《傳感器與測試技術》是機械制造及其自動化專業學生必修的一門技術基礎課。本課程的教學內容主要包括：測試系統的基本概念，傳感器的一般特性與分析方法，傳感器的工作原理，特性及應用，傳感器在機電系統中的應用等四部分。通過本課程的學習，使學生掌握測試系統的設計和分析方法，能夠根據工程需要選用合適的傳感器，并能夠對測試系統的性能進行分析、對測得的數據進行處理。一、課程的基本教學基本要求.了解測試系統的基本概念和系統組成、傳感器的定義和分類。.掌握傳感器的靜特性、動特性的性能指標概念、定義和分析處理方法，了解提高傳感器性能的方法。.了解常用傳感器的工作原理，掌握常用傳感器的性能特點和應用。4.掌握機電系統中選用傳感器的原則，能根據需要選用合適的傳感器。課程各章的基本內容和學習要求、重點內容在課程的教學大綱及教材各章節前的“學習重點與教學要求”中都已經明確指出，本復習提要在此基礎上進一步說明如下：第一章緒論了解測試的基本概念、系統的結構及組成，掌握傳感器的定義、理解傳感器的分類方法和要求，了解測試的應用及發展。第二章傳感器的一般特性掌握傳感器靜特性各性能指標的定義，傳感器的無失真檢測條件，理解傳感器靜態模型和動態模型的建立與分析方法，了解提高傳感器性能的方法和非線性校正方法。第三章電阻式傳感器理解電阻應變式、壓阻式傳感器和電位計的工作原理，掌握它們的性能特點，了解其常用結構形式及應用。第四章電容式傳感器理解各種形式電容傳感器的工作原理，掌握其性能特點，了解其應用。第五章電感式傳感器理解自感式、差動變壓器式、渦流傳感器的工作原理，掌握其性能特點，了解其應用。了解壓磁式傳感器和感應同步器。第六章磁電式傳感器理解磁電感應式傳感器、霍爾元件的工作原理，轉換電路，掌握其性能性點，了解其應用，了解磁柵式傳感器。第七章壓電式傳感器了解壓電式傳感器的工作原理，掌握常用壓材料及其性能特點，理解其轉換電路。第八章光電式了解光電器件的原理、應用及光纖傳感器、CCD、PSD、光柵、激光傳感器的原理、特點及應用，掌握光碼盤的工作原理及應用、光電器件典型應用。第九章超聲波傳感器理解超聲波傳感器的工作原理，了解其性能特點及應用。第十章傳感器與測試技術在機電系統中的典型應用實例了解傳感器與測試技術在機電系統中的典型應用，掌握機電系統中傳感器的選用原則。二、課程的考核方式說明本課程總成績由形成性考核成績和期末考試成績兩部分組成。其中形成性考核成績占20%，期末考試成績占80%。形成性考核成績由學習內容（平時作業、課程實驗）和學習情況兩部分成績組成。平時作業共布置4次記分作業，每次作業滿分2.5分，共10分。本課程安排有6學時的實驗，要求從5個實驗中選做3個實驗，每個實驗1分，共3分。未完成實驗不能參加期末考試。學習情況考核內容包括輔導課到課情況、觀看IP課的記錄情況、學習筆記等，共7分。按照開放教育試點有關規定，作業完成少于2次或實驗未做，則形成性考核成績無效，并且不能參加期末考試。期末考試采用閉卷考試方法。根據2006年中央電大關于考試時間改革的要求，本課程的考試時間為1小時30分鐘。并對考試的題型、分值及題量作了相應的調整。考核要求分為“了解、理解、掌握"三個層次，在試題中各部分的比例大致為：掌握層次占70%左右，了解層次占20%左右，理解層次占10%左右。三、試題的類型舉例說明試題的類型為：簡答題、選擇題、問答題及綜合題等四種類型。下面結合具體例題說明。第一類題型為簡答題，每小題5分，約占20分。例U.傳感器：（答案：傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于精確處理和應用的另一種量的測量裝置或系統。）第二類題型為選擇題，每項選擇3分，約占12分左右。例1.當光敏元件加一定電壓時，光電流I與光敏元件上光照度E之間的關系，稱為。a.溫度特性b.光照特性c.光譜特性d.伏安特性（答案：b）例2.在檢測技術中，主要采用的是壓電型換能器，發射超聲波利用壓電材料的，而接收信號則用。a.多普勒效應b.多普勒頻移c.逆壓電效應d.正壓電效應（答案：c；d）第三類題型為問答題，約有4道左右小題，每小題6分左右，共約24分例.測定頻響函數的方法有哪幾種？（答：確定頻響函數的方法是以標準信號輸入，測出其輸出信號，從而求得需要的特性。輸入的標準信號有正弦信號、脈沖信號和階躍信號。）第四類題型為綜合題，約有三道左右題，每題根據難度不同，分值有差別，約12至16分，共約45分左右。例.請畫出兩種霍爾元件的驅動電路，簡述其優缺點。（答：對霍爾元件可采用恒流驅動或恒壓驅動，恒壓驅動電路簡單，但性能較差，隨著磁感應強度增加，線性變壞，僅用于精度要求不太高的場合；恒流驅動線性度高，精度高，受溫度影響小。兩種驅動方式各有優缺點，應根據工作要求確定驅動方式。）為方便大家復習，根據學員們的要求，在后半學期，本課程平臺上將會刊登一套往屆考題及答案。需要說明的是，這套題僅供大家在復習過程參考，實際考試時試卷的題型、題目、分值及各種題型所占比例都會有一定差別，盡請注意！不管什么樣的考試題型和題目，都是圍繞課程主要教學內容的，所以學懂學通課程各章的重點和主要的教學內容才是根本。希望大家在復習過程中把重點放在課程的教學內容的理解和掌握上。最后，預祝大家圓滿完成課程學習，并且通過期末階段的總復習，進一步鞏固所學知識，順利通過課程期末考試！中央電大工學院“傳感器與測試技術”課程組傳感器與測試技術往屆試題選登說明：為方便學員們進行復習，根據大家的要求，在此刊登一套往屆期末考試的試題及參考答案。需要說明的是，這套樣題僅供學員們在復習過程參考，實際考試時試卷的題目、題型、分值及各種題型所占比例都會有一定差別，盡請注意！（考試時間：1.5小時）一、簡答題（每小題5分，共20分）.傳感器：.靜特性:.超聲波的波型有幾種？是根據什么來分類的？.簡述電容式傳感器的工作原理。二、選擇題（每空3分，共27分）.碼盤式傳感器是建立在編碼器的基礎上的，它能夠將角度轉換為數字編碼，是一種數字式的傳感器。碼盤按結構可以分為接觸式、和三種。a.光電式b.磁電式c.電磁式d.感應同步器.當超聲波在一種介質中傳播到界面或遇到另一種介質，其方向不垂直于界面時，將產生聲波的反射、折射及現象。a.表面波b.蘭姆波c.駐波d.波型轉換.改變電感傳感器的引線電纜后，。a.不必對整個儀器重新標定b.必須對整個儀器重新調零c.必須對整個儀器重新標定d.不必對整個儀器重新調零.應變片的選擇包括類型的選擇、材料的選用、、等。a.測量范圍的選擇b.電源的選擇c.阻值的選擇d.尺寸的選擇e.精度的選擇f.結構的選擇.應變片絕緣電阻是指已粘貼的應變片的之間的電阻值。a.覆蓋片與被測試件b.引線與被測試件c.基片與被測試件d.敏感柵與被測試件.在光的作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態過渡到自由狀態，引起物體電阻率的變化，這種現象稱為。a.磁電效應b.聲光效應c.光生伏特效應d.光電導效應.如圖所示的結構由線圈、鐵芯、銜鐵三部分組成的。線圈套在鐵芯上的，在鐵芯與銜鐵之間有一個空氣隙，空氣隙厚度為。傳感器的運動部分與銜鐵相連。當外部作用力作用在傳感器的運動部分時，銜鐵將會運動而產生位移，使空氣隙發生變化。這種結構可作為傳感器用于。線圈*箱鐵結構原理示意圖a.靜態測量b.動態測量c.靜態測量和動態測量d.既不能用于靜態測量，也不能用于動態測量三、激光干涉傳感器的作用是測量長度，其基本原理就是光的干涉原理，測量精度高、分辨力高。如圖所示是邁克爾遜雙光束干涉系統，圖中S是光源，B是分光鏡，M1是固定反射鏡，M2是可動反射鏡，P是觀察屏處，試介紹其工作原理。（14分）

四.畫出測試系統的組成框圖，并說明各組成部分的作用。（12分）五.粘貼到試件上的電阻應變片，環境溫度變化會引起電阻的相對變化，產生虛假應變，這種現象稱為溫度效應，簡述產生這種現象的原因。（12分）六.如圖所示是電容式差壓傳感器結構示意圖及其轉換電路，圖中1為玻璃盤，2為鍍金層，3為金屬膜片，介紹其工作原理。（15分）電容式差壓傳感器結構及其轉換電路《傳感器與測試技術》參考答案一、簡答題（每小題5分，共20分）.傳感器：傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于精確處理和應用的另一種量的測量裝置或系統。.靜特性：指傳感器在輸入量的各個值處于穩定狀態時的輸出與輸入關系，即當輸入量是常量或變化極慢時，輸出與輸入的關系。.超聲波的波型有幾種？是根據什么來分類的？超聲波的波型有縱波、橫波、表面波（亦稱瑞利波）、蘭姆波。依據超聲場中質點的振動與聲能量傳播方向之間的關系來分。.簡述電容式傳感器的工作原理。兩平行極板組成的電容器，如果不考慮邊緣效應，其電容量為式中：一一極板間介質的介電常數，——極板的遮蓋面積；——極板間的距離。當被測量的變化使式中的、或任一參數發生變化時，電容量C也就隨之變化。二、選擇題（每空3分，共27分）1.a；c2.d3.c4.c；d5.b6.d7.c三、激光干涉傳感器的作用是測量長度，其基本原理就是光的干涉原理，測量精度高、分辨力高。如圖所示是邁克爾遜雙光束干涉系統，圖中S是光源，B是分光鏡，M1是固定反射鏡，M2是可動反射鏡，P是觀察屏處，試介紹其工作原理。（14分）答案要點：來自光源S的光經半反半透分光鏡B后分成兩路，一路由固定反射鏡M1反射，另一路經可動反射鏡M2和B反射，在觀察屏P處相遇產生干涉。當M2每移動半個光波波長時，干涉條紋亮暗變化一次，因此被測長度為式中，x一被測長度;N—干涉條紋亮暗變化次數；一真空中光波波長；n—空氣折射率。四.畫出測試系統的組成框圖，并說明各組成部分的作用。（12分）答案要點：傳感器作為測試系統的第一環節，將被測量轉化為人們所熟悉的各種信號，通常傳感器將被測量轉換成電信號；信號變換部分是對傳感器所送出的信號進行加工，如信號的放大、濾波、補償、校正、模數轉換、數模轉換等，經過處理使傳感器輸出的信號便于傳輸、顯示或記錄；顯示與記錄部分將所測信號變為便于人們理解的形式，以供人們觀測和分析。五.粘貼到試件上的電阻應變片，環境溫度變化會引起電阻的相對變化，產生虛假應變，這種現象稱為溫度效應，簡述產生這種現象的原因。（12分）答案要點：①環境溫度變化時，由于敏感柵材料的電阻溫度系數的存在，引起應變片電阻相對變化；②環境溫度變化時，敏感柵材料和試件材料的膨脹系數不同，應變片產生附加的拉長（或壓縮），引起電阻的相對變化。六.如圖所示是電容式差壓傳感器結構示意圖及其轉換電路，圖中1為玻璃盤，2為鍍金層，3