传感器与检测技术试卷第 1 页 共 8 页 201 年 10 月全国高等教育自学考试 传感器与检测技术试卷 课程代码 2202 应试人 总分 题号 一 二 三 四 五 题分 24 12 24 24 16 合分人 得分 1 按照工作原理分类 固体图像传感器属于 A A 光电式传感器 B 压电式传感器 C 磁电式传感器 D 电容式传感器 2 下列压力传感器 无外加电源也能工作的是 C A 压阻式传感器 B 电感式传感器 C 压电式传感器 D 应变式传感器 要测量很微小的压力 选用压力传感器时应首先考虑 B A 精度 B 灵敏度 C 稳定性 D 线性度 4 在测量位移时 感应同步器利用了 A A 电磁感应原理 B 电容式变换原理 C 电涡流变换原理 D 电阻式变换原理 5 当电桥的供电电源和被测应变量一定时 利用半桥测量法使电桥输出增大的方法是 D A 两个桥臂都接入大电阻值应变片 B 两个桥臂都接入两个串联的应变片 C 两个桥臂接入感受相同应变量的应变片 D 两个桥臂接入感受相反应变量的应变片 6 在尘埃 油污较严重 温度变化大 并伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时 首先要考 虑传感器的 C A 精度 B 灵敏度 C 稳定性 D 响应特性 7 下列热电偶中 响应速度最快的是 B A 普通热电偶 B 薄膜热电偶 C 凯装热电偶 D 并联热电偶 8 若模 数转换器输出二进制数的位数为 8 最大输入信号为 2 5V 则该转换器能分辨出的 最小输入电压信号为 B A 4 88mV B 9 77mV C 19 54mV D 29 1mV 9 静电屏蔽的作用在于消除静电荷对测量仪器产生的 C A 放电干扰 B 漏电流干扰 C 静电场干扰 D 高次谐波干扰 10 在采用限定最大偏差法进行数字滤波时 如限定偏差 Y 0 015 本次采样值为 0 415 上次采样值为 0 401 则应选本次采样值 Yn 为 C A 0 86 B 0 401 C 0 415 D 0 40 11 信号 x t 的概率密度函数 p x 描述了 x t 的 D A 方差 B 直流分量 C 平均功率 D 对指定幅值的取值机会 12 已知一矩形脉冲信号的脉宽为 其幅值为 A 若以幅频谱中第二个零点为该信号 的截止频率 则该信号的截止频率为 D A 1 2 B 1 2 C 1 D 2 复核总分 复核人 座座 位位 号号 得分 评卷人 复查人 一 单项选择题 本大题共 12 小题 每小题 2 分 共 24 分 在每小题列出的四个选项中只有一个是符合题目要求的 请将 其代码填在题后的括号内 错选 多选或未选均无分 传感器与检测技术试卷第 2 页 共 8 页 1 按传感器输出信号的性质 电阻式 电容式 电感式传感器属于 模拟 型传感器 14 传感器的动态响应取决于传感器本身的特性和 输入 信号的形式 15 某传感器的满量程输出值为 X 输入输出特性的校准曲线与拟合直线不一致的 最大偏差的绝对值为 Lmax 则该传感器线性度计算公式为 Lmax X 100 效应 16 当传感器感受的被测物理量有微小变化时 该传感器输出的变化量较大 则说 明该传感器的 灵敏度 较高 17 为了提高自感式传感器特性的线性度和灵敏度 实用中大都采用 差动 式 18 一般情况下 压电式加速度传感器的几何尺寸越大 固有频率 越低 19 在电阻应变测量中 为了减小温度的影响 常把工作应变片和温度补偿应变片设置 在电桥的 相邻 桥臂上 20 半导体应变片在应力作用下 其 电阻率 或电阻 发生变化 这种现象称 为压阻效应 21 固体半导体摄像机所使用的摄像元件为 电荷耦合器件 或 CCD 22 用于测量浇铸 轧钢 热处理等温度范围 700 200 的传感器 要兼有较宽的量程 和较高的精度 一般采用 亮度 式温度传感器 2 传感检测系统中 中间转换电路的作用是将 敏感 元件的输出信号转换成易 于处理或测量的电信号 24 若光栅位移传感器的栅距不变 光栅副之间的夹角 越小 则莫尔条纹越 宽 25 直流测速发电机的性能应满足哪些要求 答 1 输出电压与转速成线性关系 2 单位转速产生的输出电压要大 即要有足够的灵敏度 转动惯量要小 具有好的动态响应特性 4 自身消耗的功率要小 即负载效应要小 评分参考 任答对一项给一分 答对两项给 2 分 答对三项给 4 分 26 简述感应同步器测量位移的特点 答 1 可测大位移 测量范围大 2 精度较高 工作可靠 4 抗干扰能力强 5 维护简单 6 寿命长 7 对环境要求较低 评分参考 任答对一项给 1 分 答对两项给 2 分 答对 项给 4 分 27 简述霍尔式压力传感器的工作原理 答 1 波登管在压力 P 作用下 其末端产生位移 带动霍尔元件在均匀梯度的磁场中运 动 2 分 2 但霍尔元件输入恒定电流时 产生与被测压力成正比的霍尔电势 实现压力 电 压 电势 的转换 2 分 28 简述直流电阻型水分传感器的工作原理 并画出传感器系统的原理框图 1 高分子物质的电阻值与其含水率呈单调下降的关系 通过测定电阻值来间接测定含水 量 分 2 测量原理图为 1 分 探头 电源 试样 输出 得分 评卷人 复查人 二 填空题 本大题共 12 小题 每小题 1 分 共 12 分 不写解答过程 将正确的答案写在每小题的空格内 错填 或不填均无分 得分 评卷人 复查人 三 问答题 本大题共 6 小题 每小题 4 分 共 24 分 传感器与检测技术试卷第 页 共 8 页 传感器与检测技术试卷第 4 页 共 8 页 放 大 器 1 某线绕式线性电位计的骨架直径 D lOmm 总长 L lOOmm 导线直径 d 0 1mm 1 如果 2 O C 时输出电压为零 R 应取多少 2 给出该测温电路的输出特性方程 UUUUUU 29 简要说明机器人的滑动传感器的功能 1 感知相接触物体的相对运动 2 分 2 可以了解物体表面状态 以及握持力是否适宜 0 利用算术平均法数字滤波 进行 K k 1 2 次采样时 简要说明 K 值大小的选取 对滤波效果的影响 1 K 值大滤波效果好 但反应速度慢 2 K 值小滤波效果差 但反应速度快 1 如图所示 在能够感受拉弯作用的构件上贴四个规格相同的应变片 R1 R2 沿轴线方 向 R2 R4 垂直于轴线方向 针对下列两种情况 如何组成电桥 1 只测弯矩 消除拉力的影响 2 只测拉力 消除弯矩的影响 M R1 R2 M P P R R4 题 1 图 四个应变片在 P M 作用下 感受应变为 2 分 R1 R2 R R4 拉力 p p p p 弯矩 m m m m 意思相近也给分 1 测弯矩 消除拉力的影响如图 a 组桥 2 测拉力 消除弯矩的影响如图 b 组桥 将 R 和 R4 位置换一下就可以了 R1 R2 R R4 U0 Ui a 2 图示为热电阻电桥式测温电路 测温范围为 0 200 时 其中 Rt 20 1 0 02t k 为感 温热电阻 Rs 为常值电阻 R0 20k E 为工作电压 M N 两点间的电压差为输出电压 1 如果 t 0 时电路输出电压为零 计算常值电阻 Rs 2 采用上述常值电阻 如果该测温电路的平均灵敏度达到 20mV 其工作电压 E 1 根据题中所给条件 该电路的输出特性方程为 0 00 0 20 1 0 02 1 20 1 0 02 2 0 C 20 1 0 02 1201 0020 20 1 0 02 220R2 t MNMN ts s s ss RR UUUE RRRR t E tR t Rk tR 根据的电路输出为零 可得 2 题中给出测温范围为 0 200 度 对应的平均灵敏度是 20mV 度 即对应的输出电压 变化范围是 2000 20 10 02 120 10 02 1 20 10 02 220 10 02 2 20 2004 tt ss tt EE tRtR mVCV 故满足 20 1 0 02 1 4122 20 1 0 02 2 s t EEV tR 分 1 图 a 所示为周期 T 4 的矩形脉冲信号 x t 计算其频谱 x t A 4 0 4 2 利用傅里叶变换性质 计算图 b 所示的脉冲 y t 的幅度谱 周期T 4 T 0 T 5 得分 评卷人 复查人 传感器与检测技术试卷第 5 页 共 8 页 传感器与检测技术试卷第 6 页 共 8 页 四 计算题 本大题共 小题 每小题 8 分 共 24 分 传感器与检测技术试卷第 7 页 共 8 页 传感器与检测技术试卷第 8 页 共 8 页 解 000 1 2 2 00 2 2 2 0 0 2 2 1 0 2 2 cossin 1 211 1 T 22 cossin 1 2 1 2 0 1 nn n T T T T T n T n At x t tT x taant bnt A ax t dtAdt TTT nA ax tntdtCn TT b 分 分 式中 分 分 分 x t a0 2 根据傅里叶变换 可得 00 0 Y 1 2 2 sin 2 nnn A ca T n nA CaaC T 分 得分 评卷人 复查人 五 应用题 本大题共 2 小题 每小题 8 分 共 16 分 4 对悬臂梁的结构参数进行测试时 需对悬臂梁的某点施加激振力 使其产生振动 测 量振动的位移 速度 加速度等 从而得出结构的力学动态特性 1 选用两种传感器分别测量位移和加速度 要求其中一个为非接触式的 另一个为接 触式的 2 当考虑传感器的附加质量时 试说明这两种传感器的测量结果是否相同 为什么 解 1 测量位移 选用电涡流式位移传感器 或其他形式的非接触式位移传感器 分 测量加速度 选用接触式的压电式加速度传感器 或其他形式的接触式加速度传感器 分 2 测量结果不同 由于压电式加速度传感器与悬臂梁接触 压电式加速度传感器附加在悬臂梁上的 质量 m会改变悬臂梁原来固有的力学动态特性 而非接触的电涡流式传感器不存在这个负载效应 5 两个同频率的周期为 T0 的信号 x t 和 y t x t X0sin t y t Y0sin t 试求它们的互相关函数 Rxy 并根据 Rxy 的结果分析同频率的两个周期函数的互相 关函数与原周期信号之间打的关系 解 因为信号是周期函数 因此可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值 0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 1 R 2 1 sin sin 1 1 cos 2 cos 1 2 T 1 cos 2 2 lim T xy T T T x t y tdt T X Yttdt T X Ytdt X Y 分 分 分 根据上述结果 其互相关函数 Rxy 中保留了原周期信号的频率 幅值 X0 Y0 以及相位差 的信息 但丢失了初始相位 的信息 分