传感器原理与应用试卷2

传感器原理与应用试卷2一、填空题(每空1分，共15分)1.如果仅仅检测是否与对象物体接触，可使用_ON-OFF型微动开关_作为传感器。2.红外图像传感器由红外敏感元件和_电子扫描_电路组成。3.在电阻应变片公式，dRR=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表_材料压阻系数_。4.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是_金属_。5.当磁头相对于磁尺不动时，仍有感应电动势输出的是静态磁头，且输出电势的幅值由_磁头所处的位置_所决定。6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_动态性能_指标。7.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量(或电量)的标准信号发生器和_标准测试系统_。8.传感器的频率响应特性，必须在所测信号频率范围内，保持_不失真测量_条件。9.热电偶电动势由_温度差_电动势和接触电动势两部分组成。10.SnO2型半导体气敏器件非常适宜检测浓度较_低_的微量气体。11.有源滤波器由集成运放和_.RC网络_组成。12.采用_交流_电源供电的电桥称为交流电桥。13.多路模拟开关由_地址译码器_和多路双向模拟开关组成。14.为了提高检测系统的分辨率，需要对磁栅、容栅等大位移测量传感器输出信号进行_细分。15.若随机信号x(t)、y(t)的均值都为零，当τ→∞时，它们的互相关函数Rxy(τ)=_0_。二、单项选择题(在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。每小题1分，共15分)1.对压电式加速度传感器，希望其固有频率(C)A.接近零B.尽量低些C.尽量高些D.任意2.(C)传感器可用于医疗上-50℃～150℃之间的温度测量。A.金属辐射式B.热电偶C.半导体三极管D.比色计3.信号传输过程中，产生干扰的原因是(C)A.信号是缓变的B.信号是快变的C.干扰的耦合通道D.信号是交流的4.差动电桥由环境温度变化引起的误差为(D)A.1211RRB.1411RRC.1211RRED.05.概率密度函数提供了随机信号(B)的信息。A.沿频率轴分布B.沿幅值域分布C.沿时域分布D.沿尺度分布6.非线性度是表示校准曲线(B)的程度。A.接近真值B.偏离拟合直线C.正反行程不重合D.重复性7.非周期信号的频谱是(A)A.连续的B.离散的C.基频的整数倍D.脉冲函数8.莫尔条纹光栅传感器的输出是(A)A.数字脉冲式B.调幅式C.调频式D.正弦波9.半导体应变片具有(A)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(D)A.线性度B.固有频率C.阻尼比D.时间常数11.常用于测量大位移的传感器有(A)A.感应同步器B.应变电阻式C.霍尔式D.涡流式12.将电阻应变片贴在(C)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13.半导体热敏电阻率随着温度上升，电阻率(B)A.上升B.迅速下降C.保持不变D.归零14.结构型传感器是依靠传感器(C)的变化实现信号变换的。A.材料物理特性B.体积大小C.结构参数D.电阻值15.阻抗头是测量振动系统(D)的拾振器。A.振动位移B.振动加速度C.激振力D.激振力及其响应三、问答题(每小题5分，共30分)1.在静态测量中，根据测量系统输入量与对应输出值所绘制的定度曲线可以确定那些静态特性?在静态测量中，根据绘制的定度曲线，可以确定测量系统的三个静态特性：灵敏度，非线性度，回程误差。2.设载波的中心频率为f0试根据图a、图b所示调制信号定性画出相应调频波波形。调频波波形频率f与中心频率f0和调制波幅值的关系f=f0±Δf,Δf为频率偏移，与X(t)幅值成正比。3.回答下列函数哪些是周期函数、哪些是非周期函数：x1(t)=sin3ωt，x2(t)=e-t，x3(t)=esinωt，x4(t)=δ(t)，x5(t)=sin12tx1(t)x3(t)x5(t)周期函数，x2(t)x4(t)非周期函数4.简述两类扭矩的测量原理及举例说明相应的扭矩传感器。1)轴类零件受扭矩作用时，在其表面产生切应变，可通过测量该应变检测扭矩，如电阻应变式扭矩传感器。2)弹性转轴受扭后，两端面的相对转角只与所承受的扭矩有关，且呈比例关系，可通过测量扭转角测量扭矩，如电容式或光电式扭矩传感器。5.简述应变片在弹性元件上的布置原则，及哪几种电桥接法具有温度补偿作用。(1)贴在应变最敏感部位，使其灵敏度最佳；(2)在复合载荷下测量，能消除相互干扰；(3)考虑温度补偿作用；单臂电桥无温度补偿作用，差动和全桥方式具有温度补偿作用。6.涡流式传感器测量位移与其它位移传感器比较，其主要优点是什么?涡流传感器能否测量大位移量?为什么?优点：能实现非接触测量，结构简单，不怕油等介质污染。涡流传感器不能测量大位移量，只有当测量范围较小时，才能保证一定的线性度。四、计算题(每小题8分，共24分)1.已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感器测量工作轴转速(如图所示)。若测得输出电动势的交变频率为24(Hz)，求：被测轴的转速n(r/min)为多少?当分辨误差为±1齿时，转速测量误差是多少?(1)测量时，齿轮随工作轴一起转动，每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，磁通也变化一次，因此，线圈感应电动势的变化频率f等于齿轮的齿数Z与转速n的乘积。f=nZ/60n=60fZ=602418=80(r/min)(2)读数误差为±1齿，所以应为118转，即：n=80±118(r/min)2.由RC组成无源低通滤波器，已知R=500(Ω)，C=10(μF)，试求：(1)截止频率f0，并画出该滤波器的幅频示意图。(2)设输入信号x(t)=0.2cos12564.t,判断其是否在该滤波器的通频带内。(1)f0=121250010103186RCHZ.()幅频示意图：(2)周期信号x(t)的角频率ω=125.6f1=212562200.()HZf信号x(t)的频率在该滤波器的通频带内。3.试绘出x(t)=2cos(2πf0t)+3的时域图和频域图。由于1δ(f)33δ(f)又2cos(2πf0t)δ(f-f0)+δ(f+f0)根据傅里叶变换的线性叠加原理：2cos(2πf0t)+3δ(f-f0)+3δ(f)+δ(f+f0)时域图见图a，频域图见图b五、应用题(每小题8分，共16分)1.试用双螺管线圈差动型电感传感器做成一个测力传感器。(1)用简图说明该传感器的结构，并简要说明其作用原理；(2)用图说明两个线圈在电桥电路中的接法。(1)传感器的结构如图a所示，它由传力块、弹性圆桶、双螺管线圈、衔铁、传感器座等几部分组成。原理：被测力F通过传力块作用在弹性圆桶上，弹性圆桶的变形带动衔铁移动，使双螺管线圈的电感量发生变化，从而实现力的测量。(2)电桥的接法如图b所示：2.如图所示，轴工件用前后顶尖支承纵向磨削外园表面，在加工过程中，径向力Py和切向力Pz大小基本不变，但着力点位置沿轴向移动，现在前后顶尖上粘贴电阻应变片测量工件所受的Pz。(1)在图中标明应变片的位置及Pz的测量电桥。(2)着力点移动对测量结果有无影响?为什么?(1)应变片(R1、R2、R3、R4)粘贴位置如图a所示；测量电桥如图b所示。(2)根据以上位置布片和电桥接法，着力点位置的变化不会影响Pz的大小，因为在顶尖上的分力Pz1、Pz2，Pz=Pz1+Pz2，由Pz1、Pz2引起的电阻R1、R3的变化值之和保持不变，故Pz的测量不受着力点的移动而改变。