【正文】 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。（ 10 分） 圖 853 PSD 光學三角法測距系統(tǒng) 光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡 L1 聚焦后投向待測體的表面。 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？（ 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。 (4)溫度干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對光的屏蔽。 當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。 依據(jù)超聲場中質點的振動與聲能量傳播方向之間的關系來分。 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：幅頻特性應當是常數(shù)（即水平直線）；相頻特性應該是線性關系。 12．超聲波能夠成為射線而定向傳播。 8．利用光生伏特效應制成的光電器件有光敏二極管、光敏三極管和 光電池 等。 4．利用導電材料的 ____電阻率 _____隨本身溫度而變化的溫度電阻效應制成的傳感器，稱為熱電阻式傳感器 。莫爾條 紋是基于光的干涉效應產(chǎn)生的。 試卷代號： 1 107 中央廣播電視大學 20202020 學年度第二學期“開放本科”期末考試 機械專業(yè)傳感器與測試技術試題 2020 年 7 月 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換為與之有確定對應關系的、便于精確處理和應用的另一種量的測量裝置或系統(tǒng)。 (4)濕度干擾。將元件封閉在不透光的殼體內(nèi)，注意對光的屏蔽。 設計測試系統(tǒng)時應考慮的因素：靈敏度、精確度、響應特性、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、結構簡單、易于維修、價格便宜、便于攜帶、通用化和標準化等一系列因素。 脈沖反射法的特點是： (1)探測靈敏度高； (2)能準確地確定缺陷的位置和深度； (3)可用不同波型探測，應用范圍廣。 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。 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。探頭和工件的耦合方式可分為直接接觸法和液浸法二種。 磁柵上記錄信號 ，可分為靜態(tài)磁頭和動態(tài)磁頭。 7．低頻透射式渦流傳感器的測量原理是：當發(fā)射線圈和接收線圈之間放入金屬板后，引起接收線圈感應電勢Ez 的變化，金屬板的厚度越大， E2 就 __越小 __。 3．應變片絕緣電阻是指已粘貼的應變片的 ___引線 ______與 ____被測試件 _______之間的電阻值。這就是光柵。試卷代號： 1107 中央廣播電視大學第一學期“開放本科”期末考試 機械專業(yè)傳感器與測試技術試題 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特性。 4．標定：在明確傳感器的輸出與輸入關系的前提下，利用某種標準器具 對傳感器進行標度。 4．容柵傳感器是在 ___變面積型 ______電容傳感器的基礎上發(fā)展的一種新型傳感器。 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，兩片壓電晶體構成的傳感器有 __串聯(lián) __和 并聯(lián) 兩種接法。 12．超聲波能夠成為射線而定向傳播。 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。莫爾條紋是基于光的干涉效應產(chǎn)生的。 ， 四、常用的超聲波探傷方法有哪些？各有什么特點？（ IO 分） 有共振法、穿透法；脈沖反射法。 五、簡述傳感器的選用原則與設計測試系統(tǒng)時應考慮的因素。 六、影響測試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些？如何防護？ (10 分 ) (1)機械干擾。 (3)溫度干擾。環(huán)境去濕或在設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硅橡膠或環(huán)氧樹脂等灌裝。 2．靜特性：指傳感器在輸入量的各個值處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出與輸入關系，即當輸入量是常量或變化極慢時，輸出與輸入的關系。 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化為人們所熟悉的各種信號。 5．容柵傳感器是在 變面積型 電容傳感器的基礎上發(fā)展的一種新型傳感器。 9．光電式編碼器由光源、光學系統(tǒng)、碼盤、光電接收元件及處理電路等組成。超聲波在液體、固體中衰減很小，因而穿透本領大，碰到雜質或分界面就會有顯著的 __反射 __。 2．什么叫金屬應變片的橫向效應？ 沿應變片軸向的應變ε x。 4．簡述電容式傳感器的工作原理。 四、影響測試系統(tǒng)正常工作的干擾有哪些？如何防護？（ 10 分） (1)機械干擾。 (3)溫度干擾。環(huán)境去濕或在設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硅橡膠或環(huán)氧樹脂等灌裝。它的主要缺點是非線性嚴重， 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。反射光由透鏡 L2 聚焦到一維 PSD 上，形成一個光點。 3．當有電流流過兩個不同導體的連接處時，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 — 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 __，它一般由實驗方法測得。這種現(xiàn)象稱為 — 逆壓電效應 — ，也稱作電致伸縮效應。對于不同波型的超聲波， 其傳播速度 —— A．不同 B．相同 C 成線性關系 D．縱波的聲速約是橫波的一半 2． _______ 是測試系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，將被測系統(tǒng)或過程中需要觀測的信息轉化為人們所熟悉的各種信號。線圈套在鐵芯上，在鐵芯與銜鐵之間有一個空氣隙，空氣隙厚度為 s。 A．靜態(tài)測量 B．靜態(tài)測量和動態(tài)測量 C 動態(tài)測量 D．既不能用于靜態(tài)測量，也不能用于動態(tài)測量 7．零位誤差是評定差動變壓器性能的重要指標之一，產(chǎn)生零位誤差的原因主要有兩個：一是由于次級繞組兩線圈電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，致使產(chǎn)生的感應電動勢幅值不等，相位不同。 2．為什么用應變片測量時必須采用溫度補償措施 ?(6 分 ) 答：粘貼到試件上的電阻應變片，除感受機械應變而產(chǎn)生電阻相對變化外，在環(huán)境溫度變化時，也會引起電阻的相對變化，產(chǎn)生虛假應變，因此需采用溫度補償措施。 (8 分 ) 答：使電極 2 的邊緣電力線平直 ，兩電極間的電場基本均勻，消除和減小邊緣效應，提高電容傳感器的靈敏度和線性度。 試 卷代號： 1107 中央廣播電視大學 20202020 學年度第二學期“開放本科”期末考試 機械專業(yè) 傳感器與測試技術試題 一、填空題（每空 2 分，共 30 分） 2020 年 7 月 1．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口，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 ___。 5．光電式編碼器由光源、光學系統(tǒng)、碼盤、光電接收元件、處理電路等組成。 9．渦流的大小與導體的電阻率ρ、導磁率μ、導體厚度 t，以及線圈與導體之間的距離 x、線圈的激磁頻率ω等參數(shù)有關。 B．差動電路 C．屏蔽電路 D．電橋電路 2．傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性。 B．波長短 C．波長長 D．速度慢 6．在相同的電壓和相同幅值的光強度下，當入射光以不同的正弦交變頻率調制時，光敏元件輸出的光電流 I和靈敏度 S 隨調制頻率 f 變化的關系： I=f1(f)、 s=f2(f)稱為 __A__。 A．壓電系數(shù) B．彈性系數(shù) C．機電耦合系數(shù) D．居里點 三、問答題（ 48 分） 1．為什么用應變片測量時必須采用溫度補償措施？（ 8 分） 答：粘貼到試件上的電阻應變片，除感受機械應變而產(chǎn)生電阻相對變化外，在環(huán)境溫度變化時，也會引起電阻的相對變化，產(chǎn)生虛假應變，因此采用溫度補償措施． 2．如何用磁電式傳感器 ？（ 8 分） 答：當傳感器結構參數(shù)和磁場的磁感應強度確定后，磁電式傳感器的感應電動勢 e與線圈相對磁場的運動速度v 或 ω成正比，可通過磁電式傳感器感應電動勢 e 求得線速度和角速度，再對測得的速度進行積分或微分就可求出位移和加速度。敏感元件直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一種量；轉換元件把敏感元件的輸出量轉換成電路參量 (電阻、電容、電感）；轉換電路將轉換元件輸出的電參數(shù)轉換成電量 輸出。 (12 分 ) 答：直流電橋的平衡條件是： R1R3 =R2R4 試卷代號： 1107 中央廣播電視大學 20202020 學年度第一學期“開放本科”期末考試 機械專業(yè) 傳感器與測試技術試題 一、填空題（每空 2 分，共 26 分） 2020 年 1 月 1．光照射在物體上可以看成一連串具有一定能量的光子轟擊這些物體，一個光子的能量只能給一個電子，因此電子增加的能量為 hv。常用的光源有：發(fā)光二極管、鎢絲燈 泡、電弧燈和石英燈、激光等。 6．差動電感式傳感器與單線圈電感式傳感器相比，線性 __好 _____ 、靈敏度提高 __一倍、測量精度高。 二、選擇題：選擇正確的答案，將其對應的字母填入橫線處（每空 2 分，共 28 分） 1．金屬應變片的靈敏系數(shù)比應變電阻材料本身的靈敏系數(shù) __A__。 B．壓電效應 C．磁電效應 D．聲光效應 4．當光柵付中任一光柵沿垂直于刻線方向移動時，莫爾條紋就會沿近似 __B__ 的方向運動。角 5．應變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、 C 和 D 等。 B．蘭姆波 C．折射波 D．波型轉換 8．設在 S 有一靜止聲源，發(fā)出一頻率為 fs 的超聲波，在介質中的傳播速度為 C，波長為 A。（ 5 分） 答：變間距型電容傳感器的量程小，靈敏度高，輸入被測量與輸出電容之間的關系為非線性：變面積型和變介電常數(shù)型量程大，靈敏度低，傳感器的輸入被測量與輸出電容之間的關系為線性。電 流表中霍爾元件的靈敏度 KH、控制電流 I 為定值，霍爾元件輸出的霍爾電勢與磁場成正比，通過對磁場的測量可間接測得電流的大小。 5．如圖所示是 BYM型壓力傳感器的結構原理圖。銜鐵位移的大小決定傳感器輸出信號的大小，銜鐵移動的方向決定輸出信號的相位，傳感器輸出信號的大小和相位與兩差動線圈電感值的變化、銜鐵的位置、壓力之間有一個確定的關系，由此可以測得壓力的大小。 6．光電式編碼器由 _____光源 ______、光學系統(tǒng)、碼盤、 __光電接收元件 ____、處理電路等組成。每空 2 分，共 34 分） 1． ___C_____是測試系統(tǒng)的第一個環(huán)節(jié)，將被測系統(tǒng)或過程中需要觀測的信息轉化為人們所熟悉的各種信號。 B．必須對整個儀器重新調零 C．必須對整個儀器重新標定 D．不必對整個儀器重新調零 5．固態(tài)壓阻式傳感器靈敏度高，尺寸小，橫向效應也小，滯后和蠕變都小，因此適用于 ____B____測量。 B．環(huán)境 溫度的影響 C．靜電耦合的影響 D．橫向靈敏度 9．當聲波傳播至兩介質的分界面，一部分能量返回原介質，稱為反射波；另一部分能量透過介質面，到另一介質內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為 __C__。 傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成。 3．用渦流傳感器測量金屬板厚度時是否需要恒溫，為什么？（ 10 分） 答：導體的電阻率 lD 隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導體的電阻率』 D 與溫度關系為線性關系，在其他條件不變的情況下，導體電阻率的改變可導致渦流傳感器輸出信號的變化，引起測量誤差，所以用渦流傳感器測量金屬板厚度時需要恒溫。 2．測溫方法可分為 ____接觸 ____法與 ____非接觸 ____法。 5．壓電材料可分為 ___壓電晶體、 ___壓電陶瓷 __、壓電半導體和高分子壓電材料。 8．兩種不同的導體或半導體 A和 B 組成一個回路，其兩端相互連接，只要兩結點處的溫度不同，一端溫度為T，另一端溫度為 T0，則回路中就有電流產(chǎn)生，即回路中存在電動勢，這種現(xiàn)象叫做 ___塞貝克效應 _____。