1、測試技術傳感器第四章 題型小結一、選擇題1. 電渦流式傳感器是利用什么材料的電渦流效應工作的。（ A ）A. 金屬導電 B. 半導體 C. 非金屬 D. 2. 為消除壓電傳感器電纜分布電容變化對輸出靈敏度的影響，可采用（ B ）。A. 電壓放大器 B. 電荷放大器 C. 前置放大器 D. 電容放大器3. 磁電式絕對振動速度傳感器的數學模型是一個（ B ）。A. 一階環節 B. 二階環節 C. 比例環節 D. 高階環節4. 磁電式絕對振動速度傳感器的測振頻率應（ A ）其固有頻率。A. 遠高于 B. 遠低于 C. 等于 D. 不一定5. 隨著電纜電容的增加，壓電式加速度計的輸出電荷靈敏度將（ C

2、 ）。A. 相應減小 B. 比例增加 C. 保持不變 D. 不確定6. 壓電式加速度計，其壓電片并聯時可提高（ B ）。A. 電壓靈敏度 B. 電荷靈敏度 C. 電壓和電荷靈敏度 D. 保持不變7. 調頻式電渦流傳感器的解調電路是（ C ）。A. 整流電路 B. 相敏檢波電路 C. 鑒頻器 D. 包絡檢波電路8. 壓電式加速度傳感器的工作頻率應該（ C ）其固有頻率。A. 遠高于 B. 等于 C. 遠低于 D. 沒有要求9. 下列傳感器中哪個是基于壓阻效應的？（ B ）A. 金屬應變片 B. 半導體應變片 C. 壓敏電阻 D. 磁敏電阻10. 壓電式振動傳感器輸出電壓信號與輸入振動的（ B ）

3、成正比。A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 頻率11. 石英晶體沿機械軸受到正應力時，則會在垂直于（ B ）的表面上產生電荷量。A. 機械軸 B. 電軸 C. 光軸 D. 晶體表面12. 石英晶體的壓電系數比壓電陶瓷的（ C ）。A. 大得多 B. 相接近 C. 小得多 D. 不確定13. 光敏晶體管的工作原理是基于（ B ）效應。A. 外光電 B. 內光電 C. 光生電動勢 D. 光熱效應14. 一般來說，物性型的傳感器，其工作頻率范圍（ A ）。A. 較寬 B. 較窄 C. 較高 D. 不確定15. 金屬絲應變片在測量構件的應變時，電阻的相對變化主要由（ B ）來決定的。A. 貼片

4、位置的溫度變化 B. 電阻絲幾何尺寸的變化C. 電阻絲材料的電阻率變化D. 電阻絲材料長度的變化16. 電容式傳感器中，靈敏度最高的是（ C ） 。A. 面積變化型 B. 介質變化型 C. 極距變化型 D. 不確定17. 極距變化型電容傳感器適宜于測量微小位移量是因為（B ）A. 電容量微小影響靈敏度 B. 靈敏度與極距的平方成反比，間距變化大則產生非線性誤差C. 非接觸測量D. 兩電容極板之間距離變化小18. 高頻反射式渦流傳感器是基于（ A ）和集膚效應來實現信號的感受和變化的。 A. 渦電流 B. 縱向 C. 橫向 D. 壓電19. 壓電材料按一定方向放置在交變電場中，其幾何尺寸將隨之發

5、生變化，這稱為（ D ）效應。A. 壓電 B. 壓阻 C. 壓磁 D. 逆壓電20. 下列傳感器中，能量轉換型傳感器是（ A ）A. 光電式 B. 應變片 C. 電容式 D. 電感式21. 測試工作的任務主要是從復雜的信號中提?。?C ）A. 干擾噪聲信號 B. 正弦信號C. 有用信息     D. 頻域信號22. 壓電式傳感器是屬于（ B ）型傳感器A. 參量型 B. 發電型 C. 電感型 D. 電容型23. 莫爾條紋光柵傳感器是（ B ）的 A. 數字脈沖式 B. 直接數字編碼式 C. 調幅式 D. 調頻式24. 磁電式絕對振動速度傳感器的動態數學模

6、型是（ C ） A. 一階環節 B. 二階環節 C. 比例環節 D. 積分環節25. 電渦流傳感器是利用被測（ A ）的電渦流效應A. 金屬導電材料 B. 非金屬材料 C. PVF2 D. 陶瓷材料26. 當電阻應變片式傳感器拉伸時，該傳感器電阻（ A ）   A. 變大 B. 變小 C. 不變 D. 不定27. 極距變化型電容傳感器的靈敏度與（ D ） A. 極距成正比 B. 極距成反比C. 極距的平方成正比 D. 極距的平方成反比28. 壓電式加速度傳感器的工作頻率應（ C ）其固有頻率A. 遠高于 B. 等于 C. 遠低于 D. 不確定29.調頻式電渦流傳感器的解調電

7、路是（ C ）A. 電荷放大器 B. 相敏檢波器 C. 鑒頻器 D. 鑒相器30. 高頻反射式電渦流傳感器，其等效阻抗分為等效電阻R和等效電感L兩部分，M為互感系數。當線圈與金屬板之間距離減少時，上述等效參數變化為（ B ） A. R減小，L不變，M增大 B. R增大，L減小，M增大 C. R減小，L增大，M減小 D. R增大，L增大，M增大31. 為消除壓電傳感器聯接電纜分布電容變化對輸出靈敏度的影響，可采用（ B ） A. 電壓放大器 B. 電荷放大器 C. 相敏檢波器 D. 鑒相器32.在測量位移的傳感器中，符合非接觸式測量且不受油污等介質影響的是（ D ）傳感器A. 電容式 

8、   B. 壓電式   C. 電阻式    D. 電渦流式33. 半導體熱敏電阻隨溫度上升，其阻值（ B ）A. 上升 B. 下降 C. 保持不變 D. 變為034. 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用（ B ）放大器A. 電壓  B. 電荷  C. 微分         D. 積分35. 渦流式位移傳感器的輸出與被測對象的材料（ C ） A. 無關 B. 不確定 C. 有關 D. 只限于測銅37. 自感型傳感器的兩線圈接

9、于電橋的相鄰橋臂時，其輸出靈敏度（ B ）A. 提高很多倍 B. 提高一倍 C. 降低一倍 D. 降低很多倍38. 變間隙式電容傳感器測量位移量時，傳感器的靈敏度隨（ A ）而增大A. 間隙的減小 B. 間隙的增大 C. 電流的增大 D. 電壓的增大40. 壓電式振動傳感器輸出電壓信號與輸入振動的（ C ）成正比A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 時間41. 壓電式傳感器是高阻抗傳感器，要求前置放大器的輸入阻抗（ A ）A. 很大 B. 很低 C. 不變 D. 隨意42. 半導體應變片的靈敏度和電阻應變片的靈敏度相比（ A ）A. 半導體應變片的靈敏度高 B. 二者相等C. 電阻應變片

10、的靈敏試驗高 D. 不能確定43. 若石英晶體沿機軸受到正應力，則會在垂直于（ C ）的面上產生電荷A. 機軸 B. 電軸 C. 光軸 D. 都不44. 壓電式傳感器是個高內阻傳感器，因此要求前置放大器的輸入阻抗（ B ）A. 很低 B. 很高 C. 較低 D. 較高45. 極距變化型電容式傳感器，其靈敏度與極距（ D ）A. 成正比 B. 平方成正比 C. 成反比 D. 平方成反比46. 隨電纜電容的增加，壓電式加速度計的輸出電荷靈敏度（ A ）A 相應減小 B 比例增加 C 保持不變 D不確定47. 壓電式加速度計，其壓電片并聯可提高（ B ）A. 電壓靈敏度 B. 電荷靈敏度 C. 電壓

11、和電荷靈敏度 D. 電流靈敏度48.（ B ）的基本工作原理是基于壓阻效應A. 金屬應變片 B. 半導體應變片 C. 壓敏電阻 D. 壓電陶瓷49. 可變磁阻式電感傳感器，當線圈匝數N及鐵芯截面積0確定后，原始氣隙0越小，則電感L（ B ）A. 越小 B. 滿足不失真條件 C. 阻抗匹配 D. 越大50. 壓電晶體式傳感器其測量電路常采用（ B ）A. 電壓放大器 B. 電荷放大器C. 電流放大器 D. 功率放大器二、填空題1. 渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導體在交流磁場中的 。感應電動勢2. 磁電式傳感器是把被測物理量轉換為 的一種傳感器。渦電流效應3. 將壓電晶體置于外電場中，其幾何尺

12、寸也會發生變化，這種效應稱之為 。逆壓電效應4. 利用電阻隨溫度變化的特點制成的傳感器叫 。熱電阻傳感器5. 可用于實現非接觸式測量的傳感器有 和 等。渦流式；電容式6. 電阻應變片的靈敏度 表達式為，對于金屬應變片來說：S= ，而對于半導體應變片來說S= 。7. 當測量較小應變值時應選用 效應工作的應變片，而測量大應變值時應選用 效應工作的應變片。壓阻效應；應變效應8. 電容器的電容量，極距變化型的電容傳感器其靈敏度表達式為 。 9. 差動變壓器式傳感器的兩個次級線圈在連接時應 。反相串接10. 光電元件中常用的有 、 和 。光敏電阻；光敏晶體管；光電池11. 壓電傳感器在使用 放大器時，其

13、輸出電壓幾乎不手電纜長度變化的影響。電荷12. 超聲波探頭是利用壓電片的 效應工作的。逆壓電13. 壓電傳感器中的壓電片并聯時可提高 靈敏度，后接 放大器。而串聯時可提高 靈敏度，應后接 放大器。電荷；電壓；電壓；電壓14. 電阻應變片的電阻相對變化率是與 成正比的。應變值15. 電容式傳感器有 、 和 3種類型，其中 型的靈敏度最高。面積變化型；極距變化型；介質變化型；極距變化型16. 霍爾元件是利用半導體元件的 特性工作的?；魻栃?7. 按光纖的作用不同，光纖傳感器可分為 和 兩種類型。功能型；傳光型三、名詞解釋1. 一塊金屬板置于一只線圈附近，相互間距為，當線圈中有一高頻交變電流通過時

14、，便產生磁通。此交變磁通通過鄰近金屬板，金屬板表層上產生感應電流即渦電流，渦電流產生的磁場會影響原線圈的磁通，使線圈的阻抗發送變化，這種現象稱為渦流效應。2. 某些物質在受到外力作用時，不僅幾何尺寸發生變化，而且內部極化，表面上有電荷出現，出現電場，當外力去除后，有重新恢復到原來狀態，這種現象成為壓電效應。3. 金屬材料在發生機械變形時，其阻值發生變化的現象成為電阻應變效應。4. 將霍爾元件置于磁場中，當相對的兩端通上電流時，在另相對的兩端將出現電位差，稱為霍爾電勢，此現象稱為霍爾效應。5. 當激光照射到運動物體時，被物體反射或散射的光頻率即多普勒頻率發生變化，且多普勒頻率與物體運動速度成比例

15、，這種現象稱為多普勒效應。6. 某些半導體元件，當在相對的兩端通上電流時，將引起沿電流方向電阻的變化，此現象稱為磁阻效應。7. 傳感器是直接作用于被測量，并能按一定規律將被測量轉換成同種或別種量值輸出的器件。8. 半導體材料受到光照時，電阻值減小的現象稱為內光電效應。9. 壓阻效應是指單晶半導體材料在沿某一軸向受到外力作用時，其電阻率發生變化的現象。10. 在光照作用下，物體內的電子從物體表面逸出的現象稱為外光電效應。11. 在光的照射下使物體產生一定方向電動勢的現象稱為光生伏打效應。四、計算題 3. 一電容測微儀，其傳感器的圓形極板半徑r4mm，工作初始，如果間隙變化量時，電容變化量是多少（

16、真空中介電常數為0=-8.85×10-12F/m）。解：電容傳感器的靈敏度 F/m F/m F/mpF 4. 一電容測微儀，其傳感器的圓形極板的半徑r=4mm，工作初始間隙，空氣介質，試求：（已知空氣介電常數）（1）通過測量得到的電容變化量為，則傳感器與工件之間由初始間隙變化的距離（2）如果測量電路的放大倍數，讀數儀表的靈敏度格/，則此時儀表指示值變化多少格？解：（1），極距變化型電容傳感器靈敏度為： 則 （2）設讀數儀表指示值變化格數為m，則 （格） 4. 有一電阻應變片其靈敏度S=2，R120，設工作時其應變為1000，問R？設將此應變片接成如圖所示的電路，試求：應變片mA5V1

17、）無應變時電流表示值；2）有應變時電流表示值；3）電流表指示值相對變化量。解： 1） 2） 3） 5. 有一鋼板，原長，鋼板彈性模量，使用BP-3箔式應變片R=120，靈敏度系數S=2，測出的拉伸應變值為300。求：鋼板伸長量，應力及。如果要測出1應變值則相應的是多少？解：因為，則有如果要測出1應變值，則五、綜合題1 設計一臺檢測鋼絲繩斷絲的儀器（用原理圖表示），并簡述其原理。答：利用霍爾元件來檢測鋼絲繩的斷絲情況，其原理圖如下圖所示：其工作原理為：鐵心對鋼絲繩局部磁化，當有斷絲時，在斷口處出現漏磁場，霍爾元件經過此磁場時，將其轉換為一個脈動的電壓信號。對此信號作濾波、A/D轉換后，進入計算機

18、分析，識別出斷絲根數及位置。2 請畫出動態電阻應變儀的原理框圖，簡述其工作原理，并繪出出圖中各點波形。答：動態電阻應變儀的工作原理為：試件在外力作用下變形，貼在它上面的電阻應變片產生相應的電阻變化。振蕩器產生高頻正弦信號z(t)，作為電橋的工作電壓，電橋輸出為信號x(t)與載波信號z(t)的乘積，即調制信號xm(t)，此信號經交流放大后進行相敏檢波，由振蕩器供給的檢波信號與電橋工作電壓同頻、同相位。相敏檢波的結果再進行低通濾波，得到與原信號極性相同、但經放大了的信號。最后，該信號被顯示或輸入后續設備。3 欲測量液體的靜壓，擬采用電容式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：彈性膜

19、片與另一金屬板組成一電容，如圖所示，在壓力的作用下，彈性膜片發生變形，使電容的極距發生變化，從而引起電容量的變化。電容器接于具有直流極化電壓的電路中，電容的變化有高阻值電阻R轉換為電壓變化。電壓輸出與膜片位移速度成正比，從而可測量液體壓力。4 欲測量液體的動壓，擬采用電感式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：P彈性體采樣差動變壓器式傳感器，如圖所示。彈性體在壓力作用下發生變形，推動與之相連的差動變壓器的銜鐵在線圈內運動，由于引起線圈互感的變化而產生感應電動勢差，此電勢差經交流放大、相敏檢波、濾波等處理后輸出，輸出量反映壓力的大小。P電橋放大相敏檢波低通顯示記錄振蕩器211 應

20、變片2 膜片5 欲測量液體的動壓，擬采用電阻應變式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：系統的原理框圖如圖所示。電阻應變片貼于平膜片上，在壓力P的作用下，膜片發生變形，致使應變片也發生相應的變形從而引起電阻變化，應變片置于電橋中，作為電橋的橋臂，從而帶來電橋輸出電壓的變化。振蕩器產生高頻正弦信號，作為電橋的工作電壓，電橋輸出為信號與載波信號的乘積，即調制信號，此信號經交流放大后進行相敏檢波，由振蕩器供給的檢波信號與電橋工作電壓同頻、同相位。相敏檢波的結果再進行低通濾波，得到與原信號極性相同、但經放大了的信號p(t)。最后，該信號被顯示或輸入后續設備。P放大相敏檢波顯示記錄211

21、. 壓電晶體 2. 金屬膜前置放大P6 欲測量液體的動壓，擬采用壓電式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：壓電晶體在壓力P作用下，由于發生機械變形而使兩金屬膜極板上集聚數量相等、極性相反的電荷，形成電勢差。由于該輸出電壓很微弱，且壓電傳感器本身內阻很大，因此將此輸出電壓信號先經過高輸入阻抗低輸出阻抗的前置放大器放大，再經過一般放大器放大和相敏檢波后，輸入顯示儀表或記錄器進行顯示或記錄。7 欲測量液體的靜壓，擬采用機械式傳感器，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原P波登管連桿機構齒輪指針x理。答：利用波登管的彈性來測量液體的靜壓力，其原理框圖如圖所示。液體從波登管的受壓端進入

22、管內，使波登管在壓力P的作用下發生變形，并在其末端產生與被測壓力P呈近似線性關系的位移x，此位移量被與波登管末端相連的曲柄連桿機構轉換成角度，并被與之相連的齒輪副放大，最后由與齒輪副相連的指針指示出壓力的大小。8 有一批渦輪機葉片，需要檢測是否有裂紋，試繪出可行方案的原理圖，并簡述其測量原理。答：利用渦流傳感器來檢測葉片裂紋，其原理框圖如圖所示。將渦輪機葉片放置在由渦流傳感器和電容C組成的諧振回路中，則諧振回路的頻率f將隨間隙的變化而改變，讓渦輪機葉片沿與傳感器線圈垂直的方向（一般為水平方向，如圖所示）通過傳感器磁場，當裂紋處經過時，諧振頻率將發生變化。振蕩器提供穩定的高頻信號電源，當諧振回路

23、的諧振頻率與該頻率相同時，輸出電壓最大，當諧振頻率因裂紋而變化時，與電源頻率失諧，輸出信號的幅值也隨的變化而變化，相當于一個被調制的調幅波，經放大、檢波和濾波后，就可以得知渦輪機葉片的裂紋信息。Hhx1x2運算器LC諧振回路振蕩器放大檢波濾波LC諧振回路振蕩器放大檢波濾波R輸出R9 在軋鋼過程中，需檢測薄板的厚度，可采樣何種傳感器？試簡述其工作原理。答：可采樣渦流傳感器，原理圖如圖所示，系統的工作原理為：差動式測厚，將兩渦流傳感器分別置于被測鋼板的上下兩邊，位置固定，間隔為H，設被測鋼板厚度為h，兩渦流傳感器與被測鋼板距離分別為x1和x2，渦流傳感器和電容C組成諧振回路，則回路頻率f將隨間隙的

24、變化而改變，使其輸出電壓幅值也隨之變化，經放大、檢波和濾波后，可得被測距離x1和x2，將它們輸入運算器中進行如下運算，即可實時監測鋼板厚度：10 如何利用光纖來測量聲壓？繪出可行方案的壓力圖，并簡述其測量原理。答：利用馬赫曾德爾干涉儀原理檢測光纖內發生的聲-光相位調制，如圖所示，激光源光束經過分光鏡以后，其一通過長螺卷狀的檢測光纖。檢測光纖在外界聲壓作用下，使經過其中的光束產生相位變化、隨后當它與另一路經過參考光纖(亦呈螺卷狀)的參考光束進行疊加，并由光電管轉換為電信號，經適當的處理，便可獲得光相位變化和相應的聲壓值。11 如何利用電容式傳感器來測量微小振動物體的振幅？繪出可行方案的壓力圖，并

25、簡述其測量原理。答：可利用極距變化型電容傳感器的原理來測量振動物體的振幅，其原理框圖如圖所示。傳感器電容是振動器諧振回路的一部分，當被測物發生振動時，傳感器的電容也隨之改變，從而使振動頻率發生變化，頻率的變化經鑒頻器變為電壓變化，再經過放大后即可輸出或顯示被測振幅的大小。12 有多種傳感器均可進行轉速測量，試舉出其中的兩種，并分別簡述其測量原理。答：（a）（b）（c）（1）渦流傳感器，其工作原理為（如圖a所示）：將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝，渦流傳感器置于一邊，傳感器線圈接入LC振蕩回路，以回路的振蕩頻率f作為輸出量。當凹口或突起轉至渦流傳感器處時，由于間距的變化，引起線圈電感變化

26、，從而使振蕩頻率f發生變化，相當于原振蕩頻率f經被測頻率fx調制，通過鑒頻器后即可得被測頻率，從而得到被測轉速。（2）磁阻式傳感器，其工作原理為（如圖b所示）：將將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝，磁阻式傳感器置于旋轉體一邊，當凹口或突起轉至傳感器處時，改變磁路的磁阻，引起磁力線減弱或增強，使線圈產生感應電動勢，其頻率即為被測件的頻率，從而可得其轉速。（3）霍爾傳感器，其工作原理為（如圖c所示）：將將帶有凹口或突起的旋轉體與被測件同軸安裝，霍爾元件和旋轉體同置于磁場中，當凹口或突起轉至霍爾元件處時，引起磁場變化，霍爾元件將其轉換為一個脈動電壓信號，此脈動信號的頻率即為被測件的轉動頻率，從而可得被測件的轉速。13 要測量一鋼板的厚度，可用哪些傳感器？試舉出其中的兩種，并分別簡述其測量原理。答：Hhx1x2（a）（1）渦流傳感器，其工作原理為（如圖a所示）：差動式測厚，將兩渦流傳感器分別置于被測鋼板的上下兩邊，位置固定，間隔為H，設被測鋼板厚度為h，兩渦流傳感器測得其與被測鋼板距離分別為x1和x2，則被測鋼板的厚度為為：（b）（2）氣動式傳感器，其工作原理與渦流傳感器類似（如圖b所示），也可用差動式測厚：將氣動量儀的兩