【正文】 二、選擇題（每空 3 分，共 27 分） 1．碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎上的， 它能夠將角度轉換為數字編碼，是一種數字式的傳感器。 考試時間為 90 分鐘。穿透法具有以下特點： (1)探測靈敏度較低，不易發(fā)現小缺陷； (2)根據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)可避免盲區(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。 10． 磁電式傳感器有何優(yōu)點 ? 磁電式傳感器直接從被測物體吸收機械能并轉換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定，工作不需要電源，調理電路簡單，靈敏度較高，一 般不需要高增益放大器。每空 3分。 5． 什么叫 壓阻 效應 ? 壓阻效應：沿一塊半導體某一軸向施加一定應力時，除了產生一定應變外，材料的電阻 率也要發(fā)生變化，這種現象稱為半導體的壓阻效應。 A．光電式 B．磁電式 C．電磁式 D．感應同步器 3．在光的作用下，物體內的電子逸出物體表面，向外發(fā)射的現象稱為 ( D )。 4．穩(wěn)定性：又稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在相當長時間內保持其原性能的能力。這種結構可作為傳感器用于 __C__。 A．表面波 B．蘭姆波 C．駐波 D．波型轉換 3．改變電感傳感器的引線電纜后， __C__。 3．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、彈性表 面波型等。 A．小 B．大 C．反射 D．折射 7．傳感器的動態(tài)標定主要是研究傳感器的動態(tài)響應，而與動態(tài)響應有關的參數，對一階傳感器有 __E__。溫度變化會引起光敏元件的光電流及光譜特性等變化。 5．沿應變片軸向的應變 s。在檢測中，應選擇最大靈敏度在需要測量的光譜范圍內的光敏元件，才有可能獲得最高靈敏度。這些條紋是基于光的 __干涉 __效應產生的 8．由于受到 __電阻絲直徑 __的限制，繞線式電位計的分辨力不高。 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．渦流的大小與導體的電阻率 p、導磁率 u、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 w等參數有關。 直射型光電轉速傳感器在電機軸上裝有帶孔的圓盤，圓盤的一邊設置光源，另一邊放置光電元件。兩玻璃圓盤上的凹 面上各鍍以金作為電容傳感器的兩個固定電極，夾在兩凹圓盤中的膜片則為傳感器的可動電極。利用 ____F____可制成半導體光敏電阻。 6．渦流的大小與導體的電阻率 P、導磁率 u、導體厚度 t，以及線圈與導體之間的距離 x、線圈的激磁頻率叫等參數有關。 4．如圖所示是超聲波液位計的 原理圖，簡述其工作原理。 A．駐波 B．蘭姆波 C．折射波 D．波型轉換 ，應對傳感器的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、 ___A__、 _E___、負載效應等技術性能提出基本要求。 B．轉換元件 C．傳感器 D．被測量 2．傳感器的動態(tài)標定主要是研究傳感器的動態(tài)響應，而與動態(tài)響應有關的參數，對一階傳感器有 ___E_____；對二階傳感器有 ___D_____和 ____F____。 6．用渦流傳感器測量金屬板厚度時需不需要 恒溫，為什么？ (IO 分 ) 答：導體的電阻率 JD隨溫度變化，在較小的溫度范圍內導體的電阻率 JD 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。 3．什么是傳感器的動特性？（ 5 分） 答：傳感器的動特性是指傳感器對隨時間變化的輸入量的響應特性。那么當接收點 O與發(fā)射點 S 和介質都處于靜止狀態(tài)時，接收點收到的頻率將 _A_ ；如果接收點以速度 V0與聲波傳播方向同向運動，接收點所收到的頻率 __B__；如果接收點以速度 V0與聲波傳播方向逆向運動，接收點所收到的頻率 _C__。當光柵改變運動方向時，莫爾條紋也隨之改變運動方向，兩者具有 相對應的關系。 7．差動變壓器是互感式電感傳感器，它可以將被測量的變化轉換 為 ___互感系數 _____變化。電子獲得能量后釋放出來，參加導電。 3．什么是傳感器？畫出其組成框圖并介紹各環(huán)節(jié)的功能。動態(tài)特性好的傳感器， B。 6．由不同波源發(fā)出的頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個波在空間相 遇時，某些點振動始終加強，某些點振動始終減弱或消失，這種現象稱為 干涉 現象。 6．只要磁通量發(fā)生變化，就有感應電動勢產生，說出三種產生感應電動勢的方法 ?(10 分 ) 答： (1)線圈與磁場發(fā)生相對運動； (2)磁路中磁阻變化； (3)恒定磁場中線圈面積變化。這種情況下，不管 怎樣調整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調到零；二是由于 —— A 敏感元件 B．轉換元件 C 傳感器 D．被測量 3．當超聲波在一種介質中傳播到界面或遇到另一種介質時，若其方向不垂直于界面，將產生聲波的反射、折剔、及 —— 現象。 7．某些晶體沿著一定方向受到外力作用時，內部會產生極化現象，同時在某兩個表面上產 生大小相等符號相反的電荷；當外力去掉后，又恢復到不帶電狀態(tài)；當作用力方向改變時，電荷的極性也隨著改變：晶體受力所產生的電荷量與外力的大小成正比。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表面的光點距離透鏡 L2 中心的距離為 z，則根據相似三角形的性質，可得出待測距離 D 為： D=bf/x 因此，只要測出 PSD 的光點位置坐標 x的值，即可測出待測體的距離。 (5)電磁干擾。采取減振措施，一般可設置減振彈簧或減振橡膠。必然引起應變片電阻的相對變化，而沿垂直于應變片軸向的橫向應變ε y，也會引起其電阻的相對變化，這種現象稱為橫向效應。 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 最強； Y 軸 稱為 __機械軸 __，沿 y 軸的 機械變形 最明顯； Z 軸稱為光軸或中性軸， Z 軸方向上無壓電效應。 2．絕對誤差是指 ____測理結果 ______與 _____被測參量真值 _____之間所存在的差值的 絕對值。 (5)電磁干擾。采取減振措施，一般可設置減振彈簧或減振橡膠。 共振法的特點是： (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，否則不能進行測量。 16．切削測力儀按原理分為壓電式、電阻應變式兩類。 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。 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任一點的輸出值與其 _理論輸出值 __的偏離 程度。 3．光柵：在玻璃尺或玻璃盤上類似于刻線標尺或度盤那樣，進行長刻線（一般為 1012mm)的密集刻劃，得到黑白相間、間隔相同的細小條紋，沒有刻劃的白的地方透光，刻劃的發(fā)黑，不透光。 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，使輸出為兩電容之差。 ，必須使探頭和工件之間有良好的聲耦合。 3．磁電式傳感器有何優(yōu)點？ 磁電式傳感器直接從被測物體吸收機械能并轉換成電信號輸出，輸出功率大，性能穩(wěn)定， 工作不需要電源、調理電路簡單，靈敏度較高，一般不需要高增益放大器。 (2)傳感器靈敏度，頻率響應特性、穩(wěn)定性、精度。對于高精度的計量測試工作，可安排在恒溫室內進行，在測試的過程中還可采用溫度補償的方法以減小環(huán)境溫度變化對 測試結果的影響。 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明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。 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人金屬板后，引起接收線圈感應電勢E2的變化，金屬板的厚度越大， E2就 __越小 __。 強磁材料 制成，由于 __磁阻 __極小，因而干擾源所產生的磁通大部分被限制在強磁屏蔽體內。 S極板的遮蓋面積； δ一極板間的距離。對于高精度的計量測試工作，可安排在恒溫室內進行，在測試的過程中還可采用溫度補償的方法以減小環(huán)境溫度變化對測試結果的影響。 六、簡述利用 PSD 進行三角法測距的原理。 5． 應變片由 — 金屈絲柵 (敏感柵 )— 、 — 絕緣基片 — 及覆蓋片三部分組成。 9．電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這一現象叫做 電阻絲的應變效應 二、選擇題：選擇正確的答案，將其對應的字母填入橫線處。當外部作用力作用在傳感器的運動部分時，銜鐵將會運動而產生位移，使空氣隙 J 發(fā)生變化。 4．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：導體的電阻率盧隨溫度變化，在較小的溫度范圍內導體的電阻率 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．光敏元件在無光照時，兩端加電壓后產生的電流稱為 __暗電流 __ 3．激光器的種類很多，根據工作物質不同，可以分為固體激光器、氣體激 光器、液體激光器和 半導體 激光器等。 10．由于受到 電阻絲直徑 的限制，繞線式電位計分辨力不高。 A．涂膠 — 一貼片 — 一復查 — 一接線 — 一防護 B．涂膠 — 一接線 — 一復查 — 貼片 — 防護 C．涂膠 — 一防護 — 一貼片 — 一復查 — 一接線 D．涂膠 — 一接線 — 一貼片 — 復查 — 防護 8．當光敏元件加一定電壓時，光電流 I 與光敏元件上光照度 E 之間的關系，稱為 — B— 。 (lO 分 ) 答： ①環(huán)境溫度變化時，由于敏感柵材料的電阻溫度系數的存在，引起應變片電阻相對變化； ②環(huán)境溫度變化時，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數不同，應變片產生附加的拉長（或 壓縮），引起電阻的相對變化。 4．測試系統(tǒng)在通常情況下受到的干擾有機械干擾、光干擾、溫度干擾、濕度干擾和電磁干擾。碼盤按結構可以分為接觸式、 A 和 __C__三種。 B．引線與被測試件 C．基片 與被測試件 D．敏感柵與被測試件 7．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 。試介紹霍爾鉗形電流表的工作原理。試介紹其工作原理。改變 ____導體的電阻率 p____，可以做成測量表面溫度、檢測材質的傳感器；改變 ____導磁率 u____，可以做成測量應力、硬 度的傳感器；改變 ____線圈與導體之間的距離 x____，可以做成測量位移、厚度、振動的傳感器。 A．差動變壓器式 B．互感式 C．自感式 D．渦流式 7．自感式電感傳感器中， ___F_____靈敏度高，對電路的放大倍數要求低，但非線性嚴重，制造裝配困難；____D____靈敏度較低，但有 良好的線性，量程較大，制造裝配比較方便，應用較廣； ____E____的靈敏度更低，但量程大，線性性較好，制造裝配方便，批量生產的互換性強，應用越來越多。 傳感器組成框圖 2．何為熱電阻式傳感器？常用 的熱電阻類型有哪些？（ 10 分） 答：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?？捎脕頊y量線位移和角位移。 A．光照 特性 B．溫度特性 C．光譜特性 D．伏安特性 2．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 隨調制頻率廠變化的關系： I=f1(f)、 S=f2(f)稱為 ___A____。 B．多普勒頻移 C．逆壓電效應 D．正壓電效應 8．應變片絕緣電阻 Rm 是指已粘貼的應變片的引線與被測試件之間的電阻值，通常要求 Rm 的范圍是_____B______。光源發(fā)出的 光照在電機軸上，再反射到光敏元件上。（ 10 分） 答：①環(huán)境溫度變化時，由于敏感柵材料的電阻溫度系數的存在，引起應變片電阻相對變化；②環(huán)境溫度變化時，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數不同，應變片產生附加的拉長（或壓縮），引起電阻的相對變化。 5．光敏元件的兩端加一定偏置電壓后，在某種