2013年10月传感器与检测技术试卷 - 图文

6 在尘埃,油污较严重,温度变化大,并伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时,首先要考

复核总分 2013年10月全国高等教育自学考试传感器

复核人 与检测技术试卷

（课程代码2202）

应试人

座 位 号 总分 题号 一 二 三 四 五 题分 24 12 24 24 16 合分人 得分 得分 评卷人 复查人 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码 填在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。

1. 按照工作原理分类,固体图像传感器属于 [ A]

A 光电式传感器

B 压电式传感器

C 磁电式传感器

D 电容式传感器2，下列压力传感器,无外加电源也能工作的是

[ C]

A.压阻式传感器

B，电感式传感器

C 压电式传感器 D.应变式传感器

3.要测量很微小的压力,选用压力传感器时应首先考虑 [ B]

A 精度

B灵敏度

C 稳定性

D 线性度

4．在测量位移时,感应同步器利用了

[ A]

A电磁感应原理

B电容式变换原理

C电涡流变换原理

D电阻式变换原理

5 当电桥的供电电源和被测应变量一定时,利用半桥测量法使电桥输出增大的方法是[ D]

A两个桥臂都接入大电阻值应变片 B 两个桥臂都接入两个串联的应变片 C 两个桥臂接入感受相同应变量的应变片 D

两个桥臂接入感受相反应变量的应变片

传感器与检测技术试卷第1页（共8页）

虑传感器的 [ C]

A 精度

B，灵敏度

C.稳定性

D.响应特性

7 下列热电偶中,响应速度最快的是

[ B]

A。普通热电偶

B，薄膜热电偶

C 凯装热电偶 D并联热电偶

8 若模/数转换器输出二进制数的位数为8,最大输入信号为2,5V,则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为

[ B]

A 4.88mV

B 9.77mV

C．19.54mV

D．29.31mV

9.静电屏蔽的作用在于消除静电荷对测量仪器产生的

[ C]

A。放电干扰

B，漏电流干扰

C 静电场干扰

D高次谐波干扰

10 在采用限定最大偏差法进行数字滤波时,如限定偏差ΔY≤0.015,本次采样值为

0.415,上次采样值为0.401,则应选本次采样值Yn为 [ C]

A 0.386

B 0.401

C 0.415

D．0.430

11. 信号x(t)的概率密度函数p(x)描述了x(t)的

[ D]

A 方差

B 直流分量

C．平均功率

D．对指定幅值的取值机会

12. 已知一矩形脉冲信号的脉宽为τ,其幅值为A,若以幅频谱中第二个零点为该信号的截止频率,则该信号的截止频率为

[ D]

A 1/(2πτ)

B

1/(2τ)

C

1/τ

D 2/τ

传感器与检测技术试卷第2页（共8页）

二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12分） 得分 评卷人 复查人 不写解答过程，将正确的答案写在每小题的空格内。错填 或不填均无分。

13 按传感器输出信号的性质，电阻式、电容式、电感式传感器属于 模拟

型传感器。

14.传感器的动态响应取决于传感器本身的特性和

输入

信号的形式。.

15．某传感器的满量程输出值为X，输入输出特性的校准曲线与拟合直线不一致的最大偏差的绝对值为ΔLmax,则该传感器线性度计算公式为_ ΔLmax/X*100%

效应。16，当传感器感受的被测物理量有微小变化时，该传感器输出的变

化量较大，则说明该传感器的

灵敏度

较高。

17. 为了提高自感式传感器特性的线性度和灵敏度，实用中大都采用 差动

式。18. 一般情况下，压电式加速度传感器的几何尺寸越大，固有频率

越低。

19.在电阻应变测量中,为了减小温度的影响,常把工作应变片和温度补偿应变片设置在电桥的相邻

桥臂上。

20. 半导体应变片在应力作用下,其 电阻率（或电阻） _发生变化,这种现象称

为压阻效应．

21 固体半导体摄像机所使用的摄像元件为 电荷耦合器件（或CCD） 。

22.用于测量浇铸,轧钢,热处理等温度范围700℃~3200℃的传感器,要兼有较宽的量程和较高的精度,一般采用

亮度_式温度传感器。

23.传感检测系统中,中间转换电路的作用是将于敏感

元件的输出信号转换成易

处理或测量的电信号。

24.若光栅位移传感器的栅距不变,光栅副之间的夹角θ越小,则莫尔条纹越宽

。

传感器与检测技术试卷第3页（共8页）

得分 评卷人 复查人 三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）

25.直流测速发电机的性能应满足哪些要求?？答：1。输出电压与转速成线性关系；

2．单位转速产生的输出电压要大,即要有足够的灵敏度； 3．转动惯量要小，具有好的动态响应特性

4．自身消耗的功率要小，即负载效应要小评分参考：任答对一项给一分，答对两项给2分，答对三项给4分。

26 简述感应同步器测量位移的特点。答：1.可测大位移（测量范围大）；

2。精度较高；3。工作可靠

4．抗干扰能力强；

5。维护简单 6。寿命长； 7。对环境要求较低

评分参考：任答对一项给1分，答对两项给2分，答对3项给4分

27.简述霍尔式压力传感器的工作原理。答;

（1）波登管在压力P作用下，其末端产生位移，带动霍尔元件在均匀梯度的磁场中运动

； （2分）

（2）但霍尔元件输入恒定电流时，产生与被测压力成正比的霍尔电势，实现压力——电压（电势）的转换。(2分)

28.简述直流电阻型水分传感器的工作原理,并画出传感器系统的原理框图。

(1) 高分子物质的电阻值与其含水率呈单调下降的关系，通过测定电阻值来间接测定含水 量；（3分）

（2）测量原理图为：（1分）

探头 电源 试样 放大器 输出

传感器与检测技术试卷第4页（共8页）

32.图示为热电阻电桥式测温电路，，测温范围为0℃~200℃时，其中Rt=20(1+0.02t)kΩ为感温 29.简要说明机器人的滑动传感器的功能.。 热电阻，Rs 为常值电阻，R0=20kΩ，E 为工作电压，M、N两点间的电压差为输出电压。： （1）感知相接触物体的相对运动；（2分） （1）如果t=0℃时电路输出电压为零，计算常值电阻Rs。 （2）可以了解物体表面状态，以及握持力是否适宜。 （2）采用上述常值电阻，如果该测温电路的平均灵敏度达到20mV/.℃,其工作电压E。 （1）根据题中所给条件，该电路的输出特性方程为： 30，利用算术平均法数字滤波,进行K(k=1,2,3, )次采样时,简要说明K值大小的选取 对滤波效果的影响。 R R0 t （1）K值大滤波 效果好，但反应速度慢。四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分） U ??U ?U ??E(?) MN M N Rt ??Rs R0 ??R0 （2）K值小滤波效果差，但反应速度快 120(1??0.02t) ??) ??E( 20(1??0.02t)??Rs 2 0 得分 根据0C的电路输出为零，可得： 评卷人 复查人 11 20 20(1??0.02t) ??)??0 ????0 R s??20k?? ( 20(1??0.02t)??R 2 20 ??R 2 ：lOmm，总长L。＝lOOmm；导线直径d＝0．1mm， 31．某线绕式线性电位计的骨架直径D，s s (1)如果2＝O~C时输出电压为零，R，应取多少? （2）题中给出测温范围为0~200 度，对应的平均灵敏度是20mV/度，即对应的输出电压 31 如图所示,在能够感受拉弯作用的构件上贴四个规格相同的应变片(R1,R2 沿轴线方 (2)给出该测温电路的输出特性方程。 向,R2,R4垂直于轴线方向),针对下列两种情况,如何组成电桥 20(1??0.02t)20(??1) 20(1??0.02t)20(??1) E(t?200 ??E(t?0 变化范围是： (1).只测弯矩,消除拉力的影响. 2 1??0.02t)??R s 1??0.02t) ??R s 2 (2)只测拉力,消除弯矩的影响. ??20mV/?C??200??4V M R1 R2 M 120(1??0.02t) ??)??4 （2分） E ??12V 故满足E( P P 20(1??0.02t)??Rs 2 33.（1）图（a）所示为周期T=4τ的矩形脉冲信号x(t)，计算其频谱。 R3 R4 x(t) 题31图四个应变片在 A P、M 作用下，感受应变为：（2分） R1 R2 R3 R4 4τ 4τ - 0 τ 拉力 +εp -μεp +εp -μεp （2）利用傅里叶变换性质，计算图（b）所示的脉冲y(t)的幅度谱（周期T=4τ） 弯矩 +εm -μεm -εm +μεm 意思相近也给分 （1）测弯矩，消除拉力的影响如图a组桥。 将R3和R4 位置换一下就可以了。 （2）测拉力，消除弯矩的影响如图b组桥。 R1 R2

R3 R4 U0 T -3τ 0 T 5τ τ Ui (a) UUUUUU 传感器与检测技术试卷第6页（共8页） 传感器与检测技术试卷第5页（共8页）

? A

t ???

x(t) ??????

2 （1分）

?0 ???t ?

2

??T /2 ??

x(t)?a0??(a（1分）

1

ncosn?0t?bnsinn?0t)

n?

33 解：式中：?

2? a ??1 T x(t)dt ??1 T2 Adt?? (1分）

x(t)=a0

0 ??T

0 T ?2

AT ???T? T

?? 2

T

2 T

a2 2 2A? n?? n ??T ??x(t) cos n?sinC( 0 0tdt ?? 2 ) (n??1,2,3..（) 1分）

?T2

Tbn ??0

(1分）

??c ??a ?A?(2)根据傅里叶变换，可得：Y(?)????? ? 0 0

T n??1,2,3,....(3分）

??C ? an?0? ??a 2A? sinC(

?

??n

nn? T 2

得分 评卷人 复查人 五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）

34 对悬臂梁的结构参数进行测试时，需对悬臂梁的某点施加激振力，使其产生振动，测量振动的位移、速度、加速度等，从而得出结构的力学动态特性。

（1）选用两种传感器分别测量位移和加速度，要求其中一个为非接触式的，另一个为接

触式的。

（2）当考虑传感器的附加质量时，试说明这两种传感器的测量结果是否相同？为什么？

解：（1）测量位移：选用电涡流式位移传感器（或其他形式的非接触式位移传感器） （3分）测量加速度：选用接触式的压电式加速度传感器（或其他形式的接触式加速度传感器） （3分） （2）测量结果不同。由于压电式加速度传感器与悬臂梁接触，压电式加速度传感器附加在悬臂梁上的质量m会改变悬臂梁原来固有的力学动态特性。而非接触的电涡流式传感器不存在这个负载效应。

传感器与检测技术试卷第7页（共8页）

35 两个同频率的周期为T0的信号x(t)和y(t)，x(t)=X0sin(ωt+θ),y(t)=Y0sin(ωt+θ－φ)。 试求它们的互相关函数Rxy(τ),并根据Rxy(τ)的结果分析同频率的两个周期函数的互相关函数与原周期信号之间打的关系。解：因为信号是周期函数，因此可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值。 R (1 T xy ?)??lim x(t)y(t??)dt (2分） T???T ??0 ??1 T??T 0 0XY 00 sin(?t??)sin(?(t??)????)dt （1分） 0 ?? 1 T?1 0 2 XY 00 ??cos[2(?t??)?????]?cos(????) dt ??T0 ??0 ?12 XY 00cos( ????) （2分） 根据上述结果，其互相关函数Rxy(τ)中保留了原周期信号的频率、幅值X0、Y0 以及相位差φ的信息， 但丢失了初始相位θ的信息。 （3 分） 传感器与检测技术试卷第8页（共8页）

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