传感器及测试技术真题精选.docx
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传感器及测试技术真题精选.docx
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传感器及测试技术真题精选
[填空题]1什么叫传感器?
它由哪几部分组成?
并说出各部分的作用及其相互间的关系。
参考答案:
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律将其转换成可用输出信号的器件或装置。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。
敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分,转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。
由于传感器的输出信号一般都很微弱,因此需要有信号调节与转换电路对其进行放大、运算调制等。
随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调节与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。
此外,信号调节转换电路以及传感器工作必须有辅助的电源,因此信号调节转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。
[填空题]2什么是智能检测?
智能检测系统主要由哪几部分组成?
各部分的作用是什么?
参考答案:
[填空题]3接口技术在智能检测系统中的作用是什么?
参考答案:
[填空题]4简述传感器的作用和地位及其传感器技术的发展方向。
参考答案:
传感器位于信息采集系统之首,属于感知、获取及检测信息的窗口,并提供给系统赖以进行处理和决策所必须的原始信息。
没有传感技术,整个信息技术的发展就成了一句空话。
科学技术越发达,自动化程度越高,信息控制技术对传感器的依赖性就越大。
发展方向:
开发新材料,采用微细加工技术,多功能集成传感器的研究,智能传感器研究,航天传感器的研究,仿生传感器的研究等。
[单项选择题]
5、如果开环零点数m小于开环极点数,则有()条根轨迹终止于无穷远处。
A.n-m
B.n
C.m
参考答案:
A
[填空题]6传感器的静态特性指什么?
衡量它的性能指标主要有哪些?
参考答案:
传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出—输入关系。
与时间无关。
主要性能指标有:
线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
[单项选择题]
7、阶跃响应法是以()作为测试系统的输入,通过对系统输出响应的测试,从中计算出系统的动态特性参数。
A.正弦信号
B.阶跃信号
C.方波信号
参考答案:
B
[填空题]8传感器的动态特性指什么?
常用的分析方法有哪几种?
参考答案:
传感器的动态特性是指其输出与随时间变化的输入量之间的响应特性。
常用的分析方法有时域分析和频域分析。
时域分析采用阶跃信号做输入,频域分析采用正弦信号做输入。
[单项选择题]
9、下列传感器为新型传感器的是()。
A.压力传感器
B.温度传感器
C.光纤传感器
参考答案:
C
[填空题]10解释传感器的无失真测试条件。
参考答案:
对于任何一个传感器(或测试装置),总是希望它们具有良好的响应特性,精度高、灵敏度高,输出波形无失真的复现输入波形等。
实现上述要求,需要满足一定的条件,称此条件为传感器的无失真测试条件。
[单项选择题]
11、零阻尼系统的阶跃响应为()。
A.等幅振荡
B.发散振荡
C.衰减振荡
参考答案:
A
[填空题]12传感器的标定有哪几种?
为什么要对传感器进行标定?
参考答案:
传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。
静态标定的目的是确定传感器静态特性指标,如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。
动态指标标定的目的是确定传感器的动态特性参数,如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。
[单项选择题]
13、根轨迹的分离点或会合点是特征方程的()。
A.重根
B.实根
C.共轭虚根
参考答案:
A
[填空题]14简述电阻应变片产生热输出(温度误差)的原因及其补偿方法。
参考答案:
应变计的温度效应及其热输出由两部分组成:
前部分为热阻效应所造成;后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。
在工作温度变化较大时,这种热输出干扰必须加以补偿。
热输出补偿就是消除ε对测量应变的干扰。
常采用温度自补偿法和桥路补偿法。
[单项选择题]
15、闭环特征方程有纯虚根,系统处于()。
A.稳定
B.不稳定
C.临界稳定
参考答案:
C
[填空题]16如何用电阻应变片构成应变式传感器?
对其各组成部分有何要求?
参考答案:
一是作为敏感元件,直接用于被测试件的应变测量;另一是作为转换元件,通过弹性元件构成传感器,用以对任何能转变成弹性元件应变的其它物理量作间接测量。
用作传感器的应变计,应有更高的要求,尤其非线性误差要小(<
0.05%~
0.1%
F.S.),力学性能参数受环境温度影响小,并与弹性元件匹配。
[单项选择题]
17、当输入为单位斜坡函数时,一阶惯性环节的稳态误差为()。
A.T(时间常数)
B.0C.不确定
参考答案:
A
[填空题]18现有栅长为3mm和5mm两种丝式应变计,其横向效应系数分别为5%和3%,欲用来测量泊松比μ=
0.33的铝合金构件在单向应力状态下的应力分布(其应力分布梯度较大)。
试问:
应选用哪一种应变计?
为什么?
参考答案:
[单项选择题]
19、湿敏传感器是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身()发生变化的原理而制成的。
A.湿度
B.温度
C.电阻值
参考答案:
C
[填空题]20现选用丝栅长10mm的应变计检测弹性模量E=2×1011N/m2、密度ρ=
7.8g/cm3的钢构件承受谐振力作用下的应变,要求测量精度不低于
0.5%。
试确定构件的最大应变频率限。
参考答案:
[单项选择题]
21、通常用电阻应变式传感器测量()。
A.温度
B.力
C.电阻
参考答案:
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[填空题]22为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件?
现用一等强度梁:
有效长l=150mm,固支处宽b=18mm,厚h=5mm,弹性模量E=2×105N/mm2,贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计,并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。
试问:
1)悬臂梁上如何布片?
又如何接桥?
为什么?
2)当输入电压为3V,有输出电压为2mV时的称重量为多少?
参考答案:
[单项选择题]
23、理想线性系统的输出与输入之间呈单调、()的关系。
A.双曲线
B.线性比例
C.抛物线
参考答案:
B
[填空题]24何谓压阻效应?
扩散硅压阻式传感器与贴片型电阻应变式传感器相比有什么优点,有什么缺点?
如何克服?
参考答案:
“压阻效应”是指半导体材料(锗和硅)的电阻率随作用应力的变化而变化的现象。
优点是尺寸、横向效应、机械滞后都很小,灵敏系数极大,因而输出也大,可以不需放大器直接与记录仪器连接,使得测量系统简化。
缺点是电阻值和灵敏系数随温度稳定性差,测量较大应变时非线性严重;灵敏系数随受拉或压而变,且分散度大,一般在(3-5)%之间,因而使得测量结果有(±3-5)%的误差。
压阻式传感器广泛采用全等臂差动桥路来提高输出灵敏度,又部分地消除阻值随温度而变化的影响。
[多项选择题]
25、驱动电路包括()。
A.隔离耦合电路
B.功能电路
C.触发电路
参考答案:
A,B,C
[填空题]26一应变片的电阻R=120Ω,k=
2.05,用作应变片为800μm/m的传感元件。
a.求ΔR/R和ΔR;
b.若电源电压U=3V,惠斯登电桥初始平衡,求输出电压U0。
参考答案:
[多项选择题]
27、电阻应变片式传感器按制造材料可分为()。
A.金属材料
B.半导体体材料
C.陶瓷材料
D.非金属材料
参考答案:
A,B
[填空题]28在材料为钢的实心圆柱形试件上,沿轴线和圆周方向各贴一片电阻为120Ω的应变片R1和R2,把这两片应变片接入差动电桥(如图),若钢的泊松系数μ=
0.285,应变片的灵敏度系数k=2,电桥电源电压U=2V,当试件受轴向拉伸时,测得应变片的电阻变化ΔR1=
0.48Ω,求电桥的输出电压U0为多少?
参考答案:
[多项选择题]
29、不属于传感器动态特性指标的是()。
A.重复性
B.线性度
C.灵敏度
D.固有频率
参考答案:
A,B,C
[填空题]30按在传感器中的作用,光纤传感器常分为哪两大类型?
它们之间有何区别?
参考答案:
光纤传感器大致可分为功能型和非功能型两大类,它们的基本组成相似,由光源、入射光纤、调制器、出射光纤、光敏器件等组成。
功能型又称传感型,这类传感器利用光纤本身对外界被测对象具有敏感能力和检测功能,光纤不仅起到传光作用,而且在被测对象作用下使光强、相位、偏振态等光学特性得到调制,调制后的信号携带了被测信息。
如果外界作用时光纤传播的光信号发生变化,使光的路程改变,相位改变,将这种信号接收处理后,可以得到与被测信号相关的变化电信号。
非功能型又称传光型,这时光纤只作传播光媒介,待测对象的调制功能是由其它转换元件实现的,光纤的状态是不连续的,光纤只起传光作用。
[填空题]31分析比较变磁阻式自感传感器、差动变压器式互感传感器和涡流传感器的工作原理和灵敏度。
参考答案:
[多项选择题]
32、下列哪一项不是金属式应变计的主要缺点()。
A.非线性明显
B.灵敏度低
C.准确度低
D.响应时间慢
参考答案:
B,C,D[填空题]33什么是涡流?
电涡流传感器为什么属于电感传感器?
(提示:
从其等效电路的阻抗计算来说明。
)
参考答案:
根据法拉第电磁感应原理,块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时,导体内将产生呈旋涡状的感应电流,此电流叫电涡流。
电涡流传感器的敏感元件是线圈,当给线圈通以交变电流并使它接近金属导体时,线圈产生的磁场就会被导体电涡流产生的磁场部分抵消,使线圈的电感量、阻抗和品质因数发生变化。
所以,属于电感传感器。
[填空题]34何谓零点残余电压?
说明该电压产生的原因和消除的方法。
参考答案:
零点残余电压:
差动变压器在零位移时的输出电压。
零点残余电压产生的主要原因:
1.由于两个二次测量线圈的等效参数不对称时输出地基波感应电动势的幅值和相位不同,调整磁芯位置时,也不能达到幅值和相位同时相同。
2.由于铁芯的特性非线性,产生高次谐波不同,不能互相抵消。
为了减小差动变压器的零点残余电压可以采用的方式:
1.尽可能保证传感器尺寸线圈电气参数和磁路对称
2.选用合理的测量电路
3.采用补偿线路减小零点残余电压
[多项选择题]
35、传感器的静态特性有()。
A.灵敏度
B.线性度
C.灵敏度阈值
D.迟滞差
E.稳定性
参考答案:
A,B,C,D,E
[填空题]36有一只变极距电容传感元件,两极板重叠有效面积为8×10-4m2,两极板间的距离为1mm,已知空气的相对介电常数是
1.0006,试计算该传感器的位移灵敏度。
参考答案:
[填空题]37压电式传感器的前置放大器有何作用?
说明压电加速度传感器要使用高输入阻抗电荷放大器的原因。
参考答案:
一是把传感器的高阻抗输出变为低阻抗输出;二是把传感器的微弱信号进行放大。
压电传感器本身的内阻抗很高,而输出的能量又非常微弱,因此在使用时,必须接高通入阻抗的前置放大器。
电荷放大器即可,且其输出电压与电缆分布电容无关。
因此,连接电缆即使长达几百米以上,电荷放大器的灵敏度也无明显变化,这是电荷放大器的突出优点。
[填空题]38简述电容式传感器的工作原理。
参考答案:
[多项选择题]
39、红外热辐射传感器,从原理上又可分为()。
A.热电型
B.光量子型
C.辐射型
D.非辐射型
参考答案:
A,B[填空题]40试述应变电桥产生非线性的原因及消减非线性误差的措施。
参考答案:
应变电桥产生非线性的原因:
制作应变计时内部产生的内应力和工作中出现的剪应力,使丝栅、基底,尤其是胶层之间产生的“滑移”所致。
消减非线性误差的措施:
选用弹性模量较大的粘结剂和基底材料,适当减薄胶层和基底,并使之充分固化,有利于非线性误差的改善。
[填空题]41电容式传感器的测量电路有哪些?
参考答案:
电容式传感器的测量转换电路主要有调频式电路、运算放大器式电路、二极管双T型交流电桥电路、脉冲宽度调制电路等。
[多项选择题]
42、固态继电器按工作性质分为()。
A.直流输入-交流输出型
B.直流输入-直流输出型
C.交流输入-交流输出型
D.交流输入-直流输出型
参考答案:
A,B,C,D
[填空题]43简述应变式测力感器的工作原理。
参考答案:
电阻应变式测力传感器是将力作用在弹性元件上,弹性元件在力作用下产生应变,利用贴在弹性元件上的应变片将应变转换成电阻的变化,然后利用电桥将电阻变化转换成电压(或电流)的变化,再送入测量放大电路测量。
最后利用标定的电压(或电流)和力之间的对应关系,可测出力的大小或经换算得到被测力。
[填空题]44简述电容式传感器的优点。
参考答案:
电容式传感器的优点体现在:
1)结构简单,体积小,分辨率高;
2)可实现非接触测量;
3)动态响应好;
4)温度稳定性好,本身发热极小;
5)能在高温辐射和强振动等恶劣环境下工作。
[多项选择题]
45、固态继电器的优点是()。
A.高寿命,高可靠
B.灵敏度高,控制功率小,电磁兼容性好
C.快速转换
D.电磁干扰小
参考答案:
A,B,C,D
[填空题]46为什么说差动电桥具有温度补偿作用?
参考答案:
由于当测量桥路处于双臂半桥和全桥工作方式时,电桥相邻两臂受温度影响,同时产生大小相等符号相同的电阻增量而相互抵消,从而达到电桥温度自补偿的目的。
[填空题]47采用运算放大器作为电容传感器的测量电路,其输出特性是否为线性?
为什么?
参考答案:
[多项选择题]
48、根据传感器感知外界信息所依据的基本效应,可将传感器分为()。
A.物理传感器
B.化学传感器
C.生物传感器
参考答案:
A,B,C
[填空题]49试比较热电偶、热电阻、热敏电阻三种热电式传感器的特点。
参考答案:
(1)热电偶可以测量上千度高温,并且精度高、性能好,这是其它温度传感器无法替代。
(2)热电阻结构很简单,金属热电阻材料多为纯铂金属丝,也有铜、镍金属。
金属热电阻广泛用于测量-200~+850℃温度范围,少数可以测量1000℃。
(3)热敏电阻由半导体材料制成,外形大小与电阻的功率有关,差别较大。
热敏电阻用途很广,几乎所有家用电器产品都装有微处理器,这些温度传感器多使用热敏电阻。
[填空题]50为什么压电式传感器不能用于静态测量,只能用于动态测量中?
而且是频率越高越好?
参考答案:
压电式传感器的测量基于压电效应,而且在测量时必须保证:
压电元件在产生压电效应过程中必须没有电荷泄露。
在做静态测量时,要做到外力作用在压电元件时所产生的电荷能在无泄漏的情况下进行完全保存,这实际上是不可能的,因此压电式传感器用于静态测量是不合适的。
要实现测量时电荷无泄漏的条件,只有使压电元件在交变力的作用下,才能够促使压电效应产生的电荷不断得到补充,以供给测量回路一定的电流,因此说压电传感器只能用于动态测量。
而且频率越高,补充电荷的时间越短,保证测量时的无电荷泄露效果更好。
[多项选择题]
51、依据传感器的工作原理,传感器由()组成。
A.敏感元件
B.转换元件
C.测量电路
参考答案:
A,B,C
[填空题]52什么是热电效应?
热电偶测温回路的热电动势由哪两部分组成?
由同一种导体组成的闭合回路能产生热电势吗?
参考答案:
1)两种不同类型的金属导体两端分别接在一起构成闭合回路,当两个结点有温差时,导体回路里有电流流动会产生热电势,这种现象称为热电效应。
2)热电偶测温回路中热电势主要是由接触电势和温差电势两部分组成。
3)热电偶两个电极材料相同时,无论两端点温度如何变化无热电势产生。
[判断题]
53、压磁式扭矩传感器可以非接触测量,使用方便。
参考答案:
对[单项选择题]
54、某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力,发现均缺少约
0.5kg,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大,产生此心理作用的主要因素是()。
A.绝对误差
B.示值相对误差
C.满度相对误差
D.精度等级
参考答案:
B
[填空题]55数据处理中使用的温度补偿方法有表格法和()。
参考答案:
公式法(或曲线拟合法)
[单项选择题]
56、某压力仪表厂生产的压力表满度相对误差均控制在
0.4%~
0.6%,该压力表的精度等级应定为B级,另一家仪器厂需要购买压力表,希望压力表的满度相对误差小于
0.9%,应购买()级的压力表。
A.0.2
B.0.5
C.1.0
D.1.5
参考答案:
C
[判断题]
57、若线性系统的输入扩大k倍,则其响应也将扩大k倍。
参考答案:
对
[填空题]58光电效应可分几类?
说明其原理及相应的光电器件?
参考答案:
光电效应分为:
外光电效应和内光电效应。
外光电效应:
指在光的照射下,材料中的电子逸出表面的现象。
光电管及光电倍增管均属这一类。
内光电效应:
指在光的照射下,材料的电阻率发生改变的现象。
光敏电阻即属此类。
[填空题]59检测系统中,模拟式显示在读数时易引起()误差。
参考答案:
主观[填空题]60简述石英晶体和压电陶瓷的工作原理。
参考答案:
石英晶体属于压电晶体,工作原理是压电效应,对其加力后,会产生纵向压电效应和横向压电效应等。
压电陶瓷的是一种经极化处理后的人工多晶铁电体。
其工作原理也是压电效应,但要使压电陶瓷产生压电性,必须先对其进行极化处理。
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