机械工程测试技术基础 第4版 试题试卷 04第四章习题

第四章常用传感器与敏感元件第一节传感器定义及其分类一、选择题1.下列属于按传感器工作原理分类的是(A)。A.化学型传感器 B.应变式传感器C.热电式传感器 D.压电式传感器2.通常传感器包含了变换元件和(C)两个组成部分。A.放大电路 B.数据采集电路C.敏感元件 D.滤波元件3.传感器按其敏感的工作原理，可以分为化学型、物理型和(C)三大类。A.电子型 B.材料型C.生物型 D.薄膜型4.传感器按被测物理量的不同，可以分为位移传感器、力传感器和(B)等。A.机械式传感器 B.温度传感器C.电器式传感器 D.光学式传感器5.传感器的两个主要功能是：检测和(A)。A.转换 B.测量 C.感知 D.信号调节二、判断题1.化学传感器与人类的嗅觉器官类似。(错误)2.所有传感器必须具有辅助能源。(错误)3.传感器是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。(正确)4.同一被测量可用不同转换原理实现探测，利用不同的物理法则、化学反应或生物效应可以制作出不同工作原理的传感器。(正确)5.传感器可分为物理型传感器、化学传感器和结构型传感器。(错误)第二节电阻式传感器原理一、选择题1.电阻式传感器是一种把被测量转换为(C)的传感器。A.电容变化 B.电量变化 C.电阻变化 D.电场变化2.电阻式传感器按工作原理可分为变阻器式和(A)两类。A.电阻应变式 B.热敏式 C.光敏式 3.变阻式传感器的缺点是容易受电阻丝(B)的限制。A.长度 B.直径 C.材料 D.颜色4.电阻应变式传感器可用于测量(A、B、C、D)等参数。A.应变 B.力 C.位移 D.加速度5.电阻应变式传感器可分为金属电阻应变片式和(B)两类。A.有机材料应变式 B.半导体应变式 C.复合材料应变式 D.塑料应变式二、判断题1.常用变阻式传感器有直线位移型、角位移型和非线性型等。(正确)2.电阻应变式传感器是将被测非电量转变成电阻值,通过测量电阻值达到测量非电量的目的。(正确)3.变阻式传感器仅适用于直线和转动两种被测量。(错误)4.变阻式传感器仅适用于直线和转动两种被测量。(错误)5.相比电阻应变式传感器，变阻式传感器的测量精度高、动态响应好。(错误)第二节电容式传感器原理一、选择题1.根据电容式传感器的工作原理可把电容式传感器分为(A、B、D)类型。A.变极距型 B.变面积型 C.变长度型 D.变介质型2.电容式传感器按位移的形式分为(A、C)类型。A.线位移 B.面积 C.角位移 D.长度3.电容式传感器按位移的(B)。A.动态响应高，灵敏度低 B.动态响应高，灵敏度高C.动态响应低，灵敏度低 D.动态响应低，灵敏度高4.以下关于电容式传感器说法正确的是(C)。A.电容式传感器不能用于非接触测量 B.电容式传感器测量精度不受温度影响C.适当提高激励电源的频率可以减小电容式传感器漏电阻的影响 D.以上说法都不正确5.如将变面积型电容式传感器接成差动形式，则其灵敏度将(B)。A.保持不变 B.增大一倍 C.减小一倍 D.增大两倍二、判断题1.电容式传感器不能用于非接触测量。(错误)2.电容式传感器通常用来测量交流电流。(错误)3.用电容式传感器测量固体或者液体物位时，应该选用空气介质变间隙式。(错误)4.当变间隙式电容传感器两极板间的初始距离增加时，将引起传感器的灵敏度增加。(错误)5.电容式传感器采用差动连接的目的是提高灵敏度。(正确)第二节电感式传感器原理一、选择题1.电感式传感器由哪三部分组成：(A、B、C)。A.振荡器 B.放大输出电路 C.开关电路 D.激励源2.电感式传感器的常用测量电路不包括(C)。A.交流电桥 B.变压器式交流电桥C.脉冲宽度调制电路 D.谐振式测量电路3.差动螺线管式电感传感器配用的测量电路有(B)。A.直流电桥 B.变压器式交流电桥C.差动相敏检波电路 D.运算放大电路4.下列说法正确的是(D)。A.差动整流电路可以消除零点残余电压，但是不能判断衔铁的位置 B.差动整流电路可以判断衔铁的位置，但不能判断运动的方向C.相敏检波电路可以判断位移的大小，但不能判断位移的方向 D.相敏检波电路可以判断位移的大小，也可以判断位移的方向5.电感式传感器采用变压器式交流电桥测量电路时，下列说法不正确的是(C)。A.衔铁上、下位移时，输出电压相位相反 B.衔铁上、下位移时，输出电压随衔铁的位移而变化C.根据输出的指示可以判断位移的方向 D.当衔铁位移中间位置时，电桥处于平衡状态二、判断题1.电感式传感器可用于非金属测量对象。(错误)2.电感式传感器按照转换方式的不同，可分为自感式和互感式两种。(正确)3.互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测位移量转换成线圈互感的变化。(正确)4.差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的极性。(正确)5.电感式传感器不可以用于非接触式测量。(错误)第三节磁电式传感器原理一、选择题1.下列不属于霍尔元件基本特性参数的是(D)。A.控制极内阻 B.不等位电阻C.寄生直流电动势 D.零点残余电压2.磁电式传感器测量电路中引入积分电路是为了测量(A)。A.位移 B.速度C.加速度 D.光强3.为了提高磁电式加速度传感器的频响范围，一般通过下列哪种措施实现(D)。A.减小弹簧片的刚度 B.增加磁铁的质量C.减小系统的阻尼力 D.提高磁感应强度4.霍尔电势与(C)成反比。A.激励电流 B.磁感应强度C.霍尔器件宽度 D.霍尔器件长度5.制造霍尔元件的半导体材料中，目前用的较多的是锗、锑化铟、砷化铟，原因是这些(D)。A.半导体材料的霍尔常数比金属的大 B.半导体中电子迁移率比空穴高C.半导体材料的电子迁移率比较大 D.N型半导体材料较适宜制造灵敏度较高的霍尔元件二、判断题1.霍尔元件的灵敏度与元件的长度和载流子的浓度有关。(错误)2.磁电式传感器有温度误差，通常用电磁分路进行补偿。(错误)3.磁电式传感器是半导体传感器，是基于电磁感应的一类传感器。(正确)4.霍尔传感器的灵敏度与霍尔系数成正比而与霍尔片宽度成反比。(错误)5.通过磁电作用将被测量转换为电信的传感器成为磁电式传感器。(正确)第三节压电式传感器原理一、选择题1.对石英晶体，下列说法正确的是(A)。A.沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也没有电荷产生 B.沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但会有电荷产生C.沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，但没有电荷产生 D.沿光轴方向施加作用力，不会产生压电效应，也会有电荷产生2.石英晶体和压电陶瓷的压电效应对比正确的是(B)。A.压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性也比石英晶体好B.压电陶瓷比石英晶体的压电效应明显，稳定性不如石英晶体好C.石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性也比压电陶瓷好 D.石英晶体比压电陶瓷的压电效应明显，稳定性不如压电陶瓷好3.两个压电元件相并联与单片时相比说法正确的是(D)。A.并联时输出电压不变，输出电容式单片时的一半B.并联时输出电压不变，电荷量增加了两倍C.并联时电荷量增加了两倍，输出电容为单片时两倍D.并联时电荷量增加了一倍，输出电容为单片时的两倍4.两个压电元件相串联与单片时对比说法正确的是(A)。A.串联时输出电压增大一倍，电荷量与单片时相同B.串联时输出电压不变，电荷量与单片时相同C.串联时电荷量增加了一倍，电容量不变D.串联时电荷量增加了一倍，电容量为单片时的一半5.用于厚度测量的压电陶瓷器件利用了(D)原理。A.磁阻效应 B.正压电效应C.压阻效应 D.逆压电效应二、判断题1.压电式传感器通常用来测量动态或瞬态参量。(正确)2.石英晶体在沿电轴x方向的力作用下会产生逆向压电效应。(错误)3.石英晶体在沿机械轴y方向的力作用下会产生横向压电效应。(正确)4.压电石英晶体表面上产生的电荷密度与作用在晶片上的压力成正比。(正确)5.压电石英传感器比压电陶瓷传感器灵敏度高。(错误)第三节热电式传感器原理一、选择题1.热电偶可以测量(C)。A.电压 B.压力 C.温度 D.热电势2.热电偶的基本组成部分是(B)。A.保护管 B.热电极 C.绝缘管 D.接线盒3.为了减小热电偶测温时的测量误差，需要进行的冷端补偿方法不包括(D)。A.补偿导线法 B.电桥补偿法 C.冷端恒温法 D.差动放大法4.热电偶测温时(D)。A.需要正向电压 B.需要反向电压 C.正反电压都可以 D.不需要加电压5.温度传感器是一种将温度转换为(D)变化的装置。A.电流 B.电阻 C.电压 D.电量二、判断题1.测量端失去电子的热电极为正极，得到电子的热电极为负极。(正确)2.热电偶冷端温度不等于20℃，但能保持恒定不变的情况，可采用修正法。(错误)3.采用热电偶测温与其他感温元件一样，是通过热电偶与被测介质之间的温度交换。(错误)4.采用三线制接法可以减小引线电阻变化产生的测量误差。(正确)5.用热电阻传感器测温时，经常使用的配用测量电路是直流电桥。(正确)第四节光电效应一、选择题1.在光电效应实验室中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的(C)。A.强度 B.照射时间 C.频率 D.光子数目2.用频率f的光照射光电管阴极，发生了光电效应。下列说法正确的是(AD)。A.增大入射光的强度，光电流增大 B.减小入射光的强度，光电效应现象消失 C.改用频率小于f的光照射，一定不会发生光电效应 D.改用频率大于f的光照射，光电子的最大初动能变大3.可以被电场加速的是(B)。A.光子 B.光电子 C.X射线 D.无线电波4.关于光电效应叙述正确的是(BD)。A.金属的逸出功与入射光的频率成正比 B.饱和光电流与入射光强度有关 C.用不可见光照射金属一定比可见光照射金属产生的光电子的最大初动能要大 D.光电效应几乎是瞬时发生的5.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是(BD)。A.发生光电效应时，不改变入射光的频率，增大入射光强度,则单位时间内从金属内逸出的光电子数目增多 B.光电子的最大初动能跟入射光强度成正比 C.发生光电效应的反应时间一般都大于10-7s D.只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能产生二、判断题1.光的波粒二象性是光与宏观概念中的波与粒子很相似。(错误)2.光的波粒二象性才是对光的本性的正确认识。(正确)3.发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大。(正确)4.光子的能量由光的强度所决定。(错误)5.对于某种金属，无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应。(正确)第四节光电器件一、选择题1.热效应较大的光是(C)。A.紫光 B.红光 C.红外 D.紫外2.硅光电二极管与硅光电池比较，前者(A)。A.掺杂浓度低 B.电阻率低 C.零偏工作 D.光敏面积大3.在光电倍增管中，产生光电效应的是(A)。A.阴极 B.阳极 C.倍增极 D.玻璃窗4.半导体中不存在(D)。A.PN结 B.PIN结 C.肖特基结 D.光电结5.任何温度下对任何波长的入射辐射能的吸收比都小于1，称为(B)。A.黑体 B.灰体 C.黑洞 D.绝对黑体二、判断题1.光源的光谱频率分布应与光电探测器件光谱相应相匹配。(正确)2.光电倍增管的增益由外加的总电压决定，与阳极电压无关。(错误)3.光电导器件可以测量交变光照，必须加偏压才能工作。(正确)4.光敏电阻的光电流对光照强度有一定的响应时间。(正确)5.光电倍增管所加电压越稳定越好，可以减少由倍增系数的波动引起的测量误差。(正确)第四节光电传感器一、选择题1.下列光电器件是根据外光电效应做出的是(B)。A.光电池 B.光电管 C.光敏电阻 D.光敏二极管2.下列光电器件是根据内光电效应做出的是(C)。A.光电管 B.光电池 C.光敏电阻 D.光敏二极管3.光敏电阻的相对灵敏度与入射光波长的关系称为(C)。A.伏安特性 B.光照特性 C.光谱特性 D.频率特性4.光敏电阻的特性是(C)。A.有光照时亮电阻很大 B.无光照时暗电阻很小 C.一定波长范围的光照时亮电流很大 D.无光照时暗电流很大5.(C)构成光电式传感器最主要的部件。A.光源 B.光电通路 C.光电器件 D.测量电路二、判断题1.光电传感器一般由光源、光电通路和光电元件三部分组成。(正确)2.光电传感器能够将光量的变化转换为电量的变化，其基本原理就是光电效应。(正确)3.红外传感器是用来检测物体红外辐射的敏感器件。所谓红外辐射就是红外光，红外光是太阳光谱的一部分，其波长范围为10000μm。(错误)4.把光电池当作传感器时，应把它看作电压源。(错误)5.光敏电阻的性能好，灵敏度高，是指给定工作电压下亮电阻大。(错误)第五节CCD图像传感器一、选择题1.CCD由阵列形式在衬底材料上的金属-氧化物-半导体电容器组成，具有(ABC)功能。A.光生电荷 B.积蓄电荷 C.转移电荷 D.产生电信号2.CCD传感器中的电极结构按所加电压的相数不可能为：(A)。A.一相 B.二相 C.三相 D.四相3.通过脉冲电压的变化，半导体表面会形成不同存贮电子的势阱，假如右边产生更深的势阱，左边形成阻挡电势势阱，则电荷(A)作定向运动。A.自左向右 B.自右向左 C.不确定4.若CCD器件的摄像区和传输区未分开，则在持续光照作用下，电荷会发生重叠，在显示器中出现(B)现象。A.锐化 B.模糊 C.亮斑 D.暗斑5.面阵型CCD图像器件的感光单元呈二维矩阵排列，能检测二维平面图像。按传输和读出方式可分为(ABC)。A.行传输 B.帧传输 C.行间传输二、判断题1.CCD传感器从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。(正确)2.CCD基本功能是电荷的转移和电荷的存储。(正确)3.CCD仅进行信号电荷的传输和存储，不会产生电荷。(错误)4.CCD电荷耦合器件是以电压或电流作为信号进行传输。(错误)5.CCD信号电荷的输出方式主要分为电压和电流两种。(正确)第五节CMOS图像传感器及其应用一、选择题1.下列描述CMOS传感器优点错误的是：(D)。A.动态范围宽 B.功耗低 C.易于规模生产 D.低照度好2.下列(C)不属于CMOS成像过程中的信号。A.电压 B.电流 C.电荷3.成像质量比较高的是(A)图像传感器。A.CCD B.CMOS4.相同尺寸下，(A)图像传感器的分辨率高。A.CCD B.CMOS5.在象素尺寸相同的情况下，(B)传感器的灵敏度要低。A.CCD B.CMOS二、判断题1.CCD传感器的速度比CMOS传感器快。(错误)2.CMOS成像器件的灵敏度低，是因为像素部分面积被用来制作放大器等线路。(正确)3.根据CCD和CMOS传感器的优缺点，CMOS不可能超越CCD。(错误)4.CMOS传感器具有成品率高、集成度高、功耗小、价格低等特点。(正确)5.CMOS采用地址访问方式读取，速度高。(正确)第七章测量仪器与数字接口第一节信号采集系统的组成原理一、选择题1.满足傅立叶级数收敛条件时，周期信号的平均功率(D)。A.大于各谐波分量平均功率之和 B.小于各谐波分量平均功率之和C.不等于各谐波分量平均功率之和 D.等于各谐波分量平均功率之和2.连续周期信号的频谱有(D)。A.连续性、周期性 B.连续性、收敛性C.离散性、周期性 D.离散性、收敛性3.过采样的好处包括：(ABCD)。A.简化抗混叠滤波器的设计要求 B.提高系统信噪比C.减少噪声在有用信号的带宽 D.抑制镜像4.下列信号的分类方法不正确的是(A)：A.数字信号和离散信号 B.确定信号和随机信号C.周期信号和非周期信号 D.因果信号和反因果信号5.根据采样定理，最低采样频率必须是信号最高频率的(2)倍。A.1 B.2 C.3 D.4二、判断题1.信号的调理不包括放大。(错误)2.电流-电压的转换最简单的方法是串联精密电阻。(正确)3.A/D转换器的分辨率通常用位(bit)作为单位。(正确)4.卷积的方法之适用于线性时不变系统的分析。(正确)5.奇函数加上直流后，傅立叶级数仍含有正弦分量。(正确)第二节测量仪器的数字接口一、选择题1.(D)是一种串行总线规范，它支持热插拔，最多可连接127个设备。A.RS-232C B.IEEE1394 C.SCSI D.USB2.RS-485的逻辑0以两线间的电压差为(B)表示。A.-(2~6)V B.+(2~6)V C.+(5~15)V D.-(5~15)V3.下列哪种接口不属于串行接口。(D)A.USB B.RS-232C C.RS-485 D.PCI4.GPIB总线上最多允许连接(A)个器件。A.14 B.15 C.16 D.175.测量仪器中的I/O设备一般通过I/O接口与各自的控制器连接，下列(D)不属