传感器模拟试题

中国地质大学（武汉）考试出题专用纸教务处制试卷类别AB使用班级73061~2使用学期2008上任课教师李勇波教研室主任审核签字考试课程名称：传感器与检测技术学时：60考试方式：开卷，闭卷，笔试，口试，其它考试内容：一、选择题（每空2分共20分，答案写在答题纸上）1．线性度是表示实际特性曲线()的程度。A.接近真值B.偏离理想特性曲线C.正反行程不重合D.重复性2．差动电桥由环境温度变化引起的误差为()A.1211RRB.1411RRC.1211RRED.03．即能检波，又能检相的电路为()电路。Ａ．桥式电路Ｂ．相位解调Ｃ．整流检波Ｄ．相敏检波4．将电阻应变片贴在()上，就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传感器。A.质量块B.导体C.弹性元件D.机器组件5．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（）A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗6．固体半导体摄像元件CCD是一种（）A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路C．MOS型晶体管集成电路D．NPN型晶体管集成电路7.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的()A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高8.下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（）A．压力B．力矩C．温度D．厚度9.半导体应变片具有()等优点。A.灵敏度高B.温度稳定性好C.可靠性高D.接口电路复杂10.一阶系统的动态表征参数是()A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数二、是非题（对的打√，错的打×。每题1.5分共30分，答案写在答题纸上）1、测量也就是将被测量与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量的倍数。()2、金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的材质变化产生的。()3.由绝缘介质分开的两个平行金属板组成的平板电容器，测量电路只有变距离型。()4.超声波物位传感器是利用超声波在两种介质的分界面上的反射特性而制成的。()5.电荷放大器的作用是将传感器的高阻抗输出变换为低阻抗输出及放大传感器的微弱信号。（）6、对被测量进行测量时，无论什么场合下，测量结果的准确程度都应该追求越准越好，无须考虑技术和经济兼顾。（）温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需要进行温度补偿7、传感器的静态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性。（）8、对于利用电涡流传感器测板材厚度时，可以采用低频反射式方法。（）9、变极距型电容式传感器只有在Δd/d0很小时，才有近似的线性关系。（10、当石英晶体受到沿光轴（z轴）方向施加的作用力时，晶体不会产生压电效应。（）11、为了消除粗误差一般用二进制码盘代替循环制码盘。（）12、为了提高灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。（）13、光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，一般希望暗电阻越小越好，亮电阻越大越好。（）14、湿敏半导瓷的电阻率都随湿度的增加而下降。（）15、超声波的传播速度与介质密度和弹性特性有关。（）16、微波是波长为1mm～1m的电磁波，可以细分为三个波段。（）17、红外辐射俗称红外线，它是一种不可见光，不是电磁波。（）非功能型(或称结构型、传光型)其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其它敏感元件才能组成传感器。智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大18、直线式感应同步器在定尺上的是正弦绕组，在滑尺上的则是余弦绕组。（）19、热电偶传感器测温精度高，但一般只能测5000C以下的温度。（）20、面型CCD可以检测二维图像。（）三、简答题（每题5分共25分，答案写在答题纸上）1、什么是传感器的动态特性？通常有哪两种分析方法，简要说明这两种分析方法。2、什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？3、什么是光栅的莫尔条纹？莫尔条纹是怎样产生的？它具有什么特点？4、用镍铬-镍硅热电偶测量炉温，其仪表示值为600℃，而冷端温度t0为65℃，则实际温度为665℃，对不对？为什么？应如何计算？5、谈谈你对虚拟仪器的认识。中国地质大学（武汉）考试出题专用纸教务处制试卷类别AB使用班级73061~2使用学期2008上任课教师李勇波教研室主任审核签字考试课程名称：传感器与检测技术学时：60考试方式：开卷，闭卷，笔试，口试，其它考试内容：四、看图分析题(10分)试分析差动变压器相敏测量电路原理十、1）有一数字温度计，测量范围为–50℃～150℃,精度0.5级,求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差。2）欲测量250V电压，要求测量示值相对误差不大于±0.5%,问选用量程为250V电压表,其精度为那一级?若选用量程为300V和500V的电压表,其精度又分别为那一级?3)已知待测电压为400V左右,现有两只电压表,一只1.5级,测量范围0～500V;另一只0.5级,测量范围0～1000V,问选用那只表测量较好?为什么?答：1）绝对误差为：75.0%5.0150℃-20℃时相对误差为：%75.3%1002075.0100℃时相对误差为：%75.0%10010075.02）绝对误差为：V25.1%5.0250005.025025.1即选用精度为0.5级的250V电压表。0025.050025.1,004.030025.1则量程为300V的应用精度为0.4级，量程为500V的精度为0.25级。3)第一只绝对误差为V5.7%5.1500相对误差为%875.1%1004005.7第二只绝对误差为V5%5.01000相对误差为%25.1%1004005所以应用第二只表五、计算题（共15分，答案写在答题纸上）1、设6次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.810.010.19.910.315厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。2、试列出你所学过的不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量，哪些用于接触式测量，测量何种物理量？（各≥3种）二、分析/证明题（32分，8分/题）1、自动控制系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽有何关系？如果选用传感器的动态特性达不到要求怎么办？答：2、热电偶产生的热电势由哪几种电势组成，试证明热电偶的中间导体定律。答：热电偶产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的。接触电势有时又称为珀尔帖电势；而单一导体的温差电势也称汤姆逊电势。3、制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为2：1？答：制作霍尔元件应采用半导体材料。如果磁场与薄片法线有夹角，那么UH=kHIBcos,霍尔元件越薄（即d越小），kH就越大，所以一般霍尔元件都很薄。又因为实际测量中UH=(kHIB/d)×f(l/b)当l/b=2时，f(l/b)=0.93为最大值，这时UH也可取到最大值，所以长宽比l/b一般为2：14、为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方法。答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数t及栅丝与试件膨胀系数（g及s）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差，所以必须补偿温度误差的措施。通常温度误差补偿方法有两类：a)自补偿法：包括单丝自补偿法和组合式自补偿法b)线路补偿法c)压电式传感器的前置放大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特点？答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用很长的电缆，并且电容Ce变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较复杂，调整也比较困难。1、简述霍尔电动热产生的原理。（6分）答：一块长为l、宽为d的半导体薄片置于磁感应强度为磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势Uh。这种现象称为霍尔效应，也是霍尔电动热的产生原理。2、简述热电偶的工作原理。（6分）答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是中国地质大学（武汉）考试出题专用纸教务处制