第2頁共5頁傳感器與自動檢測技術仿真試題一試卷一（閉卷）（考試時間90分鐘，總分80分） 題號一二三總分分數評卷人單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20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。錯選、多選和未選均不得分。1、下列不屬于按傳感器的工作原理進行分類的傳感器是（）。A.應變式傳感器B.化學型傳感器C.壓電式傳感器D.熱電式傳感器2、傳感器的下列指標全部屬于靜態特性的是（）A．線性度、靈敏度、阻尼系數B．幅頻特性、相頻特性、穩態誤差C．遲滯、重復性、漂移D．精度、時間常數、重復性3、測量者在處理誤差時，下列哪一種做法是無法實現的（）A．消除隨機誤差B．減小或消除系統誤差C．修正系統誤差D．剔除粗大誤差4、電感式傳感器采用變壓器式交流電橋測量電路時，下列說法不正確的是（）。A.銜鐵上、下移動時，輸出電壓相位相反B.銜鐵上、下移動時，輸出電壓隨銜鐵的位移而變化C.根據輸出的指示可以判斷位移的方向D.當銜鐵位于中間位置時，電橋處于平衡狀態5、關于壓電式傳感器中壓電元件的連接，以下說法正確的是（）A．與單片相比，并聯時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓不變B.與單片相比，串聯時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓增大1倍C．與單片相比，并聯時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓增大1倍D.與單片相比，串聯時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓不變6、在紅外技術中，一般將紅外輻射分為四個區域，即近紅外區、中紅外區、遠紅外區和（）。這里所說的“遠近”是相對紅外輻射在電磁波譜中與可見光的距離而言。A.微波區B.微紅外區C.X射線區D.極遠紅外區7、下列關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成微波振蕩器B.天線具有特殊結構使發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8、若已知超聲波傳感器垂直安裝在被測介質底部，超聲波在被測介質中的傳播速度為1480m/s，測量時間間隔為200us，則物位高度為（）A．296mmB．148mmC．74mmD．條件不足，無法求出9、現有一個采用4位循環碼碼盤的光電式編碼器，碼盤的起始位置對應的編碼是0011，終止位置對應的編碼是0101，則該碼盤轉動的角度可能會是（）A．45°B.60°C.90°D.120°10、用N型材料SnO2制成的氣敏電阻在空氣中經加熱處于穩定狀態后，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．不確定二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、什么是傳感器？傳感器的共性是什么？2、試推導差動變隙式電感傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。3、結合下圖說明霍爾式微位移傳感器是如何實現微位移測量的？4、光在光纖中是怎樣傳輸的？對光纖及入射光的入射角有什么要求？5、簡述計量光柵的結構和基本原理。三、分析計算題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）注意：自動化、電氣專業的學生第1小題必做，并從第2－4小題中選做兩個小題；測控專業的學生在4個小題中任選3個小題。1、銅電阻的電阻值與溫度之間的關系為，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。20.030.040.050.076.580.082.585.02、試計算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復性誤差（一組測試數據如下表示）。行程輸入壓力（×105Pa）輸出電壓(mV)⑴⑵⑶正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.03、電阻應變片阻值為120，靈敏系數，沿縱向粘貼于直徑為的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量，，（1）求鋼柱受拉力作用時應變片電阻的變化量和相對變化量；（2）又若應變片沿鋼柱圓周方向粘貼，問受同樣拉力作用時應變片電阻的相對變化量為多少？4、已知分度號為S的熱電偶冷端溫度為t0=20℃，現測得熱電勢為11.710mV，求被測溫度為多少度？(E(20,0)=0.113mv)工作端溫度(℃)0204060708090熱電動勢(mv)110010.75410.99111.22911.46711.58711.70711.827試卷二（開卷）（考試時間30分鐘，總分20分）題號評卷人得分綜合設計分析題綜合設計分析題（本大題共20分）如圖為二極管環形檢波測量電路。和為差動式電容傳感器，為濾波電容，為負載電阻，為限流電阻，為正弦波信號源。設很大，并且，。(1)試分析此電路工作原理；(2)畫出輸出端電壓在三種情況下波形；(3)推導的數學表達式。傳感器與自動檢測技術仿真試題一參考答案試卷一一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20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。錯選、多選和未選均不得分。1、B2、C3、A4、C5、A6、D7、A8、B9、C10、B二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、什么是傳感器？傳感器的共性是什么？答：傳感器是能夠感受被測量并按照一定規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器是實現傳感功能的基本部件。傳感器的共性就是利用物理定律和物質的物理、化學或生物特性，將非電量（如位移、速度、加速度、力等）轉換成電量（電壓、電流、電容、電阻等）。2、試推導差動變隙式電感傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。答：設兩差動線圈初始氣隙厚度均為，初始電感均為，且當銜鐵向上移動時，則，∴當時，∴靈敏度為：由此可見，與單極式相比，其靈敏度提高了一倍（單極式為）。3、結合下圖說明霍爾式微位移傳感器是如何實現微位移測量的？答：霍爾元件處于中間位置時，同時受到大小相等、方向相反的磁通作用，磁感應強度B=0，因此霍爾元件輸出的霍爾電勢UH＝0，位移ΔZ=0。若霍爾元件沿Z向移動，在兩磁鐵中產生相對位移，霍爾元件感受到的磁感應強度，，其量值大小反映出霍爾元件與磁鐵之間相對位置的變化量。所以，霍爾電勢UH與位移量ΔZ成線性關系，且霍爾電勢的極性反映了霍爾片的移動方向（位移方向）。磁場變化率越大，靈敏度越高，可測1～2mm的小位移，動態范圍達5mm。4、光在光纖中是怎樣傳輸的？對光纖及入射光的入射角有什么要求？答：光在同一種介質中是直線傳播的，當光線以不同的角度入射到光纖端面時，在端面發生折射進入光纖后，又入射到折射率較大的光密介質（纖芯）與折射率較小的光疏介質（包層）的交界面，光線在該處有一部分投射到光疏介質，一部分反射回光密介質。對光纖的要求是包層和纖芯的折射率不同，且纖芯的折射率大于包層的折射率。對入射角的要求是入射角小于臨界角。5、簡述計量光柵的結構和基本原理。答：計量光柵傳感器的結構包括兩個部分：光電轉換裝置和光柵數顯表，其中前者又包括以下四個部分：①主光柵(又稱標尺光柵)，均勻地刻劃有透光和不透光的線條；②指示光柵，刻有與主光柵同樣刻線密度的條紋；③光路系統，包括光源和透鏡；④光電元件。計量光柵主要利用了莫爾條紋現象。主光柵與指示光柵的柵線疊合在一起，中間保持很小的夾角，在大致垂直于柵線的方向上會出現明暗相間的條紋，稱為莫爾條紋。光柵測量原理就是以移動的莫爾條紋的數量來確定位移量，其分辨率為光柵柵距。三、分析計算題（本大題共3小題，每小題10分，共30分）注意：自動化、電氣專業的學生第1小題必做，并從第2－4小題中選做兩個小題；測控專業的學生在4個小題中任選3個小題。1、銅電阻的電阻值與溫度之間的關系為，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。20.030.040.050.076.580.082.585.0解：誤差方程令，系數矩陣,直接測得值矩陣,被測量估計矩陣由最小二乘法：，則2、試計算某壓力傳感器的遲滯誤差和重復性誤差（一組測試數據如下表示）。行程輸入壓力（×105Pa）輸出電壓(mV)⑴⑵⑶正行程2.0190.9191.1191.34.0382.8383.2383.56.0575.8576.1576.68.0769.4769.8770.410.0963.9964.6965.2反行程10.0964.4965.1965.78.0770.6771.0771.46.0577.3577.4578.44.0384.1384.2384.72.0191.6191.6192.0解：①遲滯誤差：∵遲滯誤差A第一次測量：由所給數據可得，,∴B第二次測量：由所給數據可得，,∴C第三次測量：由所給數據可得，,∴②重復性誤差：由所給數據可得，正行程：，反行程：∴又∴重復性誤差3、電阻應變片阻值為120，靈敏系數，沿縱向粘貼于直徑為的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量，，（1）求鋼柱受拉力作用時應變片電阻的變化量和相對變化量；（2）又若應變片沿鋼柱圓周方向粘貼，問受同樣拉力作用時應變片電阻的相對變化量為多少？解：（1）（2）4、已知分度號為S的熱電偶冷端溫度為t0=20℃，現測得熱電勢為11.710mV，求被測溫度為多少度？(E(20,0)=0.113mv)工作端溫度(℃)0204060708090熱電動勢(mv)110010.75410.99111.22911.46711.58711.70711.827解：E（t,t0）=11.710E（t,0℃）=E(t,t0)+E(t0,0℃)11.710=E(t,0℃)-E(20℃,0)=E(t,0℃)-0.113所以E（t,0℃）=11.823mV查表：E(1180℃,0℃)=11.707mV,E(1190℃,0℃)=11.827mV所以=1180℃+×10℃=1470℃試卷二綜合設計分析題（本大題共20分）。如圖為二極管環形檢波測量電路。和為