【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 __磁柵 __是檢測(cè)位置的基準(zhǔn)尺。 二、選擇題：選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處（每空 2 分，共 28 分） 1．金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比應(yīng)變電阻材料本身的靈敏系數(shù) __A__。 A．小 B．大 C．相等 2．碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎(chǔ)上的 ，它能夠?qū)⒔嵌绒D(zhuǎn)換為數(shù)字編碼，是一種數(shù)字式的傳感器。碼盤按結(jié)構(gòu)可以分為接觸式、 A 和 __C__三種。 B．磁電式 C．電磁式 D．感應(yīng)同步器 3．在光的作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面，向外發(fā)射的現(xiàn)象叫 __A__。 B．壓電效應(yīng) C．磁電效應(yīng) D．聲光效應(yīng) 4．當(dāng)光柵付中任一光柵沿垂直于刻線方向移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋就會(huì)沿近似 __B__ 的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)光柵改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，莫爾條紋也隨之改變運(yùn)動(dòng)方向，兩者具有 相對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 B．垂直于光柵移動(dòng) C．與光柵移動(dòng)方向成 45。角 D．與光柵移動(dòng)方向成 135。角 5．應(yīng)變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、 C 和 D 等。 B．電源的選擇 C．阻值的選擇 D．尺寸的選擇 E．精度的選擇 F．結(jié)構(gòu)的選擇 6．應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的 __B__之間的電阻值。 B．引線與被測(cè)試件 C．基片 與被測(cè)試件 D．敏感柵與被測(cè)試件 7．當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波 。另一部分能量透過(guò)介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為 __C__。 B．蘭姆波 C．折射波 D．波型轉(zhuǎn)換 8．設(shè)在 S 有一靜止聲源，發(fā)出一頻率為 fs 的超聲波，在介質(zhì)中的傳播速度為 C，波長(zhǎng)為 A。那么當(dāng)接收點(diǎn) O與發(fā)射點(diǎn) S 和介質(zhì)都處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，接收點(diǎn)收到的頻率將 _A_ ；如果接收點(diǎn)以速度 V0與聲波傳播方向同向運(yùn)動(dòng)，接收點(diǎn)所收到的頻率 __B__；如果接收點(diǎn)以速度 V0與聲波傳播方向逆向運(yùn)動(dòng)，接收點(diǎn)所收到的頻率 _C__。 A． =fs B． fs C． fs D．與 fs 無(wú)關(guān)， 9．為了滿足測(cè)試的需要，應(yīng)對(duì)傳感器的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、 ___A_、 ___E__和負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。 B．體積 C．溫度性能 D．抗震性 E．動(dòng)態(tài)性能 F．質(zhì)量 三、問(wèn)答題（ 46 分） 1．電容傳感器分為變間距型、變面積型和變介電常數(shù)型三種形式，比較這三種傳感器測(cè)位移時(shí)的 量程、靈敏度、線性度。（ 5 分） 答：變間距型電容傳感器的量程小，靈敏度高，輸入被測(cè)量與輸出電容之間的關(guān)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(cè)量與輸出電容之間的關(guān)系為線性。 2．由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，霍爾鉗形電流表的探頭是用環(huán)形鐵芯做集束器，霍爾器件放在空隙中間，如圖所示。試介紹霍爾鉗形電流表的工作原理。（ 10 分） 答：由安培定律可知，在載流導(dǎo)體周圍會(huì)產(chǎn)生一正比于該電流的磁場(chǎng)，霍爾元件在磁場(chǎng)中產(chǎn)生的霍爾電勢(shì)： UH =KHIB。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(shì)與磁場(chǎng)成正比，通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)量可間接測(cè)得電流的大小。 3．什么是傳感器的動(dòng)特性？（ 5 分） 答：傳感器的動(dòng)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 4．何為傳感器的分辨力和閥值？（ 6 分） 答：分辨力是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定測(cè)量范圍內(nèi)所能檢測(cè)出的被測(cè)輸入量的最小變化值。閾值 是能使傳感器的輸出產(chǎn)生可測(cè)變化量的最小被測(cè)輸入量值，即零點(diǎn)附近的分辨力。 5．如圖所示是 BYM型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖。彈簧管 1 的 自由端與差動(dòng)式電感傳感器的銜鐵 2相連，銜鐵2 位于傳感器兩差動(dòng)線圈 5 和 6 的中間位置。試介紹其工作原理。 答：線圈和銜鐵構(gòu)成差動(dòng)變氣隙自感式電感傳感器，當(dāng)壓力 P 發(fā)生變化時(shí)，彈簧管 1 的自由端產(chǎn)生位移，使銜鐵 2 產(chǎn)生移動(dòng)，使兩差動(dòng)線圈 5 和 6的電感值一個(gè)增加，一個(gè)減少。銜鐵位移的大小決定傳感器輸出信號(hào)的大小，銜鐵移動(dòng)的方向決定輸出信號(hào)的相位，傳感器輸出信號(hào)的大小和相位與兩差動(dòng)線圈電感值的變化、銜鐵的位置、壓力之間有一個(gè)確定的關(guān)系，由此可以測(cè)得壓力的大小。 6．用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需不需要 恒溫，為什么？ (IO 分 ) 答：導(dǎo)體的電阻率 JD隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率 JD 與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。 試卷代號(hào)： 1107 中央廣播電視大學(xué) 20202020 學(xué)年度第二學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試 機(jī)械專業(yè) 傳感器與測(cè)試技術(shù) 試題 一、填空題（每空 2 分，共 26 分） 2020 年 7 月 1．光敏元件的兩端加一定偏置電壓后，在某種光源的特定照度下產(chǎn)生或增加的 電流稱為 ___光電流 ___ 2．當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體吸收或放出熱量（取決于電流相對(duì)溫度梯度的方向），這種現(xiàn)象叫做 __湯姆遜效應(yīng) ____。 3．大氣壓力一般在 960hPa～ 1060hPa范圍內(nèi)變化，要測(cè)量其精確值，選用的傳感器的測(cè)量范圍應(yīng)為 ___960hPa～1060hPa(稍大于此范圍也可 ) ____，量程應(yīng)為 ___l00hPa____ 4．在相同的電壓和相同幅值的光強(qiáng)度下，當(dāng)入射光以不同的正弦交變頻率調(diào)制時(shí)，光敏元件輸出的光電流 I和靈敏度 S 隨調(diào)制頻率 f 變化的關(guān)系： I= fi(f)、 S= f2(f)稱為 __頻率特性 _____ 5．磁柵式傳感器由磁柵、磁頭和檢測(cè)電路組成，其中 ___磁柵 ______是檢測(cè)位置的基準(zhǔn)尺。 6．光電式編碼器由 _____光源 ______、光學(xué)系統(tǒng)、碼盤、 __光電接收元件 ____、處理電路等組成。 7．渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率 p、導(dǎo)磁率 u、導(dǎo)體厚度 t，以及線圈與導(dǎo)體之間的距離 x、線圈的激磁頻率 w 等參數(shù)有關(guān)。改變 ____導(dǎo)體的電阻率 p____，可以做成測(cè)量表面溫度、檢測(cè)材質(zhì)的傳感器；改變 ____導(dǎo)磁率 u____，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬 度的傳感器；改變 ____線圈與導(dǎo)體之間的距離 x____，可以做成測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)的傳感器。 二、選擇題（選擇正確的答案，將其對(duì)應(yīng)的字母填入橫線處。每空 2 分，共 34 分） 1． ___C_____是測(cè)試系統(tǒng)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，將被測(cè)系統(tǒng)或過(guò)程中需要觀測(cè)的信息轉(zhuǎn)化為人們所熟悉的各種信號(hào)。 B．轉(zhuǎn)換元件 C．傳感器 D．被測(cè)量 2．傳感器的動(dòng)態(tài)標(biāo)定主要是研究傳感器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而與動(dòng)態(tài)響應(yīng)有關(guān)的參數(shù)，對(duì)一階傳感器有 ___E_____；對(duì)二階傳感器有 ___D_____和 ____F____。 B．穩(wěn)定時(shí)間 C．超調(diào)量 D．阻尼比 E．時(shí)間常數(shù) F．固有頻率 3．磁頭的作用是讀取磁柵上的記錄信號(hào)，按讀取信號(hào)方式的不同，磁頭可分為 ____C____磁頭和 _____D___磁頭。 A．鑒幅 B．鑒相 C．靜態(tài) D．動(dòng)態(tài) 4．改變電感傳感器的引線電纜后， _C___。 B．必須對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零 C．必須對(duì)整個(gè)儀器重新標(biāo)定 D．不必對(duì)整個(gè)儀器重新調(diào)零 5．固態(tài)壓阻式傳感器靈敏度高，尺寸小，橫向效應(yīng)也小，滯后和蠕變都小，因此適用于 ____B____測(cè)量。 B．動(dòng)態(tài) C．精確 D，隨機(jī) 6．螺管型電感傳感器按照其工作原理應(yīng)屬于 ___C_____傳感器。 A．差動(dòng)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(duì)電路的放大倍數(shù)要求低，但非線性嚴(yán)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(yīng)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(chǎn)的互換性強(qiáng)，應(yīng)用越來(lái)越多。 A．磁電型 B．差動(dòng)變壓器型 C．渦流型 D．變面積型 E．螺管型 F．變氣隙型 G．變磁通型 H．恒定磁通型 8．影響壓電式傳感器工作性能的因素很多，產(chǎn)生誤差的原因主要有： __B__、 __D__、 環(huán)境濕度的影響、基座應(yīng)變的影響和噪聲的影響等。 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(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過(guò)介質(zhì)面，到另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播，稱為 __C__。 A．駐波 B．蘭姆波 C．折射波 D．波型轉(zhuǎn)換 ，應(yīng)對(duì)傳感器的靈敏度、線性度、信噪比、滯后、漂移、 ___A__、 _E___、負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。 B．體積 C．溫度性能 D．抗震性 E．動(dòng)態(tài) 性能 F．質(zhì)量 三、問(wèn)答題（ 40 分） 1．什么是傳感器？畫出其組成框圖并介紹各環(huán)節(jié)的功能。（ 10 分） 答：傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換成與之有確定關(guān)系的、便于精確處理的另外一種量的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。 傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。敏感元件直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一種量；轉(zhuǎn)換元件把敏感元件的輸出量轉(zhuǎn)換成電路參量（電阻、電容、電感）；轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換元件輸出的電路參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量輸出。 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(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。熱電阻的類型包括鉑熱電阻、銅熱電阻、銦電阻、錳電阻等。 3．用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)是否需要恒溫，為什么？（ 10 分） 答：導(dǎo)體的電阻率 lD 隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率』 D 與溫度關(guān)系為線性關(guān)系，在其他條件不變的情況下，導(dǎo)體電阻率的改變可導(dǎo)致渦流傳感器輸出信號(hào)的變化，引起測(cè)量誤差，所以用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度時(shí)需要恒溫。 4．如圖所示是超聲波液位計(jì)的 原理圖，簡(jiǎn)述其工作原理。（ 10 分） 答：如圖所示是自發(fā)自收單換能器方式，換能器安裝在最高液位之上的空氣或氣體中，超聲換能器發(fā)出的超聲脈沖在氣體中從換能器傳至液面，反射后再?gòu)囊好娣祷赝粨Q能器而被接收。如換能器至液面的垂直距離為 L，從發(fā)到收經(jīng)過(guò)的時(shí)間為 t，超聲波在氣體中的傳播速度為 c，則 試卷代號(hào)： 1107 中央廣播電視大學(xué) 20202020 學(xué)年度第一學(xué)期“開(kāi)放本科”期末考試 2020 年 1 月 一、填空題（每空 2 分，共 28 分） 1．磁電式傳感器可用來(lái)測(cè)量線速度和角速度，對(duì)測(cè)得的速度進(jìn)行積分可求出 ___位 移 ____，微分可求出 ___加速度____,磁電式傳感器直接從被測(cè)物體吸收機(jī)械能并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，工作時(shí)不需要 ___電源 ____。 2．測(cè)溫方法可分為 ____接觸 ____法與 ____非接觸 ____法。 3． ___感應(yīng)同步器 _____是利用兩個(gè)平面繞組的互感系數(shù)隨兩者的相對(duì)位置變化而變化的原理，測(cè)量線位移和角位移的傳感器。可用來(lái)測(cè)量線位移和角位移。 4．沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變 ex必然引起應(yīng)變片電阻的相對(duì)變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變 ey也會(huì)引起其電阻的相對(duì)變化，這種現(xiàn)象稱為 ____橫向效應(yīng) ____。 5．壓電材料可分為 ___壓電晶體、 ___壓電陶瓷 __、壓電半導(dǎo)體和高分子壓電材料。 6．渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率 P、導(dǎo)磁率 u、導(dǎo)體厚度 t，以及線圈與導(dǎo)體之間的距離 x、線圈的激磁頻率叫等參數(shù)有關(guān)。同時(shí)改變 x， P 和 u，可以對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行探傷；改變 ____導(dǎo)體的電阻率 p____，可以做成測(cè)量表面溫度、檢測(cè)材質(zhì)的傳感器；改變 ___導(dǎo)體的導(dǎo)磁率 u_____，可以做成測(cè)量應(yīng)力、硬度的傳感器；改變 ____線圈和導(dǎo)體之間的距離x____，可以做成測(cè)量位移、厚度、振動(dòng)的傳感器。 7．當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不 同導(dǎo)體的連接處時(shí)，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) _____。 8．兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體 A和 B 組成一個(gè)回路，其兩端相互連接，只要兩結(jié)點(diǎn)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