测试技术温习资料传感器第四篇考试重点

1、测试技术传感器第四章题型小结一、选择题 TOC o 1-5 h z 电涡流式传感器是利用什么材料的电涡流效应工作的。（A）A.金属导电B.半导体C.非金属D.PVF2为排除压电传感器电缆散布电容转变对输出灵敏度的阻碍，可采纳（B）。A.电压放大器B.电荷放大器C.前置放大器D.电容放大器磁电式绝对振动速度传感器的数学模型是一个（B）。A.一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.高阶环节磁电式绝对振动速度传感器的测振频率应（A）其固有频率。A.远高于B.远低于C.等于D.不必然随着电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度将（C）。C. 维持不变D. 不确信B ）。C. 电压和电荷灵敏度D. 维

2、持不变A.相应减小B.比例增加压电式加速度计，其压电片并联时可提高（A.电压灵敏度B.电荷灵敏度调频式电涡流传感器的解调电路是（A.整流电路B.相敏检波电路压电式加速度传感器的工作频率应该（A.远高于B.等于以下传感器中哪个是基于压阻效应的？（A.金属应变片B.半导体应变片C）。C.鉴频器D.包络检波电路C）其固有频率。C.远低于D.没有要求B）C.压敏电阻D.磁敏电阻10.压电式振动传感器输出电压信号与输入振动的（B）成正比。A.位移B.速度C.加速度D.频率11.石英晶体沿机械轴受到正应力时，那么会在垂直于（B）的表面上产生电荷量。A.机械轴B.电轴石英晶体的压电系数比压电陶瓷的（A.大得

3、多B.相接近光敏晶体管的工作原理是基于（A.外光电B.内光电C.光轴C）。C.小得多B）效应。C.光生电动势D.晶体表面D.不确信D.光热效应一样来讲，物性型的传感器，其工作频率范围（A）。A.较宽B.较窄C.较高D.不确信金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对转变要紧由（B）来决定的。贴片位置的温度转变电阻丝几何尺寸的转变电阻丝材料的电阻率转变电阻丝材料长度的转变电容式传感器中，灵敏度最高的是（C）。A.面积转变型B.介质转变型C.极距转变型D.不确信极距转变型电容传感器适宜于测量微小位移量是因为（B）A.电容量微小阻碍灵敏度B.灵敏度与极距的平方成反比，间距转变大那么产生非线性误差C.

4、非接触测量D.两电容极板之间距离转变小18.高频反射式涡流传感器是基于（器是基，A）和集肤效应来实现信号的感受和转变的。A.涡电流B.纵向C.横向D.压电 TOC o 1-5 h z 压电材料按必然方向放置在交变电场中，其几何尺寸将随之发生转变，这称为（D）效应。A.压电B.压阻C.压磁D.逆压电以下传感器中，能量转换型传感器是（A）A.光电式B.应变片C.电容式D.电感式测试工作的任务主若是从复杂的信号中提取（C）A.干扰噪声信号B.正弦信号C.有效信息D.频域信号压电式传感器是属于（B）型传感器A.参量型B.发电型C.电感型D.电容型 TOC o 1-5 h z 莫尔条纹光栅传感器是（B）

5、的A.数字脉冲式B.直接数字编码式C.调幅式D.调频式磁电式绝对振动速度传感器的动态数学模型是（C）A.一阶环节B.二阶环节C.比例环节D.积分环节电涡流传感器是利用被测（A）的电涡流效应A.金属导电材料B.非金属材料C.PVF2D.陶瓷材料当电阻应变片式传感器拉伸时，该传感器电阻（A）A. 变大B. 变小极距转变型电容传感器的灵敏度与（A. 极距成正比C. 极距的平方成正比压电式加速度传感器的工作频率应（A. 远高于B. 等于调频式电涡流传感器的解调电路是（电荷放大器B. 相敏检波器C. 不变D. 不定D ）极距成反比D. 极距的平方成反比C ）其固有频率远低于D. 不确信C ）C. 鉴频器

6、D. 鉴相器30. 高频反射式电涡流传感器，其等效阻抗分为等效电阻R 和等效电感L 两部份，M 为互感系数。当线圈与金属板之间距离R 减小，L 不变，M 增大C. R 减小，L 增大，M 减小减少时，上述等效参数转变为（B ）R 增大，L 减小，M 增大D. R 增大，L 增大，M 增大为排除压电传感器联接电缆散布电容转变对输出灵敏度的阻碍，可采纳（B ）A. 电压放大器B. 电荷放大器C. 相敏检波器D. 鉴相器在测量位移的传感器中，符合非接触式测量且不受油污等介质阻碍的是（D ）传感器A. 电容式B. 压电式C. 电阻式D. 电涡流式半导体热敏电阻随温度上升，其阻值（B ）A. 上升B.

7、下降C. 维持不变D. 变成 0为使电缆的长短不阻碍压电式传感器的灵敏度，应选用（B ）放大器A. 电压B. 电荷C. 微分D. 积分涡流式位移传感器的输出与被测对象的材料（C ）A. 无关B. 不确信C. 有关D. 只限于测铜.自感型传感器的两线圈接于电桥的相邻桥臂时，其输出灵敏度（B）A.提高很多倍B.提高一倍C.降低一倍D.降低很多倍.变间隙式电容传感器测量位移量时，传感器的灵敏度随（A）而增大A.间隙的减小B.间隙的增大C.电流的增大D.电压的增大.压电式振动传感器输出电压彳t号与输入振动的（C）成正比A.位移B.速度C.加速度D.时刻.压电式传感器是高阻抗传感器，要求前置放大器的输入

8、阻抗（A）A.专门大B.很低C.不变D.随意.半导体应变片的灵敏度和电阻应变片的灵敏度相较（A）A.半导体应变片的灵敏度高B.二者相等C.电阻应变片的灵敏实验高D.不能确信.假设石英晶体沿机轴受到正应力，那么会在垂直于（C）的面上产生电荷A.机轴B.电轴C.光轴D.都不.压电式传感器是个高内阻传感器，因此要求前置放大器的输入阻抗（B）A.很低B.很高C.较低D.较高.极距转变型电容式传感器，其灵敏度与极距（D）A.成正比B.平方成正比C.成反比D.平方成反比.随电缆电容的增加，压电式加速度计的输出电荷灵敏度（A）A相应减小B比例增加C维持不变D不确信.压电式加速度计，其压电片并联可提高（B）A

9、.电压灵敏度B.电荷灵敏度C.电压和电荷灵敏度D.电流灵敏度.（B）的大体工作原理是基于压阻效应A.金属应变片B.半导体应变片C.压敏电阻D.压电陶瓷.可变磁阻式电感传感器，当线圈匝数N及铁芯截面积A0确信后，原始气隙8cB小，那么电感L（B）A.越小B.知足不失真条件C.阻抗匹配D.越大.压电晶体式传感器其测量电路常采纳（B）A.电压放大器B.电荷放大器C.电流放大器D.功率放大器二、填空题.涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的。感应电动势.磁电式传感器是把被测物理量转换为的一种传感器。涡电流效应.将压电晶体置于外电场中，其几何尺寸也会发生转变，这种效应称之为,逆压电效应.利用

10、电阻随温度转变的特点制成的传感器叫。热电阻传感器.可用于实现非接触式测量的传感器有和等。涡流式；电容式dR/R.电阻应变片的灵敏度表达式为S12E,关于金属应变片来讲：dl/IS=,而关于半导体应变片来讲S=。S12;SE.当测量较小应变值时应选用效应工作的应变片，而测量大应变值时应选用效应工作的应变片。压阻效应；应变效应0A,一.电容器的电容量C-，极距转变型的电容传感器其灵敏度表达式为gdC0A.差动变压器式传感器的两个次级线圈在连接时应。反相串接.光电元件中经常使用的有、和。光敏电阻；光敏晶体管；光电池.压电传感器在利用放大器时，其输出电压几乎不手电缆长度转变的阻碍。电荷.超声波探头是利

11、用压电片的效应工作的。逆压电.压电传感器中的压电片并联时可提高灵敏度，后接放大器。而串联时可提高灵敏度，应后接放大器。电荷；电压；电压；电压.电阻应变片的电阻相对转变率是与成正比的。应变值s.电容式传感器有、和3种类型，其中型的灵敏度最高。面积转变型；极距转变型；介质转变型；极距转变型.霍尔元件是利用半导体元件的特性工作的。霍尔效应.按光纤的作用不同，光纤传感器可分为和两种类型。功能型；传光型三、名词说明.一块金属板置于一只线圈周围，彼其间距为，当线圈中有一高频交变电流i通过时，便产生磁通。此交变磁通通过临近金属板，金属板表层上产生感应电流即涡电流，涡电流产生的磁场会阻碍原线圈的磁通，使线圈的

12、阻抗发送转变，这种现象称为涡流效应。.某些物质在受到外力作历时，不仅几何尺寸发生转变，而且内部极化，表面上有电荷显现，显现电场，当外力去除后，有从头恢复到原先状态，这种现象成为压电效应。.金属材料在发生机械变形时，其阻值发生转变的现象成为电阻应变效应。.将霍尔元件置于磁场中，当相对的两头通上电流时，在另相对的两头将显现电位差，称为霍尔电势，此现象称为霍尔效应。.当激光照射到运动物体时，被物体反射或散射的光频率即多普勒频率发生转变，且多普勒频率与物体运动速度成比例，这种现象称为多普勒效应。.某些半导体元件，当在相对的两头通上电流时，将引发沿电流方向电阻的转变，此现象称为磁阻效应。.传感器是直接作

13、用于被测量，并能按必然规律将被测量转换成同种或别种量值输出的器件。.半导体材料受到光照时，电阻值减小的现象称为内光电效应。.压阻效应是指单晶半导体材料在沿某一轴向受到外力作历时，其电阻率发生转变的现象。.在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。.在光的照射下使物体产生必然方向电动势的现象称为光生伏打效应。四、计算题3.一电容测微仪，其传感器的圆形极板半径r=4mm,工作初始00.03mm,若是间隙转变量1m时，电容转变量是多少(真空中介电常数为&xi0-12F/m)。解：电容传感器的灵敏度0AJ2F/m8.8510123.14(410 一电容测微仪，其传感器的圆形极板的半

14、径C 3 10 3 pF ,那么传感器与工件之间由初始间隙转变的距离(2)若是测量电路的放大倍数K1 100mV/ pF ,读数仪表的灵敏度 S2 5格/mV ,那)2(0.03103)294.9109F/m一9一6一34.91010F/m4.910pFr=4mm,工作初始间隙d00.3mm,空气12(1)通过测量取得的电容转变量为介质，试求：(已知空气介电常数8.8510F/m)么现在仪表指示值转变多少格？解：(1),极距转变型电容传感器灵敏度为:2c(3 10 3 10 12)0.00420A(0.3103)2128.85100.61(m)(2)设读数仪表指示值转变格数为m,那么m Si

15、S2 c 100(3 10 3)1.5 (格)4.有一电阻应变片其灵敏度 S=2, R= 120 Q, 应变片接成如下图的电路，试求：1)无应变时电流表示值； 有应变时电流表示值； 电流表指示值相对转变量。设工作时其应变成 1000小问A R = ?设将此解:R/Rl /lS - Rl2 1000 10 6 1201)I10.241.512012.5mA2)1.5一 12.475mA120.243)0.025mA5.有一钢板,原长l1m,钢板弹性模量E112 10 Pa ,利用BP-3箔式应变片 R=120Q,l ,应力，R/R及R。灵敏度系数S=2,测出的拉伸应变值为300科龙求：钢板伸长量

16、若是要测出1科应变值那么相应的R/R是多少?解：因为l/l，那么有l0.3(mm)E300106210116107(Pa)RS23001066104RRRS12061047.2102()若是要测出1科应变值，那么1 106 210 6五、综合题1.设计一台检测钢丝绳断丝的仪器(用原理图表示)，并简述其原理。答：利用霍尔元件来检测钢丝绳的断丝情形，其原理图如以下图所示:其工作原理为：铁心对钢丝绳局部磁化，当有断丝时，在断口处显现漏磁场，霍尔元件通过此磁场时，将其转换为一个脉动的电压信号。对此信号作滤波、A/D转换后，进入运算机分析，识别出断丝根数及位置。.请画出动态电阻

17、应变仪的原理框图，简述其工作原理，并绘出出图中各点波形。答：动态电阻应变仪的工作原理为：试件在外力x(t)作用下变形，贴在它上面的电阻应变华3片产生相应的电阻转变。振荡器产生高频正弦信号z(t),作为电桥的工作电压，电桥输出为信号x(t)与载波信号z(t)的乘积，即调制信号Xm(t),此信号经交流放大后进行相敏检波，由振荡器供给的检波信号与电桥工作电压同频、同相位。相敏检波的结果再进行低通滤波，取得与原信号极性相同、但经放大了的信号X(t)。最后，该信号被显示或输入后续设备。.欲测量液体的静压，拟采纳电容式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：弹性膜片与另一金属板组成一电容，如

18、下图，在压力的作用下，弹性膜片发生变形，使电容的极距发生转变，从而引发电容量的转变。电容器接于具有直流极化电压的电路中，电容的转变有高阻值电阻R转换为电压转变。电压输出与膜片位移速度成正比，从而可测量液体压力。.欲测量液体的动压，拟采纳电感式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：采样差动变压器式传感器，如下图。弹性体在压力作用下发生变形，推动与之相连的差动变压器的衔铁在线圈内运动，由于引发线圈互感的转变而产生感应电动势差，此电势差经 P交流放大、相敏检波、滤波等处置后输出，输出量反映压力的大小。.欲测量液体的动压，拟采纳电阻应变式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理

19、。答：系统的原理框图如下图。电阻应变片贴于平膜片上，在压力P的作用下，膜片发生变形，致使应变片也发生相应的变形从而引发电阻转变，应变片置于电桥中，作为电桥的桥臂，从而带来电桥输出电压的转变。振荡器产生高频正弦信号，作为电桥的工作电压，电桥输出为信号与载波信号的乘积，即调制信号，此信号经交流放大后进行相敏检波，由振荡器供给的检波信号与电桥工作电压同频、同相位。相敏检波的结果再进行低通滤波，取得与原信号极性相同、但经放大了的信号p(t)。最后，该信号被显示或输入后续设备。.欲测量液体的动压，拟采纳压电式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。12答：压电晶体在压力P作用下，由于发生机械变

20、形而使两金属膜极板上集聚数量相等、极性相反的电荷，形成电势差。由于该输出电压很微弱，且压电传感器本身内阻专门大，因此再通过一样放大器放大将此输出电压信号先通太高输入阻抗低输出阻抗的前置放大器放大,和相敏检波后，输入显示仪表或记录器进行显示或记录。.欲测量液体的静压，拟采纳机械式传感器，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量原理。答：利用波登管的弹性来测量液体的静压力，其原理框图如下图。液体从波登管的受压端进P呈近似线性入管内，使波登管在压力P的作用下发生变形，并在其结尾产生与被测压力关系的位移x,此位移量被与波登管结尾相连的曲柄连杆机构转换成角度，并被与之相连的齿轮副放大，最后由与齿轮副相连的指

21、针指示出压力的大小。.有一批涡轮机叶片，需要检测是不是有裂纹，试绘出可行方案的原理图，并简述其测量利用涡流传感器来检测叶片裂纹，其原理框图如下图。将涡轮机叶片放置在由涡流传感器和电容C组成的谐振回路中，那么谐振回路的频率f将随间隙8的转变而改变，让涡轮机叶片沿与传感器线圈垂直的方向(一样为水平方向，如下图)通过传感器磁场，当裂纹处通过时，谐振频率将发生转变。振荡器提供稳固的高频信号电源，当谐振回路的谐振频率与该频率相同时，输出电压最大，当谐振频率因裂纹而转变时，与电源频率失谐，输出信号的幅值也随8的转变而转变，相当于个被8调制的调幅波，经放大、检波和滤波后，就能够够得知涡轮机叶片的裂纹信息。.

22、在轧钢进程中，需检测薄板的厚度，可采样何种传感器？试简述其工作原理。答：可采样涡流传感器，原理图如下图，系统的工作原理为：差动式测厚，将两涡流传感器别离置于被测钢板的上下两边，位置固定，距离为H,设被测钢板厚度为h,两涡流传感器与被测钢板距离别离为X1和X2,涡流传感器和电容C组成谐振回路，那么回路频率f将随间隙的转变而改变，使其输出电压幅值也随之转变，经放大、检波和滤波后，可得被测距离X1和X2,将它们输入运算器中进行如下运算，即可实时监测钢板厚度：hH(x1x2)10.如何利用光纤来测量声压？绘出可行方案的压力图，并简述其测量原理。答：利用马赫曾德尔干与仪原理检测 光纤内发生的声 -光相位

23、调制，如下 图，激光源光束通过度光镜以后，其 一通太长螺卷状的检测光纤。检测光 纤在外界声压作用下，使通过其中的 光束产生相位转变、随后当它与另一 路通过参考光纤（亦呈螺卷状）的参考 光束进行叠加，并由光电管转换为电 信号，经适当的处置，即可取得光相 位转变和相应的声压值。薇光德相忖可调群植测光纤声压力信号处理I当收器I参考光纤如何利用电容式传感器来测量微小振动物体的振幅？绘出可行方案的压力图，并简述其测量原理。答:H (a)气动测量头可利用极距转变型电容传感器的原理来测量振动物体的振幅，其原理框图如下图。传感器电容是振动器谐振回路的一部份，当被测物发生振动时，传感器的电容也随之改变，从而使振

24、动频率发生转变，频率的转变经鉴频器变成电压转变，再通过放大后即可输出或显示被测振幅的大小。有多种传感器都可进行转速测量，试举出其中的两种，并别离简述其测量原理。答：(1)涡流传感器，其工作原理为(如图a所示)：将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，涡流传感器置于一边，传感器线圈接入LC振荡回路，以回 TOC o 1-5 h z 路的振荡频率f作为输出量。当凹口或突起转至涡流)3口(传感器处时，由于间距8的转变，引发线圈电感转变，1J从而使振荡频率f发生转变，相当于原振荡频率f经一:/被测频率fx调制，通过鉴频器后即可得被测频率，从_卜_而取得被测转速。,(2)磁阻式传感器，其工作原理为(如

25、图b所示)：门将将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，磁、.I；f阻式传感器置于旋转体一边，当凹口或突起转至传感，1器处时，改变磁路的磁阻，引发磁力线减弱或增强，使线圈产生感应电动势，其频率即为被测件的频率，从而可得其转速。f(3)霍尔传感器，其工作原理为(如图c所示)：将-4+J一(c)将带有凹口或突起的旋转体与被测件同轴安装，霍尔J元件和旋转体同置于磁场中，当凹口或突起转至霍尔元件处时，引发磁场转变，霍尔元件将其转换为一个脉动电压信号，此脉动信号的频率即为被测件的转动频率，从而可得被测件的转速。要测量一钢板的厚度，可用哪些传感器？试举出其中的两种，并别离简述其测量原(1)涡流传感器，其工作原理为(如图a所示)：差动式测厚，将两涡流传感器别离置于被测钢板的上下两边，位置固定，距离为H,设被测钢板厚度为h,两涡流传感器测得其与被测钢板距离别离为X1和X2,那么被测钢板的厚度为为：hH(xX2)(2)气动式传感器，其工作原理与涡流传感器类似(如图b所示)，也可用差动式测厚：将 TOC o 1-