2013年下半年传感器与检测技术试卷全国高等教育自学考试试卷及答案

传感器与检测技术试卷第1页（共8页）2013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）应试人总分题号一二三四五题分2412242416合分人得分1.按照工作原理分类,固体图像传感器属于[A]A光电式传感器B压电式传感器C磁电式传感器D电容式传感器2，下列压力传感器,无外加电源也能工作的是[C]A.压阻式传感器B，电感式传感器C压电式传感器D.应变式传感器3.要测量很微小的压力,选用压力传感器时应首先考虑[B]A精度B灵敏度C稳定性D线性度4．在测量位移时,感应同步器利用了[A]A电磁感应原理B电容式变换原理C电涡流变换原理D电阻式变换原理5当电桥的供电电源和被测应变量一定时,利用半桥测量法使电桥输出增大的方法是[D]A两个桥臂都接入大电阻值应变片B两个桥臂都接入两个串联的应变片C两个桥臂接入感受相同应变量的应变片D两个桥臂接入感受相反应变量的应变片6在尘埃,油污较严重,温度变化大,并伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时,首先要考虑传感器的[C]A精度B，灵敏度C.稳定性D.响应特性7下列热电偶中,响应速度最快的是[B]A。普通热电偶B，薄膜热电偶C凯装热电偶D并联热电偶8若模/数转换器输出二进制数的位数为8,最大输入信号为2,5V,则该转换器能分辨出的最小输入电压信号为[B]A4.88mVB9.77mVC．19.54mVD．29.31mV9.静电屏蔽的作用在于消除静电荷对测量仪器产生的[C]A。放电干扰B，漏电流干扰C静电场干扰D高次谐波干扰10在采用限定最大偏差法进行数字滤波时,如限定偏差ΔY≤0.015,本次采样值为0.415,上次采样值为0.401,则应选本次采样值Yn为[C]A0.386B0.401C0.415D．0.43011.信号x(t)的概率密度函数p(x)描述了x(t)的[D]A方差B直流分量C．平均功率D．对指定幅值的取值机会12.已知一矩形脉冲信号的脉宽为τ,其幅值为A,若以幅频谱中第二个零点为该信号的截止频率,则该信号的截止频率为[D]A1/(2πτ)B1/(2τ)C1/τD2/τ复核总分复核人座位号得分评卷人复查人一、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。传感器与检测技术试卷第2页（共8页）13按传感器输出信号的性质，电阻式、电容式、电感式传感器属于_____模拟______型传感器。14.传感器的动态响应取决于传感器本身的特性和____输入_______信号的形式。.15．某传感器的满量程输出值为X，输入输出特性的校准曲线与拟合直线不一致的最大偏差的绝对值为ΔLmax,则该传感器线性度计算公式为_ΔLmax/X*100%_______效应。16，当传感器感受的被测物理量有微小变化时，该传感器输出的变化量较大，则说明该传感器的_____灵敏度_______较高。17.为了提高自感式传感器特性的线性度和灵敏度，实用中大都采用___差动___式。18.一般情况下，压电式加速度传感器的几何尺寸越大，__固有频率_____越低。19.在电阻应变测量中,为了减小温度的影响,常把工作应变片和温度补偿应变片设置在电桥的__相邻___桥臂上。20.半导体应变片在应力作用下,其_____电阻率（或电阻）___发生变化,这种现象称为压阻效应．21固体半导体摄像机所使用的摄像元件为___电荷耦合器件（或CCD）____。22.用于测量浇铸,轧钢,热处理等温度范围700℃~3200℃的传感器,要兼有较宽的量程和较高的精度,一般采用___亮度_式温度传感器。23.传感检测系统中,中间转换电路的作用是将___敏感___元件的输出信号转换成易于处理或测量的电信号。24.若光栅位移传感器的栅距不变,光栅副之间的夹角θ越小,则莫尔条纹越_______宽_________。25.直流测速发电机的性能应满足哪些要求?？答：1。输出电压与转速成线性关系；2．单位转速产生的输出电压要大,即要有足够的灵敏度；3．转动惯量要小，具有好的动态响应特性4．自身消耗的功率要小，即负载效应要小评分参考：任答对一项给一分，答对两项给2分，答对三项给4分。26简述感应同步器测量位移的特点。答：1.可测大位移（测量范围大）；2。精度较高；3。工作可靠4．抗干扰能力强；5。维护简单6。寿命长；7。对环境要求较低评分参考：任答对一项给1分，答对两项给2分，答对3项给4分27.简述霍尔式压力传感器的工作原理。答;（1）波登管在压力P作用下，其末端产生位移，带动霍尔元件在均匀梯度的磁场中运动；（2分）（2）但霍尔元件输入恒定电流时，产生与被测压力成正比的霍尔电势，实现压力——电压（电势）的转换。(2分)28.简述直流电阻型水分传感器的工作原理,并画出传感器系统的原理框图。(1)高分子物质的电阻值与其含水率呈单调下降的关系，通过测定电阻值来间接测定含水量；（3分）（2）测量原理图为：（1分）探头电源试样输出得分评卷人复查人二、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。得分评卷人复查人三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24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）放大器31．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。UUUUUU29.简要说明机器人的滑动传感器的功能.。（1）感知相接触物体的相对运动；（2分）（2）可以了解物体表面状态，以及握持力是否适宜。30，利用算术平均法数字滤波,进行K(k=1,2,3,)次采样时,简要说明K值大小的选取对滤波效果的影响。（1）K值大滤波效果好，但反应速度慢。（2）K值小滤波效果差，但反应速度快31如图所示,在能够感受拉弯作用的构件上贴四个规格相同的应变片(R1,R2沿轴线方向,R2,R4垂直于轴线方向),针对下列两种情况,如何组成电桥(1).只测弯矩,消除拉力的影响.(2)只测拉力,消除弯矩的影响.MR1R2MPPR3R4题31图四个应变片在P、M作用下，感受应变为：（2分）R1R2R3R4拉力+εp-μεp+εp-μεp弯矩+εm-μεm-εm+μεm意思相近也给分（1）测弯矩，消除拉力的影响如图a组桥。（2）测拉力，消除弯矩的影响如图b组桥。将R3和R4位置换一下就可以了。R1R2R3R4U0Ui(a)32.图示为热电阻电桥式测温电路，，测温范围为0℃~200℃时，其中Rt=20(1+0.02t)kΩ为感温热电阻，Rs为常值电阻，R0=20kΩ，E为工作电压，M、N两点间的电压差为输出电压。：（1）如果t=0℃时电路输出电压为零，计算常值电阻Rs。（2）采用上述常值电阻，如果该测温电路的平均灵敏度达到20mV/.℃,其工作电压E。（1）根据题中所给条件，该电路的输出特性方程为：0000()20(10.02)1()20(10.02)20C20(10.02)1201()002020(10.02)220R2tMNMNtsssssRRUUUERRRRtEtRtRktR根据的电路输出为零，可得：（2）题中给出测温范围为0~200度，对应的平均灵敏度是20mV/度，即对应的输出电压变化范围是：200020(10.02)120(10.02)1()()20(10.02)220(10.02)220/2004ttssttEEtRtRmVCV故满足20(10.02)1()412220(10.02)2stEEVtR（分）33.（1）图（a）所示为周期T=4τ的矩形脉冲信号x(t)，计算其频谱。x(t)A-4τ04ττ（2）利用傅里叶变换性质，计算图（b）所示的脉冲y(t)的幅度谱（周期T=4τ）T-3τ0T5ττ得分评卷人复查人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）四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）传感器与检测技术试卷第7页（共8页）传感器与检测技术试卷第8页（共8页）33解：000122002220022()10/22()(cossin)1211()(1T22()cossin()(1,2,3...)120(1nnnTTTTTnTnAtxttTxtaantbntAaxtdtAdtTTTnAaxtntdtCnTTb（分）（分）式中：分）（分）分）x(t)=a0(2)根据傅里叶变换，可得：000Y()1,2,3,....(32sin(2nnnAcaTnnACaaCT分）得分评卷人复查人五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）34对悬臂梁的结构参数进行测试时，需对悬臂梁的某点施加激振力，使其产生振动，测量振动的位移、速度、加速度等，从而得出结构的力学动态特性。（1）选用两种传感器分别测量位移和加速度，要求其中一个为非接触式的，另一个为接触式的。（2）当考虑传感器的附加质量时，试说明这两种传感器的测量结果是否相同？为什么？解：（1）测量位移：选用电涡流式位移传感器（或其他形式的非接触式位移传感器）（3分）测量加速度：选用接触式的压电式加速度传感器（或其他形式的接触式加速度传感器）（3分）（2）测量结果不同。由于压电式加速度传感器与悬臂梁接触，压电式加速度传感器附加在悬臂梁上的质量m会改变悬臂梁原来固有的力学动态特性。而非接触的电涡流式传感器不存在这个负载效应。35两个同频率的周期为T0的信号x(t)和y(t)，x(t)=X0sin(ωt+θ),y(t)=Y0sin(ωt+θ－φ)。试求它们的互相关函数Rxy(τ),并根据Rxy(τ)的结果分析同频率的两个周期函数的互相关函数与原周期信号之间打的关系。解：因为信号是周期函数，因此可以用一个共同周期内的平均值代替整个历程的平均值。00000000000001R()()()(21sin()sin(())11cos[2()]cos()12T1cos()22limTxyTTTxtytdtTXYttdtTXYtdtXY分）（分）（分）根据上述结果，其互相关函数Rxy(τ)中保留了原周期信号的频率、幅值X0、Y0以及相位差φ的信息，但丢失了初始相位θ的信息。（3分）