【正文】 專業(yè)好文檔 試卷代號： 1107 機(jī)械專業(yè)傳感器與測試技術(shù)試題 2020 年 1 月 一、簡答題（每小題 5 分，共 20 分） 1．動特性：指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 2．分辨力：傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)所能檢測出被測輸入量的最小變化值。 3．光柵：在玻璃尺或玻璃盤上類似于刻線標(biāo)尺或度盤那樣，進(jìn)行長刻線（一般為 1012mm)的密集刻劃，得到黑白相間、間隔相同的細(xì)小條紋，沒有刻劃的白的地方透光，刻劃的發(fā)黑，不透光。這就是光柵。 4．標(biāo)定：在明確傳感器的輸出與輸入關(guān)系的前提下，利用某種標(biāo)準(zhǔn)器具對傳感器進(jìn)行標(biāo)度。 二、填空題 （每空 1 分，共 30 分） 1．靜態(tài)誤差是指傳感器在全量程內(nèi)任一點(diǎn)的輸出值與其 _理論輸出值 __的偏離 程度。 2．傳感器的動態(tài)數(shù)學(xué)模型是指傳感器在受到隨時間變化的 ____輸入量 _______作用時，輸出與輸入之間的關(guān)系，通常稱為 ____動態(tài)模型 _______。 3．應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的 ___引線 ______與 ____被測試件 _______之間的電阻值。 4．容柵傳感器是在 ___變面積型 ______電容傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型傳感器。 5．變介電常數(shù)型電容 傳感器可根據(jù)極間介質(zhì)的 _____介電常數(shù) ________隨溫度、濕度改變而改變來測量溫度、濕度等。 6．為了改善變極距式電容傳感器的非線性，可以采用差動技術(shù)，使輸出為兩電容之差。 7．低頻透射式渦流傳感器的測量原理是：當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈之間放入金屬板后，引起接收線圈感應(yīng)電勢 Ez 的變化，金屬板的厚度越大， E2 就 __越小 __。 8．壓電式傳感器中常采用兩片或兩片以上壓電晶體組合在一起使用，兩片壓電晶體構(gòu)成的傳感器有 __串聯(lián) __和 并聯(lián) 兩種接法。 9．電荷放大器是一種輸出電 壓與輸入電荷量成正比的前置放大器。 10．對霍爾元件可采用 _電流 ___驅(qū)動或 __電壓 __驅(qū)動。 磁柵上記錄信號 ，可分為靜態(tài)磁頭和動態(tài)磁頭。 12．超聲波能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中 __衰減 __很小，因而穿透本質(zhì)大，碰到雜質(zhì)或分界面就會有顯著的 __反射 __。 ，必須使探頭和工件之間有良好的聲耦合。探頭和工件的耦合方式可分為直接接觸法和液浸法二種。 14．超聲波測厚儀從原理上分主要 有共振式和脈沖反射式 15．測試系統(tǒng)中噪聲的形成必須具備噪聲源、耦合通道和對噪聲敏感的接受電路三個基本因素。 16．切削測力儀按原理分為壓電式、電阻應(yīng)變式兩類。 17．測溫方法可分接觸法與非接觸法。 三、問答題（每小題 5 分，共 20 分） 1．什么是莫爾條紋？ 將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角θ，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。 2．熱電阻式傳感器有哪些類 型？ 專業(yè)好文檔 熱電阻的類型包括鉑熱電阻、銅熱電阻、銦電阻、錳電阻等。 3．磁電式傳感器有何優(yōu)點(diǎn)？ 磁電式傳感器直接從被測物體吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定， 工作不需要電源、調(diào)理電路簡單，靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。 4．聲波形成干涉條件是什么？ 頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個波在空間相遇。 ， 四、常用的超聲波探傷方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？（ IO 分） 有共振法、穿透法；脈沖反射法。 共振法的特點(diǎn)是： (1)可精確地測厚，特別適宜測量薄板及薄壁管； (2)工件表面光潔度要求高，否則不能進(jìn)行測量。 穿透法具有以下特點(diǎn)： (1)探測靈敏度較低，不易發(fā)現(xiàn)小缺陷； (2)根據(jù)能量的變化即可判斷有無缺陷，但不能定位； (3)適宜探測超聲波衰減大的材料； (4)可避免肓區(qū)，適宜探測薄板； (5)指示簡單，便于自動探傷； (6)對兩探頭的相對距離和位置要求較高。 脈沖反射法的特點(diǎn)是： (1)探測靈敏度高； (2)能準(zhǔn)確地確定缺陷 的位置和深度； (3)可用不同波型探測，應(yīng)用范圍廣。 五、簡述傳感器的選用原則與設(shè)計測試系統(tǒng)時應(yīng)考慮的因素。（ 10 分） 傳感器的選用原則和應(yīng)考慮的因素： (1)仔細(xì)研究所測試的信號、分析測試環(huán)境和干擾因素、根據(jù)測試范圍確定選用什么樣的傳感器、確定測試方式、考慮傳感器的體積被測位置是否能安下，傳感器的來源、價格等因素。 (2)傳感器靈敏度，頻率響應(yīng)特性、穩(wěn)定性、精度。 設(shè)計測試系統(tǒng)時應(yīng)考慮的因素：靈敏度、精確度、響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性、測量方式、各環(huán)節(jié)之間的配合、并盡量兼顧體積小、重量 輕、結(jié)構(gòu)簡單、易于維修、價格便宜、便于攜帶、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化等一系列因素。 六、影響測試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些？如何防護(hù)？ (10 分 ) (1)機(jī)械干擾。采取減振措施，一般可設(shè)置減振彈簧或減振橡膠。 (2)光干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對光的屏蔽。 (3)溫度干擾。采用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成屏蔽罩將需要防護(hù)的裝置屏蔽起來，并使罩內(nèi)溫度分布均勻。對于高精度的計量測試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，在測試的過程中還可采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ詼p小環(huán)境溫度變化對測試結(jié)果的影響。 (4)濕度干擾。環(huán)境去濕或在設(shè)計測試裝置時采取防潮措施，如對電氣元件和印刷電路板等浸漬防潮漆或用機(jī)硅橡膠或環(huán)氧樹脂等灌裝。 (5)電磁干擾。屏蔽、接地和濾波等。 試卷代號： 1 107 中央廣播電視大學(xué) 20202020 學(xué)年度第二學(xué)期“開放本科”期末考試 機(jī)械專業(yè)傳感器與測試技術(shù)試題 2020 年 7 月 專業(yè)好文檔 一、簡答題（每小題 5 分，共 20 分） 1．傳感器：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、便于精確處理和應(yīng)用的另一種量的測量裝置或系統(tǒng)。 2．靜特性：指傳感器在輸入量的各 個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時，輸出與輸入的關(guān)系。 3．霍爾效應(yīng)：金屬或半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流 I，在與薄片垂直方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的磁場，那么在垂直于電流和磁場方向的薄片的另兩側(cè)會產(chǎn)生電動勢 UH， UH的大小正比于控制電流 I 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 4．莫爾條紋：將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對重疊在一起，并且使二者柵線有很小的交角θ，這樣就可以看到在近似垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。莫爾條紋是基于光的干涉效應(yīng)產(chǎn)生的。 二、填空題（每空 1 分，共 30 分 J 1．傳感器是測試系統(tǒng)的第一環(huán)節(jié)，將被測系統(tǒng)或過程中需要觀測的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號。 2．絕對誤差是指 ____測理結(jié)果 ______與 _____被測參量真值 _____之間所存在的差值的 絕對值。 3．為了消除應(yīng)變片的溫度誤差，可采用的溫度補(bǔ)償措施包括： 單絲自補(bǔ)償法、雙絲自補(bǔ)償法 和 橋路補(bǔ)償法 。 4．利用導(dǎo)電材料的 ____電阻率 _____隨本身溫度而變化的溫度電阻效應(yīng)制成的傳感器，稱為熱電阻式傳感器。 5．容柵傳感器是在 變面積型 電容傳感器的基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型傳感器。 6．當(dāng)自感式傳感器結(jié)構(gòu)和材料確定后，電感 L 為空氣隙截面積 及 空氣隙的函數(shù)。 7．低頻透射式渦流傳感器的測量原理是：當(dāng)發(fā)射線圈和接收線圈之間放人金屬板后，引起接收線圈感應(yīng)電勢 E2 的變化，金屬板的厚度越大， E2 就 __越小 __。 8．利用光生伏特效應(yīng)制成的光電器件有光敏二極管、光敏三極管和 光電池 等。 9．光電式編碼器由光源、光學(xué)系統(tǒng)、碼盤、光電接收元件及處理電路等組成。 10．石英晶體的 X 軸稱為 __電軸 __，垂直于 X 軸的平面上 壓電效應(yīng) 最強(qiáng)； Y 軸 稱為 __機(jī)械軸 __，沿 y 軸的 機(jī)械變形 最明顯； Z 軸稱為光軸或中性軸， Z 軸方向上無壓電效應(yīng)。 _電流 _驅(qū)動或 __電壓 __ 驅(qū)動。 12．超聲波能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透本領(lǐng)大，碰到雜質(zhì)或分界面就會有顯著的 __反射 __。 13．多普勒效應(yīng)引起的頻率變化稱為 _多普勒頻移 ___。 強(qiáng)磁材料 制成，由于 __磁阻 __極小，因而干擾源所產(chǎn)生的磁 通大部分被限制在強(qiáng)磁屏蔽體內(nèi)。 三、問答題（每小題 5 分，共 20 分】 1．無失真檢測的條件是什么？ 傳感器無失真檢條件是：幅頻特性應(yīng)當(dāng)是常數(shù)（即水平直線）；相頻特性應(yīng)該是線性關(guān)系。 2．什么叫金屬應(yīng)變片的橫向效應(yīng)？ 沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變ε x。必然引起應(yīng)變片電阻的相對變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變ε y，也會引起其電阻的相對變化，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。 3．超聲波的波型有幾種？是根據(jù)什么來分類的？ 專業(yè)好文檔 超聲波的波型有縱波、橫波、表面波（亦稱瑞利波）、蘭姆波。 依據(jù)超聲場中質(zhì)點(diǎn)的振動與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來分。 4．簡述電容式傳感器的工作原理。 兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應(yīng)，其電容量為 C= 式中：ε 極板間介質(zhì)的介電常數(shù) 。 S極板的遮蓋面積； δ一極板間的距離。 當(dāng)被測量的變化使式中的ε、 S 或δ任一參數(shù)發(fā)生變化時，電容量 C 也就隨之變化。 四、影響測試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些？如何防護(hù)？（ 10 分） (1)機(jī)械干擾。采取減振措施，一般可設(shè)置減振彈簧或減振橡膠。 (2)光干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)， 注意對光的屏蔽。 (3)溫度干擾。采用導(dǎo)熱性良好的金屬材料制成屏蔽罩將需要防護(hù)的裝置屏蔽起來，并使罩內(nèi)溫度分布均勻。對于高精度的計量測試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，在測試的過程中還可采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ詼p小環(huán)境溫度變化對測試結(jié)果的影響。 (4)溫度干擾。環(huán)境去濕或在設(shè)計測試裝置時采取防潮措施，如對電氣元件和印刷電路板等浸漬防潮漆或用機(jī)硅橡膠或環(huán)氧樹脂等灌裝。 (5)電磁干擾。屏蔽、接地和濾波等。 五、螺管型電感傳感器與變氣隙型電感傳感器有何優(yōu)缺點(diǎn)？（ 10 分 J 答：變氣隙型靈敏 度高，因而它對電路的放大倍數(shù)要求低。它的主要缺點(diǎn)是非線性嚴(yán)重， 為了減小非線性，量程就必須限制在較小范圍內(nèi)，通常為氣隙δ 0 的 1/5 以下，同時，這種傳感器制造裝配困難。螺管型的靈敏度低，但量程大，線性較好，制造裝配方便，批量生產(chǎn)的互換性強(qiáng)。 六、簡述利用 PSD 進(jìn)行三角法測距的原理。（ 10 分） 圖 853 PSD 光學(xué)三角法測距系統(tǒng) 光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡 L1 聚焦后投向待測體的表面。反射光由透鏡 L2 聚焦到一維 PSD 上，形成一個光點(diǎn)。若透鏡 L1 與 L2 間的中心距離為 6，透鏡 L2 到 PSD 表面之間的距離（即 透 鏡 L2 的焦距）為 f，聚焦在 PSD 表面的光點(diǎn)距離透鏡 L2 中心的距離為 z，則根據(jù)相似三角形的性質(zhì)，可得出待測距離 D 為： D=bf/x 因此，只要測出 PSD 的光點(diǎn)位置坐標(biāo) x 的值，即可測出待測體的距離。 專業(yè)好文檔 中央廣播電視大學(xué) 2020— 2020 學(xué)年度第一學(xué)期“開放本科”期末考試 機(jī)械專業(yè)傳感器與測試技術(shù)試題 2020 年 1 月 一、埴空題 [每空 2 分．共 26 分） 1．鐵磁材料在外力的作用下，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)變，從而產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致各磁疇間的界限發(fā)生移動，各個磁疇的磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動，破壞了平衡狀態(tài)，使材 料的總磁化強(qiáng)度隨之發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為 — 壓磁效應(yīng) — 。 2．用于檢測的超聲波換能器有 壓電型 、磁致伸縮型、電磁型、有振板型和彈性 表面波型等。 3．當(dāng)有電流流過兩個不同導(dǎo)體的連接處時，此處便吸收或放出熱量 (取決于電流的方向 )，這種現(xiàn)象叫做 — 帕爾貼效應(yīng) — 4．在自動化探傷中，聲源和工件之間有相對運(yùn)動，由缺陷反射回來的超聲波的頻率將與聲源發(fā)射超聲波的頻率有所不同，這種現(xiàn)象即為 — 多普勒效應(yīng) — ，由此效應(yīng)引起的頻率變化稱為 — 多普勒頻移 — 。 5．應(yīng)變片由 — 金屈絲柵 (敏感柵 )— 、 — 絕緣基片 — 及覆蓋片三部分組成。 — 金屬絲柵 (敏感柵 )— 兩頭焊有引出線，作連接測量導(dǎo)線用。 6．傳感器在正 (輸人量增大 )反 (輸入量減小 )行程中輸出輸入曲線不重合稱為 __遲滯 __，它一般由實(shí)驗方法測得。 7．某些晶體沿著一定方向受到外力作用時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在某兩個表面上產(chǎn) 生大小