2014年10月传感器与检测技术试卷

2014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）6对压电式传感器配用的前置放大器的输入阻抗值[D]A无需求B，要很小C.要适中D.要很大7热电偶式传感器的工作原理是基于[C]A。P-N结特性B，热辐射特性C热电动势特性D热电阻特性应试人一、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。1.按照工作原理分类,下列传感器属于弹性体变形位移输出实现测量的是[B]A陀螺式传感器B电容式传感器C压电式传感器D压阻式传感器2，传感检测技术智能化的表现之一是[A]A.自动调零和校准B，装在针尖上的微型传感器C用比较法进行动态标定D.采用形状记忆合金制造传感器3.以下四种，不是利用改变线圈实现测量的传感器是[B]A涡流式位移传感器B差动变压器式位移传感器C压磁式压力传感器D变磁通式速度传感器4．传感器所应用的下列变换方式中无需考虑边缘效应的是[A]A压电式B电容式C自感式D涡流式5下列传感器可以测量磁场强度的是[C]A压电式传感器B电容式传感器C自感式传感器D压阻式传感器传感器与检测技术试卷第1页（共8页）8湿敏元件利用湿敏材料吸收空气中的水分而改变自身的[B]A热电动势B电阻值C．磁导率D．电感值9.检查系统的噪声的定义[D]A。幅度太强的信号B，未通过滤波器的信号C造成仪器损坏的信号D任何不希望有的信号10二阶有源低通滤波器和一阶有源滤波器相比，其主要特点是[A]A选择性更好，信号衰减较快B选择性更好，信号衰减较慢C．选择性更差，信号衰减较快D．选择性更差，信号衰减较慢11.在采用限定最大偏差法进行数字滤波时,如限定偏差ΔY≤0.005,上次采样值为0.312，本次采样值为0.303,,则应选本次采样值Yn为[D]A0.303B0.306C0.309D．0.31212.数字信号的特征是[C]A时间上离散，幅值上连续B时间上连续，幅值上连续C时间上离散，幅值上离散D时间上连续，幅值上离散传感器与检测技术试卷第2页（共8页）总分题号一二三四五题分2412242416合分人得分复核总分复核人得分评卷人复查人敏感元件转换元件基本转换电路二、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。三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）13在相同工作条件下，对同一被多次连续测量，所测结果的分散范围较小。这表明所选用传感器的重复性较好。14.在时域内，研究传感检测系统的动态特性时，常用阶跃信号作为激励。.15．电位计式位移传感器的电压灵敏度与电位计的电源电压和电位计电阻元件的_25.用框图表示传感器的组成原理，并简要说明各部分的作用。答:传感器组成原理如图所示(1分)敏感元件感受被物理测量,而且以确定关系输出另一物理量.(1分).转换元件是将敏感元件输出的非电量转换成电路参数及电流或电压信号.(1分)长度(或有效长度)有关。基本转换电路将电信号转换为便于输出,处理的电量.(1分)16，电阻应变片的电阻相对变化率不仅与应变灵敏系数成正比，而且与正比。17.利用莫尔条纹效应可以制成光栅式位移传感器。应变成被测量电量26在光栅式位移传感器中，光路系统选择的依据是什么？有哪几种光路系统？18.在感应同步器中，鉴相型测量电路根据感应电动势的相位(或相位角度或相答:光路系统应根据传感器中所采用的光栅的形式来选择.(2分)位差)来鉴别位移量。光路系统有透射式光路(1分)和反射式光路.(1分)19.绝对湿度是指一定大小空间中水蒸气的绝对含量。20.热电阻式温度传感器是接触式温度传感器．21A/D转换器的输出为8位，最大输入信号为5V,则转换器能分辨出的最小输入电压信号为5/28_V=19.5mV。22.检测系统中的微机接口是将被测的模拟量经过传感器、放大器、采样保持器、A/D转换后输入微型计算机。23.用磁带记录仪以速度v记录信号，以4v速度重放并对信号进行频率分析，那么实际频率与分析频率的比率为1/4。24.概率密度函数描写了信号对指定幅值的取值机会。27.说明人工视觉系统中图像处理部分的作用。答:(1)对获得的图像信息进行预处理,以滤去干扰,噪声,并作几何,色彩方面的校正,以提高信噪比;(2)增强需要识别的微弱信号;(3)需要时,对图像进行定位和分离.(4).将退化了的图像加以重建或恢复,以改进图像的保真度,(注:答对1个给1分,2个给2分,任答对3个给4分)28.采用热电偶测量温度时，为什么要对参考端温度进行处理？常用的方法有哪些？答:为了使热电偶输出的电动势能正确反映被测温度的真实值，要求参考端温度T0恒为0℃，但实际的使用环境不能保证为0℃，因此应对参考端温度进行处理（2分）常用的方法有：恒温法，电桥补偿法，电位补偿法。（注：答对一种给一分，任答对两种给2分）传感器与检测技术试卷第3页（共8页）传感器与检测技术试卷第4页（共8页）得分评卷人复查人得分评卷人复查人00x1231．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。29.简述热敏电阻式湿度传感器的工作原理.。答：热敏电阻式湿度传感器通常由两个（或四个）热敏电阻组成，自身加热到200℃左右，其中一个（或两个）封装干燥空气中（封闭式），另一个（或两个）作为湿度元件（开启式），共同组成电桥电路，构成湿度传感器（1分）。在干燥空气中调整电桥使其输出为零（一分）。当被测环境湿度发生变化时，封闭式的电阻元件不受湿度的影响，32..四倍细分电路在2秒钟内获得脉冲75个，已知光栅栅距为50线/mm，求此时间内主光栅的移动距离以及此光栅位移传感器的分辨率。解：移动距离75/4×1/50=0.375mm（4分）分辨率为：1/50×1/4=0.005mm(4分）而开启式的敏感元件将受湿度的影响，电阻值发生变化，从而导致电桥的输出发生变化。33.周期半波整流正弦信号x(t)，如图所示，试计算其均值、均方值及方差。（2分）1[提示：uxTT0x(t)dt21TT0x(t)dt]00030，简述二极管解调器的工作特点。当在二极管上施加正向电压时，二极管导通；（2分）当在二极管上施加反向电压时，二极管截止。（2分）x(t)Asinω0t四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）ux1T0x(t)dt21Tx2(t)dt0T0/2T0t题33图31某平行极板电容式传感器的圆形极板半径r=6mm,工作初始间隙δ0=0.4mm，介质为T00T00空气，其介电常数为ε1=8.85×10-12F/m(设传感器的灵敏度为k1)(1)Δδ=20um，电容的变化量为多少pF?(2)如测量电路的灵敏度k2=100mV/pF,读数仪表的灵敏度k3=2格/mV，在Δδ=20um解：均值T0T0T0时，读数仪表的变化量为多少格？12x(t)dt12AsintdtA[1cost]2A（2分）解：（1）传感器的灵敏度为：K1=ε1S/δo2则ΔC=K1×Δδ（3分）=ε1S/δo2×Δδ(2分）T002T00T0201T0T002200A2TA2=8.85×10-12×π(6×10-6)/(0.4×10-3)2=0.125×10-12(F)=0.125pFΔy=Δδ×K1K2K3（1分）均方值x2xT00(t)dt2AT00sin0tdtT0044（2分）=ΔC×K2K3（1分）方差：222AA2A2(24)（4分）=0.125×100×2=25格（1分）xxx4242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）得分评卷人复查人传感器与检测技术试卷第8页（共8页）电桥车刀ε应变片ΔR计算机放大器显示器滤波器A/D五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）34如图所示,车刀为矩形端面,切削力可分解为Fx,Fy,Fz.(1)当利用两个应变片组成四臂电桥,实现对垂直分力Fz的测量时,试用简图表示如何布置应变片?绘制出桥式电路(要求不受,Fy,Fz干扰)(2)设计一个切削力测量系统,用框图说明各环节作用,要求系统有计算机和显示器.35.图中给出一种并联式测温电路,其中Rt=R0(1+αt)为感温热电阻,Rs为常值电阻,I0为恒流源供电电流,U0为输出电压.温度为0℃时,Rt的电阻值为R0=1kΩ,α=0.04/℃,若测温范围0℃~200℃,输出电压U0的范围是1V~5V,试计算工作电流I0和常值电阻Rs.解：根据题中所给条件，t=0℃Rt(t=0℃)=R0=1(kΩ）t=200℃Rt(t=200℃)=R0【1+0.04×200】=1×9=9(kΩ）（2分）输出电压为：U0(t)=RtRsI0/(Rt+Rs)（2分）由于Rt随温度升高而增加，所以U0(t)也随温度升高而增加，于是：FzI0RsRtU0FyIRR(t00C)RI题35图U(t00C)0st1s0(A)(1分)0R(t00C)R1Rtss0FxFzR1U(t2000C)I0RsRt(t200C)19RsI0（B)(1分)0(b)R(t2000C)R1R(1)按图（a)贴片（2分）；按图b组桥可测Fz,其中R为定值电阻（2分）（2）测力系统如图（c)所示。tss由公式（A)和（B)可得：I0=10/9(mA)(1分）Rs=9(kΩ）（1分）R2力作用在车刀上，使应变片产生电阻变化，经电桥变为电压信号，（a)放大器可使微小信号放大，通过滤波器适当处理后进行A/D转换，输出的数字信号送入计算机进行数据处理，最后在显示器上显示结果。（4分）题34图FzΔU1ΔU2传感器与检测技术试卷第7页（共8页）得分评卷人复查人U0Ui