2015年传感器课程复习.ppt

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1、传感检测技术传感检测技术1/22/20231/22/20231 1传感器与测试技术传感器与测试技术传感器与检测技术 2010年1月 传感器与检测技术 试卷 2009年1月 传感器与检测技术 试卷 2008年10月 传感器与检测技术试卷 2008年1月 传感器与检测技术 试卷 20072007年年以前以前传感器与检测技术试卷传感器与检测技术试卷【计算题与应用题型【计算题与应用题型】1/22/20231/22/20232 2传感器与测试技术传感器与测试技术2010年1月 传感器与检测技术 试卷 第一部分第一部分第一部分第一部分 选择题选择题选择题选择题(共共共共2424分分分分)一、单项选择题一、

2、单项选择题一、单项选择题一、单项选择题 1 1差动电感位移传感器输出的电压信号是差动电感位移传感器输出的电压信号是差动电感位移传感器输出的电压信号是差动电感位移传感器输出的电压信号是 A A脉宽调制波脉宽调制波 B B脉幅调制波脉幅调制波 C.C.调幅波调幅波 D D调频波调频波 2 2变间隙电感传感器具有变间隙电感传感器具有变间隙电感传感器具有变间隙电感传感器具有 A A线圈互感与气隙变化成线性关系线圈互感与气隙变化成线性关系 B B线圈自感与气隙变化成线性关系线圈自感与气隙变化成线性关系 C.C.线圈互感与气隙变化成非线性关系线圈互感与气隙变化成非线性关系 D D线圈自感与气隙变化成非线性

3、关系线圈自感与气隙变化成非线性关系 3 3金属应变片在测量金属构件的应变时，决定电阻相对变化的金属应变片在测量金属构件的应变时，决定电阻相对变化的金属应变片在测量金属构件的应变时，决定电阻相对变化的金属应变片在测量金属构件的应变时，决定电阻相对变化的主要因素为主要因素为主要因素为主要因素为 A A贴片位置贴片位置 B.B.金属丝的几何尺寸金属丝的几何尺寸 C.C.金属丝电阻率变化金属丝电阻率变化 D D贴片位置的温度变化贴片位置的温度变化 4 4压电式传感器中电荷放大器的输入阻抗应满足压电式传感器中电荷放大器的输入阻抗应满足压电式传感器中电荷放大器的输入阻抗应满足压电式传感器中电荷放大器的输入

4、阻抗应满足 A A1010109 9 C.10 C.10101010 C.调幅波调幅波D线圈自感与气隙变化成非线性关系A A贴片位置贴片位置D D10101010 补补补补P.21P.21P.41P.41P.44P.441/22/20231/22/20233 3传感器与测试技术传感器与测试技术 5 5压电加速度传感器中对给定的压电材料，其灵敏度随压电加速度传感器中对给定的压电材料，其灵敏度随压电加速度传感器中对给定的压电材料，其灵敏度随压电加速度传感器中对给定的压电材料，其灵敏度随 A A质量块的增大而增大质量块的增大而增大 B.B.质量块的减小而增大质量块的减小而增大 C C质量块的增大而减

5、小质量块的增大而减小 D.D.质量块的减小而减小质量块的减小而减小6 6人的手指接触觉阀值约为人的手指接触觉阀值约为人的手指接触觉阀值约为人的手指接触觉阀值约为 A A10104 4Pa 13Pa 132 2 10104 4Pa CPa C3 3 l0l04 4Pa DPa D4 4 10104 4papa7 7比色温度传感器一般量程为比色温度传感器一般量程为比色温度传感器一般量程为比色温度传感器一般量程为 A A5005000 010001000 B B6006000 02000020000 C C7007000 010001000 D D8008000 0200020008 8热敏电阻式湿

6、敏元件用于测量湿度量的响应时间一般为热敏电阻式湿敏元件用于测量湿度量的响应时间一般为热敏电阻式湿敏元件用于测量湿度量的响应时间一般为热敏电阻式湿敏元件用于测量湿度量的响应时间一般为 A A10s B10s B11s C11s C12s D12s D13s13s9 9调制信号可以看作是调制信号与载波信号调制信号可以看作是调制信号与载波信号调制信号可以看作是调制信号与载波信号调制信号可以看作是调制信号与载波信号 A A相乘相乘 B B相加相加 C C相减相减 D D相除相除1010数字信号处理中，采样频率数字信号处理中，采样频率数字信号处理中，采样频率数字信号处理中，采样频率fsfs与限带信号最高

7、频率与限带信号最高频率与限带信号最高频率与限带信号最高频率f fh h间的关系为间的关系为间的关系为间的关系为 A.A.f fs sffh h B Bf fs s2f2fh h C.C.f fs s3f3fh h D Df fs s4f4fh h1111在频域描述非周期信号的数学工具是在频域描述非周期信号的数学工具是在频域描述非周期信号的数学工具是在频域描述非周期信号的数学工具是 A.A.三角函数：三角函数：B.B.拉氏变换拉氏变换 C.C.傅氏变换傅氏变换 D D傅氏级数傅氏级数12如果如果(t)1，则有，则有(t-t0)e-jto是根据傅氏变换的是根据傅氏变换的 A.A.频移性质频移性质

8、B B时移性质时移性质 C.C.相似性质相似性质 D D对称性质对称性质A A质量块的增大而增大质量块的增大而增大C C3l03l04 4PaPaD D8008000 020002000C C12s12sB B相加相加B.B.f fs s2f2fh hC.C.傅氏变换傅氏变换B B时移性质时移性质P.68P.68P.85P.85P.98P.98P.109P.109补补补补P.147P.147P.182P.182P.184P.1841/22/20231/22/20234 4传感器与测试技术传感器与测试技术 第二部分第二部分 非选择题非选择题 二、填空题二、填空题1313用其允许超过测量上限用其允

9、许超过测量上限(或下限或下限)的被测量值与量程的百分比表示的量值称的被测量值与量程的百分比表示的量值称为为 。1414需要外加电源才能输出电量的传感器称为需要外加电源才能输出电量的传感器称为 。1515涡流式位移传感器是利用电涡流效应将被测量变换为传感器涡流式位移传感器是利用电涡流效应将被测量变换为传感器 变变化的一种装置。化的一种装置。1616磁弹式扭矩仪是基于受扭矩作用的轴的磁弹式扭矩仪是基于受扭矩作用的轴的 发生变化，从而引起线圈发生变化，从而引起线圈的感抗变化，通过测量电路测量感抗的变化，确定扭矩大小。的感抗变化，通过测量电路测量感抗的变化，确定扭矩大小。1717转子陀螺角速度传感器使

10、用时，应注意陀螺的安装方位，使被测物带动壳转子陀螺角速度传感器使用时，应注意陀螺的安装方位，使被测物带动壳体绕体绕 转动。转动。1818视觉传感器在机电一体化系统中的应用有图像识别，物体形状及尺寸缺陷视觉传感器在机电一体化系统中的应用有图像识别，物体形状及尺寸缺陷的检测及的检测及 检测。检测。1919把几个同一型号的热电偶的同性电极参考端并联联接，其输出电动势为各把几个同一型号的热电偶的同性电极参考端并联联接，其输出电动势为各热电偶热电动势的热电偶热电动势的 。2020氧化锡氧化锡(SnO(SnO2 2)气敏元件的电阻随一氧化碳气体浓度的增大而气敏元件的电阻随一氧化碳气体浓度的增大而 。212

11、1为了消除或减弱工业现场测试中的高频干扰信号，测试系统中应有为了消除或减弱工业现场测试中的高频干扰信号，测试系统中应有 通通滤波器。滤波器。2222数字型传感器与微机接口采用数字型传感器与微机接口采用 方式。方式。2323信号信号x(t)=2+5cosx(t)=2+5cos t t十十3cos23cos2 t+cos3t+cos3 t+t+其等式有端包含了直流分量和其等式有端包含了直流分量和各次谐波分量，此信号的基频为各次谐波分量，此信号的基频为 HzHz。2424已知非周期信号已知非周期信号x(t)x(t)的频谱为的频谱为X(f)X(f)，则信号，则信号x(-t)x(-t)的频谱为的频谱为

12、。过载能力过载能力能量控制型传感器能量控制型传感器线圈阻抗线圈阻抗Z Z磁导率磁导率y y轴轴位置位置平均值平均值减小减小低低数字量接口数字量接口0.50.5X(-f)X(-f)P.6P.6P.3P.3P.22P.22P.49P.49p.62p.62p.77p.77p.92p.92p.100p.100p.127p.127p.157p.157补补=2=2 f fp.184p.1841/22/20231/22/20235 5传感器与测试技术传感器与测试技术三、问答题 2525信号自相关函数的定义及其在信号分析中的作用是什么信号自相关函数的定义及其在信号分析中的作用是什么信号自相关函数的定义及其在信

13、号分析中的作用是什么信号自相关函数的定义及其在信号分析中的作用是什么?定义：定义：定义：定义：作用：自相关函数描述了信号现在值与未来值之间作用：自相关函数描述了信号现在值与未来值之间作用：自相关函数描述了信号现在值与未来值之间作用：自相关函数描述了信号现在值与未来值之间的依赖关系，反映了信号变化的剧烈程度。的依赖关系，反映了信号变化的剧烈程度。的依赖关系，反映了信号变化的剧烈程度。的依赖关系，反映了信号变化的剧烈程度。2626简述采用数字滤波抑制干扰的工作原理。简述采用数字滤波抑制干扰的工作原理。简述采用数字滤波抑制干扰的工作原理。简述采用数字滤波抑制干扰的工作原理。测试时的干扰通常只影响个别

14、采样点的数据，它与其它采测试时的干扰通常只影响个别采样点的数据，它与其它采样点的数据相差较大。样点的数据相差较大。通过对采样数据的比较，去掉其中通过对采样数据的比较，去掉其中最大、最小值，再对余下数据求平均，以滤去脉冲干扰。最大、最小值，再对余下数据求平均，以滤去脉冲干扰。p.176p.176p.155p.1551/22/20231/22/20236 6传感器与测试技术传感器与测试技术三、问答题 2727电容式湿度传感器的测量原理是什么电容式湿度传感器的测量原理是什么电容式湿度传感器的测量原理是什么电容式湿度传感器的测量原理是什么?由测量公式由测量公式C CS/dS/d，当湿度变化时，气体，当

15、湿度变化时，气体(介质介质)的介电常数的介电常数 随湿度改变，随湿度改变，从而引起从而引起C C的变化，所以测的变化，所以测出出C C的变化，就能测得湿度。的变化，就能测得湿度。答：答：(1)(1)热电阻的材料为金属导体，热敏电阻为半导体；热电阻的材料为金属导体，热敏电阻为半导体；(2)(2)热电阻测温范围较大，精度高，热敏电阻灵敏度高，热电阻测温范围较大，精度高，热敏电阻灵敏度高，非线性误差较大。非线性误差较大。2828热电阻和热敏电阻都属于电阻式温度传感器，它们有哪热电阻和热敏电阻都属于电阻式温度传感器，它们有哪热电阻和热敏电阻都属于电阻式温度传感器，它们有哪热电阻和热敏电阻都属于电阻式温

16、度传感器，它们有哪些差异些差异些差异些差异?p.95p.951/22/20231/22/20237 7传感器与测试技术传感器与测试技术三、问答题 答：为获得较好的动态特性，传感答：为获得较好的动态特性，传感器的阻尼系数应接近器的阻尼系数应接近0.70.7；硅油在此作为阻尼液，以得到适硅油在此作为阻尼液，以得到适当的阻尼。当的阻尼。答：答：答：答：(1)(1)对信号细分的目的是提高检测系统的分辨力；对信号细分的目的是提高检测系统的分辨力；对信号细分的目的是提高检测系统的分辨力；对信号细分的目的是提高检测系统的分辨力；(2)(2)辨向电路是为了判别位移的移动方向。辨向电路是为了判别位移的移动方向。

17、辨向电路是为了判别位移的移动方向。辨向电路是为了判别位移的移动方向。2929在题在题在题在题2929图所示应变式加速度传感图所示应变式加速度传感图所示应变式加速度传感图所示应变式加速度传感器中，为什么要在壳体中注满硅油器中，为什么要在壳体中注满硅油器中，为什么要在壳体中注满硅油器中，为什么要在壳体中注满硅油?30.30.光栅位移传感器中信号的细分和辨向电路的作用是什么光栅位移传感器中信号的细分和辨向电路的作用是什么光栅位移传感器中信号的细分和辨向电路的作用是什么光栅位移传感器中信号的细分和辨向电路的作用是什么?补补补补P.70P.70补补补补P.151P.1511/22/20231/22/20

18、238 8传感器与测试技术传感器与测试技术四、计算题3131某石英晶体受纵向压力作用，产生电荷量为某石英晶体受纵向压力作用，产生电荷量为2.3X102.3X10-11-11(C)(C)。试求：试求：(1)(1)此石英晶体受到的纵向压力为多大此石英晶体受到的纵向压力为多大?(2)(2)若此压电元件与若此压电元件与电压前置电压前置电压前置电压前置放大器之间连接电缆电容放大器之间连接电缆电容C Cc c和放和放大器输入电容及压电元件固有电容之和为大器输入电容及压电元件固有电容之和为18.98X1018.98X10-12-12(F)(F)，求此，求此传感器的输出电压。传感器的输出电压。(石英晶体的压电

19、系数石英晶体的压电系数d d1111=2.3X10=2.3X10-12-12 C/N)C/N)补补补补P.42P.421/22/20231/22/20239 9传感器与测试技术传感器与测试技术 3232采用变磁通式传感器测量工作轴转速，已知待测轴齿轮齿采用变磁通式传感器测量工作轴转速，已知待测轴齿轮齿采用变磁通式传感器测量工作轴转速，已知待测轴齿轮齿采用变磁通式传感器测量工作轴转速，已知待测轴齿轮齿数数数数Z=16Z=16，输出电动势的交变频率为，输出电动势的交变频率为，输出电动势的交变频率为，输出电动势的交变频率为32Hz32Hz，求被测轴转速及当，求被测轴转速及当，求被测轴转速及当，求被测

20、轴转速及当分辨误差为分辨误差为分辨误差为分辨误差为1 1齿时，最大转速误差是多少齿时，最大转速误差是多少齿时，最大转速误差是多少齿时，最大转速误差是多少?P.59P.59P.140P.1401/22/20231/22/20231010传感器与测试技术传感器与测试技术33如题如题33图所示的周期性方波信号，让它图所示的周期性方波信号，让它通过一理想带通滤波器，该滤波器的增益为通过一理想带通滤波器，该滤波器的增益为0dB带宽带宽B=30Hz，中心频率，中心频率f0=20Hz，试求，试求滤波器输出波形的幅频谱。滤波器输出波形的幅频谱。(已知该周期方波已知该周期方波的三角函数展开式为的三角函数展开式为

21、补补补补补补补补1/22/20231/22/20231111传感器与测试技术传感器与测试技术 五、应用题五、应用题34.34.如题如题3434图是一测图是一测微仪的原理框图。微仪的原理框图。(1)(1)确定传感器名称；确定传感器名称；(2)(2)分析其测量原理。分析其测量原理。答：(1)差动螺管型电感传感器 (2)(2)测量时，测头与被测件相接触，被测件的微小位测量时，测头与被测件相接触，被测件的微小位移使衔铁在差动线圈中移动，线圈的电感量将随之发移使衔铁在差动线圈中移动，线圈的电感量将随之发生变化。电桥电路将线圈电感量变化转换为电压变化生变化。电桥电路将线圈电感量变化转换为电压变化输出，反映

22、被测件的位移变化。输出，反映被测件的位移变化。P.22P.221/22/20231/22/20231212传感器与测试技术传感器与测试技术 (2)(2)如答如答3535图图(b)(b)，；式中，式中，R R1 1=R=R2 2=R=R，E E为电桥电压，为电桥电压，R R为应变片工作时的电阻为应变片工作时的电阻变化。变化。3535用一等截面悬臂梁和两枚相同的应变片组成应变式测力传感器。用一等截面悬臂梁和两枚相同的应变片组成应变式测力传感器。用一等截面悬臂梁和两枚相同的应变片组成应变式测力传感器。用一等截面悬臂梁和两枚相同的应变片组成应变式测力传感器。(1)(1)试画出两枚应变片在悬臂梁上的粘贴

23、位置，并解释你这样粘贴的原因。试画出两枚应变片在悬臂梁上的粘贴位置，并解释你这样粘贴的原因。试画出两枚应变片在悬臂梁上的粘贴位置，并解释你这样粘贴的原因。试画出两枚应变片在悬臂梁上的粘贴位置，并解释你这样粘贴的原因。(2)(2)若采用直流电桥电路，试画出这两枚应变片在电桥中的接入方式，并若采用直流电桥电路，试画出这两枚应变片在电桥中的接入方式，并若采用直流电桥电路，试画出这两枚应变片在电桥中的接入方式，并若采用直流电桥电路，试画出这两枚应变片在电桥中的接入方式，并写出相应的电桥输出表达式。写出相应的电桥输出表达式。写出相应的电桥输出表达式。写出相应的电桥输出表达式。答：答：(1)(1)如答如答

24、3535图图(a)(a)，两应变片应靠悬臂梁根，两应变片应靠悬臂梁根部纵向平行粘贴，原因是：部纵向平行粘贴，原因是：悬臂梁根部应变悬臂梁根部应变最大，因而可获得高的测量灵敏度。最大，因而可获得高的测量灵敏度。上、下上、下粘贴形成差动受力方式，若接入差动电桥，可粘贴形成差动受力方式，若接入差动电桥，可获得更大的输出信号，且能补偿温度误差，消获得更大的输出信号，且能补偿温度误差，消除电桥的非线性误差。除电桥的非线性误差。1/22/20231/22/20231313传感器与测试技术传感器与测试技术2009年1月 传感器与检测技术 试卷 第一部分第一部分第一部分第一部分 选择题选择题选择题选择题(共共

25、共共2424分分分分)一、单项选择题一、单项选择题一、单项选择题一、单项选择题 1 1莫尔条纹光栅传感器可用于测量莫尔条纹光栅传感器可用于测量莫尔条纹光栅传感器可用于测量莫尔条纹光栅传感器可用于测量 A A压力压力压力压力 B B温度温度温度温度 C.C.位移位移位移位移 D D速度速度速度速度 2 2为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，应采用为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，应采用为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，应采用为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响，应采用 A.A.电荷放大器电荷放大器电荷放大器电荷放大器 B B电压放

26、大器电压放大器电压放大器电压放大器 C C功率放大器功率放大器功率放大器功率放大器 D D前置放大器前置放大器前置放大器前置放大器 3 3半导瓷气敏电阻的工作机理是半导瓷气敏电阻的工作机理是半导瓷气敏电阻的工作机理是半导瓷气敏电阻的工作机理是 A.A.光电效应光电效应光电效应光电效应 B.B.压电效应压电效应压电效应压电效应 C C压阻效应压阻效应压阻效应压阻效应 D D吸附效应吸附效应吸附效应吸附效应 4 4差动电感式位移传感器输出的电压信号是差动电感式位移传感器输出的电压信号是差动电感式位移传感器输出的电压信号是差动电感式位移传感器输出的电压信号是 A A调频波调频波调频波调频波 B B调

27、幅波调幅波调幅波调幅波 C.C.脉幅调制波脉幅调制波脉幅调制波脉幅调制波 D.D.脉宽调制波脉宽调制波脉宽调制波脉宽调制波 5 5应变片测量电路中四臂电桥工作方式输出电压是单臂电桥工作方式应变片测量电路中四臂电桥工作方式输出电压是单臂电桥工作方式应变片测量电路中四臂电桥工作方式输出电压是单臂电桥工作方式应变片测量电路中四臂电桥工作方式输出电压是单臂电桥工作方式输出电压的输出电压的输出电压的输出电压的 A A1 1倍倍倍倍 B B2 2倍倍倍倍 C.3 C.3倍倍倍倍 D.4 D.4倍倍倍倍P.43P.43P.100P.100P.22P.22P.38P.38P.27P.27C.C.位移位移位移位

28、移A.A.电荷放大器电荷放大器电荷放大器电荷放大器D D吸附效应吸附效应吸附效应吸附效应B B调幅波调幅波调幅波调幅波D.4D.4倍倍倍倍1/22/20231/22/20231414传感器与测试技术传感器与测试技术 6 6下列测加速度传感器中，属于发电型测加速度传感器的是下列测加速度传感器中，属于发电型测加速度传感器的是下列测加速度传感器中，属于发电型测加速度传感器的是下列测加速度传感器中，属于发电型测加速度传感器的是 A.A.电阻应变式电阻应变式电阻应变式电阻应变式 B B固态压阻式固态压阻式固态压阻式固态压阻式 C C。压电式。压电式。压电式。压电式 D.D.电容式电容式电容式电容式 7

29、7为提高电桥灵敏度，可采取为提高电桥灵敏度，可采取为提高电桥灵敏度，可采取为提高电桥灵敏度，可采取 A.A.半桥双臂各串联一片电阻应变片半桥双臂各串联一片电阻应变片半桥双臂各串联一片电阻应变片半桥双臂各串联一片电阻应变片 B B半桥双臂各并联一片电阻应变片半桥双臂各并联一片电阻应变片半桥双臂各并联一片电阻应变片半桥双臂各并联一片电阻应变片 C.C.适当提高电桥的电源电压适当提高电桥的电源电压适当提高电桥的电源电压适当提高电桥的电源电压 D.D.增大应变片的初始电阻值增大应变片的初始电阻值增大应变片的初始电阻值增大应变片的初始电阻值 8 8概率密度函数提供了随机信号概率密度函数提供了随机信号概率

30、密度函数提供了随机信号概率密度函数提供了随机信号 A A沿频率轴分布的信息沿频率轴分布的信息沿频率轴分布的信息沿频率轴分布的信息 B B沿幅值域分布的信息沿幅值域分布的信息沿幅值域分布的信息沿幅值域分布的信息 C.C.沿时域分布的信息沿时域分布的信息沿时域分布的信息沿时域分布的信息 D D沿尺度分布的信息沿尺度分布的信息沿尺度分布的信息沿尺度分布的信息 9 9视觉传感器的扫描部分的主要作用是视觉传感器的扫描部分的主要作用是视觉传感器的扫描部分的主要作用是视觉传感器的扫描部分的主要作用是 A A聚成光学图像信号聚成光学图像信号聚成光学图像信号聚成光学图像信号 B B将光学图像信号转换成电信号将光

31、学图像信号转换成电信号将光学图像信号转换成电信号将光学图像信号转换成电信号 C.C.将二维图像信号转换为时间序列一维信号将二维图像信号转换为时间序列一维信号将二维图像信号转换为时间序列一维信号将二维图像信号转换为时间序列一维信号 D D抽出有效信号抽出有效信号抽出有效信号抽出有效信号 10 10热电偶传感器常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是热电偶传感器常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是热电偶传感器常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是热电偶传感器常利用电桥不平衡原理进行补偿，其作用是 A A提高灵敏度提高灵敏度提高灵敏度提高灵敏度 B B扩大量程扩大量程扩大量程扩大量程 C.C.保证测

32、量精度保证测量精度保证测量精度保证测量精度 D.D.提高测量速度提高测量速度提高测量速度提高测量速度 11 11为避免出现信息丢失或信号失真，采样过程中必须满足为避免出现信息丢失或信号失真，采样过程中必须满足为避免出现信息丢失或信号失真，采样过程中必须满足为避免出现信息丢失或信号失真，采样过程中必须满足 A AfsffsfH H B Bfs2ffs2fH H C CfsffsfH H D.fs2f D.fs1 B()1 B xyxy()()0 C0 C xyxy()=1 D()=1 D00 xyxy()1()2f2fH HP.61P.61P.3P.3P.101P.101P.156P.156p.

33、173p.173p.175p.175p.6p.6p.22p.22p.41p.41p.80p.80P.90P.90p.147p.1471/22/20231/22/20233838传感器与测试技术传感器与测试技术三、问答题 2525简单说明压电式传感器与电压放大器间连接电缆发生变简单说明压电式传感器与电压放大器间连接电缆发生变简单说明压电式传感器与电压放大器间连接电缆发生变简单说明压电式传感器与电压放大器间连接电缆发生变化时将引起哪个参数改变，如何解决化时将引起哪个参数改变，如何解决化时将引起哪个参数改变，如何解决化时将引起哪个参数改变，如何解决?答：答：答：答：(1)(1)由于电缆电容与传感器电

34、容并联，必将引起由于电缆电容与传感器电容并联，必将引起由于电缆电容与传感器电容并联，必将引起由于电缆电容与传感器电容并联，必将引起传感器传感器传感器传感器输出电压灵敏度发生变化输出电压灵敏度发生变化输出电压灵敏度发生变化输出电压灵敏度发生变化，引起误差。，引起误差。，引起误差。，引起误差。(2)(2)可采用电荷放大器。可采用电荷放大器。可采用电荷放大器。可采用电荷放大器。2626湿度常用的表示方法有哪些湿度常用的表示方法有哪些湿度常用的表示方法有哪些湿度常用的表示方法有哪些?湿敏元件有哪些类型。湿敏元件有哪些类型。湿敏元件有哪些类型。湿敏元件有哪些类型。答：答：(1)(1)表示方法有绝对湿度和

35、相对湿度；表示方法有绝对湿度和相对湿度；(2)(2)湿敏元件多种多样，如氯化锂湿敏元件、半导体湿敏元件多种多样，如氯化锂湿敏元件、半导体陶瓷湿敏元件、热敏电阻湿敏元件、高分子湿敏元件。陶瓷湿敏元件、热敏电阻湿敏元件、高分子湿敏元件。p.43p.43p.106p.1061/22/20231/22/20233939传感器与测试技术传感器与测试技术三、问答题 2727，试根据电容传感器的工作原理说明其分类，试根据电容传感器的工作原理说明其分类，试根据电容传感器的工作原理说明其分类，试根据电容传感器的工作原理说明其分类?答：答：(1)(1)忽略边缘效应，两平行金属极板组成的电容器的电忽略边缘效应，两平

36、行金属极板组成的电容器的电容量为：容量为：(2)(2)由以上知改变电容的方法有三种：变面积、变介质、由以上知改变电容的方法有三种：变面积、变介质、变极距，即为分类的依据。变极距，即为分类的依据。答：半导体温度传感器以答：半导体温度传感器以P-NP-N结的温度特性为理论基础。结的温度特性为理论基础。当当P-NP-N结的正向压降或反向压降保持不变时，正向电流和结的正向压降或反向压降保持不变时，正向电流和反向电流都随温度的改变而变化，而当正向电流保持不反向电流都随温度的改变而变化，而当正向电流保持不变时，变时，P-NP-N结的正向压降随温度的变化而近似线性变化。结的正向压降随温度的变化而近似线性变化

37、。2828简述半导体温度传感器测温原理。简述半导体温度传感器测温原理。简述半导体温度传感器测温原理。简述半导体温度传感器测温原理。p.98p.98p.15p.151/22/20231/22/20234040传感器与测试技术传感器与测试技术 答：答：答：答：(1)(1)环境温度对传感器的输出信号有较大影响，为消环境温度对传感器的输出信号有较大影响，为消环境温度对传感器的输出信号有较大影响，为消环境温度对传感器的输出信号有较大影响，为消除其影响，故需进行温度补偿。除其影响，故需进行温度补偿。除其影响，故需进行温度补偿。除其影响，故需进行温度补偿。(2)(2)传感器的输出信号与被测量之间的关系，并非

38、线性，故传感器的输出信号与被测量之间的关系，并非线性，故传感器的输出信号与被测量之间的关系，并非线性，故传感器的输出信号与被测量之间的关系，并非线性，故在温度补偿前需进行线性化处理。在温度补偿前需进行线性化处理。在温度补偿前需进行线性化处理。在温度补偿前需进行线性化处理。3030简述确定性信号分类及各自频谱特点。简述确定性信号分类及各自频谱特点。简述确定性信号分类及各自频谱特点。简述确定性信号分类及各自频谱特点。三、问答题 答：答：答：答：根据信号特征确定性信号分为周期性信号与非同期性信号根据信号特征确定性信号分为周期性信号与非同期性信号根据信号特征确定性信号分为周期性信号与非同期性信号根据信

39、号特征确定性信号分为周期性信号与非同期性信号 周期性信号频谱：离散性，收敛性、谐波性周期性信号频谱：离散性，收敛性、谐波性周期性信号频谱：离散性，收敛性、谐波性周期性信号频谱：离散性，收敛性、谐波性 非周期性信号分为准周期信号与瞬态信号，前者谱线离散，后非周期性信号分为准周期信号与瞬态信号，前者谱线离散，后非周期性信号分为准周期信号与瞬态信号，前者谱线离散，后非周期性信号分为准周期信号与瞬态信号，前者谱线离散，后者频谱连续。者频谱连续。者频谱连续。者频谱连续。2929为什么要对传感器信号进行线性化及温度补偿为什么要对传感器信号进行线性化及温度补偿为什么要对传感器信号进行线性化及温度补偿为什么要

40、对传感器信号进行线性化及温度补偿?P.168P.168P.173P.1731/22/20231/22/20234141传感器与测试技术传感器与测试技术四、计算题31.31.某振动传感器固有频率为某振动传感器固有频率为1Hz1Hz，且其阻尼为临界阻尼值的，且其阻尼为临界阻尼值的5555,当用它测量频率为当用它测量频率为4Hz4Hz的振动时，仪表读出的振动时，仪表读出1.25mm1.25mm幅值，试问该幅值，试问该振动的真实幅值和误差百分率为多少振动的真实幅值和误差百分率为多少?补补补补P.194P.1941/22/20231/22/20234242传感器与测试技术传感器与测试技术 32 32某石

41、英晶体受纵向压力某石英晶体受纵向压力某石英晶体受纵向压力某石英晶体受纵向压力F=10(N)F=10(N)的作用，其截面积为的作用，其截面积为的作用，其截面积为的作用，其截面积为5cm5cm2 2，厚度，厚度，厚度，厚度d=0.5cmd=0.5cm，试求：，试求：，试求：，试求：(1)(1)此压电元件两极片间的电压值此压电元件两极片间的电压值此压电元件两极片间的电压值此压电元件两极片间的电压值U U0 0 (2)(2)若压电元件与前置放大器之间的连接电缆的电容为若压电元件与前置放大器之间的连接电缆的电容为若压电元件与前置放大器之间的连接电缆的电容为若压电元件与前置放大器之间的连接电缆的电容为5p

42、F5pF，放大器输入电容为放大器输入电容为放大器输入电容为放大器输入电容为10pF10pF，求此传感器的输出电压，求此传感器的输出电压，求此传感器的输出电压，求此传感器的输出电压U U0 0。(真空中真空中真空中真空中的介电常数的介电常数的介电常数的介电常数 0 0=8.8510=8.8510-12-12FmFm-1-1，石英晶体的压电系数，石英晶体的压电系数，石英晶体的压电系数，石英晶体的压电系数d d1111=2.3X10=2.3X10-12-12C CN N，石英晶体相对介电常数，石英晶体相对介电常数，石英晶体相对介电常数，石英晶体相对介电常数 r r=4.5)=4.5)补补补补P.P.

43、1/22/20231/22/20234343传感器与测试技术传感器与测试技术P.183P.18318418433已知函数已知函数x(t)的频谱为的频谱为X()=Asinc(/2)。求题图信号。求题图信号y(t)的频谱。的频谱。sincx=(sinx)/x解：由已知函数解：由已知函数x(t)的频谱为的频谱为X()=Asinc(/2)，可，可判断判断x(t)为矩形函数；为矩形函数；1/22/20231/22/20234444传感器与测试技术传感器与测试技术 五、应用题五、应用题34.34.有一八位有一八位有一八位有一八位T T形电阻网络数模转换器，设形电阻网络数模转换器，设形电阻网络数模转换器，设

44、形电阻网络数模转换器，设R RF F=3R=3R，若，若，若，若d d7 7d d0 0为为为为0010010000100100时，时，时，时，U U0 0-0.09V-0.09V、试计算、试计算、试计算、试计算d d7 7d d0 0为为为为0001000000010000时的时的时的时的U U0 0为为为为多少伏多少伏多少伏多少伏?P.138P.138解：依题意如果RF=3R，且d7d0为00100100时，U0-0.09V如果数码为00010000，则1/22/20231/22/20234545传感器与测试技术传感器与测试技术 3535应用电容传感器测量金属带材在轧制过程中的厚度，要求：

45、应用电容传感器测量金属带材在轧制过程中的厚度，要求：应用电容传感器测量金属带材在轧制过程中的厚度，要求：应用电容传感器测量金属带材在轧制过程中的厚度，要求：(1)(1)画出原理图；画出原理图；画出原理图；画出原理图；(2)(2)说明其工作原理。说明其工作原理。说明其工作原理。说明其工作原理。答：答：依题意依题意依题意依题意 (1)(1)系统原理图系统原理图系统原理图系统原理图 (2)(2)在带材上下表面各置一块面积相等，与带材距离相等在带材上下表面各置一块面积相等，与带材距离相等在带材上下表面各置一块面积相等，与带材距离相等在带材上下表面各置一块面积相等，与带材距离相等的极板，与板材形成两个电

46、容器，把两块极板用导线连接的极板，与板材形成两个电容器，把两块极板用导线连接的极板，与板材形成两个电容器，把两块极板用导线连接的极板，与板材形成两个电容器，把两块极板用导线连接起来，成为一个极板，带材则是一个流动极板，其起来，成为一个极板，带材则是一个流动极板，其起来，成为一个极板，带材则是一个流动极板，其起来，成为一个极板，带材则是一个流动极板，其C CC C上上上上+C+C下下下下金属带材在向前送进过程中，若厚度发生变化，将金属带材在向前送进过程中，若厚度发生变化，将金属带材在向前送进过程中，若厚度发生变化，将金属带材在向前送进过程中，若厚度发生变化，将引起上、下间隙变化，从而引起引起上、

47、下间隙变化，从而引起引起上、下间隙变化，从而引起引起上、下间隙变化，从而引起C C上上上上、C C下下下下变化，将其接人后变化，将其接人后变化，将其接人后变化，将其接人后续测量电路，可得与厚度变化一致的电压信号续测量电路，可得与厚度变化一致的电压信号续测量电路，可得与厚度变化一致的电压信号续测量电路，可得与厚度变化一致的电压信号(或直接从仪或直接从仪或直接从仪或直接从仪表上显示厚度变化表上显示厚度变化表上显示厚度变化表上显示厚度变化)。P.16P.161/22/20231/22/20234646传感器与测试技术传感器与测试技术2007年以前传感器与检测技术试卷【计算题与应用题型】计算题与应用题

48、型】计算题与应用题型】计算题与应用题型】1.已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求：(1)被测轴的转速是每分钟多少转？(2)在上述情况下，如果计数装置的读数误差为1个数字，其最大转速误差是多少？解：（解：（1）(2)频率计的计数装置读数误差为1个数字，对应的角位移为,转=转故其最大转速误差为（转/分）1/22/20231/22/20234747传感器与测试技术传感器与测试技术2.某转速传感器的结构如图所示，励磁线圈W1和输出线圈W2绕在铁芯1上，十字轮2与被测轴相连，其转速n(r/min)即为被测轴转速。十字轮由铁磁材料制成。(2)给出输出信号给出输出信

49、号e0的频率的频率f与被测轴转速与被测轴转速n的关系。的关系。(3)当励磁线圈施加电压当励磁线圈施加电压ei分别是直流和交分别是直流和交流时，其输出信号流时，其输出信号e0的波形有何区别的波形有何区别?为什么为什么?(1)请说明该传感器在励磁线圈施加直流电压时的工作原理。请说明该传感器在励磁线圈施加直流电压时的工作原理。解：解：(1)这这是是种种电电磁感磁感应应式式转转速速传传感器。当感器。当W1中通入直流中通入直流电电流流后，后，铁铁芯中芯中产产生方向生方向 固定的磁通固定的磁通；十字；十字轮轮位置影响位置影响的大小。在的大小。在图图示位置磁阻最小，十字示位置磁阻最小，十字轮转轮转450时时

50、磁阻最大，因此磁阻最大，因此就会就会发发生生变变化，化，W2中感中感应电动势应电动势也会也会发发生生变变化。被化。被测轴测轴每每转转一周，一周，输输出信号出信号e0会周会周期性期性变变化四次，有四个峰化四次，有四个峰值值。(2)输输出出电动势电动势的的频频率率f与被与被测轴转测轴转速的关系式速的关系式为为；(3)W1通入交流通入交流电压时电压时，e0变为调变为调幅波，当十字幅波，当十字轮轮如如图图所示位置所示位置时输时输出出为为波峰，当十字波峰，当十字轮转轮转450时输时输出出为为波谷；而波谷；而W1通入直流通入直流电压时电压时，e0近近似似为为正弦波。正弦波。1/22/20231/22/20