng)。六、簡(jiǎn)述利用 PSD 進(jìn)行三角法測(cè)距的原理。 （10 分）圖 8-53 PSD 光學(xué)三角法測(cè)距系統(tǒng)光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡 L1 聚焦后投向待測(cè)體的表面。反射光由透鏡 L2 聚焦到一維 PSD上，形成一個(gè)光點(diǎn)。若透鏡 L1 與 L2 間的中心距離為 6，透鏡 L2 到 PSD 表面之間的距離（即透鏡 L2 的焦距）為 f，聚焦在 PSD 表面的光點(diǎn)距離透鏡 L2 中心的距離為 z，則根據(jù)相似三角形的性質(zhì)，可得出待測(cè)距離 D 為：D=bf/x因此，只要測(cè)出 PSD 的光點(diǎn)位置坐標(biāo) x 的值，即可測(cè)出待測(cè)體的距離?？荚囆〕醒霃V播電視大學(xué) 20032004 學(xué)年度第一學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械專業(yè)傳感器與測(cè)試技術(shù)試題2004 年 1 月一、埴空題每空 2 分共 26 分）1鐵磁材料在外力的作用下，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)變，從而產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致各磁疇間的界限發(fā)生移動(dòng)，各個(gè)磁疇的磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動(dòng)，破壞了平衡狀態(tài)，使材料的總磁化強(qiáng)度隨之發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為壓磁效應(yīng)。2用于檢測(cè)的超聲波換能器有 壓電型 、磁致伸縮型、電磁型、有振板型和彈性表面波型等。3當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí)，此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向) ，這種現(xiàn)象叫做帕爾貼效應(yīng)4在自動(dòng)化探傷中，聲源和工件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由缺陷反射回來(lái)的超聲波的頻率將與聲源發(fā)射超聲波的頻率有所不同，這種現(xiàn)象即為多普勒效應(yīng)，由此效應(yīng)引起的頻率變化稱為 多普勒頻移。5應(yīng)變片由金屈絲柵(敏感柵) 、絕緣基片及覆蓋片三部分組成。 金屬絲柵(敏感柵) 兩頭焊有引出線，作連接測(cè)量導(dǎo)線用。6傳感器在正(輸人量增大 )反(輸入量減小) 行程中輸出輸入曲線不重合稱為_遲滯_，它一般由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得。7某些晶體沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生大小相等符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變：晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象叫正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加電場(chǎng)，晶體將在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形；當(dāng)外加電場(chǎng)撤去后，該變形也隨之消失。這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，也稱作電致伸縮效應(yīng)。8超聲波探傷作為無(wú)損探傷的主要手段，在工業(yè)檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛，常用的超聲波探傷方法有共振法、穿透法(透射法)和脈沖反射法等。9電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這一現(xiàn)象叫做 電阻絲的應(yīng)變效應(yīng) 二、選擇題：選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處。(每空 2 分，共 26 分)1聲波在介質(zhì)中傳播的速度稱為聲速。對(duì)于不同波型的超聲波，其傳播速度A不同 B相同C 成線性關(guān)系 D縱波的聲速約是橫波的一半2_ 是測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，將被測(cè)系統(tǒng)或過(guò)程中需要觀測(cè)的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)。A 敏感元件 B轉(zhuǎn)換元件考試小抄C 傳感器 D被測(cè)量3當(dāng)超聲波在一種介質(zhì)中傳播到界面或遇到另一種介質(zhì)時(shí)，若其方向不垂直于界面，將產(chǎn)生聲波的反射、折剔、及現(xiàn)象。A表面波 B蘭姆波C 駐波 D 波型轉(zhuǎn)換4利用E制成的光電舉件有光敏二極管、光敏三極管和光電池等：利用F可制成半導(dǎo)體光敏電阻；利用B 制成的光電鋁件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管。A 壓電效應(yīng) B外光電效應(yīng)C 磁電效應(yīng) D聲光效應(yīng)E光生伏特效應(yīng) F光電導(dǎo)效應(yīng)5為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括：、和 A雙絲自補(bǔ)償法 B溫度補(bǔ)償法C 單絲自補(bǔ)償法 D電流補(bǔ)償法E電壓補(bǔ)償法 F橋路補(bǔ)償法6如圖所示的結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成。線圈套在鐵芯上，在鐵芯與銜鐵之間有一個(gè)空氣隙，空氣隙厚度為 s。傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運(yùn)動(dòng)部分時(shí)，銜鐵將會(huì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生位移，使空氣隙 J 發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于。A靜態(tài)測(cè)量B靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量C 動(dòng)態(tài)測(cè)量D既不能用于靜態(tài)測(cè)量，也不能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量7零位誤差是評(píng)定差動(dòng)變壓器性能的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)生零位誤差的原因主要有兩個(gè)：一是由于次級(jí)繞組兩線圈電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，致使產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值不等，相位不同。這種情況下，不管怎樣調(diào)整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調(diào)到零；二是由于A 電源幅值及頻率的不穩(wěn)定B 磁性材料磁化曲線的非線性C 溫度變化引起線圈的銅電阻值的變化，從而引起激磁電流和輸出電流的變化D 骨架材料高頻損耗小，溫度膨脹系數(shù)小8為了滿足測(cè)試的需要，應(yīng)對(duì)傳感器 的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、和負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。考試小抄A 重復(fù)性 B體積C 溫度性能 D抗震性E動(dòng)態(tài)性能 F質(zhì)量三、問(wèn)答題(48 分)1什么是傳感器的靜特性?(6 分)答：傳感器的靜特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓康母鱾€(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸人關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。2為什么用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)必須采用溫度補(bǔ)償措施?(6 分)答：粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，因此需采用溫度補(bǔ)償措施。3按照工作原理分類和按照輸入量(即被測(cè)量) 分類是傳感器最常用的分類方法，這兩種分類方法各有何優(yōu)點(diǎn) ?(8 分)答：按照工作原理分類對(duì)于學(xué)習(xí)研究傳感器原理較為有利，按照輸入量(即被測(cè)量) 分類便于實(shí)際使用者選用傳感器。4用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)是否需要恒溫，為什么?(10 分)答：導(dǎo)體的電阻率盧隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率“與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。5如圖所示是帶有等位環(huán)的乎板電容器結(jié)構(gòu)原理圖，請(qǐng)介紹等位環(huán)的作用。(8 分)答：使電極 2 的邊緣電力線平直，兩電極間的電場(chǎng)基本均勻，消除和減小邊緣效應(yīng)，提高電容傳感器的靈敏度和線性度。6只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，說(shuō)出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法?(10 分)答：(1)線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；考試小抄(2)磁路中磁阻變化；(3)恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。6只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，請(qǐng)說(shuō)出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法。(10 分)答：(1)線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；(2)磁路中磁阻變化；(3)恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。試卷代號(hào)：1107中央廣播電視大學(xué) 2003-2004 學(xué)年度第二學(xué)期“開放本科”期末考試機(jī)械專業(yè) 傳感器與測(cè)試技術(shù)試題一、填空題（每空 2 分，共 30 分）2004 年 7 月1將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對(duì)重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角口，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為_莫爾條紋_。這些條紋是基于光的 干涉 效應(yīng)產(chǎn)生的。2光敏元件在無(wú)光照時(shí)，兩端加電壓后產(chǎn)生的電流稱為_暗電流_3激光器的種類很多，根據(jù)工作物質(zhì)不同，可以分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和 半導(dǎo)體 激光器等。4屏蔽是常用的抗干擾技術(shù)，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和_電磁_(tái)屏蔽。5光電式編碼器由光源、光學(xué)系統(tǒng)、碼盤、光電接收元件、處理電路等組成。6由不同波源發(fā)出的頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個(gè)波在空間相遇時(shí)，某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)振動(dòng)始終減弱或消失，這種現(xiàn)象稱為 干涉 現(xiàn)象。7對(duì)霍爾元件可采用恒流驅(qū)動(dòng)或恒壓驅(qū)動(dòng)， 恒流 線性度高，精度高，受溫度影響??； 恒壓 電路簡(jiǎn)單，但性能較差，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場(chǎng)合。8為使測(cè)試工作正常進(jìn)行，必須采用抗干擾技術(shù)抑制電路中的噪聲，常見(jiàn)的方法有屏蔽、接地和 濾波 等。9渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率 、導(dǎo)磁率 、導(dǎo)體厚度 t，以及線圈與導(dǎo)體之間的距離 x、線圈的激磁頻率 等參數(shù)有關(guān)。同時(shí)改變 x， 和 ，可以對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行探傷；改變導(dǎo)體的電阻率 ，可以做成測(cè)量表面溫度、檢測(cè)材質(zhì)的傳感器；改變導(dǎo)體的導(dǎo)磁率 ，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬度的傳感器；改變_線圈和導(dǎo)體之間的距離 x，可以做成測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)的傳感器。10由于受到 電阻絲直徑 的限制，繞線式電位計(jì)分辨力不高。二、選擇題：選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處（每空 2分，共 22 分）1將電容量轉(zhuǎn)換成電量的電路稱作電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路，它們的種類很多，目前較常采用的有_D_、調(diào)頻電路、脈沖調(diào)寬電路和運(yùn)算放大器式電路等。A.濾波電路 B差動(dòng)電路C屏蔽電路 D電橋電路2傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，B。A其測(cè)量的絕對(duì)誤差與儀表的滿量程之比小B其輸出量隨時(shí)間變化的曲線與被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線一致或者相近C其輸出量中與被測(cè)輸入量無(wú)關(guān)的變化小D其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型可以用線性常系數(shù)微分方程來(lái)表示3當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過(guò)介質(zhì)面，到另考試小抄一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為 C 。A駐波B蘭姆波C折射波D波型轉(zhuǎn)換4為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括：_A_C_和 FA雙絲自補(bǔ)償法B溫度補(bǔ)償法C單絲自補(bǔ)償法D電流補(bǔ)償法E電壓補(bǔ)償法F橋路補(bǔ)償法5超聲波的頻率高(可達(dá) 109 Hz)，因而_B_，繞射現(xiàn)象小，方向性好，能夠成為射線而定向傳播。A.速度快 B波長(zhǎng)短C波長(zhǎng)長(zhǎng) D速度慢6在相同的電壓和相同幅值的光強(qiáng)度下，當(dāng)入射光以不同的正弦交變頻率調(diào)制時(shí)，光敏元件輸出的光電流 I和靈敏度 S 隨調(diào)制頻率 f 變化的關(guān)系：I=f1(f)、 、s=f2(f) 稱為_A_。A.頻率特性 B光照特性C光譜特性 D伏安特性7粘貼應(yīng)變片做好準(zhǔn)備工作后要進(jìn)行的工作是：_A_。A涂膠一貼片一復(fù)查 一接線一防護(hù)B涂膠一接線一復(fù)查 -貼片-防護(hù)C涂膠一防護(hù)一貼片 一復(fù)查一接線D涂膠一接線一貼片 -復(fù)查-防護(hù)8當(dāng)光敏元件加一定電壓時(shí)，光電流 I 與光敏元件上光照度 E 之間的關(guān)系，稱為B。A.溫度特性 B光照特性C光譜特性 D伏安特性9壓電材料開始 壓電特性時(shí)的溫度叫_D_ 。A壓電系數(shù)B彈性系數(shù)C機(jī)電耦合系數(shù)D居里點(diǎn)三、問(wèn)答題（48 分）1為什么用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)必須采用溫度補(bǔ)償措施？（8 分）答：粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)