测试技术与传感器习题.docx

测试技术与传感器习题2简述热电偶的工作原理。6分答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。3以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。6分答：石英晶体在沿一定的方向遭到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个外表上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。4简述电阻应变片式传感器的工作原理6分答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特就能够知足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？10分答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而传感器的输入输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时，输入输出特性是二端网络的外部特性，即输入量和输出量的对应关系。由于输入量的状态静态、动态不同分静态特性和动态特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入-输出特性。动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入-输出特性。能够从时域和频域来研究动态特性2、简述霍尔电动势产生的原理。5分答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I流过时，电子遭到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因而后端面带负电，前端面带正电，在前后端面构成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势UH。3、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的经过。10分答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数t及栅丝与试件膨胀系数sg与之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。二、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。15分三、在生产经过中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。试扼要叙述讲明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。151光纤传感器的工作原理。4分答：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。光纤传感器利用光导纤维，按其工作原理来分有功能型或称物性型、传感型与非功能型或称构造型、传光型两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。5、什么是传感器静态特性。4分答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入输出特性。三、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？讲明势电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素，并讲明减小误差的方法10分答：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势。因此有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处构成的热电势。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势。热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。热电偶三定律a中间导体定律热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度一样，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。b中间温度定律任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为0T时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为nT时的热电势与同一热电偶热端为nT，冷端为0T时热电势的代数和。应用：对热电偶冷端不为C00时，可用中间温度定律加以修正。热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。c参考电极定律假如A、B两种导体热电极分别与第三种导体C参考电极组成的热电偶在结点温度为T，0T时分别为()0,TTEAC，()0,TTEBC，那么爱一样温度下，又A、B两热电极配对后的热电势为()()()000,TTETTETTEBCACAB-=实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要获得有关热电极与标准铂电极配对的热电势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。误差因素：参考端温度受周围环境的影响措施：aC00恒温法b计算修正法冷端温度修正法c仪表机械零点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法四、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？请具体推导分流法。10分答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。温度补偿方法：a分流电阻法：适用于恒流源供应控制电流的情况。b电桥补偿法五、阐述CCD的工作原理，怎样用设计一台摄像机。7.46分答：CCD是一种半导体器件，在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的SiO2，再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极，这种规则排列的MOS电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。CCD能够把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序能够反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。一、简答题30分，6分/题1、从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述怎样选用传感器。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。2、直流电桥和沟通电桥有何区别？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沟通电桥。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。但是后续要采用直放逐大器，容易产生零点漂移，线路也较复杂。沟通电桥在这些方面都有改良。直流电桥平衡条件：R1/R2=R3/R4，R1R4=R2R3。3、以自感式传感器为例讲明差动式传感器能够提高灵敏度的原理。解：00202lSWL=?-?+=-?+=-=?122)(2000002000200020llllSWlSWllSWLLL差动式灵敏度:?+?+?-=(122)0000lllllLS与单极式传感器灵敏度?+?+?-=(12)0000lllllLS比拟灵敏度提高一倍，非线性大大减少。4、光电池的工作原理，指出它应工作在电流源还是电压源状态。答：光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式；是有源器件。它有较大面积的P一N结，当光照射在P一N结上时则在结的两端出现电动势。它应工作在电压源状态。5、根据传感型功能型和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤单模/多模，为什么？答：功能型(或称物性型、传感型)光纤不仅作为光传播的波导而且具有测量的功能。它能够利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，进而对外界因素进行测量和数据传输。可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。多模单模皆可非功能型(或称构造型、传光型)其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其它敏感元件才能组成传感器。多模。6、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根据一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。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。传感器是感悟、获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产经过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，其作用与地位十分重要。组成框图：自动控制系统原理框图：传感器的作用：感受被测量并转换成可用输出信号传送给控制对象。7、试列出你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？各3种答：非接触式测量：a)热电式传感器：测量温度b)光纤传感器：测量光信号c)核辐射传感器：测量核辐射粒子接触式测量：a)电位器式压力传感器：测量压力b)应变片式电阻传感器：测量电阻值c)应变式扭矩传感器：测量扭矩8、光电效应可分为哪三种类型，简单讲明传感器的原理并分别列出以之为基础的光电传感器。答：光电效应可分为：a)外光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸出外表的现象。光电管及光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特性的材料制造的。b)内光电效应：指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属此类。c)光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照射下，物体内部产生一定方向的电势。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。9、光导纤维导光的原理是什么？按其传输形式分为哪两种类型？传感型功能型和传输型光纤传感器根据其特点应该选用哪种光纤？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。按其传输形式可分为单模和多模两种。传感型功能型光纤传感器应该选用单模光纤，传输型光纤传感器应选用多模光纤。10、传感器或测试仪表在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，请问标定的意义？答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。11、压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器本身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的费事。电荷放大器是一种具有深度电容负反应的高增益运算放大器，其固然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比拟困难。12、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏系数的区别。答：应变片一般做成丝栅状，测量应变时，将应变片贴在试件外表上，试件的变形很容易传到应变片上。金属应变片的灵敏系数与金属丝灵敏系数是不同的。第一，零件的变形是通过剪力传到金属丝上的。第二，丝沿长度方向承受应变时，应变片弯角部分也承受应变，其截面积变大，则应变片直线部分电阻增加时，弯角部分的电阻值减少，也使变化的灵敏度下降。因而，应变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低。分析/证实题32分，8分/题1、压电式传感器更适用于静态测量，此观点能否正确，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、构造简单、工作可靠、测量范围广等优点，因而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，它能够把加速度、位移、压力、温度、湿度等很多非电量转换为电量。2、固态图象传感器的分辨率由什么因素决定？某海关欲采用固态图象传感器为核心的图象识别系统，但是安装适用后发现显示的图象明晰度和准确度不能令人满意，请从固态图象传感器的原理进行分析，从哪几方面考虑重新选型？3、为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析讲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t及栅丝与试件膨胀系数sg与之差异性而产生虚假应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4、系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种讲法正确吗？试述理由。答：不完全正确。5、Pt100和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。分别代表铂电阻热电式传感器100，铜电阻热电式传感器(50).热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。6、用镍铬-镍硅热电偶测量炉温，其仪表示值为600，而冷端温度t0为65，则实际温度为665，对不对？为什么？应怎样计算？答：对。查表知镍铬-镍硅热电偶K=1，T=Tz+KTn=600+1×65=6657、自动控制系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽有何关系？假如选用传感器的动态特性达不到要求怎么办？8、制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？为何霍尔元件都比拟薄，而且长宽比一般为2：1？答：制作霍尔元件应采用半导体材料。假如磁场与薄片法线有夹角，那么UH=kHIBcos,霍尔元件越薄即d越小，kH就越大，所以一般霍尔元件都很薄。又由于实际测量中UH=(kHIB/d)×f(l/b)当l/b=2时，f(l/b)=0.93为最大值，这时UH可以取到最大值，所以长宽比l/b一般为2：112系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种讲法正确吗？试述理由。答：不正确。传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽。14温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需要进行温度补偿，此观点正确否，为什么？答：不正确。由于半导体材料容易受温度影响，而其直接影响光电流的值，所以还需要温度补偿装置。15智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点否？分析讲明你的理由。答：不同意。智能传感器具有一定的人工智能，可使用电路代替一部分脑力劳动。和微机的结合使智能传感器不仅有视嗅味和听觉功能，还具有存储，思维和逻辑判定，数据处理，自适应能力等功能，进而使传感器技术提高到一个新水平。计算题四、下面是热电阻测量电路，试讲明电路工作原理并计算5分1.已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50，试计算出Rt的值和Ra的值10分55.11950)10802.5(5010940.31100)BtAt1(RRt27320=?-+?+=+=-2.电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压VAB。5分其中R1=10K，R2=5K，R3=10K，E=5伏答：该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。图中G为指示电表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度如0?C时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。三、分析、计算题：20分1、分析线性电位器式传感器由于测量线的线路中的负载电阻RL带来的负载误差，并计算它与位移x之间的关系；10分一、测得某检测装置的一组输入输出数据如下：X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度10分解:bkxy+=)(bkxyiii+-=?22)(iiiiiixxnyxyxnk-=222)()(iiiiiiixxnyxxyxb-=代入数据求得68.0=k25.0=b25.068.0+=xy238.01=?35.02-=?16.03-=?11.04-=?126.05-=?194.06-=?%7535.0%100max±=±=?±=FSLyL拟合直线灵敏度68.0=k,线性度±7%二、如下图电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，R=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证实：Ucd=-E/2(R/R)。10分证实：RRR?+=1RRR?-=4ERRRRERRRRERRRRUUUdbcbcd2242?-?-=+?-+?+=-=略去R?的二次项,即可得RREUcd?-=2三、分析、计算题：35分1、分析如图1所示自感传感器当动铁心左右移动x1,x2x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为，线圈匝数W不变。10分mRIW=，mRWIWIL2=解：又=+=+=niiiixnixiiimSlSlSlSlSlR10000021001空气隙的长度x1和x2各自变，而其和不变，另其他变量都不变故L不变2、分析如图2所示变介质平板电容传感器，电容C变化对液位变化x的灵敏度。已知长方形极板的长为l，高为h，极板间距离为d，容器内下面介质的高度为x(xh)，介电常数为2，容器内上面介质的介电常数为1。10分3、设5次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.810.010.19.910.2厘米，若忽略粗大误差和R2R1R3R4EabdcUcd系统误差，试求在99.73的置信概率下，对被测物体的最小估计区间。5分105)2.109.91.100.108.9(11=+=niixnxxxvi-=1分别为-0.200.1-0.10.216.01112=-=niivn48.10,52.93,3=+-xx4、在对量程为10MPa的压力传感器进行标定时，传感器输出电压值与压力值之间的关系如下表所示，简述最小二乘法准则的几何意义，并讨论下列电压-压力直线中哪一条最符合最小二乘法准则？10分答：最小二乘法准则的几何意义在于拟和直线精细度高即误差小。将几组x分别带入以上五式，与y值相差最小的就是所求，很明显5为所求。三、计算题20分，10分/题设6次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.810.010.19.910.215厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。解：105)2.109.91.100.108.9(11=+=niixnxxxvi-=1分别为-0.200.1-0.10.216.01112=-=niivn48.10,52.93,3=+-xx1、设7次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.810.010.19.910.210.115厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。答：忽略最后一个值，平均值03.1061.103.109.91.10108.9=+=x，07.0,27.0,13.0,07.0,03.0,23.003.108.9654321=-=-=-=-=pppppp18.021451=-=npnii，则最小估计区间57.1049.918.0303.103=?±=+=xx。2、将一只灵敏度为0.08mv/的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温度为多少?答：20005008.060=+=?T1)用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5PC/gg为重力加速度，电荷放大器的灵敏度为50mv/PC，当机器振动到达最大加速度时，相应的输出幅值为2V，求机器的振动加速度。1PC=10-12库仑答：PCPCmvV40/502=a=2/2.888/540smggPCPC=2)图示电荷放大器中Ca=100PF，Ra=，RF=，CF=10PF。若考虑引线电容CC影响，当A0=104时，要求输出信号3热敏电阻的电阻温度系数大，电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线。九、下列图为变极距型平板电容电容传感器的一种测量电路，其中CX为传感器电容，C为固定电容，假设运放增益A=，输入阻抗Z=；试推导输出电压U0与极板间距的关系，并分析其工作特点。十、1有一数字温度计，测量范围为50150,精度0.5级,求当示值分别为-20,100时的绝对误差和示值相对误差。2欲测量250V电压，要求测量示值相对误差不大于±0.5%,问选用量程为250V电压表,其精度为那一级?若选用量程为300V和500V的电压表,其精度又分别为那一级?3)已知待测电压为400V左右,现有两只电压表,一只1.5级,测量范围0500V;另一只0.5级,测量范围01000V,问选用那只表测量较好?为什么?答：1绝对误差为：75.0%5.0150=?-20时相对误差为：%75.3%1002075.0=?=100时相对误差为：%75.0%10010075.0=?=2绝对误差为：V25.1%5.0250=?005.025025.1=即选用精度为0.5级的250V电压表。0025.050025.1,004.030025.1=则量程为300V的应用精度为0.4级，量程为500V的精度为0.25级。3)第一只绝对误差为V5.7%5.1500=?相对误差为%875.1%1004005.7=?第二只绝对误差为V5%5.01000=?相对误差为%25.1%1004005=?所以应用第二只表。十一、推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比拟。二、如下图电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，R表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。当应变片不受力，无应变时R=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片应变后电阻值的变化量。试证实：Ucd=-(E/2)(R/R)。(15分)R2R1R3R4EabdcUcd证：RRRRRR?-=?+=41,=-=dbcbcdUUUERRRRERRRRERRRR2242?-?-=+?-+?+略去R?的第二项，即可得RREUcd?-=2X0.62.43.14.35.56.5y1.11.62.63.24.05.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度(15分)答：22222)()(,)()(,-=-=+-=?+=iiiiiiiiiiiiiiiixxnyxxyxbxxnyxyxnkbkxybkxy带入数据得：k=0.67b=0.2525.067.0+=xy%7535.0%100914.0,126.0,11.0,16.0,35.0,238.0max654321±=±=?±=-=?-=?-=?-=?-=?=?FSLyL拟合直线灵敏度0.67,线性度±7%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讲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经过。30采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成？25传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电缆电容的影响。传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。261由固定绕组和滑动绕组组成。2检测感应电动势的相位，进而根据相位确定位移量的大小和方向。27压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生变化，进而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。28主要特点是：热容量小或热惯性小，时间常数小，反响速度快。291多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。2条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装置。30由电压比拟器、数/模转换器、顺序脉冲发生器、数码寄存器和逐次逼近寄存器组成。三、问答题(每题5分，共30分)1.在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线能够确定那些静态特性?2.设载波的中心频率为f0试根据图a、图b所示调制信号定性画出相应调频波波形。3.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数：x1(t)=sin3t，x2(t)=e-t，x3(t)=esint，x4(t)=(t)，x5(t)=sin12t?4.简述两类扭矩的测量原理及举例讲明相应的扭矩传感器。5.简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。6.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比拟，其主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移量?为什么?三、问答题(每题5分，共30分)1.在静态测量中，根据绘制的定度曲线，能够确定测量系统的三个静态特性：灵敏度，非线性度，回程误差。2.调频波波形频率f与中心频率f0和调制波幅值的关系f=f0±f,f为频率偏移，与X(t)幅值成正比。3.x1(t)x3(t)x5(t)周期函数，x2(t)x4(t)非周期函数4.1)轴类零件受扭矩作用时，在其外表产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩，如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。5.布置原则有：(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳；(2)在复合载荷下测量，能消除互相干扰；(3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。6.优点：能实现非接触测量，构造简单，不怕油等介质污染。涡流传感器不能测量大位移量，只要当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。三、问答题.测定频响函数的方法有哪几种?答：确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，进而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。2简述霍尔电流表的工作原理。答：霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，用霍尔元件来测量这一磁场，其输出的霍尔电势正比于该磁场，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。3请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。答：对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，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；恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要求确定驱动方式。4.简述电容式传感器的工作原理。4.简述电容式传感器的工作原理。两平行极板组成的电容器，假如不考虑边缘效应，其电容量为式中:极板间介质的介电常数，极板的遮盖面积；极板间的距离。当被测量的变化使式中的、或任一参数发生变化时，电容量C也就随之变化。-+5VUH-+5VUH恒流驱动恒压驱动