检测试题

一．填空题(每空1分，共15分)

1．如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为__动态______测试。

2．测量误差按表示方法分类分为_____绝对误差_______和___相对误差_ ____ _。

3．在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，___全桥差动电路_____接法可以得到大灵敏度输出。

4．热电偶电动势由____ __接触 _电势和___温差_ __ _电势两部分组成。 5．电涡流传感器可分为__高频反射式__________和____低频发射式 ____ _两大类。

6．由一种匀质导体所组成的闭合回路，不论导体的截面积如何及导体的各处温度分布如何，都不能产生热电势，这一定律被称为热电偶的_均质导体________定律。

7．衡量传感器的静态特性的重要指标是 线性度 、 灵敏度 、重复性和迟滞等。

8．纯金属是制造热电阻的主要材料，常用热电阻有____铂热电阻______和__铜热电阻__ __ _。

9．光敏电阻的光电流与光强之间关系，称为光敏电阻的__光照特性__ __ _。 10．光栅传感器由光源、透镜、光栅和____光电元件 __ _组成。

二．选择题(在每小题的四个备选答案中选出一个正确答案，并将其号码填在题后的括号内。每小题1分，共15分)

1．电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为( C )的输出。 A. 电阻 B. 电容 C. 电压 D. 电荷

2．压电式加速度传感器是( D )信号的传感器。

A. 适于测量任意 B. 适于测量直流 C. 适于测量缓变 D. 适于测量动态 3．对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压( A )。

A. 最大 B. 最小 C. 随机变化 D. 中间点

4． 传感器能感知的输入变化量越小， 表示传感器的( D )。 A.线性度越好 B.迟滞越小 C.重复性越好 D.分辨力越高

5．电磁流量计消除正交干扰的方法常用（ A）和放大电路反馈补偿两种方式。 A．引线自动补偿 B．电桥电路 C．感应电压 D．电磁感应 6． 属于传感器动态特性指标的是（ D ）。 A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率

7． 固体半导体摄像元件CCD是一种( C )。 A．PN结光电二极管电路 B．PNP型晶体管集成电路 C．MOS型晶体管开关集成电路 D．NPN型晶体管集成电路 8． 测量微位移工作台的位移量，可选用A( )。

A．光栅传感器 B．电感传感器 C．电容传感器 D．应变传感器

9． 对生产流水线上的塑料零件进行自动计数，可采用的传感器为( A )。 A．光电传感器 B．霍尔传感器 C．电容传感器 D．电感传感器 10．家用空调中的测温元件最好选用( B ) A．热电阻 B．热敏电阻 C．热电偶 D．光敏电阻

11．（ A ）是指仪表实测输入输出特性曲线对理想直线性输入输出特性曲线的近似程度。

A．线性度 B．变差 C．重复性 D．再现性

12．反映测量结果中系统误差影响程度的是（ B ）。 A．精密度 B．准确度 C．精确度 D．精度数 13．光电器件的光谱特性是描述（ C ）之间的关系。

A．光电流与电压 B．光电流与光照 C．灵敏度与入射波长 D．灵敏度与调制频率

14． 压电式传感器可用于（ A）的动态测量。

A．压力 B．温度 C．应力 D．位移

15．（ B ）传感器属于能量转换型传感器。 A．应变式 B．压电式 C．电容式 D．电感式 三．问答题(每小题6分，共30分)

1．(6分)叙述热电偶中间导体定律，简述此定律在实际应用中的作用。

答：在热电偶回路中接入第三种导体后，只要第三种导体两端的温度相同，就不会影响热电偶回路的总热电势。这就是热电偶的中间导体定律

根据中间导体定律，可以在回路中引入各种仪表和连接导线，而不会对热电势有影响，同时也允许采用任意的焊接方法来焊制热电偶。还可以采用开路热电偶测量液态金属和固体金属表面的温度

2．(6分) 简答压电效应。

答：某些电介质物体在沿一定方向受到压力或拉力作用而发生变形，并且在其表面上会产生电荷（3分），若将外力去掉时，它们又重新回到不带电的状态，这种现象就称为压电效应（3分）

3．(6分) 简答差压式流量计的基本组成。

答：差压式流量计由节流装置、引压导管和差压变送器三部分组成

4．(6分)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。

答：传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电

缆电容的影响。（3分）

传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。（3分）

5．(6分) 简答霍尔效应。

答：所谓霍尔效应是指若在一半导体薄片的两端通以控制电流I，并在薄片垂直的方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在垂直于电流和磁场方向上将产生电势UH的现象,所产生的电动势称为霍尔电压或霍尔电势。

四． 应用题(每小题10分，共30分)

1．(10分) 试选用某种传感器，设计测量车床主轴转速的原理方案，并作简要说明。

本题目可以采用多种传感器设计，只要原理正确皆可得分。这里以涡流传感器为例解答：

在车床主轴上开z 个槽(或齿)，旁边安装一个电涡流传感器（3分），当车床主轴转动时，电涡流传感器将周期性地改变输出信号，此电压经过放大、整形可用频率计指示出频率数值为f（单位为Hz）（4分），则转轴的转速n（单位为r/min）为：

n60fz（3分）

2．(10分) 请用电容传感器测量液位高度，叙述测量系统构成，测量原理和有关的测量公式。

2．（10分）答：采用如图所示内外圆筒分别作为电容的两个极板组成电容传感器，可以用于测量液位。液位为零时的初始电容为：（3分）

C02HlnDd（2分）

电容与液位的关系为：

C21h2(Hh)DlndlnDd2h(1)2H2h(1)C0DlnDlnlnDddd（4分）

可见，电容的改变量与液位h成正比例关系（1分）。

3．(10分)应变片称重传感器，其弹性体为圆柱体，直径为D＝10cm，材料弹性模量E＝2.05×1011 N/m2 ,用它称50t重物体，若用电阻丝式应变片，应变片的灵敏系数K＝2，R＝120Ω，问电阻变化多少？

3．（10分）解：电阻丝应变：

（5分）

F5010009.843.0410EES2.05109(0.1/2)2RKR23.041041200.073()（5分）

电阻变化

五、原理分析题(10分)

由热电偶工作原理可知，热电偶输出热电势和工作端与冷端的温差有关，在实际的测量过程中，要对热电偶冷端温度进行处理，经常使用能自动补偿冷端温度波动的补偿电桥，如图所示，试分析此电路的工作原理

五、原理分析题(10分)

答：补偿电桥法是一种利用电桥输出电压抵消热电偶冷端温度变化的温度补偿方法，图中补偿电桥与热电偶冷端处在相同的温度环境下，其中R1、R2、R3用电阻温度系数极小

的锰铜丝绕制，且阻值相等，即R1R2R3；Rt用铜导线绕制，作补偿电阻(2分)。使用时，用延伸导线将热电偶冷端延伸至补偿电桥处，使补偿电桥与热电偶冷端感受同一温度Tn。选择Rt0R1R2R3，使电桥处于平衡状态，电桥输出Uab为零(2分)；当冷端温度升高时，补偿电阻Rc阻值增加，电桥失去平衡，输出电压Uab增大，而热电偶的输出EAB则因冷端温度升高而减小，若能保证电桥输出的增加等于热电偶输出的减小，则线路总输出就不随着冷端温度的变化而变化，达到冷端温度补偿的目的(3分)。

U0EAB（T，Tn）Uab

当使补偿电桥满足以下条件：

UabEAB（Tn，T0）

U0EAB（T，Tn）UabEAB（T，Tn）EAB（Tn,T0）EAB(T,T0)（2分）

只要T不变，尽管Tn波动，驱动电压U0不会改变。这种补偿电桥通常称为冷端温度补偿器。目前国内有标准的冷端温度补偿器供应（1分）。