2022年试卷及答案_传感器与检测技术.docx

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1、同济大学课程考核试卷A 卷20222022 学年其次学期命题教师签名：审核教师签名：课号：102214课名：传感器与检测技术考试考察：考试此卷选为：期中考试()、期终考试( )、重考()试卷年级专业学号姓名得分一、 选择题每题2分，共24 分1. 按敏感元件与被测对象之间的能量关系，传感器可分为传感器。 A温度型和速度型 B物性型和构造型 C机械型和电子型 D能量转换型和能量掌握型2. 二阶传感器系统中，属于其动态特性的表征参数是。A线性度 B灵敏度 C超调量 D漂移3. 为了减小非线性误差，承受差动变隙式电感传感器，其灵敏度和单线圈式传感器相比，()。A. 降低二倍 B. 降低一倍 C. 提

2、高二倍 D. 提高一倍4. 电感式传感器承受变压器式沟通电桥作为测量电路时，如想区分出衔铁位移的方向，则应在电路中加电路。A加法器 B检波 C相敏检波 D鉴频5. 假设两个应变量变化完全一样的应变片接入测量电桥的相对桥臂，则电桥的输出将。A增大 B减小 C不变 D可能增大，也可能减小6. 压电传感器的等效电路，。 A可以等效为电压源，不行等效为电荷源 B可以等效为电压源，不行等效为电荷源C既不行等效为电压源，也不行等效为电荷源 D既可等效为电压源，也可等效为电荷源7. 电涡流在金属导体中的形成范围为A.传感器线圈外径四周 B.传感器线圈内径四周 C.外表 D.外表且传感器线圈外径四周8. 光电

3、耦合器件由发光元件和光电接收元件组成， 。A. 可实现电路隔离，不行进展电平转换 B. 不行实现电路隔离，可进展电平转换C. 可实现电路隔离，可进展电平转换 D. 不行实现电路隔离，不行进展电平转换9. 压电陶瓷与自然石英的压电性能比较，通常 。A压电常数大，居里点低 B压电常数小，居里点高 C压电常数大，居里点高D压电常数和居里点都差不多10. 应变式传感器用电桥做转换电路，理论上电桥输出带有非线性误差的是第1页共页A. 单臂电桥 B半桥 C全桥 D半桥和全桥11. 对热电耦传感器，形成热电势的必要条件是： () A两种导体材料不同；节点所处的温度不同 B两种导体材料一样；节点所处的温度不同

4、； C两种导体材料不同；节点所处的温度一样 D两种导体材料一样；节点所处的温度一样12. 在差动变压器试验中，当衔铁过零位时，输出电压()。A. 幅值：变小，相位：不变 B. 幅值：大小大，相位：不变C. 幅值：变大，相位:反相 D. 幅值：大小大，相位：反相二、填空题每题2分，共16分1. 传感器的输入输出特性指标可分为静态和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的_指标，而频率响应特性是传感器的指标。2. 旋转式编码器可以测量转轴的角位移，其中在任意位置都有固定的数字编码与位置对应，线数为 360 线的增量式编码器区分力为 角度。3. 光电效应分为和两大类。4. 湿敏传感器的工作电源要求承

5、受信号源。5. 霍尔元件一般承受材料。6.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必需是_。7. 热电偶电动势由_电动势和接触电动势两局部组成。8. 莫尔条文的光强度变化近似正弦变化，因此，便于将电信号作进一步细分，即承受技术三 简答题 10分1. 压电传感器分别用两片完全一样的压电元件串联不同极性端互联和单片使用，如下图，所受压力一样，试比较其输出电压、电荷、电容的关系。(5分)2. 何为热电偶的热电效应？问如下图的热电偶热电动势的组成，并写出回路总电势的表达式。三、如下图差动式同心圆电容传感器，其可动极筒外径为 r=9.8mm，固定极筒内径为 R=10mm，上下遮盖长各为 10mm

6、 时；试求电容值 C1 和 C2。当供电电源频率为 60Hz 时。求其容抗值。10 分四、在你所做的形变试验系统中，承受弹性悬臂梁贴应变片的方法协作桥路测量位移。用千分尺读得位移数 x 值，然后记录单臂、半桥和全桥三种桥路的输出电压 u。20 分(1) 简述何谓“应变效应”(2) 画出三种桥路并说明各桥路之间测量灵敏度的关系。(3)画出此传感器的组成方块图并标出各局部组成名称。(4)假设传感器静态方程近似 u=ex,求用端基法在(0x1)区间拟合直线方程。五、有四共性能完全一样的应变片 K=2，将其贴在如下图压力传感器圆板形感压膜片上。：膜片 r=20mm，h=0.3mm，E=21011N/m

7、2， =0.285。现将四个应变片组成全桥测量电路，桥路电源 U=6V，求：20 分(1) 确定应变片在感压膜片上的位置；(2) 画出相应全桥测量电路图；(3) 当被测压力为 0.1Mpa 时，求各应变片的应变值及桥路输出电压值；(4) 该压力传感器是否具有温度补偿作用？为什么？(5) 桥路输出量电压与被测压力之间是否存在线性关系？同济大学课程考核试卷A 卷20222022 学年其次学期命题教师签名：审核教师签名：课号：102214课名：传感器与检测技术考试考察：考试此卷选为：期中考试()、期终考试( )、重考()试卷年级专业学号姓名得分二、 选择题每题2分，共24 分1. 按敏感元件与被测对

8、象之间的能量关系，传感器可分为 D 传感器。A温度型和速度型 B物性型和构造型 C机械型和电子型 D能量转换型和能量掌握型2. 二阶传感器系统中，属于其动态特性的表征参数是 C 。A线性度 B灵敏度 C超调量 D漂移3. 为了减小非线性误差，承受差动变隙式电感传感器，其灵敏度和单线圈式传感器相比，( D )。A. 降低二倍 B. 降低一倍 C. 提高二倍 D. 提高一倍4. 电感式传感器承受变压器式沟通电桥作为测量电路时，如想区分出衔铁位移的方向，则应在电路中加 C 电路。A加法器 B检波 C相敏检波 D鉴频5. 假设两个应变量变化完全一样的应变片接入测量电桥的相对桥臂，则电桥的输出将 A 。

9、A增大 B减小 C不变 D可能增大，也可能减小6. 压电传感器的等效电路， D 。A可以等效为电压源，不行等效为电荷源 B可以等效为电压源，不行等效为电荷源C既不行等效为电压源，也不行等效为电荷源 D既可等效为电压源，也可等效为电荷源7. 电涡流在金属导体中的形成范围为 D A. 传感器线圈外径四周 B.传感器线圈内径四周 C.外表 D.外表且传感器线圈外径四周8. 光电耦合器件由发光元件和光电接收元件组成， C 。A. 可实现电路隔离，不行进展电平转换 B. 不行实现电路隔离，可进展电平转换C. 可实现电路隔离，可进展电平转换 D. 不行实现电路隔离，不行进展电平转换9. 压电陶瓷与自然石英

10、的压电性能比较，通常 A 。 A压电常数大，居里点低 B压电常数小，居里点高 C压电常数大，居里点高D压电常数和居里点都差不多10. 应变式传感器用电桥做转换电路，理论上电桥输出带有非线性误差的是 A A. 单臂电桥 B半桥 C全桥 D半桥和全桥11. 对热电耦传感器，形成热电势的必要条件是： ( A ) A两种导体材料不同；节点所处的温度不同 B两种导体材料一样；节点所处的温度不同； C两种导体材料不同；节点所处的温度一样 D两种导体材料一样；节点所处的温度一样12. 在差动变压器试验中，当衔铁过零位时，输出电压( D )。A. 幅值：变小，相位：不变 B. 幅值：大小大，相位：不变C. 幅

11、值：变大，相位:反相 D. 幅值：大小大，相位：反相三、填空题每题2分，共16分1传感器的输入输出特性指标可分为静态和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的_静态_指标，而频率响应特性是传感器的动态指标。 2旋转式编码器可以测量转轴的角位移，其中确定式编码器在任意位置都有固定的数字编码与位置对应，线数为 360 线的增量式编码器区分力为1角度。6. 光电效应分为 内光电效应和外光电效应两大类。7. 湿敏传感器的工作电源要求承受沟通信号源。8. 霍尔元件一般承受半导体材料。6.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必需是金属。7. 热电偶电动势由_温度差电动势和接触电动势两局部组成。

12、8. 莫尔条文的光强度变化近似正弦变化，因此，便于将电信号作进一步细分，即承受“倍频技 术”技术三 简答题 10分1. 压电传感器分别用两片完全一样的压电元件串联不同极性端互联和单片使用，如下图 ，所受压力一样，试比较其输出电压、电荷、电容的关系。(5分)2. 何为热电偶的热电效应？问如下图的热电偶热电动势的组成，并写出回路总电势的表达式。答：如下图，两种不同性质的导体或半导体材料 A、B 串接成一个闭合回路，假设两接合点处的温度不同，即 TT0，则在两导体间产生热电势，也称热电动势。同时在回路中有肯定大小的电流，这种现象称为热电效应。2 分热电动势组成：两导体的接触电势 单一导体的温差电势。

13、1 分E(T,T ) =e(T)-e (T,T )-e(T )+e (T,T )AB0ABA0AB0B0=e(T)-e(T )-e (T,T )-e (T,T )ABAB0A0B0三、10 分如下图差动式同心圆电容传感器，其可动极筒外径为r=9.8mm，固定极筒内径为R=10mm，上下遮盖长各为 10mm 时；试求电容值 C1 和 C2。当供电电源频率为 60Hz 时。求其容抗值。10 分RrCC2pheR 02p 11解： C1= C2ln= r1=ln(10/ 9.8) 3.6p1=2.75( pF)5分Z1=Z2=jw C = 2p 60 103 2.7510-12j =965(k) 5

14、分四、在你所做的形变试验系统中，承受弹性悬臂梁贴应变片的方法协作桥路测量位移。用千分尺读得位移数 x 值，然后记录单臂、半桥和全桥三种桥路的输出电压u。20 分(1) 简述何谓“应变效应”4 分(2) 画出三种桥路并说明各桥路之间测量灵敏度的关系。6 分3画出此传感器的组成方块图并标出各局部组成名称。4 分(4)假设传感器静态方程近似 u=ex,求用端基法在(0x1)区间拟合直线方程。6 分 解答：1简述何谓“应变效应”4 分金属电阻的相对变化与金属应变之间存在比例关系称为金属的电阻应变效 应。金属丝的应变灵敏系数物理意义为单位应变引起的电阻相对变化。2画出三种桥路并说明各桥路之间测量灵敏度的

15、关系。6 分RB1AR2CRR4DR3IRgBR12A。RgR1R2RgACgRR4D3CRIgg4D R3IK =0.25E( R/R)K =0.5E( R/R)K =E( R/R)123（3） 画出此传感器的组成方块图并标出各局部组成名称。第7页共页工程量敏感元件悬臂梁转换元件应变片电量测量电路桥路关心电源（4） 假设传感器的静态方程近似为 u = ex ，求用端基法在 (0 x 1 )区间拟合直线方程。6 分U = a +kxa =1k=(e-1)/(1-0)=1.78U=1+1.78x每小点 2 分00五、综合题20 分有四共性能完全一样的应变片K=2，将其贴在如下图压力传感器圆板形感

16、压膜片上。：膜片r=20mm，h=0.3mm，E=21011N/m2， =0.285。现将四个应变片组成全桥测量电路，桥路电源U=6V，求：1) 确定应变片在感压膜片上的位置；2) 画出相应全桥测量电路图；3) 当被测压力为 0.1Mpa 时，求各应变片的应变值及桥路输出电压值；4) 该压力传感器是否具有温度补偿作用？为什么？RR32R1R45) 桥路输出量电压与被测压力之间是否存在线性关系？解：(1)应变片在感压膜片上的位置如以下图所示：4 分(2) 全桥测量电路图4 分RR32R1R4RBRA12RgCR4DR3Ig3P 1 - u 23 0.11061 - 0.2852()(3)=| =

17、 -r 2= - 20 10-3 21 4rx=r4h2E4 (0.310-3 )22 1011= -1.53x10-31 分3P 1 - u 23 0.11061 - 0.2852()=|=r 2=- 20 10-3 22 3lx=08h2E8 (0.310-3 )22 1011= 7.66 x10-41 分EU=kg4(e- e12- e+ e346 2) =(-1.53 - 0.77 - 0.77 - 1.53) 10 -3 = 1.38 10 -2(V)42 分(4)该压力传感器具有温度补偿作用，由于R1、R2 的性能完全一样，即它们的 、 、K 都一样，且应变片处于同一温度环境中，满足温度补偿的条件。4 分(5) 由于： R1 =K 1 R1;K 1=20.002 = 0.004所以： R1 =0.004R1由于： R1 R1又Ug又 F所以：Ug F即：桥路输出量电压与被测压力之间存在线性关系。4 分