非电量测量例题题

第3篇非电量测量一．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选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均无分。1．属于传感器动态特性指标的是（C）A．重复性B．线性度C．灵敏度D．固有频率2．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（A）A．光电式传感器B．电容式传感器C．压电式传感器D．磁电式传感器3．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（）A．变极板面积型B．变极距型C．变介质型D．容栅型4．利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C）A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片5．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（D）A．电缆的安装与固定方式B．电缆的长度C．前置放大器的输出阻抗D．前置放大器的输入阻抗6．固体半导体摄像元件CCD是一种（C）A．PN结光电二极管电路B．PNP型晶体管集成电路C．MOS型晶体管开关集成电路D．NPN型晶体管集成电路7.属于传感器动态特性指标的是(B)A.迟滞B.过冲量C.稳定性D.线性度8.传感器能感知的输入变化量越小，表示传感器的(D)A.线性度越好B.迟滞越小C.重复性越好D.分辨力越高9.封装在光电隔离耦合器内部的是(D)A.一个发光二极管和一个发光三极管B.一个光敏二极管和一个光敏三极管C.两个发光二极管或两个光敏三极管D.一个发光二极管和一个光敏三极管10.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11.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.012.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13.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14.一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15.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16.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.归零17.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2.选择二阶装置的阻尼比ζ=0.707，其目的是()。A.阻抗匹配B.增大输出量C.减小输出量D.接近不失真条件12.电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为()的输出。A.电阻B.电容C.电压D.电荷13.通常采用的压力敏感元件有()A.柱形弹性元件B.环形弹性元件C.梁形弹性元件D.波登管14.压电式加速度传感器是()信号的传感器。A.适于测量任意B.适于测量直流C.适于测量缓变D.适于测量动态15.对于电涡流传感器的谐振测位移电路，当无金属导体靠近时，其输出电压()A.最大B.最小C.随机变化D.中间点二、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。1．对传感器进行动态标定(或校准或测试)的主要目的是检测传感器的动态性能指标。2．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向.智能化方向发展。3．电容式压力传感器是变极距(或间隙)型的。4．热敏电阻常数B大于零的是.负温度系数的热敏电阻。5．交流电桥各桥臂的复阻抗分别为Z1，Z2，Z3，Z4，各阻抗的相位角分别为1234、、、，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为1324。6.运算minmaxmaxLyyL100%是计算传感器__线性度_的公式。7.当环境湿度改变时，必须对电容式传感器重新进行静态_标定_。8.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对臂电阻值的_乘积_相等。9.在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。这一结论被称为热电偶的__中间导体_定律。10.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。11.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_。12.动态标定的目的，是检验测试传感器的_动态性能_指标。13.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_。14.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。15.热电偶电动势由_温差_电动势和接触电动势两部分组成。16.采用__交流_电源供电的电桥称为交流电桥。17.涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将________。18.半导体应变片以压阻效应为主，它的灵敏度系数为金属应变片的________倍。19.在电桥测量中，由于电桥接法不同，输出电压的灵敏度也不同，________接法可以得到最大灵敏度输出。20.半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。二极管感温元件利用P-N结在恒定电流下，其________与温度之间的近似线性关系实现。三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）1．简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点。答：传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电缆电容的影响。传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。2.压电式传感器往往采用多片压电晶片串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测量何种信号?3.就某一确定的差动变压器式位移传感器而言，当激励电压的幅值恒定时，其输出电压的幅值和相位分别取决于被测位移的哪些信息?4.简述半导体P-N结温度传感器的工作机理。5.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?答：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。6.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。答：.布置原则有：(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。7.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?答：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。3.压电式加速度传感器和压电式力传感器在结构上有何不同，为什么?5.如何消除热敏电阻阻温特性的非线性?热敏电阻的测温范围一般是多少?四．计算题1．已知变磁通式转速传感器输出电动势的频率f=72Hz，测量齿盘的齿数Z=36，求：（1）被测轴的转速是每分钟多少转？（2）在上述情况下，如果计数装置的读数误差为±1个数字，其最大转速误差是多少？解：（1）nfZ60607236120(/转分）（2）频率计的计数装置读数误差为±1个数字，对应的角位移为±1Z转=±136转故其最大转速误差为±136（转/分）2．一热敏电阻在0℃和100℃时，电阻值分别为200kΩ和10kΩ。试计算该热敏电阻在20℃时的电阻值。解：热敏电阻的一般表达式为：RRBTTRReB00011110exp[()]()或式中：RT为温度T=t+273.15(K)时的热敏电阻的电阻值；R0为温度T0=t0+273.15(K)时的热敏电阻的电阻值；设t0=20℃,T0=t0+273.15=293.15(K)。则上式中的R0即为所求的值。根据题中所给条件，有2001100273150RBTTexp[()].（1）10110027315100RBTTexp[()].（2）（1）、（2）两式两边取对数有ln()ln()(....)200293152731527315293150RBln()ln()(....)10293153731537315293150RBln()ln()ln()ln()(....)(....)20010293152731527315293152931537315373152931500RRBBRk002545820020293..(）ln()ln()ln()ln()..200102037315802731500RRln()ln()ln()ln()[ln()ln()]..(.)20010200203731580273152037315000RRRln()ln()ln()ln().200102000254580Rln()ln().[ln()ln()]200025458200100Rln()ln()[ln()]ln()ln()..RR002545800254582002020020因此该热敏电阻在20℃的电阻值为：3.已知：输入应变仪的应变为286με，应变仪的灵敏度为31μA/με，记录仪的灵敏度为5mm/mA,求记录仪输出的偏移量。(注：με代表一个应变单位)4.图示串联式测温电路，其中Rt=R0[1+(t-t0)]为感温热电阻，Rs为常值电阻，E为工作电压，U0为输出电压，=0.02/℃.当给定温度为0℃，Rt的电阻值为10kΩ，若测温范围为0℃~400℃，输出电压U0的范围是1V~5V，试计算工作电压E和常值电阻Rs各取多少?(stt0RRERU)已知测量齿轮齿数Z=18，采用变磁通感应式传感5.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?解：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)2.一电涡流测振仪测量某主轴的轴向振动。已知：传感器的灵敏度为15(mV/μm)，最大线性范围为6(μm)。现将传感器安装在主轴右侧。如图a所示。用记录仪记录振动波形，如图b所示，问：传感器与被测金属的安装距离L为多少微米时，可得到较好的测量效果?轴向振动的振幅A为多少?3.压电式加速度传感器与电荷放大器联接，电荷放大器又与函数记录仪联接。已知：传感器的电荷灵敏度kq=100(pC/g)，反馈电容Cf=0.01(μF),被测加速度a=0.5g。求：(1)电荷放大器的输出电压是多少?电荷放大器的灵敏度是多少?(2)若函数记录仪的灵敏度kg=2mm/mV，求测量系统总灵敏度k0.五、应用题(每小题8分，共16分)34.用微型计算机、模/数转换(A/D)板、滤波器、电荷放大器、压电式力传感器和打印机组成一个测力系统，试画出该测力系统的方框图。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.(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：1.试选择一种传感器，设计测量车床主轴转速的原理方案，并作简要说明。