试卷代号：1107 座位号
中央广播电视大学2002—2003学年度第二学期“开放本科”期末考试
机械专业传感器与测试技术试题
2003年7月
一、简答题(每小题5分，共20分)
1. 传感器：
2. 静特性：
3. 霍尔效应：
4. 莫尔条纹：
二、填空题(每空1分，共30分)
1. 是测试系统的第一环节，将被测系统或过程中需要观测的信息转化为人们所熟悉的各种信号。
2. 绝对误差是指 与 之间所存在的差值的绝对值。
3. 为 了 消 除 应 变 片 的 温 度 误 差 ， 可 采 用 的 温 度 补 偿 措 施 包 括 ：
4. 利用导电材料的 随本身温度而变化的温度电阻效应制成的传感器，称为热电阻式传感器。
5. 容栅传感器是在 电容传感器的基础上发展的一种新型传感器。
6. 当自感式传感器结构和材料确定后，电感 L 为 的函数。
7. 低频透射式涡流传感器的测量原理是：当发射线圈和接收线圈之间放入金属板后，引起接收线圈感应电势E₂ 的变化，金属板的厚度越大，E₂ 就
8. 利用光生伏特效应制成的光电器件有和 等。
9. 光 电 式 编 码 器 由 、及处理电路等组成。
10. 石英晶体的 X 轴称为,垂直于 X 轴的平面上 最强；Y 轴称为 ,沿 Y 轴的最明显；Z 轴称为光轴或中性轴，Z 轴方向上无压电效应。
11. 对霍尔元件可采用 驱动或 驱动。
12. 超声波能够成为射线而定向传播。超声波在液体、固体中很小，因面大，碰到杂质或分界面就会有显著的 。
13. 多普勒效应引起的频率变化称为
14. 磁场屏蔽用的屏蔽体用 制成，由于 极小，因而干扰源所产生的磁通大部分被限制在强磁屏蔽体内。
三、问答题(每小题 5分，共20分)
1. 无失真检测的条件是什么?
2. 什么叫金属应变片的横向效应?
3. 超声波的波型有几种?是根据什么来分类的?
4. 简述电容式传感器的工作原理。
四、(10分)
影响测试系统正常工作的干扰有哪些?如何防护?
五、(10分)
螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器有何优缺点?
六、(10分)
简述利用PSD 进行三角法测距的原理。
试卷代号： 1107
中央广播电视大学2002— 2003学年度第二学期“开放本科”期末考试
机 械 专 业 传 感 器 与 测 试 技 术 试 题 答 案 及 评 分 标 准
(供参考)
2003年7月
一、简答题(每小题5分，共20分)
1. 传感器：传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于精确处理和应用的另一种量的测量装置或系统。
2. 静特性：指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输入关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。
3. 霍尔效应：金属或半导体薄片两端通以控制电流I,在与薄片垂直方向上施加磁感应强 度为B 的磁场，那么在垂直于电流和磁场方向的薄片的另两侧会产生电动热UH,UH 的大小正比于控制电流I 和磁感应强度B, 这一现象称为霍尔效应。
4. 莫尔条纹：将栅距相同的两块光栅的刻线面相对重叠在一起，并且使二者栅线有很小 的交角θ,这样就可以看到在近似垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，称为莫尔条纹。莫尔条纹是基于光的干涉效应产生的。
二、填空题(每空1分，共30分)
1. 传感器
2. 测理结果 被测参量真值
3.单丝自补偿法 双丝自补偿法 桥路补偿法
4. 电阻率
5. 变面积型
6.空气隙截面积 空气隙
7. 越小
8. 光敏二极管 光敏三极管 光电池
9. 光源 光学系统 码盘 光电接收元件
10. 电轴 压电效应 机械轴 机械变形
11. 电流 电压
12.衰减 穿透本领 反射
13.多普勒频移
14.强磁材料 磁阻
三、问答题(每小题5分，共20分) 1.无失真检测的条件是什么?
传感器无失真检条件是：幅频特性应当是常数(即水平直线);相频特性应该是线性关系。
2.什么叫金属应变片的横向效应?
沿应变片轴向的应变er 必然引起应变片电阻的相对变化，而沿垂直于应变片轴向的横向应变e, 也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。
3. 超声波的波型有几种?是根据什么来分类的?
超声波的波型有纵波、横波、表面波(亦称瑞利波)、兰姆波。
依据超声场中质点的振动与声能量传播方向之间的关系来分。
4.简述电容式传感器的工作原理。
两平行极板组成的电容器，如果不考虑边缘效应，其电容量为
式中：e——极板间介质的介电常数；
S-— 极板的遮盖面积；
8——极板间的距离。
当被测量的变化使式中的e、S 或δ任一参数发生变化时，电容量 C 也就随之变化。
四、影响测试系统正常工作的干扰有哪些?如何防护?(10分)
(1)机械干扰。采取减振措施， 一般可设置减振弹簧或减振橡胶。
(2)光干扰。将元件封闭在不透光的壳体内，注意对光的屏蔽。
(3)温度干扰。采用导热性良好的金属材料制成屏蔽罩将需要防护的装置屏蔽起来，并使
罩内温度分布均匀。对于高精度的计量测试工作，可安排在恒温室内进行，在测试的过程中还
可采用温度补偿的方法以减小环境温度变化对测试结果的影响。
(4)温度干扰。环境去湿或在设计测试装置时采取防潮措施，如对电气元件和印刷电路板
等浸溃防潮漆或用机硅橡胶或环氧树脂等灌装。
(5)电磁干扰。屏蔽、接地和滤波等。
五、螺管型电感传感器与变气隙型电感传感器有何优缺点?(10分)
答：变气隙型灵敏度高，因而它对电路的放大倍数要求低。它的主要缺点是非线性严重， 为了减小非线性，量程就必须限制在较小范围内，通常为气隙δ的1/5以下，同时，这种传感 器制造装配困难。螺管型的灵敏度低，但量程大，线性较好，制造装配方便，批量生产的互换性
强。
六、简述利用PSD 进行三角法测距的原理。(10分)
图8-53 PSD 光学三角法测距系统
光源发出的光经透镜L1 聚焦后投向待测体的表面。反射光由透镜L2 聚焦到一维 PSD 上，形成一个光点。若透镜L1 与 L2 间的中心距离为b,透镜L2 到 PSD 表面之间的距离(即 透镜L2 的焦距)为f,聚焦在 PSD 表面的光点距离透镜L2 中心的距离为x,则根据相似三角
形的性质，可得出待测距离D 为：
D=bf/x
因此，只要测出 PSD 的光点位置坐标 x 的值，即可测出待测体的距离。
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