第（3-7）：，可得：（2分）（2分）通過查閱K型熱電偶分度表（見表3-2），可知：（2分）因此：（2分）根據(jù)查閱K型熱電偶分度表，可知當前熱端溫度值為48℃。（2分）5.請從本門課程學習的傳感器類型中列舉6種可以實現(xiàn)位移測量的傳感器，請逐一簡述這6種類型傳感器的檢測原理。（18分）（主觀題，答案不唯一）答：（1）變間隙型、變面積型、變介質型的電容式傳感器都可以實現(xiàn)對微位移的測量:當被測量帶動動極片或電容的絕緣介質發(fā)生相對移動時，電容式傳感器的電容量將發(fā)生變化，從而實現(xiàn)對位移的測量。（3分）（2）電渦流傳感器：通過被測量帶動金屬物體的位移變化，導致電渦流效應強弱變化，激勵線圈的阻抗發(fā)生變化，從而可以實現(xiàn)對位移的測量。（3分）（3）超聲波傳感器：根據(jù)不同的位移對應下，發(fā)射超聲波和接收超聲波之間的時間差乘以超聲波傳播速度，就可以檢測出被測對象位移的變化。（3分）（4）霍爾傳感器：具有磁性的被測對象靠近和遠離線下的霍爾傳感器，會導致輸出的霍爾電壓線性變化，從而實現(xiàn)位移的檢測。（3分）（5）光纖傳感器：Y型光纖傳感器可以實現(xiàn)對位移的檢測，隨著被測對象位移的不同，光纖發(fā)生端與接收端重疊的光通量隨之發(fā)生變化。（3分）（6）變間隙式自感式電感傳感器：位移變，磁阻變，自感系數(shù)變，從而實現(xiàn)對微位移的檢測。（3分）【此外還有計量光柵傳感器、螺線管式差動變壓器、增量式光電編碼器等】試卷2得分一、選擇題（每題2分，共10分，請將答案直接填寫在表1中）表1：題號12345答案1.磁敏式傳感器的命名依據(jù)是（）。A.結構B.輸入量C.輸出量D.工作原理2.“光在真空中于1/299792458s內行進的距離”對應（）。A.理論真值B.約定真值C.相對真值。3.在測量過程中，許多因素微小變化的綜合影響會造成一次測量數(shù)據(jù)產生的誤差類型是（）。A.系統(tǒng)誤差B.粗大誤差C.隨機誤差4.可以在固體、液體、氣體三種介質中傳播的波是（）。A.橫波B.縱波C.表面波D.板波5.分度號Cu50中數(shù)字“50”的含義是指當環(huán)境溫度為（）左右時，銅熱電阻的電阻值。A.0°CB.25°CC.100°C得分二、判斷題（每題1分，共10分，請將“√”或“×”直接填寫在表2中）表2：題號12345答案題號678910答案1.傳感器的敏感元件和轉換元件可以是同一個構件。2.傳感器的閾值是輸出端可測的最小的變化量。3.多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的特征層融合與數(shù)據(jù)層融合相比，對通信寬帶要求更高。4.檢定時間可以根據(jù)使用者的實際需要靈活安排。5.處于被測溫度場中的熱電偶的熱電極接觸點，被稱為熱端或自由端。6.絕對式光電編碼器的碼盤上的碼道條數(shù)就是其數(shù)字編碼的位數(shù)。7.導體應變片和半導體應變片的工作原理都是應變效應。8.收發(fā)一體型和收發(fā)分體型的超聲波傳感器存在檢測盲區(qū)的原因是相同的。9.通過全極霍爾開關不能辨別磁場的南極和北極。10.化學傳感器在檢測的過程中不一定會發(fā)生化學反應。得分三、填空題（每空1分，共10分）1.熱敏電阻測量溫度基于效應。2.螺線管式差動變壓器實質是感式的電感傳感器。3.壓電元件可以等效為一個電荷源與一個電容器相聯(lián)的電荷發(fā)生器。4.光電管的工作原理為光電效應。5.莫爾條紋形成實質是光的影像。6.當激勵電流不為零，施加磁場的磁場強度為零時，霍爾傳感器的輸出端仍有電勢輸出，此電勢被稱為。7.橫波的質點振動方向與波的傳播方向。8.在工業(yè)測溫系統(tǒng)中，金屬熱電阻通常采用線制接法。9.光纖臨界角??c的弦被定義為數(shù)值孔徑，其值越大，說明光纖的集光能力越強。10.對熱電偶進行冷端溫度補償?shù)挠嬎阈拚ㄊ腔跓犭娕嫉亩伞５梅炙?、簡答題（本題共20分）1.簡述傳感器靜態(tài)特性指標重復性與遲滯特性的區(qū)別。（4分）2.簡述電渦流效應和集膚效應產生的原因和呈現(xiàn)的現(xiàn)象，并明確兩者之間存在的聯(lián)系。（6分）3.簡述功能型光纖傳感器和非功能型光纖傳感器的區(qū)別。（4分）4.簡述霍爾效應和物理磁阻效應的聯(lián)系與區(qū)別。（6分）得分五、綜合分析題（本題共50分）1.有一個壓力變送器，實際測量獲得的靜態(tài)特性曲線與理論擬合直線之間最大的偏差△YLmax為0.2mA，輸出電流范圍為4～20mA，求該壓力變送器的線性度γL。（5分）2.有一臺準確度等級為0.5級電壓表，量程為10V，當電壓測量值U為4V時，請求解本次測量值對應的最大絕對誤差和最大測量值相對誤差。（10分）3.如圖1所示電路圖，已知，不受力時，四個電阻標稱電阻均為。受到壓力作用時，R1、R2阻值變化量，求解輸出電壓值。（10分）圖14.有一直線光柵，柵線密度為250條/mm，主光柵與副光柵的夾角θ為1.8?。求光柵的柵距W和莫爾條紋的寬度BH。（保留3位有效數(shù)字）（10分）5.請從本門課程學習的傳感器類型中列舉5種可以制作成接近開關的傳感器，請逐一簡述這5種類型傳感器作為接近開關的檢測原理。（15分）【試卷2-答案】一、選擇題（每題2分，共10分，請將答案直接填寫在表1中）表1：題號12345答案DBCBA二、判斷題（每題1分，共10分，請將“√”或“×”直接填寫在表2中）表2：題號12345答案√××××題號678910答案√××√√三、填空題（每空1分，共10分）1.熱電阻2.互3.并4.外5.干涉6.不等位電勢7.垂直8.三9.正10.中間溫度四、簡答題（本題共30分）1.簡述傳感器靜態(tài)特性指標重復性與遲滯特性的區(qū)別。（4分）答：（1）重復性指在相同的工作條件下，同一輸入量從同一方向進行滿量程變化，多次趨近并到達同一校準點時所測量的一組輸出量之間的分散程度。（2分）（2）遲滯特性指傳感器對應同一輸入信號，正行程和反行程的輸入-輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象。（2分）2.簡述電渦流效應和集膚效應產生的原因和呈現(xiàn)的現(xiàn)象，并明確兩者之間存在的聯(lián)系。（6分）答：（1）電渦流效應金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中進行切割磁力線運動時，根據(jù)電磁感應定律可知，在金屬導體中將產生感應電流，由于感應電流呈閉合的漩渦狀，所以稱為電渦流，此種現(xiàn)象稱為電渦流效應。（2分）（2）集膚效應也稱為趨膚效應，指導體中通以交流電流或將導體置于交變磁場中，在導體橫截面上電流分布不均勻的一種現(xiàn)象，即內部電流不是沿著整個導線橫截面?zhèn)魉?，而是趨向沿導線表面?zhèn)魉汀３尸F(xiàn)出導體邊緣部分電流密度大，導體中心部分電流密度小的現(xiàn)象。（2分）（3）兩者聯(lián)系集膚效應產生的本質原因是導體內部傳輸?shù)慕蛔冸娏鳟a生了交變磁場，感應生成電渦流，電渦流在靠近導體橫截面表層的區(qū)域流向與主電流方向一致，而在靠近導體橫截面中心的區(qū)域流向與主電流的方向相反，這就造成導體橫截面的邊緣部分電流密度大，導體橫截面中心部分電流密度小。即集膚效應是因電渦流效應的存在導致的電流在導體中分布不均勻的一種特殊現(xiàn)象。（2分）3.簡述功能型光纖傳感器和非功能型光纖傳感器的區(qū)別。（4分）答：功能型光纖傳感器和非功能型光纖傳感器的區(qū)別是光纖實際發(fā)揮的作用不同：（1）功能型光纖傳感器中的光纖，不僅用于傳輸光信號，還用于對光信號實現(xiàn)調制。（2）非功能型光纖傳感器中的光纖，只用于傳輸光信號。4.簡述霍爾效應和物理磁阻效應的聯(lián)系與區(qū)別。（6分）答：（1）聯(lián)系：（3分）霍爾效應和物理磁阻效應在原理上緊密關聯(lián)，磁場中的金屬導體或半導體材料流過電流時，載流子會受到洛倫茲力作用，載流子會在垂直于電流流向的方向發(fā)生偏轉，運行軌跡延長，導致電阻率升高，此現(xiàn)象為磁阻效應。在垂直于電流方向的導體兩側會產生內電場，形成電勢差，這個現(xiàn)象是霍爾效應。兩種效應同時存在。（2）區(qū)別：（3分）當外施磁場發(fā)生變化時，霍爾效應會導致輸出端霍爾電壓的變化；物理磁阻效應會導致金屬或半導體材料阻值的變化。綜合分析題（本題共50分）1.有一個壓力變送器，實際測量獲得的靜態(tài)特性曲線與理論擬合直線之間最大的偏差△YLmax為0.2mA，輸出電流范圍為4～20mA，求該壓力變送器的線性度γL。（5分）答：由輸出電流范圍為4～20mA，可以得到量程：（2分）（3分）2.有一臺準確度等級為0.5級電壓表，量程為10V，當電壓測量值U為4V時，請求解本次測量值對應的最大絕對誤差和最大測量值相對誤差。（10分）答：由題意已知：→；（2分）量程為；測量值（2分）則最大絕對誤差為：（3分）最大測量值相對誤差:（3分）3.如圖1所示電路圖，已知，不受力時，四個電阻標稱電阻均為。受到壓力作用時，R1、R2阻值變化量，求解輸出電壓值。（10分）答：圖1直流雙臂電橋的輸出電壓求解式：（字母列式6分，代入數(shù)值求解4分）4.有一直線光柵，柵線密度為250條/mm，主光柵與副光柵的夾角θ為1.8?。求光柵的柵距W和莫爾條紋的寬度BH。（保留3位有效數(shù)字）（10分）答：（3分）（3分）（4分）5.請從本門課程學習的傳感器類型中列舉5種可以制作成接近開關的傳感器，請逐一簡述這5種類型傳感器作為接近開關的檢測原理。（15分）（主觀題，答案不唯一）答案樣例：（1）變間隙型、變面積型、變介質型電容式傳感器：當被測量接近，電容式傳感器的電容量發(fā)生變化，可以檢測到被測量接近的狀態(tài)。（3分）（2）電渦流傳感器：主要用于檢測金屬物體的接近。當金屬物體接近電渦流傳感器在激勵電流作用下產生的磁場時，會在金屬物體內部感應出電渦流，電渦流會產生一個磁場，反過來影響電渦流傳感器產生的磁場，從而導致電渦流傳感器端的激勵線圈阻抗發(fā)生變化，從而檢測出金屬物體的接近狀態(tài)。（3分）（3）霍爾傳感器：可以用于檢測磁性物體的接近。當磁性物體靠近霍爾傳感器時，通以激勵電流的霍爾傳感器會產生霍爾電壓，從而可以判斷磁性物體的接近。（3分）（4）超聲波傳感器：通過超聲波發(fā)射探頭發(fā)射的超聲波被靠近的物體反射回來，經過超聲波接收探頭接收所用的時長，可以分析判斷物體的靠近距離，從而可以判斷出物體的接近狀態(tài)。（3分）（5）光電式傳感器：利用靠近物體阻擋或反射光源，光電式傳感器可以檢測到被測物體的接近。（3分）試卷3得分一、選擇題（每題2分，共10分，請將答案直接填寫在表1中）表1：題號12345答案1.磁敏式傳感器的命名依據(jù)是（）。A.結構B.輸入量C.輸出量D.工作原理E.能量關系2.“光在真空中于1/299792458s內行進的距離”對應（）。A.理論真值B.約定真值C.相對真值。3.在測量過程中，許多因素微小變化的綜合影響會造成一次測量數(shù)據(jù)產生的誤差類型是（）。A.系統(tǒng)誤差B.粗大誤差C.隨機誤差4.可以在固體、液體、氣體三種介質中傳播的波是（）。A.橫波B.縱波C.表面波D.板波5.分度號Cu50中數(shù)字“50”的含義是指當環(huán)境溫度為（）左右時，銅熱電阻的電阻值。A.0°CB.25°CC.100°C得分二、判斷題（每題1分，共10分，請將“√”或“×”直接填寫在表2中）表2：題號12345答案題號678910答案1.可以借助變介電常數(shù)型的電容式傳感器實現(xiàn)水位的測量。2.在工業(yè)測溫系統(tǒng)中，金屬熱電阻通常采用兩線制接法。3.電阻應變式傳感器的直流電橋測量轉換電路是利用直流電橋的平衡狀態(tài)，將電阻的變化轉換為電壓的變化。4.檢定時間可以根據(jù)使用者的實際需要靈活安排。5.處于被測溫度場中的熱電偶的熱電極接觸點，被稱為熱端或自由端。6.絕對式光電編碼器的碼盤上的碼道條數(shù)就是其數(shù)字編碼的位數(shù)。7.電阻應變片傳感器的直流雙臂電橋和全橋電路可以在一定程度上實現(xiàn)溫度自補償。8.收發(fā)一體型和收發(fā)分體型的超聲波傳感器存在檢測盲區(qū)的原因是相同的。9.通過全極霍爾開關不能辨別磁場的南極和北極。10.參考電極定律可以簡化熱電偶的熱電極材料的匹配工作。得分三、填空題（每空1分，共10分）1.熱敏電阻測量溫度基于效應。2.螺線管式差動變壓器實質是感式的電感傳感器。3.壓電元件可以等效為一個電荷源與一個電容器相聯(lián)的電荷發(fā)生器。4.光電管的工作原理為光電效應。5.橫波的質點振動方向與波的傳播方向。6.光電池的工作原理是。7.莫爾條紋形成實質是光的現(xiàn)象。8.當激勵電流不為零，磁場強度為零時，霍爾傳感器的輸出端仍有電勢輸出，此電勢被稱為。9.CTR具有溫度系數(shù)。10壓電陶瓷揚聲器（喇叭）的工作原理是壓電效應。得分四、簡答題（本題共20分）1.簡述傳感器靜態(tài)特性指標重復性與遲滯特性的區(qū)別。（4分）2.簡述功能型光纖傳感器和非功能型光纖傳感器的區(qū)別。（4分）3.簡述霍爾效應和物理磁阻效應的聯(lián)系與區(qū)別。（6分）4.簡述莫爾條紋的類型劃分及其各個類型的構成特點。（6分）得分五、綜合分析題（本題共50分）1.有一臺準確度等級為0.5級電壓表，量程為10V，當電壓測量值U為4V時，請求解本次測量值對應的最大絕對誤差和最大測量值相對誤差。（10分）2.如圖1所示電路圖，已知，不受力時，四個電阻標稱電阻均為。受到壓力作用時，R1、R2阻值變化量，求解輸出電壓值。（10分）圖13.已知單個線圈構成的變氣隙式自感傳感器，激勵線圈匝數(shù)為2200匝，氣隙截面積為16mm2，氣隙厚度為0.8mm，空氣磁導率為，銜鐵的最大位移量為。求解線圈電感的最大變化量。（10分）4.請從本門課程學習的傳感器類型中列舉5種可以制作成接近開關的傳感器，請逐一簡述這5種類型傳感器作為接近開關的檢測原理。（20分）【試卷3-答案】一、選擇題（每題2分，共10分，請將答案直接填寫在表1中）表1：題號12345答案DBCBA二、判斷題（每題1分，共10分，請將“√”或“×”直接填寫在表2中）表2：題號12345答案√××××題號678910答案√√×√√三、填空題（每空1分，共10分）1.熱電阻2.互3.并4.外5.垂直6.光生伏特效應7.干涉8.不等位電勢9.負10.逆四、簡答題（本題共20分）1.簡述傳感器靜態(tài)特性指標重復性與遲滯特性的區(qū)別。（4分）答：（1）重復性指在相同的工作條件下，同一輸入量從同一方向進行滿量程變化，多次趨近并到達同一校準點時所測量的一組輸出量之間的分散程度。（2分）（2）遲滯特性指傳感器對應同一輸入信號，正行程和反行程的輸入-輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象。（2分）2.簡述功能型光纖傳感器和非功能型光纖傳感器的區(qū)別。（4分）答：功能型光纖傳感器和非功能型光纖傳感器的區(qū)別是光纖實際發(fā)揮的作用不同：功能型光纖傳感器中的光纖，不僅用于傳輸光信號，還用于對光信號實現(xiàn)調制。（2分）非功能型光纖傳感器中的光纖，只用于傳輸光信號。（2分）3.簡述霍爾效應和物理磁阻效應的聯(lián)系與區(qū)別。（6分）答：（1）聯(lián)系：（3分）霍爾效應和物理磁阻效應在原理上緊密關聯(lián)，磁場中的金屬導體或半導體材料流過電流時，載流子會受到洛倫茲力作用，載流子會在垂直于電流流向的方向發(fā)生偏轉，運行軌跡延長，導致電阻率升高，此現(xiàn)象為磁阻效應。在垂直于電流方向的導體兩側會產生內電場，形成電勢差，這個現(xiàn)象是霍爾效應。兩種效應同時存在。（2）區(qū)別：（3分）當外施磁場發(fā)生變化時，霍爾效應會導致輸出端霍爾電壓的變化；物理磁阻效應會導致金屬或半導體材料阻值的變化。4.簡述莫爾條紋的類型劃分及其各個類型的構成特點。（6分）答案：根據(jù)兩光柵的柵距是否相等和有無夾角，分為橫向莫爾條紋、縱向莫爾條紋、斜向莫爾條紋三種類型：（1）橫向莫爾條紋的形成條件（2分）兩塊光柵的柵距相等，成較小夾角疊加。（2）縱向莫爾條紋的形成條件（2分）兩塊光柵的柵距不相等，但數(shù)值接近，無夾角疊加。需要注意的是當兩光柵的柵距相等，無夾角疊加，則會形成光閘莫爾條紋，屬于縱向莫爾條紋的特例。（3）斜向莫爾條紋的形成條件（2分）兩塊光柵柵距接近但不相等，成較小夾角疊加。綜合分析題（本題共50分）1.有一臺準確度等級為0.5級電壓表，量程為10V，當電壓測量值U為4V時，請求解本次測量值對應的最大絕對誤差和最大測量值相對誤差。（10分）答：由題意已知：→；（2分）量程為；測量值（2分）則最大絕對誤差為：（3分）最大測量值相對誤差:（3分）2.如圖1所示電路圖，已知，不受力時，四個電阻標稱電阻均為。