刘传玺版自动检测总结及课后习题答案.doc

考试形式
一． 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，并将正确答案的字母序号填在题后的括号内。每小题2分，共20分）。
二． 填空题(每空格1分，共25分)
三． 简答题（每小题7分，共35分）
四． 计算题（每小题6分，共12分）
五． 问答题（以下两题任选一题，共8分）
复习重点
红字部分为重点，含作业

前言
第1章 检测技术的基本知识
1.1 概述
1.1.1 检测技术的含义、作用和地位（重点）
1.1.2 工业检测技术的内容
1.1.3 自动检测系统的组成（重点）
1.1.4 检测技术的发展趋势
1.2 检测系统的基本特性（重点，与2.1.3 传感器的性能指标合二为一）
1.2.1 静态特性
1.2.2 动态特性
1.3 测量误差及消除方法
1.3.1 测量误差的概念
1.3.2 误差的表示方法（重点）
1.3.3 误差的分类
1.3.4 误差处理
习题与思考题
题1-1 （参考P8相对误差）
题1-2 （参考P8P9最大引用误差和精度等级）
题1-3 （参考P9系统误差）
题1-4 （参考P10P11P12随机误差及其处理）
题1-5 （参考P12P13粗大误差的判别与坏值的舍弃）
补充题1：非电量电测法的主要优点？
答：1） 能够连续、自动地对被测量进行测量和记录。
2） 电子装置精度高、频率响应好，不仅能适用于静态测量，选用适当的传感器和记录装置还可以进行动态测量甚至瞬态测量。
3) 电信号可以远距离传输，便于实现远距离测量和集中控制。
4) 电子测量装置能方便地改变量程，因此测量的范围广。
5) 可以方便地与计算机相联，进行数据的自动运算、分析和处理.
补充题2:一个完整的闭环自动控制系统通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。为什么说传感器是检测系统最重要的环节。
答：传感器是把被测量(如物理量、化学量等)转换成电学量的装置，显然，传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件，是检测系统最重要的环节，检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能一次性确定的，因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。

补充题3：测试系统实现精确测量的条件
答：对于实际的测试系统，如果时域或频域的传递特性满足：
A(jω)=K
φ(ω)= -ωtо
即它的幅频特性为一常数，相频特性与频率成线性关系，
那么便称该系统是精确的或不失真的测试系统，
用该系统实现的测试将是精确和不失真的。

补充题4：什么是负载效应？
答：是指在电路系统中后级与前级相连时由于后级阻抗的影响造成系统阻抗发生变化的一种效应。仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应称为负载效应。

第2章 传统传感器
2.1 传感器基础知识
2.1.1 传感器的概念与定义（重点）
2.1.2 传感器的命名与分类
2.1.3 传感器的性能指标（重点，与1.2 检测系统的基本特性合二为一）
2.1.4 提高传感器性能的技术途径（重点）
2.1.5 传感器选用原则
2.1.6 传感器的发展方向
2.2 电阻式传感器
2.2.1 电阻应变式传感器（重点 ①公式2-10；②测量电路）
2.2.2 电位器式传感器
2.3 电容式传感器（重点）
2.3.1 电容式传感器的基本原理
2.3.2 电容式传感器的类型与特性
2.3.3 电容式传感器的测量电路
2.3.4 电容式传感器应用举例
2.4 电感式传感器（重点）
2.4.1 自感式传感器
2.4.2 互感式传感器（差动变压器）
2.4.3 电涡流式传感器
2.4.4 电感式传感器应用举例
2.5 压电式传感器（不作要求）
2.5.1 压电效应与压电材料
2.5.2 压电式传感器工作原理及压电元件常用结构形式
2.5.3 压电式传感器的测量电路
2.5.4 压电式传感器的应用举例
2.6 磁电式传感器（不作要求）
2.6.1 磁电感应式传感器的工作原理
2.6.2 磁电感应式传感器的结构
2.6.3 应用举例
2.7 热电式传感器（重点）
2.7.1 金属热电阻传感器
2.7.2 半导体热敏电阻传感器
2.7.3 热电偶传感器
2.7.4 集成温度传感器
2.7.5 热电式传感器应用举例
习题与思考题
题2-1 （参考P17传感器的概念与定义，传感器的命名与分类）
题2-2 （参考P5P6和P17P18P19P20有关传感器静态特性和动态特性内容）
题2-3 （参考P24公式2-10，对其物理意义的解读）
题2-4 （参考P26P27测量电路分析和比较，公式2-18）
题2-5 2-6（参考P34P35P36电容传感器的类型和特征）
题2-7 （参考P41~P50 电感式传感器）
题2-8 （参考P46公式2-65，对其物理意义的解读）
题2-9 （参考P48公式2-67，对其物理意义的解读）
题2-10 （参考P46零点残余电动势）
题2-17 （参考P64 热电阻温度特性和P66热电效应基本概念之比较）
题2-18 （参考P69 表2-1）
题2-19 （参考P69P70P71 热电偶冷端温度的处理）
题2-20 （参考P70 补偿导线法）

题2-21 （应变片灵敏度 ,差动直流电桥输出电压 ，
注意：应变值ε单位为10E-6，即μ）
题2-22 （应变片灵敏度 , 判断差动直流电桥输出电压套用P27 公式2-17，
注意：应变值ε单位为10E-6，即μ）
题2-23 （注意：书中有误,应该标注成共地。参考P37变压器电桥 公式 2-45结合变面积式
电容器电容量计算方式）
题2-24 （参考P38运算放大器电路 公式 2-48，2-49结合变间隙式电容器电容量计算方式）
题2-25 （注意：书中有误，u和u0标反了！！！
答：L1=L0-△L L2=L0-△L
R1=R2=R
代入：
考虑到：ωL>> R
简化得到： ）

题2-26 （参考P64 公式 2-85，2-86）
题2-27（参考P64 公式 2-87）
题2-28题2-29题2-30题2-31（参考P71 例2.2，学着举一反三）

补充题1：提高传感器性能的技术途径主要有哪些？ （P20）
补充题2：常用的温度传感器之分类
答：接触式温度传感器： 1）热电偶
2）热电阻 金属热电阻
半导体热敏电阻
3）集成温度传感器 模拟式温度传感器
数字式温度传感器

非接触式温度传感器： 红外温度传感器
补充题3：光电耦合器的工作原理及特点
答：在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，
光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封
装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光
电流，由受光器输出端引出，这样就实现了
电一光一电的转换。常见有光电二极管型、
光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、
光电达林顿型、集成电路型等。
光电耦合器的特点是可实现电信号的隔离传输，即输入端与输出端之间既能传输电信号，又具有电的隔离性。光电耦合器可以传输交流信号，又可以传输直流信号。光电耦合器具有传输效率高、隔离度好、抗干扰能力强、寿命长、体积小和质量小的优点。

第3章 新型传感器
3.1 气敏和湿敏传感器
3.1.1 气敏电阻式传感器
3.1.2 离子感烟传感器
3.1.3 湿敏电阻式传感器
3.2 霍耳传感器（重点）
3.2.1 半导体材料的霍耳效应
3.2.2 霍耳元件的结构、符号及基本电路
3.2.3 霍耳元件的特征参数
3.2.4 霍耳传感器的连接方式和输出电路
3.2.5 霍耳传感器应用
3.3 感应同步器
3.3.1 感应同步器的类型及结构
3.3.2 感应同步器的工作原理
3.3.3 感应同步器输出信号的鉴别方式
3.4 磁栅式传感器
3.4.1 磁栅
3.4.2 磁头
3.4.3 磁栅式传感器的工作原理
3.4.4 信号处理方式
3.4.5 磁栅式传感器的应用
3.5 热电型红外线传感器（重点）
3.5.1 红外测温原理
3.5.2 常见的红外传感器
3.5.3 红外传感器使用中应注意的问题
3.6 光电式传感器（重点）
3.6.1 光电效应
3.6.2 光电器件
3.6.3 光电元件的特性
3.6.4 光电元件应用
3.7 光纤传感器
3.7.1 光导纤维的结构和导光原理
3.7.2 光纤传感器的工作原理
3.7.3 光纤传感器的分类
3.7.4 光纤传感器的应用
3.8 图像传感器
3.8.1 CCD图像传感器的基本结构和工作原理
3.8.2 CCD图像传感器的应用
3.9 传感器的智能化与微型化
3.9.1 智能传感器
3.9.2 微型传感器
习题与思考题
题3-7（参考P100~P103）
问：光电效应有哪几种?与之对应的光电元件各有哪些?
答：光电效应有外光电效应、内光电效应和光生伏特效应三种。基于外光电效应的光电元件有光电管、光电倍增管等；基于内光电效应的光电元件有光敏电阻、光敏晶体管等；基于光生伏特效应的光电元件有光电池等。
题3-8（参考P107~P108光电元件应用实例归纳如下）
问：光电传感器由哪些部分组成?被测量可以影响光电传感器的哪些部分?
答：光电传感器设计灵活，形式多样，在越来越多的领域内得到广泛的应用。光电传感器通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，如图所示。图中Ф1是光源发出的光信号，Ф2是光电器件接受的光信号，被测量可以是x1或者x2，它们能够分别造成光源本身或光学通路的变化，从而影响传感器输出的电信号I或者V。

题3-12（参考P84~P85）
问：什么是霍尔效应？
答：在置于磁场的导体或半导体中通入电流，若电流与磁场垂直，则在与磁场和电流都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。产生的电势差称为霍尔电压。
题3-13（参考P84~P85解读霍尔电势推导）
问：为什么导体材料和绝缘体材料均不宜做成霍尔元件？
答：由霍尔电势： （n为载流子密度）式中可知：
1）一般金属中载流子密度很大，所以金属材料的霍尔效应不明显；
2）而绝缘材料的电子的迁移率μ很小，故也不宜做成霍尔元件；
3）而在半导体材料中，载流子密度较大，又因为电子的迁移率比空穴的大，
即μN>μPp，所以霍尔元件一般采用N型半导体材料。
补充题1：什么是光谱特性？和频率特性区别在哪里？（参考P104和 P106）

补充题2：红外传感器可分哪两类？其探测机理又有何差异？
答：红外传感器（也称为红外探测器）是利用红外辐射与物质相互作用所呈现的物理效应来探测红外辐射的。红外传感器的种类很多，按探测机理的不同，分为红外热传感器和红外光子（光电）传感器两大类。前者对整个红外波段均有响应（称为无选择性），后者仅对确定波段有响应。
红外热传感器的工作是利用辐射热效应。探测器件接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号。与光子传感器相比，热传感器的探测率比光子传感器的峰值探测率低，响应速度也慢得多。但热传感器光谱响应宽而且平坦，响应范围可扩展到整个红外区域，并且在常温下就能工作，使用方便，应用仍相当广泛。
红外光子传感器的工作原理是基于光电效应。其主要特点是灵敏度高，响应速度快，响应频率高。但红外光子传感器一般需在低温下才能工作，故需要配备液氦、液氮制冷设备。此外，光子传感器有确定的响应波长范围，探测波段较窄

补充题3：试用霍尔传感器设计一套测转速系统。

第4章 检测系统中信号的转换与调理
4.1 电桥（重点）
4.1.1 直流电桥
4.1.2 交流电桥
4.2 信号的放大与隔离
4.2.1 测量放大器（重点）
4.2.2 程控增益放大器
4.2.3 隔离放大器
4.3 调制与解调
4.3.1 调幅及其解调（重点）
4.3.2 调频及其解调
4.4 滤波电路
4.4.1 低通滤波器
4.4.2 高通滤波器
4.4.3 带通滤波器
4.4.4带阻滤波器
4.5 信号变换电路
4.5.1 采样一保持器
4.5.2 信号转换电路（重点）
4.6 线性化
4.7 温度补偿技术
4.7.1 温度误差灵敏度
4.7.2 并联式温度补偿原理
4.7.3 反馈式温度补偿原理
4.7.4 综合应用实例
习题与思考题
题4-1题4-2（参考P127测量放大器）

题4-3（参考P124~P126电桥）
答：电桥就是将非常微弱的被测量转化为电信号的一种专门电路，以便提供后续电路（如放大电路）进行信号处理。主要有直流和交流电桥电路。电桥由有四个桥臂组成，一个对角接激励电源，另一个作为输出。
题4-6（参考P141~P142）
答：无源滤波器：这种电路主要有无源元件R、L和C组成。无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点，至今仍是应用广泛的被动谐波治理方法。
有源滤波器：集成运放和R、C组成，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。但集成运放带宽有限，所以目前的有源滤波电路的工作频率难以做得很高。
题4-9（参考P136）
题4-14（参考P137）
原题目：用图解法来说明信号同步解调的过程
改为： 用图解法来说明信号调幅和同步解调过程
题4-19（参考P154）

第5章 检测系统中的抗干扰技术
5.1 检测系统中的干扰
5.1.1 干扰的种类、噪声源及防护办法
5.1.2 干扰的传播
5.2 常用抗干扰技术
5.2.1 屏蔽技术
5.2.2 接地技术
5.2.3 隔离技术
5.2.4 滤波器
5.2.5 软件抗干扰技术
习题与思考题
题5-4（参考P154）
（1）信噪比：

（2）提示：滤波，差动测量放大器电路及选择低噪声的运放芯片

补充题1：干扰的形成必须同时具备哪些因素？又有哪些方法和措施可以消除或减弱噪声干扰？（参考P166~P172）

第6章 自动检测技术应用举例
6.1 电感式微位移测量仪
6.1.1 测量仪的组成
6.1.2 传感器及其信号处理电路
6.1.3 单片机及其扩展
6.1.4 键盘、显示与打印
6.1.5 数字低通滤波与插值
6.2 检测技术在智能楼宇中的应用
6.2.1 空调系统的监控
6.2.2 给排水系统
6.2.3 火灾监视与控制系统
6.2.4 门禁与防盗系统
6.2.5 电梯的运行管理
6.3 检测技术在全自动洗衣机中的应用
6.3.1 全自动洗衣机单片机控制系统逻辑结构
6.3.2 模糊全自动洗衣机的模糊推理
6.3.3 洗衣机物理量检测
6.3.4 控制软件

6.4 检测技术在环境检测中的应用
6.4.1 检测电路
6.4.2 A/D模板
6.4.3 系统标定及数据处理
6.5 检测技术在数控机床中的应用
6.5.1 各传感器在加工过程中的作用
6.5.2 系统的报警、故障自诊功能
6.6 布匹长度自动记录与控制仪
6.6.1 测量原理
6.6.2 系统功能
6.6.3 软件结构
习题与思考题
第7章 自动检测系统的设计
7.1 自动检测系统及设计原则
7.1.1 开环检测系统
7.1.2 闭环检测系统
7.1.3 自动检测系统设计原则
7.2 自动检测系统的设计步骤
7.2.1 自动检测系统的分析
7.2.2 自动检测系统总体方案的设计
7.2.3 自动检测系统硬件的设计
7.2.4 自动检测系统软件的设计
7.2.5 系统集成
7.3 加热炉温度测控系统设计
7.3.1 温度测控系统的设计要求与组成
7.3.2 温度测控系统的硬件电路
7.3.3 温度测控系统的软件设计
习题与思考题
第8章 自动检测技术的发展方向
8.1 现场总线技术
8.1.1 CAN(控制器局域网络)
8.1.2 LonWorks(局部操作网络)
8.1.3 PROFIBUS(过程现场总线)
8.1.4 HART(可寻址远程传感器数据通路)
8.1.5 FF(现场总线基金会现场总线)
8.2 虚拟仪器
8.2.1 虚拟仪器的发展与特点
8.2.2 虚拟仪器的结构组成
8.3 网络化测控系统
8.3.1 网络化测控系统的特点与发展
8.3.2 网络化测控系统的体系结构
习题与思考题
第9章 虚拟仪器系统的应用
9.1 LabVIEW简介
9.1.1 LabVIEW概述
9.1.2 LabVIEW的运行机制
9.1.3 LabVIEW应用
9.2 虚拟电子秤系统
9.2.1 虚拟电子秤系统组成
9.2.2 虚拟电子秤程序设计

9.3 大气污染虚拟检测系统
9.3.1 当今城市环境现状
9.3.2 SO2测量原理
9.3.3 氮的氧化物浓度的测量
9.3.4 二氧化硫浓度的计算
9.3.5 二氧化氮浓度的计算
9.3.6 主程序设计
习题与思考题
参考文献
传感器与检测技术试卷及答案
（ （ （ （试卷一 试卷一 试卷一 试卷一） ） ） ）
第一部分 选择题（共 24 分）
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．下列被测物理量适合于使用红外传感器进行测量的是（ ）
A．压力 B．力矩 C．温度 D．厚度
2．属于传感器动态特性指标的是（ ）
A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率
3．按照工作原理分类，固体图象式传感器属于（ ）
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
4．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
5．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（ ）
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
6．影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ ）
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
7．固体半导体摄像元件CCD 是一种（ ）
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
8．将电阻R 和电容 C 串联后再并联到继电器或电源开关两端所构成的 RC吸收电路，其作用是
（ ）
A．抑制共模噪声 B．抑制差模噪声
C．克服串扰 D．消除电火花干扰
9．在采用限定最大偏差法进行数字滤波时，若限定偏差△Y≤0.01，本次采样值为 0.315，上次
采样值为0.301，则本次采样值Yn应选为（ ）
A．0.301 B．0.303 C．0.308 D．0.315
10．若模/数转换器输出二进制数的位数为10，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（ ）
A．1.22mV B．2.44mV C．3.66mV D．4.88mV
11．周期信号的自相关函数必为（ ）
A．周期偶函数 B．非周期偶函数
C．周期奇函数 D．非周期奇函数
12．已知函数x(t)的傅里叶变换为X（f） ，则函数y(t)=2x(3t)的傅里叶变换为（ ）
第二部分 非选择题（共 76分）
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。
13．对传感器进行动态 的主要目的是检测传感器的动态性能指标。
14．传感器的过载能力是指传感器在不致引起规定性能指标永久改变的条件下，允许超过
的能力。
15．传感检测系统目前正迅速地由模拟式、数字式，向 方向发展。
16．已知某传感器的灵敏度为 K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差计算公式为 rs= 。
17．为了测得比栅距W更小的位移量，光栅传感器要采用 技术。
18．在用带孔圆盘所做的光电扭矩测量仪中，利用孔的透光面积表示扭矩大小，透光面积减小，则表明扭矩 。
19．电容式压力传感器是变 型的。
20．一个半导体应变片的灵敏系数为180，半导体材料的弹性模量为1.8×105Mpa,其中压阻系数πL为 Pa-1。
21．图像处理过程中直接检测图像灰度变化点的处理方法称为 。
22．热敏电阻常数B 大于零的是 温度系数的热敏电阻。
23．若测量系统无接地点时，屏蔽导体应连接到信号源的 。
24．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ϕ 1ϕ 2ϕ 3
ϕ 4，若电桥平衡条件为Z1/Z4=Z2/Z3，那么相位平衡条件应为 。
三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24分）
25．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。
26．回答与直线式感应同步器有关的下列问题：
（1）它由哪两个绕组组成？
（2）鉴相式测量电路的作用是什么？
27．简述压磁式扭矩仪的工作原理。
28．说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。
29．简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。
30．采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成？
四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）
31．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？
32．一热敏电阻在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。
33．求正弦信号x(t)=x0sinωt的自相关函数。
五、应用题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）

34．图示为电阻网络D/A转换电路。
（1）写出电流i 与电压VREF的关系式。
（2）若VREF=10V，输入信号D3D2D1D0=1000， 试计算输出电压V0=？

35．已知某信号的傅里叶级数展开式为

试求该信号的直流分量、第一至第五次谐波分量的幅值，并绘出其幅值谱图。

（ （ （ （答案一 答案一 答案一 答案一） ） ） ）
一、单项选择题（本大题共12小题，每小题2分，共24分）
1.C 2.D 3.A 4.D 5.C 6.D
7.C 8.D 9.A 10.B 11.A 12.B
二、填空题（本大题共12小题，每小题1分，共12 分）

三、问答题（本大题共6小题，每小题4分，共24 分）
25．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。
26．（1）由固定绕组和滑动绕组组成。
（2）检测感应电动势的相位，从而根据相位确定位移量的大小和方向。
27．压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应，当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生
变化，从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。
28．主要特点是：热容量小（或热惯性小），时间常数小，反应速度快。
29．（1）多面棱镜高速旋转，将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。
（2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装置。
30．由电压比较器、数/模转换器、顺序脉冲发生器、数码寄存器和逐次逼近寄存器组成。
四、计算题（本大题共3小题，每小题8分，共24 分）

（ （ （ （试卷二 试卷二 试卷二 试卷二） ） ） ）
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_______作为传感器。
2.红外图像传感器由红外敏感元件和_______电路组成。
3.在电阻应变片公式，dR/R=(1+2μ)ε+λEε中，λ代表_______。
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_______。
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_______所决定。
6.动态标定的目的，是检验测试传感器的_______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_______。
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_______条件。
9.热电偶电动势由_______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_______的微量气体。
11.有源滤波器由集成运放和_______组成。
12.采用_______电源供电的电桥称为交流电桥。
13.多路模拟开关由_______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_______。
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)=_______。
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( )
A.接近零 B.尽量低些
C.尽量高些 D.任意
2.( )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( )
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( )

5.概率密度函数提供了随机信号( )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( )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.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( ) 传感器与检测技术试卷及答案
7
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( )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( )
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.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( )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( )
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( )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( )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?
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。
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)=sin(0.5t)

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。
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。
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?
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?

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)=0.2cos (125.6t-π/4),判断其是否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。
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。
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?

（ （ （ （答案二 答案二 答案二 答案二） ） ） ）
一、填空题(每空1分，共15分)

1. ON-OFF型微动开关
2.电子扫描
3.材料压阻系数
4.金属
5.磁头所处的位置
6.动态性能
7.标准测试系统
8.不失真测量
9.温度差
10.低
11.RC网络
12.交流
13.地址译码器
14.细分
15. 0

二、单项选择题(每小题 1分，共15分)
1.C 2.C 3.C 4.D 5.B
6.B 7.A 8.A 9.A 10.D
11.A 12.C 13.B 14.C 15.D
三、问答题(每小题5分，共30分)
1.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.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.x1(t) x3(t) x5(t)周期函数，x2(t) x4(t)非周期函数。
4. 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.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。
6.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.(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。

五、应用题(每小题8分，共16分)
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