传感器与检测技术试卷及标准答案

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传感器与检测技术试卷及答案 第一部分 选择题(共 24 分) 第二部分 非选择题(共 76分) 二、填空题 13.对传感器进行动态 的主要目的是检测传感器的动态性能指标。 14.传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下,允许超过 的能力。 15.传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式,向 方向发展。 16.已知某传感器的灵敏度为 K0,且灵敏度变化量为△K0,则该传感器的灵敏度误差计算公式为 rs= 。 17.为了测得比栅距W更小的位移量,光栅传感器要采用 技术。 18.在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中,利用孔的透光面积表示扭矩大小,透光面积减小,则表明扭矩 。 19.电容式压力传感器是变 型的。 20.一个半导体应变片的灵敏系数为180,半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为 Pa-1。 21.图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为 。 22.热敏电阻常数B 大于零的是 温度系数的热敏电阻。 23.若测量系统无接地点时,屏蔽导体应连接到信号源的 。 24.交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1, Z2, Z3, Z4,各阻抗的相位角分别为ϕ 1ϕ 2ϕ 3ϕ 4,若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3,那么相位平衡条件应为 。 三、问答题(本大题共6小题,每小题4分,共24分) 25.简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。 26.回答与直线式感应同步器有关的下列问题: (1)它由哪两个绕组组成? (2)鉴相式测量电路的作用是什么? 27.简述压磁式扭矩仪的工作原理。 28.说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。 29.简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。 30.采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成? 四、计算题(本大题共3小题,每小题8分,共24分) 31.已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz,测量齿盘的齿数Z=36,求: (1)被测轴的转速是每分钟多少转? (2)在上述情况下,如果计数装置的读数误差为±1个数字,其最大转速误差是多少? 32.一热敏电阻在0℃和100℃时,电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。 33.求正弦信号x(t)=x0sinωt的自相关函数。 五、应用题(本大题共2小题,每小题8分,共16分) 34.图示为电阻网络D/A转换电路。 (1)写出电流i 与电压VREF的关系式。 (2)若VREF=10V,输入信号D3D2D1D0=1000, 试计算输出电压V0=?35.已知某信号的傅里叶级数展开式为 试求该信号的直流分量、第一至第五次谐波分量的幅值,并绘出其幅值谱图。 ( ( ( (答案一-省略部分-光纤传感器、差动变压器、电阻传感器; 2.可以完成温度测量的有热电偶、热敏电阻;热释电;3.半导体式传感器是磁敏、霍尔元件、气敏传感器、压阻传感器; 4.光电传感器有光电耦合器、色敏传感器、光纤传感器、光电二极管; 5.用于磁场测量的传感器霍尔器件、磁敏晶体管; 6.进行振动(或加速度)测量的传感器磁电传感器、压电传感器; 7.利用物体反射进行非电量检测的传感器超声波传感器、红外传感器; 三.计算 (每题5 分,共10分) 1.图为一直流应变电桥,E = 4V, R1=R2=R3=R4=350Ω, 求:①R1为应变片其余为外接电阻,R1增量为△R1=3.5Ω 时输出U0=?。 ②R1、R2是应变片,感受应变极性大小相同其余为电阻,电压输出U0=?。 ③R1、R2感受应变极性相反,输出U0=?。 ④R1、R2、R3、R4都是应变片,对臂同性,邻臂异性,电压输出U0=?。 2.石英晶体加速计及电荷放大器测量机械振动,已知加速度计灵敏度为5pc/g,电荷放大器灵敏度为50mv/pc,当机器达到最大加速度时的相应输出电压幅值为2V,试求机械的振动加速度(单位g)。 四.问答题(每题5分,共10分) 1.压力传感器测量砝码数据如下,试解释这是一种什么误差,产生这种误差的原因是什么。 N(g)012345 正行程(mv)0 1.5 2 2.5 3 3.5 反行程(mv)0 0.5 1 2 2.5 3.5 解:迟滞误差;静态误差;传感器本身材料的缺陷造成。 2.解释下列磁敏传感器: ①磁敏电阻与磁敏晶体管有哪些不同? ②磁敏晶体管与普通晶体管的不同之处是什么? ③磁敏电阻与霍尔元件属同一类磁电转换元件,在本质上有什么不同? 解: ①磁敏晶体管有放大作用; ②普通晶体管无磁灵敏度; ③磁敏电阻不能区别磁极性。 五.电路分析(每题5分,共20分) 1.下图左是电容式差压传感器,金属膜片与两盘构成差动电容C1、C2 ,两边压力分别为P1、P2。下图右为二极管双T型电路,电路中电容是左图中差动电容,UE电源是占空比为50%的方波。试分析:  当两边压力相等P1=P2时负载电阻RL 上的电压U0值;  当P1>P2时负载电阻RL上电压U0大小和方向(正负)。 解: ①U0=0 ②U0=UfM(C1-C2)因为 C1〈 C2所以 U0〈 0 ,输出负电压。 2.图为酒精测试仪电路,A是显示驱动器。问: TGS—812是什么传感器? 2、5脚是传感器哪个部分,有什么作用?  分析电路工作原理,调节电位器 RP有什么意义? 解: ①气敏传感器; ②加热电极,可加速还原反应提高气敏传感器灵敏度; ③调节测量系统的测量范围和满度值。 3.图为光电传感器电路,GP—IS01是光电断路器。分析电路工作原理: 当用物体遮挡光路时晶体三极管VT状态是导通还是截止? 二极管是一个什么器件,在电路中起到什么作用? 如果二极管反相连接晶体管VT状态如何? 解: ①截止; ②红外发射管,起控制作用; ③截止。 4.下图是电阻应变仪电路框图,电桥采用交流供电,应变信号为一正弦变化的信号频率为20Hz,振荡频率4KHz。请画出放大器、相敏检波器、低通滤波器的输出波形示意图。
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