最新国家开放大学电大《传感器与测试技术》期末题库及答案

最新国家开放大学电大《传感器与测试技术》期末题库及答案

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《传感器与测试技术》题库及答案一

一、简答题(每题6分。共24分)

1．静特性：

2．线性度：

3．涡流效应：

4．磁电式传感器有何优点?

二、选择题(每空3分，共30分)

1．将电容量转换成电量的电路称作电容式传感器的转换电路，它们的种类很多，目前较常采用的有( )、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等。

A．滤波电路 B．差动电路

C．屏蔽电路 D．电桥电路

2．传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器，( )。

A．其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小

B．其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近

C．其输出量中与被测输入量无关的不需要的变化小

D．其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示

3．当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为( )。

A．驻波 B．兰姆波

C．折射波 D．波型转换

4．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：单丝自补偿法、( )和桥路补偿法。

A．双丝自补偿法 B．温度补偿法

C．电流补偿法 D．电压补偿法

5．超声波的频率高(可达l09Hz)，因而( )，绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播。

A．速度快 B．波长短

C．波长长 D．速度慢

6．在相同的电压和相同幅值的光强度下，当入射光以不同的正弦交变频率调制时，光敏元件输出的光电流J和灵敏度S随调制频率厂变化的关系：If1(f),Sf2(f)称为( )。

A．频率特性 B．光照特性

C．光谱特性 D．伏安特性

7．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质，其方向不垂直于界面时，将产生声波的反射、折射及( )现象。

A．表面波 B．兰姆波

C． 驻波 D．波型转换

8．当光敏元件加一定电压时，光电流J与光敏元件上光照度E之间的关系，称为( )。

A．温度特性 B．光照特性

C．光谱特性 D．伏安特性

9．压电材料开始丧失压电特性时的温度叫( )。

A．压电系数 B．弹性系数

C．机电耦合系数 D．居里点

10．粘贴应变片做好准备工作后要进行如下工作( )。

A．涂胶一贴片一复查一接线一防护 B．涂胶一接线一复查一贴片一防护

C 涂胶一防护一贴片一复查一接线 D．涂胶一接线一贴片一复查一防护

三、综合题(共46分)

1．如图所示结构可用于转速测量，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上，与转轴一起旋转。简述其工作原理。(12分)

2．用涡流传感器测量金属板厚度时是否需要恒温，为什么?(10分)

3．如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分)

4．两金属应变片R1和R2阻值均为l20，灵敏系数k=2；两应变片一受拉，另一受压，应变均为1000。两者接人直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U=5V。(14分)求： (1)R和R／R；

(2)电桥的输出电压U

o试题答案及评分标准

(供参考)

一、简答题(每题6分。共24分)

1．静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输人关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。

2．线性度：实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为非线性误差或线性度。

3．涡流效应：当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。 4．磁电式传感器有何优点?

磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调整电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。

二、选择题(每空3分。共30分)

1．D 2．B 3．C 4．A 5．B

6．A 7．D 8．B 9．D l0．A

三、综合题(共46分)

1．如图所示结构可用于转速测量，由导磁材料制成的齿轮安装在被测转轴上，与转轴一起旋转。简述其工作原理。(12分)

答案要点：(1)如图所示是一种开磁路变磁通式传感器的结构，齿轮安装在被测转轴上，与转轴一起旋转。当齿轮转动时，每转过一个齿，磁路的磁阻就变化一次，因而磁通量也变化一次，线圈中产生感应电动势。(6分)

(2)线圈中产生的感应电动势的变化频率等于齿轮的齿数和转速的乘积，由此可测得转轴的转速。(6分)

2．用涡流传感器测量金属板厚度时是否需要恒温，为什么?(10分)

答案要点：(1)导体的电阻率p随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率』D与温度关系为线性关系。(4分)．

(2)在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误

差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。(6分)

3．如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(10分)

答案要点：使电极2的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。

4．两金属应变片R。和R。阻值均为12012，灵敏系数忌一2；两应变片一受拉，另一受压，应变均为1000／z￡。两者接人直流电桥组成半桥双臂工作电桥，电源电压U一5V。(14分)

求：(1)

(2)电桥的输出电压

答案要点：灵敏系数

则

《传感器与测试技术》题库及答案二

一、填空题(10分。每空l分)

1．干扰的来源有 、 和供电系统干扰

2．PID调节器由 、 和 三部分组成。

3．集成运算放大器单元电路包括：输入级、 、 和 四部分。

4．直流电动机由定子和 两大部分组成，在它们之间是

二、选择题(20分，每小题2分)

1．集成稳压器7808的输出电压为( )。

A．8V B．一8V

C．12V D．79V

2．317为( )集成稳压器。

A．三端可调正电压输出 B．固定型正电压输出

C．固定型负电压输出 D．三端可调负电压输出

3．若希望电压比较器在输入小于+5V时输出电压为高电平，而在输入大于+5V时输出电压为低电平。则应选用( )。

A．反相端输入差动电平检测器 B．过零比较器

C．窗口比较器 D．回差电压比较器

4．模拟电压比较器同运算放大器的主要区别是：模拟电压比较器中的工作于( )。

A．开环状态 B．负反馈状态

C．深度负反馈状态 D．高电平状态

5．单向晶闸管有三个引脚：A、K和G，其中K为( )。

A．阳极 B．阴极

C．控制极 D．门级

6．( )构成的H桥电路，上下桥臂不会发生同时导通现象。

A．全部采用NPN型晶体管

B．采用NPN和PNP型晶体管射极跟随器

C．采用PNP和NPN型晶体管集电极跟随器

D．全部采用PNP型晶体管

7．运算放大器中的( )单元用于设置各级放大电路的静态工作点。

A．输入级 B．输出级

C．中间级 D．偏置电路

8．具有制动作用的不可逆PWM变换器中，所谓制动是指( )。

A．电动机的电磁转矩和速度方向相反

B．电动机做加速运动

C．电动机做减速运动

D．电动机驱动负载转矩匀速运行

9．L292是一种( )芯片。

A．转速／电压变换器 B．步进电机环形分配器

C．细分电路 D．功率驱动芯片

10．LM3524实际上是一个( )变换器。

A．脉冲／电压 B．电压／速度

C．电压／电流 D．电压／脉冲

三、简答题(20分。每小题5分)

1．推导图l所示电路中iL的表达式。

2．三相步进电机的工作方式有哪几种?其中“单”、“双”、“拍”各是什么意思?

3．单向晶闸管的关断条件是什么?

4．就硬件方面讲，产生SPWM控制信号的方法主要有哪几种?

四、分析计算题(35分)

1．写出图2的传递函数。(13分)

2．分析图3所示无制动作用的不可逆PWM变换器电路在负载电流较大时的电压、电流波形，电流流通路径，以及晶体管和二极管的导通情况。(11分)

3．请说明图4所示电路的工作原理，图中的各元件的作用是什么?(11分)

五、(15分)

用7805设计6．2V电源。

试题答案及评分标准

(供参考)

一、填空题(本题共10分，每空l分)

1．空间干扰(场干扰) 过程通道干扰

2．比例 积分 微分

3．中间放大级 输出级 偏置电路

4．转子 空气隙

二、选择题(本题共20分，每小题2分)

1．A 2．A 3．A 4．A 5．B

6．B 、7．D 8．A 9．D l0．D

三、简答题(本题共20分。每小题5分)

1．解：根据理想运算放大器的“虚断”和“虚短”可得

2·三相步进电机一般有单三拍、六拍及双三拍等工作方式。‘‘单”、“双”、“拍，，的意思是：“单”指定子绕组每次切换前后只有一相通电；“双’’指每次有两相定子绕组通电；“拍，，指从一种通电状态转到另一种通电状态。

3·关断条件是指晶闸管从导通到阻断的条件。关断条件要求流过晶闸管中的电流小于保持晶闸管导通所需的电流，即维持电流。通常当晶闸管的阳极已加上了正电压并导通的情况下，要减少晶闸管中的电流有两种办法：一种是降低电压，另一种是增大晶闸管回路的串联电阻。

4．(1)采用微处理器．

(2)采用专用大规模集成电路。

(3)采用微处理器和专用大规模集成电路相结合。四、分析计算题(共35分)

1．(13分)解：不考虑符号，由答图1可列出下面的方程

可得传递函数为

2．(11分)如答图2所示

在一个开关周期内，当0≤￡≤￡。。时，‰为正，T。饱和导通，电源电压Us通过7\"1沿回路1

加到电动机电枢两端。当￡。。≤￡≤T时，‰为负，T。截止，电枢失去电源电压，经二姆管D·沿回路2续流。

3．(11分)解：7406是一个OC门反相器(集电极开路输出反相器)。7406的作用是驱动LED。当单片机的l／o端口为高电平时，反相器输出低电平，LED发光；当单片机i／o端口为低电平时，反相器输出开路，没有电流流过LED，LED熄灭。

R为限流电阻，当电源电压为5V时，LED工作电流取lOmA，限流电阻计算如下：

式中：Vcc——电源电压；

VF——输入端发光二极管的压降；

Vcs——输入信号低电平电压；JF——发光二极管的工作电流。

五、(15分)

解：电源电路采用电阻升压法，具体电路如下：(6分)

由电路可知输出电压U为：

取R2=10012，则

《传感器与测试技术》题库及答案三

一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空3分，共12分）

1．应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的 之间的电阻值。

A．覆盖片与被测试件

B．基片与被测试件

C．引线与被测试件

D．敏感栅与被测试件

2．如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。线圈套在铁芯上，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为艿。传感器的运动部分与衔铁相连。当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙艿发生变化。这种结构可作为传感器用于--。

A．静态测量

B．动态测量

C．既不能用于静态测量，也不能用于动态测量

D．静态测量和动态测量

3．磁头的作用是读取磁栅上记录信号，按读取信号方式的不同，磁头可分为——磁头和____磁头。

A．静态 B．动态C．鉴幅 D．鉴相

二、简答题（每小题5分．共20分）

4．动特性：

5．线性度：

6．塞贝克效应：

7．莫尔条纹：

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．传感器是由哪几部分组成？各有何功能？

9．测定频响函数的方法是什么？常用标准输入信号有哪几种？

10．磁电式传感器有何优点？

11．超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？

四、综合题（共44分）

12.螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点？（14分）

13.画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原理。（16分）

14.接近开关有哪些？选择接近开关应考虑哪些因素？（14分）

试题答案及评分标准

（供参考）

一、选择题（每空3分，共12分）

1．C 2．D 3．AB(顺序无关)

二、简答题（每小题5分，共20分）

4．动特性：指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

5．线性度：实际测试获得静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，输出输入的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度（或非线性误差）。

6．塞贝克效应：两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路，其两端相互连接，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，另一端温度为To，则回路中就有电流产生，即回路中存在电动势，称为热电势，这种现象称为塞贝克效应。

7．奠尔条纹：将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小的交角口，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．传感器是由哪几部分组成？各有何功能？

答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输入转换成电路参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。

9．测定频响函数的方法是什么？常用输入标准信号有哪几种？

答：确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。

10．磁电式传感器有何优点？

答：磁电式传感器直接从被测物体吸收机械能并转换成电信号输出，输出功率大，性能稳定，工作不需要电源，调理电路简单，灵敏度较高，一般不需要高增益放大器。

11.超声波的波型有几种？是根据什么来分类的？

答：超声波的波型有纵波、横波、表面波（亦称瑞利波）、兰姆波。

依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来进行分类。

四、综合题（共44分）

12.螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器各有何优缺点？（14分）答案要点：

(1)变气隙型电感传感器灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重，为了减小非线性，量程就必须在较小范围内，通常为气隙ao的1/5以下，同时，这种传感器制造装配困难。（7分）

(2)螺管型电感传感器的灵敏度低，但量程大，线性性较好，制造装配方便，批量生产的互换性强。（7分）

13.画出霍尔钳形电流表的工作原理图，并简述其工作原理。（16分）

答案要点：

(1)霍尔钳形电流表的探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，由安培定律可知，在

载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场。（5分）

(2)霍尔元件在磁场中产生的霍尔电势：UH—KHIB。电流表中霍尔元件的灵敏度

KH、控制电流I为定值，霍尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。（5分）

14.接近开关有哪些？选择接近开关应考虑哪些因素？（14分）答案要点：

(1)接近开关有涡流式、电容式、霍尔式、光电式、热释电式，以及利用多普勒效应制成的超声波、微波接近开关。（6分）

(2)选择接近开关应考虑应用对象、重复定位精度、开关频率、负载接法、动作差程、以及工作电压范围、负载电流大小、工作温度范围、动作距离、通态压降、以及断态漏流等。（8分）

《传感器与测试技术》题库及答案四

一、简答题（每题6分，共24分）

1．动特性：

2．分辨力：

3．光栅：

4．标定：

二、选择题（每空3分，共30分）

1．金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数( )。

A．大 B．小

C．相等

2．码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、( )和( )三种。

A．光电式 B．磁电式

C．电磁式 D．感应同步器

3．在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫( )。

A．压电效应 B．声光效应

C．磁电效应 D．外光电效应

4．当光栅付中任一光栅沿垂直于刻线方向移动时，莫尔条纹就会沿近似( )的方向运动。当光栅改变运动方向时，莫尔条纹也随之改变运动方向，两者具有相对应的关系。因此可以通过测量莫尔条纹的运动来判别光栅的运动。

A.垂直于光栅移动方向 B．平行于光栅移动

C．与光栅移动方向成45。角 D．与光栅移动方向成135。角

5．应变片的选择包括类型的选择、材料的选用、( )和( )等。

A．测量范围的选择 B．电源的选择

C．阻值的选择 D．尺寸的选择

E．精度的选择

6．应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的( )之间的电阻值。

A．覆盖片与被测试件 B．引线与被测试件

C．基片与被测试件 D．敏感栅与被测试件

7．当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返回原介质，称为反射波；另一部分能量透过介质面，到另一介质内继续传播，称为( )。

A．驻波 B．兰姆波

C．折射波 D．波型转换

8．零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个：

一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于( )。

A．磁性材料磁化曲线的非线性

B．温度变化引起线圈的铜电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化

C．电源幅值及频率的不稳定

D．骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小

三、综合题（共46分）

1．用涡流传感器测量金属板厚度时需不需要恒温，为什么？（10分）

2．如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。（10分）

3．只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法。

4．如图所示是PSD光学三角法测距系统的工作原理图，光源发出的光经透镜Ll聚焦后

投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD上，形成一个光点。令透镜Ll与L2

间的中心距离为6，透镜L2到PSD表面之间的距离（即透镜L2的焦距）为厂，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为z，求待测距离D的值。（14分）

试题答案及评分标准

一、筒答题（每题6分，共24分）

1．动特性：指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。

2．分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。

3．光栅：在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线(一般为

10-12mm)的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻

划的发黑，不透光。这就是光栅。

4．标定：在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。

二、选择题（每空3分，共30分）

1．B 2．A、C(顺序无关) 3．D 4．A 5．C、D(顺序无关)

6．B 7．C 8．A

三、综合题（共46分）

1．用涡流传感器测量金属板厚度时需不需要恒温，为什么？（10分）

答案要点：导体的电阻率』D随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率lD与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。 ．

2．如图所示是带有等位环的平板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。（10分）

答案要点：使电极2的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。

3．只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法？ (12分)

答案要点：(1)线圈与磁场发生相对运动；(4分)

(2)磁路中磁阻变化；(4分)

(3)恒定磁场中线圈面积变化。（4分）

4．如图所示是PSD光学三角法测距系统的工作原理图，光源发出的光经透镜Ll聚焦后

投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚焦到一维PSD上，形成一个光点。令透镜Ll与L2

间的中心距离为6，透镜L2到PSD表面之间的距离（即透镜L2的焦距）为厂，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为z，求待测距离D的值。（14分）

答案要点：(1)光源发出的光经透镜Ll聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚

焦到一维PSD上，形成一个光点。（4分）

(2)只要测出PSD的光点位置坐标x的值，即可测出待测体的距离。（4分）

(3)若透镜Ll与L2间的中心距离为6，透镜L2到PSD表面之间的距离（即透镜L2的焦距）为厂，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为z，则根据相似三角形的性质，可得出待测距离D为：

D=bf /x （6分）

《传感器与测试技术》题库及答案五

一、简答题（每题6分，共24分）

1．压阻效应：

2．莫尔条纹：

3．光栅：

4．测定频响函数的方法有哪几种？

二、选择题（每空3分，共30分）

1．固态压阻式传感器灵敏度高（比金属丝高50～80倍），尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于( )测量。

A．动态 B．静态

C．精确 D．随机

2．超声波是( )的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。

A．电磁波 B．纵波

C．机械波 D．表面波

3．传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态特性好的传感器( )。

A.其输出量随时间变化的曲线与被测量随时间变化的曲线一致或者相近

B．其测量的绝对误差与仪表的满量程之比小

C．其输出量中与被测输入量无关的不需要的变化小

D．其动态数学模型可以用线性常系数微分方程来表示

4．改变电感传感器的引线电缆后，( )。

A．不必对整个仪器重新标定

B．必须对整个仪器重新调零

C．必须对整个仪器重新标定

D．不必对整个仪器重新调零

5．超声波的频率高(可达l09 Hz)，因而( )，绕射现象小，方向性好，能够成为射线而定向传播。

A．速度快 B．波长短

C．波长长 D．速度慢

6．在光的作用下，能够使物体内部产生一定方向的电动势的现象叫( )。

A．声光效应 B．光生伏特效应

C．光电导效应 D．热释电效应

7．当光敏元件加一定电压时，如果照射在光敏元件上的是一单色光，当入射光功率不变时，光电流随入射光波长变化而变化的关系工=厂(A)，称为( )。在检测中，应选择最大灵敏度在需要测量的光谱范围内的光敏元件，才有可能获得最高灵敏度。

A．温度特性 B．光照特性

C．光谱特性 D．伏安特性

8．电参量式传感器包括电阻式、( )和( )三种基本形式。

A．电阻式 B．磁电式

C．压磁式 D．电容式

E．电感式

9．为使探头有效地向工件发射和接收超声波，必须使探头和工件探测面之间有良好的声耦合，耦合方式可分为直接接触法和( )法。

A．液介 B．气介

C．固介 D．液浸

三、综合题（共46分）

1．为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施？（10分）

2．如何用磁电式传感器测量位移和加速度？(12分)

3．什么是传感器？画出其组成框图并介绍各环节的功能。（12分）

4．图示是BYM型压力传感器的结构原理图。弹簧管1的自由端与差动式电感传感器的

衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。（12分）

试题答案及评分标准

（供参考）

一、筒答题（每题6分，共24分）

1．压阻效应：沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻

率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。

2．莫尔条纹：将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小

的交角口，这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔

条纹是基于光的干涉效应产生的。

3．光栅：在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线(一般为

10-12mm)的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻

划的发黑，不透光。这就是光栅。

4．测定频响函数的方法有哪几种？

确定频响函数的方法是以标准信号输入，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入的

标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。

二、选择题（每空3分，共30分）

1．A 2．C 3．A 4．C ．5．B

6．B 7．C 8．D、E(顺序无关) 9．D

三、综合题（共46分）

1．为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施？(10分)

答案要点：粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，在环境

温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，因此采用温度补偿措施。

2．如何用磁电式传感器测量位移和加速度？(12分)

答案要点：当传感器结构参数和磁场的磁感应强度确定后，磁电式传感器的感应电动势8

与线圈相对磁场的运动速度v或面成正比，可用磁电式传感器测量线速度和角速度，对测得的

速度进行积分或微分就可求出位移和加速度。

3.什么是传感器？画出其组成框图并介绍各环节的功能。（12分）

答案要点：(1)传感器是一种以一定的精确度把被测量转换成与之有确定关系的、便于精

确处理的另外一种量的测量装置或系统。（4分）

(2)传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

(3)敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种量；转换元件把敏感

元件的输出量转换成电路参量（电阻、电容、电感）；转换电路将转换元件输出的电路参数转换

成电量输出。（3分）

4．图示是BYM型压力传感器的结构原理图。弹簧管1的自由端与差动式电感传感器的

衔铁2相连，衔铁2位于传感器两差动线圈5和6的中间位置。试介绍其工作原理。（12分）

答案要点：(1)线圈和衔铁构成差动变气隙自感式电感传感器，当压力P发生变化时，弹

簧管1的自由端产生位移，使衔铁2产生移动，使两差动线圈5和6的电感值一个增加，一个

减少。（6分）

(2)衔铁位移的大小决定传感器输出信号的大小，衔铁移动的方向决定输出信号的相位，

传感器输出信号的大小和相位与两差动线圈电感值的变化、衔铁的位置、压力之间有一个确定

的关系，由此可以测得压力的大小。（6分）

《传感器与测试技术》题库及答案六

一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空3分，共12分）

1．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：____、____和桥路补偿法等。

A．温度补偿法 B．双丝自补偿法

C．电流补偿法 D．电压补偿法

E．单丝自补偿法

2．固态压阻式传感器灵敏度高（比金属丝高50～80倍），尺寸小，横向效应也小，滞后和蠕变都小，因此适用于____ 测量。

A．精确 B．静态

C．动态 D．随机

3．零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个：一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于____。

A．电源幅值及频率的不稳定

B．温度变化引起线圈的铜电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化

C．骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小

D．磁性材料磁化曲线的非线性

二、简答题（每小题5分，共20分）

4．静特性：

5．分辨力：

6．压阻效应：

7．标定：

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．传感器是由哪几部分组成？各有何功能？

9．热电阻式传感器有哪些类型？

10．什么叫涡流效应？

11．声波形成干涉条件是什么？

四、综合题（共44分）

12.影响测试系统正常工作的干扰有哪些？如何防护？（12分）

13.请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。（16分）

14.根据下图简述利用PSD进行三角法测距的原理。（16分）

试题答案及评分标准

（供参考）

一、选择题（每空3分，共12分）

1 ．BE(顺序无关) 2．C 3．D

二、简答题（每小题5分，共20分）

4．静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。

5．分辨力：传感器在规定测量范围内所能检测出被测输入量的最小变化值。

6．压阻效应：沿一块半导体某一轴向施加一定应力时，除了产生一定应变外，材料的电阻

率也要发生变化，这种现象称为半导体的压阻效应。

7．标定：在明确传感器的输出与输入关系的前提下，利用某种标准器具对传感器进行标度。

三、问答题（每小题6分，共24分）

8．传感器是由哪几部分组成？各有何功能？

答：传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。敏感元件直接感受被测量，

并输出与被测量成确定关系的某一种量。转换元件接受敏感元件的输出并把输入转换成电路

参量。转换电路把转换元件输出电路参数转换成电量输出。

9．热电阻式传感器有哪些类型？

答：热电阻式传感器的类型包括铂热电阻、铜热电阻、铟电阻、锰电阻等。

10．什么叫涡流效应？

答：当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中

旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。

11．声波形成干涉条件是什么？

答：频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相遇。

四、综合题（共44分）

12．影响测试系统正常工作的干扰有哪些？如何防护？（12分）

答案要点：

(1)机械干扰。采取减振措施，一般可设置减振弹簧或减振橡胶。（3分）

(2)光干扰。将元件封闭在不透光的壳体内，注意对光的屏蔽。（3分）

(3)温、湿度干扰。采用导热性良好的金属材料制成屏蔽罩将需要防护的装置屏蔽起来，

并使罩内温度分布均匀。对于高精度的计量测试工作，可安排在恒温室内进行，在测试的过程

中还可采用温度补偿的方法以减小环境温度变化对测试结果的影响。环境去湿或在设计测试

装置时采取防潮措施，如对电气元件和印刷电路板等浸渍防潮漆或用机硅橡胶或环氧树脂等

灌装。（3分）

(4)电磁干扰。屏蔽、接地和滤波等。（3分）

13．请画出两种霍尔元件的驱动电路，简述其优缺点。(16分)

答案要点：

(1)对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，但性能较差，随着磁感应

强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。（4分）

(2)恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。两种驱动方式各有优缺点，应根据工作要

求确定驱动方式。（4分）

14．简述利用PSD进行三角法测距的原理。(16分)

答案要点：(1)光源发出的光经透镜Ll聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2聚

焦到一维PSD上，形成一个光点。（4分）

(2)只要测出PSD的光点位置坐标x的值，即可测出待测体的距离。（4分）

(3)若透镜Ll与L2间的中心距离为6，透镜L2到PSD表面之间的距离（即透镜L2的焦

距）为厂，聚焦在PSD表面的光点距离透镜L2中心的距离为z，则根据相似三角形的性质，可

得出待测距离D为：

D=bf/x （8分）