传感器与检测技术自测试题.pdf

传感器与检测技术自测试题1一、填空题：（每空1分，满分20分）1.传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由和组成。10mm差动变压器式位移传感器的转换原理是。2.传感器的静态特性是指；其主要技术指标有线性度、、、等。3.电感式传感器的基本变换原理是_________；压电式传感器是将压力参量转变为。4.光电式传感器是基于光电效应的原理而工作的，其光电效应有和。基于前者的光电元件是光电管，基于后者的光电元件是。5.非电量测量方法按照测量手段可分为、和联立测量。6.常见的记录仪器有、光线示波器和、计算机记录仪。7.测试误差的主要类型有随机误差、和。8.描述随机过程的特征量有概率密度函数、、和谱密度函数。二、简述题：（每小题6分，满分24分）1.试简述电阻应变片测试系统中温度对测试结果的影响及基本的消除方法。2.试简述传感器静态标定的方法。3.试简述电荷放大器的电路构成及基本作用。4.试简述测量精度的含义及测量误差对其的影响程度。三、分析题（第1小题，满分12分；第2小题，满分10分）1．如图1所示电容式传感器测试位移的系统结构组成框图，试说明其测量的原理；并指出各个单元电路的功能。图12．试分析图2所示相敏检波器的工作原理。图2四、计算题（满分10分）试分析图3所示一阶传感器系统的传递函数，并分析其动态频率特性（幅频、相频）。图3五、应用题（每小题12分，共24分）1．已知某圆轴受到的纯扭矩如图4所示，试选择电阻应变片的贴片方法及接桥电路，并导出Mn与电桥输出电压U0的关系式。图42．试用热电偶测量某点的温度，画出该测试系统的电路原理图，并说明其测量的原理。传感器与检测技术自测试题1参考答案一、填空题：（每空1分，满分20分）错填、漏填均得0分。1.敏感元件、转换元件、差动变压器式2.传感器输入为静态量时输出与输入之间的关系特性、灵敏度、迟滞、准确度3.将非电参量转换为自感量或互感量的变化、电荷量4.外光电效应、内光电效应、光电池光敏二极管三极管光敏电阻5.直接测量、间接测量6.笔式记录仪、磁带记录仪7.系统误差、过失误差8.均值、方差和均方值二、简述题：（每小题6分，满分24分）1.温度的影响主要表现在电阻应变片的温度系数αt和被测试件的线膨胀系数β对电阻应变片产生温度变化电阻值为△Rt=Ro×αt×△t+Ro×△β×△t……（3分）常用的消除方法是单丝自补偿、双丝补偿法、电桥补偿法。……………（3分）2.（1）将传感器全量程（测量范围）分成若干等间距点；………………（1分）（2）根据传感器量程分点情况，由小到大逐渐一点一点的输入标准量值，并记录下与各输入值相对的输出值；………………………………………………（1分）（3）将输入值由大到小一点一点的减少下来，同时记录下与各输入值相对应的输出值；………………………………………………（1分）（4）按（2）、（3）所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出——输入测试数据同表格列出或画成曲线；……………………（1分）（5）对测试数据进行必要的处理，根据处理结果就可以确定传感器的线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。………………………………………（2分）3.电荷放大器的电路是由连接电缆的分布电容、放大器的输入电容和具有电容负反馈的集成运放等构成。电路图见下图：…………………………………（3分）其作用是：将压电传感器的电荷输出转变为电压输出，且具有放大作用。其次是将输入的高阻抗变换成输出的低阻抗。………………………………………（3分）4.测量精度的含义是反映测量值与真实值的接近程度的量。……………（3分）准确度：反映系统误差的影响程度；精密度：反映随机误差的影响程度；精确度：反映系统误差和随机误差综合的影响程度。………………（3分）三、分析题（第1小题，满分12分；第2小题，满分10分）1．答：位移参量经过电容式传感器构成的电容电桥变换后获得AM信号，此信号再经过交流放大器放大后，通过相敏检波器进行解调，后又经过低通滤波器后滤除高频成分后，送到显示仪表显示位移值。……………………………………（5分）各个单元电路的功能：电容式传感器：用来检测位移信号，借助与电桥电路将位移信号转换为输出的AM信号。交流放大器：将输入的AM信号进行幅值放大。相敏检波器：将输入的AM信号进行解调，用来判别位移的大小和方向。低通滤波器：将相敏检波器解调后的混合信号进行滤波，从而获得位移参量的信号。显示仪表：用来指示位移的大小值和方向。振荡器：给测量电桥和相敏检波器提供电源。………………………（7分）2．答：解：（1）.当被测非电信号的极性是正极性时，调幅波的相位与载波的相位相同。由于参考的电压信号远大于调幅波的幅值，不管是在调幅波的正半周还是负半周，经过