第6頁共6頁線訂裝線訂裝班級：姓名：學(xué)號：專業(yè)：密封線（考試時間120分鐘，總分100分）題號一二三四總分分?jǐn)?shù)評卷人單項選擇題（本大題共20小題，每小題2分，共40分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均不得分。1、測量者在處理誤差時，下列哪一種做法是無法實現(xiàn)的（）A．消除隨機(jī)誤差B．減小或消除系統(tǒng)誤差C．修正系統(tǒng)誤差D．剔除粗大誤差2、不屬于傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)的是（）A．重復(fù)性B．固有頻率C．靈敏度D．漂移3、對于傳感器的動態(tài)特性，下面哪種說法不正確（）A．變面積式的電容傳感器可看作零階系統(tǒng)B．一階傳感器的截止頻率是時間常數(shù)的倒數(shù)C．時間常數(shù)越大，一階傳感器的頻率響應(yīng)越好D．提高二階傳感器的固有頻率，可減小動態(tài)誤差和擴(kuò)大頻率響應(yīng)范圍4、在金屬箔式應(yīng)變片單臂單橋測力實驗中不需要的實驗設(shè)備是（）A．直流穩(wěn)壓電源B．低通濾波器C．差動放大器D．電壓表5、下列不屬于電容式傳感器測量電路的是（）A．調(diào)頻測量電路B．運算放大器電路C．脈沖寬度調(diào)制電路D．相敏檢波電路6、在二極管雙T型交流電橋中輸出的電壓U的大小與（ ）相關(guān)A．僅電源電壓的幅值和頻率B．電源電壓幅值、頻率及T型網(wǎng)絡(luò)電容C1和C2大小C．僅T型網(wǎng)絡(luò)電容C1和C2大小D．電源電壓幅值和頻率及T型網(wǎng)絡(luò)電容C1大小7、石英晶體在沿機(jī)械軸y方向的力作用下會（）A．產(chǎn)生縱向壓電效應(yīng)B.產(chǎn)生橫向壓電效應(yīng)C．不產(chǎn)生壓電效應(yīng)D.產(chǎn)生逆向壓電效應(yīng)8、在運算放大器放大倍數(shù)很大時，壓電傳感器輸入電路中的電荷放大器的輸出電壓與（）成正比。A．輸入電荷B.反饋電容C．電纜電容D.放大倍數(shù)9、磁電式傳感器測量電路中引入積分電路是為了測量（）A．位移B．速度C．加速度D．光強10、光敏電阻的特性是（）A．有光照時亮電阻很大B．無光照時暗電阻很小C．無光照時暗電流很大D．受一定波長范圍的光照時亮電流很大11、基于光生伏特效應(yīng)工作的光電器件是（）A．光電管B.光敏電阻C．光電池D.光電倍增管12、CCD以（）為信號A.電壓B.電流C．電荷D.電壓或者電流13、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，與氧氣接觸后（）A．電阻值變小B．電阻值變大C．電阻值不變D．不確定14、若已知超聲波傳感器垂直安裝在被測介質(zhì)底部，超聲波在被測介質(zhì)中的傳播速度為1460m/s，測量時間間隔為20us，則物位高度為（）A．29.2mmB．14.6mmC．7.3mmD．條件不足，無法求出15、下列關(guān)于微波傳感器的說法中錯誤的是（）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16、對于工業(yè)上用的紅外線氣體分析儀，下面說法中正確的是（）A．參比氣室內(nèi)裝被分析氣體B.參比氣室中的氣體不吸收紅外線C．測量氣室內(nèi)裝N2D.紅外探測器工作在“大氣窗口”之外17、紅外輻射的物理本質(zhì)是（）A．核輻射B．微波輻射C．熱輻射D．無線電波18、當(dāng)兩塊光柵的夾角很小時，光柵莫爾條紋的間距（）A．與柵線的寬度成正比B.與柵線間寬成正比C．與夾角近似成正比D.與柵距近似成正比19、現(xiàn)有一個采用4位循環(huán)碼碼盤的光電式編碼器，碼盤的起始位置對應(yīng)的編碼是0011，終止位置對應(yīng)的編碼是0101，則該碼盤轉(zhuǎn)動的角度可能會是（）A．45°B.60°C.90°D.120°20、下列關(guān)于熱電偶傳感器的說法中，（）是錯誤的。熱電偶必須由兩種不同性質(zhì)的均質(zhì)材料構(gòu)成計算熱電偶的熱電勢時，可以不考慮接觸電勢在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，熱電偶參考端溫度規(guī)定為0℃接入第三導(dǎo)體時，只要其兩端溫度相同，對總熱電勢沒有影響二、簡答題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）1、解釋霍爾元件常制成薄片形狀的原因（要求給出必要的公式推導(dǎo)過程）。2、簡述光纖傳感器的組成和工作原理。3、簡述半導(dǎo)體色敏傳感器的構(gòu)成和工作原理。4、簡述光柵讀數(shù)頭的組成和工作原理。三、分析計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24分）1、銅電阻的電阻值與溫度之間的關(guān)系為，在不同溫度下，測得銅電阻的電阻值如下表所示。請用最小二乘法求0℃時的銅電阻的電阻值和銅電阻的電阻溫度系數(shù)。20.030.040.050.076.580.082.585.0已知一等強度梁測力系統(tǒng)，Rx為電阻應(yīng)變片，應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2，未受應(yīng)變時，Rx=100?。當(dāng)試件受力F時，應(yīng)變片承受平均應(yīng)變ε=1000μm/m，求：（1）應(yīng)變片電阻變化量?Rx和電阻相對變化量?Rx/Rx。（2）將電阻應(yīng)變片Rx置于單臂測量電橋，電橋電源電壓為直流3V，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。（3）若要使電橋電壓靈敏度分別為單臂工作時的兩倍和四倍，應(yīng)采取哪些措施？分析在不同措施下的電橋輸出電壓及電橋非線性誤差大小。有一個以空氣為介質(zhì)的變面積型平板電容傳感器（見下圖）。其中a=16mm,b=24mm,兩極板間距為4mm。一塊極板分別沿長度和寬度方向在原始位置上平移了5mm，求：（1）極板未移動時，電容的初始電容值。（2）極板沿不同方向移動時，傳感器的位移靈敏度K（已知空氣相對介電常數(shù)，真空的介電常數(shù)）。四、綜合題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）1、閉磁路變隙式差動變壓器在忽略鐵損、漏感及變壓器次級開路的條件下，其等效電路可用下圖表示。圖中與、與，與、與分別為兩個初級繞組和兩個次級繞組的直流電阻與電感。兩個初級繞組的線圈匝數(shù)都是，兩個次級繞組的線圈匝數(shù)都是，銜鐵與上下鐵芯的間隙分別是，，，不考慮鐵芯與銜鐵中的磁阻影響時，對該電路進(jìn)行分析后得到變隙式差動變壓器輸出電壓。（1）分析銜鐵在不同位置時，閉磁路變隙式差動變壓器的輸出特性。并根據(jù)其輸出特性，說明它是如何實現(xiàn)位移測量的。（2）給出該變隙式差動變壓器的靈敏度表達(dá)式，并指出如果在實際測量中要提高靈敏度，可以采取哪些措施。（3）實際的輸出特性中會存在零點殘余電壓，分析其產(chǎn)生的原因并指出消除零點殘余電壓的辦法。2、請設(shè)計兩種利用熱電偶測量2點平均溫度的方法。要求畫出相應(yīng)的線路聯(lián)結(jié)圖，分別簡要說明其工作原理，并指出各自的優(yōu)、缺點。傳感器與自動檢測技術(shù)模擬試卷一參考答案一、單項選擇題（本大題共20小題，每小題2分，共40分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均不得分。1、A2、B3、C4、B5、D6、B7、B8、A9、A10、D11、C12、C13、B14、B15、A16、B17、C18、D19、C20、B二、簡答題（本大題共4小題，每小題4分，共16分）答：置于磁場中的靜止金屬載流體產(chǎn)生霍爾效應(yīng)時，電子受洛倫茲力：①同時金屬導(dǎo)體內(nèi)形成霍爾電場，電子受與反向的電場力：②平衡狀態(tài)下：,即：③設(shè)金屬導(dǎo)體單位體積內(nèi)電子數(shù)為，則：④把④代入③：⑤把⑤代入②：⑥⑥式中霍爾常數(shù)，靈敏度由此可見，霍爾電勢正比于激勵電流和磁感應(yīng)強度。其靈敏度正比于霍爾系數(shù)（它在金屬導(dǎo)體單位體積內(nèi)電子數(shù)固定時為定值），而與霍爾片厚度成反比。為了提高靈敏度，霍爾元件常制成薄片形狀。2、答：光纖傳感器由光源、（光纖或非光纖的）敏感元件、光纖、光探測器、信號處理系統(tǒng)等組成。其工作原理：由光源發(fā)出的光通過源光纖引到敏感元件，被測參數(shù)（溫度、壓力、應(yīng)變、振動等）作用于敏感元件，在光的調(diào)制區(qū)內(nèi)，使光的某一性質(zhì)（光強、波長/頻率、相位、偏振態(tài)）受到被測量的調(diào)制，調(diào)制后的光信號經(jīng)過接收光纖耦合到光探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)過信號處理得到所需要的被測量。3、答：半導(dǎo)體色敏傳感器由兩個結(jié)深不同的P-N結(jié)光電二極管構(gòu)成，淺結(jié)的二極管是P+-N結(jié)，深結(jié)的二極管是P-N結(jié)。其工作原理：入射光照射時，P+、N、P三個區(qū)域及其間的勢壘區(qū)中都有光子吸收，但效果不同。淺結(jié)對紫外線的靈敏度高，深結(jié)對紅外光的靈敏度高。將兩結(jié)吸收入光線后產(chǎn)生的光電流（短路電流）相比即可判斷入色單色光的波長(顏色)。4、答：光柵讀數(shù)頭主要由標(biāo)尺光柵、指示光柵、光路系統(tǒng)和光電元件等組成。其工作原理：標(biāo)尺光柵固定在被測物體上，指示光柵相對于光電元件固定，兩光柵在光照下可形成具有明暗相間帶的莫爾條紋。標(biāo)尺光柵移動一個柵距W，光強變化一個周期，用光電元件接收莫爾條紋移動時光強的變化，就可將光信號轉(zhuǎn)換為接近于正弦周期函數(shù)的電信號輸出，從而可知被測物體移動位移的大小。三、分析計算題（本大題共3小題，每小題8分，共24分）1、解：誤差方程令，系數(shù)矩陣,直接測得值矩陣,被測量估計矩陣由最小二乘法：，則解：（1）（2）將電阻應(yīng)變片Rx置于單臂測量電橋，取其他橋臂電阻也為Rx。當(dāng)Rx有?Rx的變化時，電橋輸出電壓為：非線性誤差：（3）要使電橋電壓靈敏度為單臂工作時的2倍，則應(yīng)該在等強度梁的正反面對應(yīng)貼上兩個相同的應(yīng)變片，一個受拉應(yīng)變，一個受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，形成半橋差動電橋，且取其他橋臂電阻也為Rx。此時，，要使電橋電壓靈敏度為單臂工作時的4倍，則應(yīng)該在等強度梁的正反面對應(yīng)貼上四個相同的應(yīng)變片，2個受拉應(yīng)變，2個受壓應(yīng)變，形成全橋差動電橋。此時，，解：（1）（2）當(dāng)一塊極板沿長度方向在原始位置上平移時，有當(dāng)一塊極板沿寬度方向在原始位置上平移時，有或：或：四、綜合題（本大題共2小題，每小題10分，共20分）1、解：（1）①當(dāng)銜鐵在初始平衡位置，，則；當(dāng)被測物體帶動銜鐵移動，若上移（且假設(shè)上移為正），則，，代入①式中，可得閉磁路變隙式差動變壓器輸出特性：②②式表明：在進(jìn)行位移測量時，的大小正比于銜鐵位移量，負(fù)號表示銜鐵位移的方向（上移時，定義為正，表明反相；下移時，則為，表明同相）。（2）靈敏度表達(dá)式：實際測量中要提高靈敏度，可以采取的措施：適當(dāng)提高電源幅值(但應(yīng)在鐵芯不飽和及允許溫升范圍內(nèi)),提高的比值，盡量減小。（3）零點殘余電壓產(chǎn)生主要原因：變壓器的電氣參數(shù)和幾何尺寸不對稱，磁性材料的非線性。消除零點殘余電壓的辦法主要有：工藝上保證磁路、線圈對成，鐵芯均勻，線圈繞線均勻；在輸出回路中用串/并電阻、電容的方法進(jìn)行電路補償。2、