電大傳感器與測試技術(shù)期末復(fù)習(xí)試題及答案小抄參考資料【最新完整版(已修改)
2025-06-23 15:40 本頁面
【正文】 電大《 傳感器與測試技術(shù) 》期末復(fù)習(xí)試題 及答案 小抄參考資料 1．什么是傳感器？它由哪幾個部分組成？分別起到什么作用？ 2．傳感器技術(shù)的發(fā)展動向表現(xiàn)在哪幾個方面？ 3． 傳感器的性能參數(shù)反映了傳感器的什么關(guān)系？靜態(tài)參數(shù)有哪些？各種參數(shù)代表什么意義？動態(tài)參數(shù)有那些？應(yīng)如何選擇？ 4． 某位移傳感器，在輸入量變化 5 mm 時，輸出電壓變化為 300 mV，求其靈敏度。 5. 某測量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組成，各環(huán)節(jié)的靈敏度為： S1=℃、 S2=、 S3=，求系統(tǒng)的總的靈敏度。 6． 什么是應(yīng)變效應(yīng)？什么是壓阻效應(yīng)？什么是橫向效應(yīng)？ 試說明金屬應(yīng)變片與半導(dǎo)體應(yīng)變片的相同和不同之處 。 應(yīng)變片產(chǎn)生溫度誤差的原因及減小或補償溫度誤差的方法是什么？ 鋼材上粘貼的應(yīng)變片的電阻變化率為 %，鋼材的應(yīng)力為 10kg/mm2。 試求 如圖所示為等強度梁測力系統(tǒng)， 1R 為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏度系數(shù) ?k ，未受應(yīng)變時??1201R ，當(dāng)試件受力 F 時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變 4108 ???? ，求 （ 1）應(yīng)變片電阻變化量 1R? 和電阻相對變化量 11/RR? 。 （ 2）將電阻應(yīng)變片置于單臂測量電橋，電橋電源電壓為直流 3V ，求電橋 輸出電壓是多少 。 （ a） （ b） 圖等強度梁測力系統(tǒng) 1單臂電橋存在非線性誤差，試說明解 決方法。 1 某傳感器為一階系統(tǒng)，當(dāng)受階躍函數(shù)作用時，在 t=0時，輸出為 10mV。t→∞時，輸出為 100mV。在 t=5s 時，輸出為 50mV,試求該傳感器的時間常數(shù)。 13. 交流電橋的平衡條件是什么？ 1R F14．渦流的形成范圍和滲透深度與哪些因素有關(guān) ?被測體對渦流傳感器的靈敏度有何影 響 ? 15．渦流式傳感器的主要優(yōu)點是什么 ? 16．電渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量？ 17．某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑 )(4 mmr? ，工作初始極板間距離 )( mm?? ，介質(zhì)為空氣。問： （ 1）如果極板間距離變化量 )(1 m?? ??? ，電容的變化量 C? 是多少？ （ 2）如果測量電路的靈敏度 )(1001 pFmVk ? ，讀數(shù)儀表的靈敏度 52?k （格／ mV）在 )(1 m?? ??? 時，讀數(shù)儀表的變化量為多少？ 18．寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號影響傳感器 的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。 19．簡述電容式傳感器的優(yōu)缺點。 20．電容式傳感器測量電路的作用是什么？ 21．簡述正、逆壓電效應(yīng)。 22．壓電材料的主要特性參數(shù)有哪些？ 23．簡述電壓放大器和電荷放大器的優(yōu)缺點。 24．能否用壓電傳感器測量靜態(tài)壓力？為什么？ 25．說明霍爾效應(yīng)的原理？ 26．磁電式傳感器與電感式傳感器有何不同？ 27．霍爾元件在一定電流的控制下，其霍爾電勢與哪些因素有關(guān)？ 28．說明熱電偶測溫的原理及熱電偶的基本定律。 29． 將一只靈敏度為 ℃ 的 熱電偶與毫伏表相連 ,已知接線端溫度為 50℃ ,毫伏表的輸出為 60 mv, 求熱電偶熱端的溫度為多少 ? 30．試比較 熱電阻與熱敏電阻的異同。 31．什么是光電效應(yīng)，依其表現(xiàn)形式如何分類，并予以解釋。 32．簡述 CCD 的工作原理。 33．說明光纖傳輸?shù)脑怼? 34．光纖傳感器常用的調(diào)制原理有哪些？ 35．紅外線的最大特點是什么？什么是紅外傳感器？ 36．超聲波在介質(zhì)中有哪些傳播特性？ 37．什么是超聲波的干涉現(xiàn)象？ 38． 為什么電感式傳感器一般都采用差動形式 ? 參考答 案 1．什么是傳感器？它由哪幾個部分組成？分別起到什么作用？ 解 ： 傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測量裝置，能完成檢測任務(wù)； 傳感器由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件，轉(zhuǎn)換電路組成。 敏感元件是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的物理量；轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出作為它的輸入，轉(zhuǎn)換成電路參量；上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。 2．傳感器技術(shù)的發(fā)展動向表現(xiàn)在哪幾個方面？ 解 ： （ 1）開發(fā)新的敏感、傳感材料： 在發(fā)現(xiàn)力、熱、光、磁、氣體等物理量都會使半導(dǎo)體硅材 料的性能改變，從而制 成力敏、熱敏、光敏、磁敏和氣敏等敏感元件后 ，尋找發(fā)現(xiàn)具有新原理、新效應(yīng)的敏感元件和傳感元件。 （ 2）開發(fā)研制新型傳感器及組成新型測試系統(tǒng) ① MEMS 技術(shù)要求研制微型傳感器。如用于微型偵察機的 CCD傳感器、用于管道爬壁機器人的力敏、視覺傳感器。 ② 研制仿生傳感器 ③ 研制海洋探測用傳感器 ④ 研制成分分析用傳感器 ⑤ 研制微弱信號檢 測傳感器 （ 3）研究新一代的智能化傳感器及測試系統(tǒng) ： 如電子血壓計，智能水、電、煤氣、熱量表。它們的特點是傳感器與微型計算機有機結(jié)合，構(gòu)成智能傳感器。系統(tǒng)功能最大程度地用軟件實現(xiàn)。 （ 4）傳感器發(fā)展集成化： 固體功能材料的進一步開發(fā)和集成技術(shù)的不斷發(fā)展，為傳感器集成化開辟了廣闊的前景。 （ 5）多功能與多參數(shù)傳感器的研究： 如同時檢測壓力、溫度和液位的傳感器已逐步走向市場。 3． 傳感器的性能參數(shù)反映了傳感器的什么關(guān)系？靜態(tài)參數(shù)有哪些？各種參數(shù)代表什么意義？動態(tài)參數(shù)有那些？應(yīng)如何選擇？ 解 ： 在生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗中 ， 要對各種各樣的參數(shù)進行檢測和控制 ， 就要求傳感器能感受被測非電量的變化并將其不失真地變換成相應(yīng)的電量 ， 這取決于傳感器的基本特性 ， 即輸出 — 輸入特性。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、 靈敏度 ， 遲滯和重復(fù)性等。 1）傳感器的線性度是指傳感器的輸出與輸入之間數(shù)量關(guān)系的線性程度； 2）傳感器的 靈敏度 S 是指傳感器的輸出量增量 Δy 與引起輸出量增量 Δy 的輸入量增量 Δx的比值 ； 3）傳感器的遲滯是指 傳感器在正（輸入量增大）反（輸入量減?。┬谐唐陂g其輸出 輸入特性曲線不重合的現(xiàn)象； 4）傳感器的 重復(fù)性是指傳感器在輸入量按同一方向 作全量程連續(xù)多次變化時 ， 所得特性曲線不一致的程度 。 5） 傳感器的漂移是指在外界的干擾下，輸出量發(fā)生與輸入量無關(guān)的、不需要的變化。漂移包括零點漂移和靈敏度漂移等。 傳感器的動態(tài)特性是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性 ：頻率響應(yīng)、時間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。 1） 瞬態(tài)響應(yīng)特性 ： 傳感器的瞬態(tài)響應(yīng)是時間響應(yīng)。在研究傳感器的動態(tài)特性時 ， 有時需要從時域中對傳感器的響應(yīng)和過渡過程進行分析。這種分析方法是時域分析法，傳感器對所加激勵信號的響應(yīng)稱瞬態(tài)響應(yīng)。常用激勵信號有階躍函數(shù)、斜坡函數(shù)、脈沖函數(shù)等。 2） 頻率響應(yīng)特性 ： 傳感器對正弦輸入信號的響應(yīng)特性 ， 稱為頻率響應(yīng)特性。頻率響應(yīng)法是從傳感器的頻率特性出發(fā)研究傳感器的動態(tài)特性。 為了減小動態(tài)誤差和擴大頻率響應(yīng)范圍 ， 一般是提高傳感器固有頻率 ωn。 4． 某位移傳感器，在輸入量變化 5 mm 時，輸出電壓變化為 300 mV，求其靈敏度。 解： 其靈敏度 333 0 0 1 0 605 1 0Uk X????? ? ? 5. 某測量系統(tǒng)由傳感器、放大器和記錄儀組
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