2023年秋传感器与自动检测技术试卷(答案)

一、填空题（每题2分，10题共20分）

1、在工程测试实践中，大多数检测系统属于线性时不变系统，这种系统的叠加特

性和包茎保出特性在测试中具有重要意义。

2、测试装置动态特性的数学描述方式主要有微分方程、传递函数和频率响应函

______O

3、一电容测微仪，通过测量得到的电容改变量假如测量电路的放大倍数

K^lOOmV/pF,读数仪表的灵敏度捋%",则此时仪表指示值改变^格。。

4、机械振动测试工作中的很多工程问题，往往可以看成是KMC系统，即用由弹簧-阻尼器-

质量块构成的单自由度模型来描述。

5、对于测试装置的频率响应函数，其幅频、相频特性分别表征装置对输入信号中各个频率重

量幅值的缩放的实力和相位角前后移动的实力。

6、半导体应变片传感器的工作原理是基于压阻效应；霍尔式传感器的工作原理是基于霍尔效

应；压电式传感器的工作原理是利用某些材料的压电效应。

7、传感器在结构上采纳差动方式可以提高显敏度，减小非线性。

8、依据霍尔元件的霍尔电势坛的表达式可知，霍尔元件一般可用于三种状况的测量，分别是

测量电流I,测量磁感应强度B,功率测量0

9、已知输入信号x（/）=20cos（30/+45°）,这时一阶装置的A（⑼=0.87,①）二一21.7°,

则该装置的稳态输出表达式是：x（n=17.4cos（30r+23.3°）

10、一般来说，系统内印制电路板接地的基本原则是高频电路应就近多直接地,低频电路应

一点接地。

二、选择题（将正确的选择项填入括号内，每题2分，15题共30分）

1、金属丝应变片在测量构件的应变时，电阻的相对改变主要由（B）来确定的。

A、贴片位置的温度改变B、电阻丝几何尺寸的改变

C、电阻丝材料的电阻率改变D、外接导线的改变

2、二阶装置引入合适阻尼的主要目的是C°

A、使系统不发生共振；B、使得输出读数稳定

C、获得较好的幅频、相频特性；D、改善装置的固有频率

3、不能用涡流式传感器进行测量的是（D）。

A位移B材质鉴别C探伤D非金属材料

4、测试系统的传递函数和（B

A、详细测试系统的物理结构有关B、详细测试系统的物理结构无关

C、输入信号有关D、输出信号有关

5、为消退压电传感器电缆分布电容改变对输出灵敏度的影响，可采纳（B）0

A电压放大器；B电荷放大器；C前置放大器；D电流放大器

6、不能采纳非接触方式测量的传感器是：（C）。

A、霍尔传感器；B、光电传感器；C、热电偶；D、涡流传感器

7、通常所说的传感器核心组成部分是指：（B）

A、敏感元件和传感元件B、敏感元件和转换元件

C、转换元件和调理电路D、敏感元件、调理电路和电源

8、压电加速度计固定在试件上承受振动时，质量块将产生一可变力作用在晶体片上，由于

（A）效应在晶体片两表面上就有（D）产生。

B、正压电；B、逆压电；

C、电压；D、电荷

9、下列四种光电元件中，基于外光电效应的元件是：（C）

A、光敏二极管B、硅光电池C、光电管D、光导管

10、以下关于热电阻与热敏电阻的说法，错误的是：（D）

A、热电阻一般采纳纯金属材料，而热敏电阻采纳半导体材料；

B、热电阻的温度——电阻系数一般是线性的，而热敏电阻的温度——电阻系数一般是非

线性的；

C、热亩阻结构简洁、体积小，因此可以测量“点温”；而在测温范围内，热电阻的电阻

温度系数相对较为稳定：

D、一般说来，热电阻的温度系数比热敏电阻的的温度系数大。

11、变间隙式自感式电感传感器的灵敏度为：S=^=-竺穹宜，由此可得出结论：（C）

dS2J2

A、该传感器的灵敏度是非线性的，因此不能运用；

B、该传感器的灵敏度是线性的，因此可以正常运用；

C、该传感器的灵敏度是非线性的，但在肯定条件下可以运用；

D、该传感器的灵敏度是线性的，但在特定条件下不能运用。

12、在常用测振传感器中，适合于测量振动位移的传感器是：（A）

A、电感式传感器；B、压电式传感器；C、磁电式传感器；D、电动式传感器

13、为提高电桥的灵敏度，可实行的方法是：（C）。

A、半桥双臂各串联一片电阻应变片；

B、半桥双臂各并联一片电阻应变片；

C、适当提高电桥的电源电压；

D、增大应变片的初始电阻值。

14、热敏电阻典型可分为三类，其白，（B）热敏电阻在肯定温度范围内，阻值随温度

的改变猛烈改变，故可作为志向的开关器件。

A、负电阻温度系数B、临界温度系数

C、正电阻温度系数D、无

15、关于光敏电阻，下列说法错误的是：（A）

A、光敏电阻既可作检测元件，也可作开关元件运用；

B、光敏电阻的光谱特性与光敏电阻本身材料有关，需选择合适光源协作运用；

C、在肯定的光照度下，光敏电阻所加的电压越大，光电流越大，而且无饱和现象；

D、多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合。

三、推断题（在你认为对的推断后打4错的推断后打X,每题1分，10题共

10分）

1,压电式传感器具有体积小、结构简洁等优点，适合于频率较低的被测量的测量，甚至是静

态量的测量。（X）

2,光敏电阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是说暗电流要小，亮电流要大。这样光

敏电阻的灵敏度就高。（＜）

3,真值是指肯定的时间及空间条件下，某物理量体现的真实数值。真值是客观存在的，而且

是可以测量的。（x）

4,置信系数取不同典型值时，具有不同的置信概率。置信系数越高，置信水平则越低，表明

对测量精度的要求越低。（4）

5,一阶装置动态特性的主要参数是时间常数。，一般希望它越大越好。（x）

6,差动变压器式传感器的两个次级线圈在联接时应反向串联。（V）

7,LTI系统的灵敏度是时间的线性函数。（x）

8,涡流传感器一般采纳高频透射式或低频反射式两种方式进行测量。（x）

9,凡能够测量位移和速度的检测原理都可用于加速度和振动的测量。（0

10,虚拟仪器的全部仪器面板和显示器都是在计算机监视器上模拟的。（＜）

四、简答题（4题，共18分）

1,试简述检测系统噪声干扰形成的要素。（4分）

噪声形成干扰须要同时具备三要素：干扰源、对噪声敏感的接收电路及噪声源到接收电路之

间的耦合通道。

2、简述一种速度测量的方法。（4分）

答：（1）时间、位移计算法，如相关测速法和空间滤波器测速法；

（2）加速度积分法和位移微分法测量速度；

（3）利用物理参数测量速度，如电动式速度传感器和电磁式速度传感器；

（4）多普勒效应测速；

（5）差动变压器测速。

3、压电元件在运用时常采纳多片串接或并接的结构形式，试述在不同接法下输出电压、电荷、

电容的关系，它们分别适用于何种应用场合？（6分）

答：两片压电元件串接时，输出电荷q'等于单片上的电荷q,输出电压W为单片电压U的

两倍，总电容C'为单片电容C的1/2。即：q'=q；U'=2U；C,=C/2。串联接法适用于

以电压输出的信号和测量电路输入阻抗很高的状况；

两片压电元件并接时，输出电荷q'等于单片上电荷q的两倍，输出电压W等于单片电压U,

总电容C，等于单片电容C的两倍。即：q，=2q；IT=U；C，=2C。并联接法适用于测量

缓慢改变信号，并以电荷作为输出的状况。

4,请画出光电传感器的一般构成框图，并说明光电传感器的一般组成部分。（4分）

光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成

五、计算综合题（3题，共22分）

1、己知一阶系统的传递函数“（$）二—!—,输入一时域谐波函数x«）=Asin外，+5sin3",

1+75

求该系统达到稳态时的输出y（t）。（6分）

解：已知一阶系统的传递函数，（s）=」一

1+Ts

则

、(p{co)=-arctgirai)

Jl+(ny)2（2分）

AB

y(Z)=/^=sin(如-arctg(o(T)+s\n(cot-arctgco^T)（4分）

Jl+(供TV2

2rf

3、图为应变式拉力传感器原理示意图。该传感

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器采纳1、2、3、4四片完全相同的应变片按如图方式粘贴在构件表面上，应变片的初始阻值

为Ro,传感器要求具有温度补偿和弯矩补偿实力；

（1）试采纳两种组桥方式实现传感器的纯拉力测量并说明理由（假如应变片不够，可加精

密电阻）。（6分）

（2）哪一种组桥方式灵敏度高？为什么？（2分）

（1）

4、如图为试验室常采纳的冰浴法热电偶冷端温度补偿接线图,

（1）图中依据了热电偶两个基本定律，分别指出并简述其内容；（4分）

（2）将冷端至于冰