【正文】 的函數(shù)。 7．低頻透射式渦流傳感器的測(cè)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(shì)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)。 驅(qū)動(dòng)。 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(huì)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(cè)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?chǔ)舩。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?chǔ)舮，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)。 3．超聲波的波型有幾種？是根據(jù)什么來分類的？ 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(chǎng)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與聲能量傳播方向之間的關(guān)系來分。4．簡(jiǎn)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(cè)量的變化使式中的ε、S或δ任一參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，電容量C也就隨之變化。四、影響測(cè)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(duì)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(duì)于高精度的計(jì)量測(cè)試工作，可安排在恒溫室內(nèi)進(jìn)行，在測(cè)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(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。 (4)溫度干擾。環(huán)境去濕或在設(shè)計(jì)測(cè)試裝置時(shí)采取防潮措施，如對(duì)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(duì)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δ0的1/5以下，同時(shí)，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(jiǎn)述利用PSD進(jìn)行三角法測(cè)距的原理。（10分）圖853 PSD光學(xué)三角法測(cè)距系統(tǒng) 光源發(fā)出的光經(jīng)透鏡L1聚焦后投向待測(cè)體的表面。反射光由透鏡L2聚焦到一維PSD上，形成一個(gè)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(cè)距離D為： D=bf/x 因此，只要測(cè)出PSD的光點(diǎn)位置坐標(biāo)x的值，即可測(cè)出待測(cè)體的距離。中央廣播電視大學(xué)2003—2004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(cè)試技術(shù)試題 2004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(dòng)，各個(gè)磁疇的磁化強(qiáng)度矢量轉(zhuǎn)動(dòng)，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(cè)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(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)— 4．在自動(dòng)化探傷中，聲源和工件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(cè)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(yàn)方法測(cè)得。7．某些晶體沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生大小相等符號(hào)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性也隨著改變：晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象叫—正壓電效應(yīng)—。反之，如對(duì)晶體施加電場(chǎng)，晶體將在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形；當(dāng)外加電場(chǎng)撤去后，該變形也隨之消失。這種現(xiàn)象稱為—逆壓電效應(yīng)—，也稱作電致伸縮效應(yīng)。 8．超聲波探傷作為無損探傷的主要手段，在工業(yè)檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛，常用的超聲波探傷方法有共振法、—穿透法(透射法)—和脈沖反射法等。9．電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化，這一現(xiàn)象叫做 電阻絲的應(yīng)變效應(yīng) 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26分) 1．聲波在介質(zhì)中傳播的速度稱為聲速。對(duì)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(guān)系 D．縱波的聲速約是橫波的一半 2．_______ 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)。 A 敏感元件 B．轉(zhuǎn)換元件 C傳感器 D．被測(cè)量 3．當(dāng)超聲波在一種介質(zhì)中傳播到界面或遇到另一種介質(zhì)時(shí)，若其方向不垂直于界面，將產(chǎn)生聲波的反射、折剔、及——現(xiàn)象。 A．表面波 B．蘭姆波C駐波 D波型轉(zhuǎn)換4．利用—E—制成的光電舉件有光敏二極管、光敏三極管和光電池等：利用—F—可制成半導(dǎo)體光敏電阻；利用—B—制成的光電鋁件有真空光電管、充氣光電管和光電倍增管。 A壓電效應(yīng) B．外光電效應(yīng) C磁電效應(yīng) D．聲光效應(yīng) E．光生伏特效應(yīng) F．光電導(dǎo)效應(yīng) 5．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：——、——和 A．雙絲自補(bǔ)償法 B．溫度補(bǔ)償法 C單絲自補(bǔ)償法 D．電流補(bǔ)償法 E．電壓補(bǔ)償法 F．橋路補(bǔ)償法 6．如圖所示的結(jié)構(gòu)由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成。線圈套在鐵芯上，在鐵芯與銜鐵之間有一個(gè)空氣隙，空氣隙厚度為s。傳感器的運(yùn)動(dòng)部分與銜鐵相連。當(dāng)外部作用力作用在傳感器的運(yùn)動(dòng)部分時(shí)，銜鐵將會(huì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生位移，使空氣隙J發(fā)生變化。這種結(jié)構(gòu)可作為傳感器用于——。A．靜態(tài)測(cè)量B．靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量C動(dòng)態(tài)測(cè)量D．既不能用于靜態(tài)測(cè)量，也不能用于動(dòng)態(tài)測(cè)量 7．零位誤差是評(píng)定差動(dòng)變壓器性能的重要指標(biāo)之一，產(chǎn)生零位誤差的原因主要有兩個(gè)：一是由于次級(jí)繞組兩線圈電氣參數(shù)和幾何尺寸不對(duì)稱，致使產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)幅值不等，相位不同。這種情況下，不管怎樣調(diào)整銜鐵位置也不能使零位輸出電壓調(diào)到零；二是由于—— A電源幅值及頻率的不穩(wěn)定 B磁性材料磁化曲線的非線性 C溫度變化引起線圈的銅電阻值的變化，從而引起激磁電流和輸出電流的變化D骨架材料高頻損耗小，溫度膨脹系數(shù)小8．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、——、——和負(fù)載效應(yīng)等技術(shù)性能提出基本要求。 A重復(fù)性 B．體積 C溫度性能 D．抗震性 E．動(dòng)態(tài)性能 F．質(zhì)量 三、問答題(48分) 1．什么是傳感器的靜特性?(6分) 答：傳感器的靜特性是指?jìng)鞲衅髟谳斎肓康母鱾€(gè)值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸人關(guān)系，即當(dāng)輸入量是常量或變化極慢時(shí)，輸出與輸入的關(guān)系。 2．為什么用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)必須采用溫度補(bǔ)償措施?(6分) 答：粘貼到試件上的電阻應(yīng)變片，除感受機(jī)械應(yīng)變而產(chǎn)生電阻相對(duì)變化外，在環(huán)境溫度變化時(shí)，也會(huì)引起電阻的相對(duì)變化，產(chǎn)生虛假應(yīng)變，因此需采用溫度補(bǔ)償措施。3．按照工作原理分類和按照輸入量(即被測(cè)量)分類是傳感器最常用的分類方法，這兩種分類方法各有何優(yōu)點(diǎn)?(8分) 答：按照工作原理分類對(duì)于學(xué)習(xí)研究傳感器原理較為有利，按照輸入量(即被測(cè)量)分類便于實(shí)際使用者選用傳感器。 4．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)體的電阻率盧隨溫度變化，在較小的溫度范圍內(nèi)導(dǎo)體的電阻率與溫度關(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。 5．如圖所示是帶有等位環(huán)的乎板電容器結(jié)構(gòu)原理圖，請(qǐng)介紹等位環(huán)的作用。(8分) 答：使電極2的邊緣電力線平直，兩電極間的電場(chǎng)基本均勻，消除和減小邊緣效應(yīng)，提高電容傳感器的靈敏度和線性度。6．只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，說出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法?(10 分) 答： (1)線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)； (2)磁路中磁阻變化； (3)恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。 6．只要磁通量發(fā)生變化，就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，請(qǐng)說出三種產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法。(10分)答： (1)線圈與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)； (2)磁路中磁阻變化； (3)恒定磁場(chǎng)中線圈面積變化。試卷代號(hào)：1107中央廣播電視大學(xué)20032004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(cè)試技術(shù)試題一、填空題（每空2分，共30分）2004年7月1．將柵距相同的兩塊光柵的刻線面相對(duì)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___。這些條紋是基于光的 干涉 效應(yīng)產(chǎn)生的。2．光敏元件在無光照時(shí)，兩端加電壓后產(chǎn)生的電流稱為__暗電流__ 3．激光器的種類很多，根據(jù)工作物質(zhì)不同，可以分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和 半導(dǎo)體 激光器等。4．屏蔽是常用的抗干擾技術(shù)，可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和____電磁_(tái)_____屏蔽。5．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。6．由不同波源發(fā)出的頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個(gè)波在空間相遇時(shí)，某些點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)振動(dòng)始終減弱或消失，這種現(xiàn)象稱為 干涉 現(xiàn)象。7．對(duì)霍爾元件可采用恒流驅(qū)動(dòng)或恒壓驅(qū)動(dòng)， 恒流 線性度高，精度高，受溫度影響小； 恒壓 電路簡(jiǎn)單，但性能較差，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場(chǎng)合。 8．為使測(cè)試工作正常進(jìn)行，必須采用抗干擾技術(shù)抑制電路中的噪聲，常見的方法有屏蔽、接地和 濾波 等。 9．渦流的大小與導(dǎo)體的電阻率ρ、導(dǎo)磁率μ、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ω等參數(shù)有關(guān)。同時(shí)改變x，ρ和μ，可以對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行探傷；改變導(dǎo)體的電阻率ρ，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μ，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。10．由于受到 電阻絲直徑 的限制，繞線式電位計(jì)分辨力不高。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22分） 1．將電容量轉(zhuǎn)換成電量的電路稱作電容式傳感器的轉(zhuǎn)換電路，它們的種類很多，目前較常采用的有__D__、調(diào)頻電路、脈沖調(diào)寬電路和運(yùn)算放大器式電路等。 B．差動(dòng)電路 C．屏蔽電路 D．電橋電路 2．傳感器的動(dòng)態(tài)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。動(dòng)態(tài)特性好的傳感器，B。 A．其測(cè)量的絕對(duì)誤差與儀表的滿量程之比小 B．其輸出量隨時(shí)間變化的曲線與被測(cè)量隨時(shí)間變化的曲線一致或者相近 C．其輸出量中與被測(cè)輸入量無關(guān)的變化小 D．其動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型可以用線性常系數(shù)微分方程來表示 3．當(dāng)聲波傳播至兩介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分能量返回原介質(zhì)，稱為反射波；另一部分能量透過介質(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 4．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：_A__C_和F A．雙絲自補(bǔ)償法 B．溫度補(bǔ)償法 C．單絲自補(bǔ)償法 D．電流補(bǔ)償法 E．電壓補(bǔ)償法 F．橋路補(bǔ)償法 5．超聲波的頻率高(可達(dá)109 Hz)，因而_____B____，繞射現(xiàn)象小，方向性好，能夠成為射線而定向傳播。 B．波長(zhǎng)短 C．波長(zhǎng)長(zhǎng) D．速度慢 6．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=f1(f)、s=f2(f)稱為__A__。 B．光照特性 C．光譜特性 D．伏安特性 7．粘貼應(yīng)變片做好準(zhǔn)備工作后要進(jìn)行的工作是：_A___。 A．涂膠—一貼片—一復(fù)查—一接線—一防護(hù) B．涂膠—一接線—一復(fù)查—貼片—防護(hù) C．涂膠—一防護(hù)—一貼片—一復(fù)查—一接線 D．涂膠—一接線—一貼片—復(fù)查—防護(hù) 8．當(dāng)光敏元件加一定電壓時(shí)，光電流I與光敏元件上光照度E之間的關(guān)系，稱為—B—。 B．光照特性 C．光譜特性 D．伏安特性 9．壓電材料開始 壓電特性時(shí)的溫度叫__D__。 A．壓電系數(shù) B．彈性系數(shù) C．機(jī)電耦合系數(shù) D．居里點(diǎn)三、問答題（48分） 1．