测试技术复习资料传感器第四章考试重点.docx

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1、测试技术复习资料传感器第四章考试重点测试技术复习资料传感器第四章考试重点 本文关键词：复习资料，第四章，传感器，重点，测试测试技术复习资料传感器第四章考试重点 本文简介：测试技术传感器第四章题型小结一、选择题1.电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的。（A）A.金属导电B.半导体C.非金属D.2.为消退压电传感器电缆分布电容改变对输出灵敏度的影响，可采纳（B）。A.电压放大器B.电荷放大器C.前置放大器D.电容放大器3.磁电式肯定振动速度传感器的数学模型是一测试技术复习资料传感器第四章考试重点 本文内容：测试技术传感器第四章题型小结一、选择题1.电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应

2、工作的。（A）A.金属导电B.半导体C.非金属D.2.为消退压电传感器电缆分布电容改变对输出灵敏度的影响，可采纳（B）。A.电压放大器B.电荷放大器C.前置放大器D.电容放大器3.磁电式肯定振动速度传感器的数学模型是一个（B）。A.一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.高阶环节4.磁电式肯定振动速度传感器的测振频率应（A）其固有频率。A.远高于B.远低于C.等于D.不肯定5.随着电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度将（C）。A.相应减小B.比例增加C.保持不变D.不确定6.压电式加速度计，其压电片并联时可提高（B）。A.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.保持不变7.调频式

3、电涡流传感器的解调电路是（C）。A.整流电路B.相敏检波电路C.鉴频器D.包络检波电路8.压电式加速度传感器的工作频率应当（C）其固有频率。A.远高于B.等于C.远低于D.没有要求9.下列传感器中哪个是基于压阻效应的？（B）A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.磁敏电阻10.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（B）成正比。A.位移B.速度C.加速度D.频率11.石英晶体沿机械轴受到正应力时，则会在垂直于（B）的表面上产生电荷量。A.机械轴B.电轴C.光轴D.晶体表面12.石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（C）。A.大得多B.相接近C.小得多D.不确定13.光敏晶体管的工作原理是基于

4、（B）效应。A.外光电B.内光电C.光生电动势D.光热效应14.一般来说，物性型的传感器，其工作频率范围（A）。A.较宽B.较窄C.较高D.不确定15.金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对改变主要由（B）来确定的。A.贴片位置的温度改变B.电阻丝几何尺寸的改变C.电阻丝材料的电阻率改变D.电阻丝材料长度的改变16.电容式传感器中，灵敏度最高的是（C）。A.面积改变型B.介质改变型C.极距改变型D.不确定17.极距改变型电容传感器相宜于测量微小位移量是因为（B）A.电容量微小影响灵敏度B.灵敏度与极距的平方成反比，间距改变大则产生非线性误差C.非接触测量D.两电容极板之间距离改变小18.高

5、频反射式涡流传感器是基于（A）和集肤效应来实现信号的感受和改变的。A.涡电流B.纵向C.横向D.压电19.压电材料按肯定方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生改变，这称为（D）效应。A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电20.下列传感器中，能量转换型传感器是（A）A.光电式B.应变片C.电容式D.电感式21.测试工作的任务主要是从困难的信号中提取（C）A.干扰噪声信号B.正弦信号C.有用信息D.频域信号22.压电式传感器是属于（B）型传感器A.参量型B.发电型C.电感型D.电容型23.莫尔条纹光栅传感器是（B）的A.数字脉冲式B.干脆数字编码式C.调幅式D.调频式24.磁电式肯定振动速度传感器

6、的动态数学模型是（C）A.一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.积分环节25.电涡流传感器是利用被测（A）的电涡流效应A.金属导电材料B.非金属材料C.PVF2D.陶瓷材料26.当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A）A.变大B.变小C.不变D.不定27.极距改变型电容传感器的灵敏度与（D）A.极距成正比B.极距成反比C.极距的平方成正比D.极距的平方成反比28.压电式加速度传感器的工作频率应（C）其固有频率A.远高于B.等于C.远低于D.不确定29.调频式电涡流传感器的解调电路是（C）A.电荷放大器B.相敏检波器C.鉴频器D.鉴相器30.高频反射式电涡流传感器，其等效阻抗分为等效电阻R和

7、等效电感L两部分，M为互感系数。当线圈与金属板之间距离削减时，上述等效参数改变为（B）A.R减小，L不变，M增大B.R增大，L减小，M增大C.R减小，L增大，M减小D.R增大，L增大，M增大31.为消退压电传感器联接电缆分布电容改变对输出灵敏度的影响，可采纳（B）A.电压放大器B.电荷放大器C.相敏检波器D.鉴相器32.在测量位移的传感器中，符合非接触式测量且不受油污等介质影响的是（D）传感器A.电容式B.压电式C.电阻式D.电涡流式33.半导体热敏电阻随温度上升，其阻值（B）A.上升B.下降C.保持不变D.变为034.为使电缆的长短不影响压电式传感器的灵敏度，应选用（B）放大器A.电压B.电

8、荷C.微分D.积分35.涡流式位移传感器的输出与被测对象的材料（C）A.无关B.不确定C.有关D.只限于测铜37.自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（B）A.提高许多倍B.提高一倍C.降低一倍D.降低许多倍38.变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（A）而增大A.间隙的减小B.间隙的增大C.电流的增大D.电压的增大40.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（C）成正比A.位移B.速度C.加速度D.时间41.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入阻抗（A）A.很大B.很低C.不变D.随意42.半导体应变片的灵敏度和电阻应变片的灵敏度相比（A）A.半导

9、体应变片的灵敏度高B.二者相等C.电阻应变片的灵敏试验高D.不能确定43.若石英晶体沿机轴受到正应力，则会在垂直于（C）的面上产生电荷A.机轴B.电轴C.光轴D.都不44.压电式传感器是个高内阻传感器，因此要求前置放大器的输入阻抗（B）A.很低B.很高C.较低D.较高45.极距改变型电容式传感器，其灵敏度与极距（D）A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比46.随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度（A）A相应减小B比例增加C保持不变D不确定47.压电式加速度计，其压电片并联可提高（B）A.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.电流灵敏度48.（B）的基本工作原理是

10、基于压阻效应A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.压电陶瓷49.可变磁阻式电感传感器，当线圈匝数N及铁芯截面积0确定后，原始气隙0越小，则电感L（B）A.越小B.满意不失真条件C.阻抗匹配D.越大50.压电晶体式传感器其测量电路常采纳（B）A.电压放大器B.电荷放大器C.电流放大器D.功率放大器二、填空题1.涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在沟通磁场中的。感应电动势2.磁电式传感器是把被测物理量转换为的一种传感器。涡电流效应3.将压电晶体置于外电场中，其几何尺寸也会发生改变，这种效应称之为。逆压电效应4.利用电阻随温度改变的特点制成的传感器叫。热电阻传感器5.可用于实现非接触式测量

11、的传感器有和等。涡流式；电容式6.电阻应变片的灵敏度表达式为，对于金属应变片来说：S=，而对于半导体应变片来说S=。7.当测量较小应变值时应选用效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用效应工作的应变片。压阻效应；应变效应8.电容器的电容量，极距改变型的电容传感器其灵敏度表达式为。9.差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应。反相串接10.光电元件中常用的有、和。光敏电阻；光敏晶体管；光电池11.压电传感器在运用放大器时，其输出电压几乎不手电缆长度改变的影响。电荷12.超声波探头是利用压电片的效应工作的。逆压电13.压电传感器中的压电片并联时可提高灵敏度，后接放大器。而串联时可提高灵敏度，应后

12、接放大器。电荷；电压；电压；电压14.电阻应变片的电阻相对改变率是与成正比的。应变值15.电容式传感器有、和3种类型，其中型的灵敏度最高。面积改变型；极距改变型；介质改变型；极距改变型16.霍尔元件是利用半导体元件的特性工作的。霍尔效应17.按光纤的作用不同，光纤传感器可分为和两种类型。功能型；传光型三、名词说明1.一块金属板置于一只线圈旁边，相互间距为，当线圈中有一高频交变电流通过时，便产生磁通。此交变磁通通过邻近金属板，金属板表层上产生感应电流即涡电流，涡电流产生的磁场会影响原线圈的磁通，使线圈的阻抗发送改变，这种现象称为涡流效应。2.某些物质在受到外力作用时，不仅几何尺寸发生改变，而且内

13、部极化，表面上有电荷出现，出现电场，当外力去除后，有重新复原到原来状态，这种现象成为压电效应。3.金属材料在发朝气械变形时，其阻值发生改变的现象成为电阻应变效应。4.将霍尔元件置于磁场中，当相对的两端通上电流时，在另相对的两端将出现电位差，称为霍尔电势，此现象称为霍尔效应。5.当激光照耀到运动物体时，被物体反射或散射的光频率即多普勒频率发生改变，且多普勒频率与物体运动速度成比例，这种现象称为多普勒效应。6.某些半导体元件，当在相对的两端通上电流时，将引起沿电流方向电阻的改变，此现象称为磁阻效应。7.传感器是干脆作用于被测量，并能按肯定规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件。8.半导体材料受

14、到光照时，电阻值减小的现象称为内光电效应。9.压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生改变的现象。10.在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。11.在光的照耀下使物体产生肯定方向电动势的现象称为光生伏打效应。四、计算题3.一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r4mm，工作初始，假如间隙改变量时，电容改变量是多少（真空中介电常数为0=-8.8510-12F/m）。解：电容传感器的灵敏度F/mF/mF/mpF4.一电容测微仪，其传感器的圆形极板的半径r=4mm，工作初始间隙，空气介质，试求：（已知空气介电常数）（1）通过测量得到的电容改变量为，则传

15、感器与工件之间由初始间隙改变的距离（2）假如测量电路的放大倍数，读数仪表的灵敏度格/，则此时仪表指示值改变多少格？解：（1），极距改变型电容传感器灵敏度为：则（2）设读数仪表指示值改变格数为m，则（格）4.有一电阻应变片其灵敏度S=2，R120，设工作时其应变为1010，问R？设将此应变片接成如图所示的电路，试求：应变片mA5V1）无应变时电流表示值；2）有应变时电流表示值；3）电流表指示值相对改变量。解：1）2）3）5.有一钢板，原长，钢板弹性模量，运用BP-3箔式应变片R=120，灵敏度系数S=2，测出的拉伸应变值为300。求：钢板伸长量，应力及。假如要测出1应变值则相应的是多少？解：因为

16、，则有假如要测出1应变值，则五、综合题1设计一台检测钢丝绳断丝的仪器（用原理图表示），并简述其原理。答：利用霍尔元件来检测钢丝绳的断丝状况，其原理图如下图所示：其工作原理为：铁心对钢丝绳局部磁化，当有断丝时，在断口处出现漏磁场，霍尔元件经过此磁场时，将其转换为一个脉动的电压信号。对此信号作滤波、A/D转换后，进入计算机分析，识别出断丝根数及位置。2请画出动态电阻应变仪的原理框图，简述其工作原理，并绘出出图中各点波形。答：动态电阻应变仪的工作原理为：试件在外力作用下变形，贴在它上面的电阻应变片产生相应的电阻改变。振荡器产生高频正弦信号z(t)，作为电桥的工作电压，电桥输出为信号x(t)与载波信号

17、z(t)的乘积，即调制信号xm(t)，此信号经沟通放大后进行相敏检波，由振荡器供应的检波信号与电桥工作电压同频、同相位。相敏检波的结果再进行低通滤波，得到与原信号极性相同、但经放大了的信号。最终，该信号被显示或输入后续设备。3欲测量液体的静压，拟采纳电容式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：弹性膜片与另一金属板组成一电容，如图所示，在压力的作用下，弹性膜片发生变形，使电容的极距发生改变，从而引起电容量的改变。电容器接于具有直流极化电压的电路中，电容的改变有高阻值电阻R转换为电压改变。电压输出与膜片位移速度成正比，从而可测量液体压力。4欲测量液体的动压，拟采纳电感式传感器，试绘

18、出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：P弹性体采样差动变压器式传感器，如图所示。弹性体在压力作用下发生变形，推动与之相连的差动变压器的衔铁在线圈内运动，由于引起线圈互感的改变而产生感应电动势差，此电势差经沟通放大、相敏检波、滤波等处理后输出，输出量反映压力的大小。P电桥放大相敏检波低通显示记录振荡器211应变片2膜片5欲测量液体的动压，拟采纳电阻应变式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：系统的原理框图如图所示。电阻应变片贴于平膜片上，在压力P的作用下，膜片发生变形，致使应变片也发生相应的变形从而引起电阻改变，应变片置于电桥中，作为电桥的桥臂，从而带来电桥输出电压的改变。振

19、荡器产生高频正弦信号，作为电桥的工作电压，电桥输出为信号与载波信号的乘积，即调制信号，此信号经沟通放大后进行相敏检波，由振荡器供应的检波信号与电桥工作电压同频、同相位。相敏检波的结果再进行低通滤波，得到与原信号极性相同、但经放大了的信号p(t)。最终，该信号被显示或输入后续设备。P放大相敏检波显示记录211.压电晶体2.金属膜前置放大P6欲测量液体的动压，拟采纳压电式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：压电晶体在压力P作用下，由于发朝气械变形而使两金属膜极板上集聚数量相等、极性相反的电荷，形成电势差。由于该输出电压很微弱，且压电传感器本身内阻很大，因此将此输出电压信号先经过高

20、输入阻抗低输出阻抗的前置放大器放大，再经过一般放大器放大和相敏检波后，输入显示仪表或记录器进行显示或记录。7欲测量液体的静压，拟采纳机械式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原P波登管连杆机构齿轮指针x理。答：利用波登管的弹性来测量液体的静压力，其原理框图如图所示。液体从波登管的受压端进入管内，使波登管在压力P的作用下发生变形，并在其末端产生与被测压力P呈近似线性关系的位移x，此位移量被与波登管末端相连的曲柄连杆机构转换成角度，并被与之相连的齿轮副放大，最终由与齿轮副相连的指针指示出压力的大小。8有一批涡轮机叶片，须要检测是否有裂纹，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：利用涡

21、流传感器来检测叶片裂纹，其原理框图如图所示。将涡轮机叶片放置在由涡流传感器和电容C组成的谐振回路中，则谐振回路的频率f将随间隙的改变而变更，让涡轮机叶片沿与传感器线圈垂直的方向（一般为水平方向，如图所示）通过传感器磁场，当裂纹处经过时，谐振频率将发生改变。振荡器供应稳定的高频信号电源，当谐振回路的谐振频率与该频率相同时，输出电压最大，当谐振频率因裂纹而改变时，与电源频率失谐，输出信号的幅值也随的改变而改变，相当于一个被调制的调幅波，经放大、检波和滤波后，就可以得知涡轮机叶片的裂纹信息。Hhx1x2运算器LC谐振回路振荡器放大检波滤波LC谐振回路振荡器放大检波滤波R输出R9在轧钢过程中，需检测薄

22、板的厚度，可采样何种传感器？试简述其工作原理。答：可采样涡流传感器，原理图如图所示，系统的工作原理为：差动式测厚，将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下两边，位置固定，间隔为H，设被测钢板厚度为h，两涡流传感器与被测钢板距离分别为x1和x2，涡流传感器和电容C组成谐振回路，则回路频率f将随间隙的改变而变更，使其输出电压幅值也随之改变，经放大、检波和滤波后，可得被测距离x1和x2，将它们输入运算器中进行如下运算，即可实时监测钢板厚度：10如何利用光纤来测量声压？绘出可行方案的压力图，并简述其测量原理。答：利用马赫曾德尔干涉仪原理检测光纤内发生的声-光相位调制，如图所示，激光源光束经过分光镜以后，其

23、一通过长螺卷状的检测光纤。检测光纤在外界声压作用下，使经过其中的光束产生相位改变、随后当它与另一路经过参考光纤(亦呈螺卷状)的参考光束进行叠加，并由光电管转换为电信号，经适当的处理，便可获得光相位改变和相应的声压值。11如何利用电容式传感器来测量微小振动物体的振幅？绘出可行方案的压力图，并简述其测量原理。答：可利用极距改变型电容传感器的原理来测量振动物体的振幅，其原理框图如图所示。传感器电容是振动器谐振回路的一部分，当被测物发生振动时，传感器的电容也随之变更，从而使振动频率发生改变，频率的改变经鉴频器变为电压改变，再经过放大后即可输出或显示被测振幅的大小。12有多种传感器均可进行转速测量，试举

24、出其中的两种，并分别简述其测量原理。答：（a）（b）（c）（1）涡流传感器，其工作原理为（如图a所示）：将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，涡流传感器置于一边，传感器线圈接入LC振荡回路，以回路的振荡频率f作为输出量。当凹口或突起转至涡流传感器处时，由于间距的改变，引起线圈电感改变，从而使振荡频率f发生改变，相当于原振荡频率f经被测频率fx调制，通过鉴频器后即可得被测频率，从而得到被测转速。（2）磁阻式传感器，其工作原理为（如图b所示）：将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，磁阻式传感器置于旋转体一边，当凹口或突起转至传感器处时，变更磁路的磁阻，引起磁力线减弱或增加，使线圈产生感应

25、电动势，其频率即为被测件的频率，从而可得其转速。（3）霍尔传感器，其工作原理为（如图c所示）：将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，霍尔元件和旋转体同置于磁场中，当凹口或突起转至霍尔元件处时，引起磁场改变，霍尔元件将其转换为一个脉动电压信号，此脉动信号的频率即为被测件的转动频率，从而可得被测件的转速。13要测量一钢板的厚度，可用哪些传感器？试举出其中的两种，并分别简述其测量原理。答：Hhx1x2（a）（1）涡流传感器，其工作原理为（如图a所示）：差动式测厚，将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下两边，位置固定，间隔为H，设被测钢板厚度为h，两涡流传感器测得其与被测钢板距离分别为x1和x2，

26、则被测钢板的厚度为为：（b）（2）气动式传感器，其工作原理与涡流传感器类似（如图b所示），也可用差动式测厚：将气动量仪的两个测头分别置于被测件的上下两边，设两测头之间的间隔为H，被测件厚度为h，两气动测头测得其与被测件之间距离分别为x1和x2，则被测钢板的厚度为为：调频振荡器限幅鉴频放大输出14设计利用霍尔元件测量转速的装置，并说明其原理。答：系统原理图如图所示，其工作原理为：将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，霍尔元件和旋转体同置于磁场中，当凹口或突起转至霍尔元件处时，引起磁场改变，霍尔元件将其转换为一个脉动电压信号，此脉动信号的频率即为被测件的转动频率，用调频振荡器输出的频率作为调制

27、信号对其进行调制，再经鉴频和放大后，可得被测件的频率，从而可得其转速。Hhx1x2运算器LC谐振回路振荡器放大检波滤波LC谐振回路振荡器放大检波滤波R输出R15设计用电涡流传感器实时监测扎制铝板厚度的装置，试画出装置的框图，简要说明工作原理。答：利用差动式测厚原理，系统原理图如图所示，其工作原理为：将两涡流传感器分别置于被测钢板的上下两边，位置固定，间隔为H，设被测钢板厚度为h，两涡流传感器与被测钢板距离分别为x1和x2，涡流传感器和电容C组成谐振回路，则回路频率f将随间隙的改变而变更，使其输出电压幅值也随之改变，经放大、检波和滤波后，可得被测距离x1和x2，将它们输入运算器中进行如下运算，即

28、可实时监测钢板厚度：16为什么电容式传感器易受干扰？如何减小干扰？答：(1)传感器两极板之间的电容很小，仅几十个F，小的甚至只有几个F。(2)而传感器与电子仪器之间的连接电缆却具有很大的电容，如屏蔽线的电容最小的l米也有几个F，最大的可达上一百零一个F。这不仅使传感器的电容相对改变大大降低，灵敏度也降低，更严峻的是电缆本身放置的位置和形态不同，或因振动等缘由，都会引起电缆本身电容的较大改变，使输出不真实，给测量带来误差。(3)解决的方法，一种方法是利用集成电路，使放大测量电路小型化，把它放在传感器内部，这样传输导线输出是直流电压信号，不受分布电容的影响;(4)另一种方法是采纳双屏蔽传输电缆，适当降低分布电容的影响。由于电缆分布电容对传感器的影响，使电容式传感器的应用受到肯定的限制。第49页 共49页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页第 49 页 共 49 页