綜合試題一一、單項(xiàng)選擇題(本大題共lO小題，每小題2分，共20分)在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯(cuò)選、多選和朱選均不得分。1、傳感器的主要功能是()。A檢測和轉(zhuǎn)換B濾波和放大C調(diào)制和解調(diào)D傳輸和顯示2、在直流電路中使用電流表和電壓表測量負(fù)載功率的測量方法屬于()。A直接測量B間接測量C組合測量D等精度測量3、電阻應(yīng)變片配用的測量電路中，為了克服分布電容的影響，多采用()。A直流平衡電橋B直流不平衡電橋C交流平衡電橋D交流不平衡電橋4、差動螺線管式電感傳感器配用的測量電路有()。A直流電橋B變壓器式交流電橋C相敏檢波電路D運(yùn)算放大電路5、實(shí)用熱電偶的熱電極材料中，用得較多的是()。A純金屬B非金屬C半導(dǎo)體D合金6、光電管和光電倍增管的特性主要取決于()。A陰極材料B陽極材料C純金屬陰極材料D玻璃殼材料7、用光敏二極管或光敏晶體管測量某光源的光通量是根據(jù)什么特性實(shí)現(xiàn)的?()A光譜特性B伏安特性C頻率特性D光電特性8、超聲波測量物位是根據(jù)超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上會發(fā)生什么現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)的?()A反射B折射C衍射D散射9、下列關(guān)于微波傳感器的說法中錯(cuò)誤的是()。A可用普通電子管與晶體管構(gòu)成微波振蕩器B天線具有特殊結(jié)構(gòu)使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性C用電流-電壓特性呈非線性的電子元件做探測微波的敏感探頭D可分為反射式和遮斷式兩類10、用N型材料SnO2制成的氣敏電阻在空氣中經(jīng)加熱處于穩(wěn)定狀態(tài)后，與N02接觸后()。A電阻值變小B電阻值變大C電阻值不變D不確定（l.A2.B3.C4.C5.D6.A7.D8.A9.A10.B）二、筒答題(本大題共5小題，每小題6分，共30分)1、什么是傳感器動態(tài)特性和靜態(tài)特性?簡述在什么條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在什么條件下需要研究傳感器的動態(tài)特性？實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件是什么?答:傳感器的動態(tài)特性是指傳感器對動態(tài)激勵(輸入)的響應(yīng)(輸出)特性，即其輸出對隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的靜態(tài)特性是指它在穩(wěn)態(tài)(靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài))信號作用下的輸人-輸出關(guān)系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時(shí)間變量。當(dāng)輸人量為常量或變化極慢時(shí)只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)一般要研究傳感器的動態(tài)特性。實(shí)現(xiàn)不失真測量的條件是幅頻特性：相頻特性：2、分析圖一中自感式傳感器當(dāng)動鐵心左右移動時(shí)自感L的變化情況（己知空氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率，線圈匝數(shù)W不變）。圖一動鐵式自感傳感器結(jié)構(gòu)示意答：線圈中的自感量：磁路中磁阻：空氣隙x1和x2各自變而其和不變，其他變量都不變，所以自感L不變。3、試從材料特性、靈敏度、穩(wěn)定性等角度比較石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)。答:石英晶體是單晶結(jié)構(gòu)，且不同晶向具有各異的物理特性。石英晶體受外力作用而變形時(shí)，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英晶體大得多(即壓電效應(yīng)更明顯)，因此用它做成的壓電式傳感器的靈敏度較高。但其穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等不如石英晶體。4、什么是霍爾效應(yīng)?霍爾電動勢與哪些因素有關(guān)？如何提高霍爾傳感器的靈敏度?答:當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場中時(shí)，在其兩端產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。霍爾電動勢：霍爾電動勢與霍爾電場EH、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的厚度d、電子平均運(yùn)動速度v、磁場感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I有關(guān)。｜｜霍爾傳感器的靈敏度。為了提高霍爾傳感器的靈敏度，霍爾元件常制成薄片形。又因?yàn)榛魻栐撵`敏度與載流子濃度成反比，所以可采用自由電子濃度較低的材料作霍爾元件。5、光導(dǎo)纖維是利用哪種光學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行導(dǎo)光的?光導(dǎo)纖維的數(shù)值孔徑有何意義?答：光導(dǎo)纖維是利用光的全反射進(jìn)行導(dǎo)光的。光纖的數(shù)值孔徑：c—臨界角n1—纖芯折射率n2—包層折射率數(shù)值孔徑是光纖的一個(gè)重要參數(shù)，它能反映光纖的集光能力，光纖的NA越大，表面它可以在較大的入射角范圍內(nèi)輸入全反射光，集光能力就越強(qiáng)，光纖與光源的耦合就越容易，且保證實(shí)現(xiàn)全反射向前傳播。但NA越大，光信號的畸變也越大，所以要適當(dāng)選擇NA的大小。三、分析計(jì)算題(本大題共3小題，每小題IO分，共30分)1、有一臺變間隙非接觸式電容測微儀，其傳感器的極板半徑r=5mm，假設(shè)與被測的初始間隙d0=0.5mm。已知真空的介電常數(shù)等于8.854x10-12F（1）如果傳感器與工件的間隙變化量增大d=10m（2）如果測量電路的靈敏度Ku=100mV/pF，則在間隙增大d=1m答：（1）電容傳感器的電容量：，則初始電容量間隙變化后的電容量則電容變化量：（2）靈敏度，所以則2、使用鎳鉻-鎳硅熱電偶，其基準(zhǔn)接點(diǎn)為30C，間測溫接點(diǎn)為400C時(shí)的溫差電動勢為多少？若仍使用該熱電偶，測得某接點(diǎn)的溫差電動勢為10.275mv答：由分度表查得引E(30C,0C)=1.203mV，E(400由中間溫度定律E(t,t0)=E(t,tc)+E(tc,t0)有E(400C,30C)=E(400C,0C)-E(30C,0C)=由分度表查得E(250C,0C)=10.151mV,E(260C,0由插值法得4、利用某循環(huán)碼盤測得結(jié)果為“1010”，設(shè)循環(huán)碼盤的電刷初始位置為“0000”，該碼盤的最小分辨率是多少?其實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度是多少?如果要求每個(gè)最小分辨率對應(yīng)的碼盤圓弧長度最大為1答：循環(huán)碼為4位碼盤，則該碼盤的最小分辨率為。信號碼“1010”對應(yīng)的二進(jìn)制碼為“1100”；二進(jìn)制碼“1100”對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是“四、綜合設(shè)計(jì)分析題(本大題共20分)在如圖二所示的懸臂梁測力系統(tǒng)中，可能用到四個(gè)相同特性的電阻應(yīng)變片為R1、R2、R3、R4，各應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2，初值為100。當(dāng)試件受力F時(shí)，若應(yīng)變片要承受應(yīng)變，則其平均應(yīng)變?yōu)?1000m/m。測量電路的電源電壓為直流圖二懸臂梁測力裝置示意圖（1）若只用一個(gè)電阻應(yīng)變片構(gòu)成單臂測量電橋，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。（2）若要求用兩個(gè)電阻應(yīng)變片測量，且既要保持與單臂測量電橋相同的電壓靈敏度，又要實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，請?jiān)趫D中標(biāo)出兩個(gè)應(yīng)變片在懸臂梁上所貼的位置；繪出轉(zhuǎn)換電橋，標(biāo)明這兩個(gè)應(yīng)變片在橋臂中的位置。（3）要使測量電橋電壓靈敏度提高為單臂工作時(shí)的4，請?jiān)趫D中標(biāo)明各應(yīng)變片在懸臂梁上所貼的位置。繪出轉(zhuǎn)換電橋，標(biāo)明各應(yīng)變片在橋臂中的位置；并給出此時(shí)電橋輸出電壓及電橋非線性誤差的大小。答：（1）設(shè)用電阻應(yīng)變片R1作測量電橋的測量臂，其他橋臂電阻初始值為100。設(shè)當(dāng)R1有R1的變化時(shí)，電橋輸出電壓為Uo1非線性誤差：（2）應(yīng)該在懸臂梁的正（或反）面沿梁的軸向貼測量應(yīng)變片R1，沿與梁的軸向垂直的方向貼溫度