中央广播电视大学2003—2004学年度第一学期“开放本科”期末考试
机械专业传感器与测试技术试题
2004年1月
一、埴空题[每空2分．共26分）
1．铁磁材料在外力的作用下，内部产生应变，从而产生应力，导致各磁畴间的界限发生移动，各个磁畴的磁化强度矢量转动，破坏了平衡状态，使材料的总磁化强度随之发生变化，这种现象称为—压磁效应—。
2．用于检测的超声波换能器有 压电型 、磁致伸缩型、电磁型、有振板型和弹性 表面波型等。
3．当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向)，这种现象叫做—帕尔贴效应—·
4．在自动化探伤中，声源和工件之间有相对运动，由缺陷反射回来的超声波的频率将与声源发射超声波的频率有所不同，这种现象即为—多普勒效应—，由此效应引起的频率变化称为— 多普勒频移—。
5．应变片由—金屈丝栅(敏感栅)—、—绝缘基片—及覆盖片三部分组成。 —金属丝栅(敏感栅)—两头焊有引出线，作连接测量导线用。
6．传感器在正(输人量增大)反(输入量减小)行程中输出输入曲线不重合称为__迟滞__，它一般由实验方法测得。
7．某些晶体沿着一定方向受到外力作用时，内部会产生极化现象，同时在某两个表面上产
生大小相等符号相反的电荷；当外力去掉后，又恢复到不带电状态；当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变：晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象叫—正压电效应—。反之，如对晶体施加电场，晶体将在一定方向上产生机械变形；当外加电场撤去后，该变形也随之消失。这种现象称为—逆压电效应—，也称作电致伸缩效应。
8．超声波探伤作为无损探伤的主要手段，在工业检测中应用十分广泛，常用的超声波探伤方法有共振法、—穿透法(透射法)—和脉冲反射法等。
9．电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象叫
做 电阻丝的应变效应
二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处。(每空2分，共26分)
1．声波在介质中传播的速度称为声速。对于不同波型的超声波，其传播速度——
A．不同 B．相同
C成线性关系 D．纵波的声速约是横波的一半
2．_______ 是测试系统的第一个环节，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。 A 敏感元件 B．转换元件 C传感器 D．被测量
3．当超声波在一种介质中传播到界面或遇到另一种介质时，若其方向不垂直于界面，将产生声波的反射、折剔、及——现象。 A．表面波 B．兰姆波
C驻波 D波型转换
4．利用—E—制成的光电举件有光敏二极管、光敏三极管和光电池等：利用—F—可制成半导体光敏电阻；利用—B—制成的光电铝件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管。
A压电效应 B．外光电效应 C磁电效应 D．声光效应 E．光生伏特效应 F．光电导效应
5．为了消除应变片的温度误差，可采用的温度补偿措施包括：——、——和
A．双丝自补偿法 B．温度补偿法 C单丝自补偿法 D．电流补偿法 E．电压补偿法 F．桥路补偿法
6．如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成。线圈套在铁芯上，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空气隙厚度为s。传感器的运动部分与衔铁相连。
当外部作用力作用在传感器的运动部分时，衔铁将会运动而产生位移，使空气隙J发生变化。这种结构可 作为传感器用于——。
A．静态测量
B．静态测量和动态测量 C动态测量
D．既不能用于静态测量，也不能用于动态测量
7．零位误差是评定差动变压器性能的重要指标之一，产生零位误差的原因主要有两个：一是由于次级绕组两线圈电气参数和几何尺寸不对称，致使产生的感应电动势幅值不等，相位不同。这种情况下，不管怎样调整衔铁位置也不能使零位输出电压调到零；二是由于——·
A电源幅值及频率的不稳定 B磁性材料磁化曲线的非线性
C温度变化引起线圈的铜电阻值的变化，从而引起激磁电流和输出电流的变化
D骨架材料高频损耗小，温度膨胀系数小
8．为了满足测试的需要，应对传感器 的灵敏度、线性度、信噪比、滞后、漂移、——、
——和负载效应等技术性能提出基本要求。 A重复性 B．体积 C温度性能 D．抗震性 E．动态性能 F．质量
三、问答题(48分)
1．什么是传感器的静特性?(6分)
答：传感器的静特性是指传感器在输入量的各个值处于稳定状态时的输出与输人关系，即当输入量是常量或变化极慢时，输出与输入的关系。 2．为什么用应变片测量时必须采用温度补偿措施?(6分)
答：粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，
在环境温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，因此需采用温度补偿措施。
3．按照工作原理分类和按照输入量(即被测量)分类是传感器最常用的分类方法，这两种分类方法各有何优点?(8分)
答：按照工作原理分类对于学习研究传感器原理较为有利，按照输入量(即被测量)分类便于实际使用者选用传感器。
4．用涡流传感器测量金属板厚度时是否需要恒温，为什么?(10分) 答：导体的电阻率卢随温度变化，在较小的温度范围内导体的电阻率\与温度关系为线性关系，在其他条件不变的情况下，导体电阻率的改变可导致涡流传感器输出信号的变化，引起测量误差，所以用涡流传感器测量金属板厚度时需要恒温。
5．如图所示是带有等位环的乎板电容器结构原理图，请介绍等位环的作用。(8分)
答：使电极2的边缘电力线平直，两电极间的电场基本均匀，消除和减小边缘效应，提高电容传感器的灵敏度和线性度。
6．只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出三种产生感应电动势的方法?(10 分)
答：
(1)线圈与磁场发生相对运动； (2)磁路中磁阻变化； (3)恒定磁场中线圈面积变化。
6．只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，请说出三种产生感应电动势的方法。(10分)
答：
(1)线圈与磁场发生相对运动； (2)磁路中磁阻变化； (3)恒定磁场中线圈面积变化。
试卷代号：1107
中央广播电视大学2003-2004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 一、填空题（每空2分，共30分） 2004年7月
1．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口，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___。这些条纹是基于光的 干涉 效应产生的。
2．光敏元件在无光照时，两端加电压后产生的电流称为__暗电流__
3．激光器的种类很多，根据工作物质不同，可以分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和 半导体 激光器等。
4．屏蔽是常用的抗干扰技术，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和____电磁______屏蔽。
5．光电式编码器由光源、光学系统、码盘、光电接收元件、处理电路等组成。 6．由不同波源发出的频率相同、振动方向相同、相位相同或相位差恒定的两个波在空间相 遇时，某些点振动始终加强，某些点振动始终减弱或消失，这种现象称为 干涉 现象。
7．对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动， 恒流 线性度高，精度高，受温度影响小； 恒压 电路简单，但性能较差，随着磁感应强度增加，线性变坏，仅用于精度要求不太高的场合。
8．为使测试工作正常进行，必须采用抗干扰技术抑制电路中的噪声，常见的方法有屏蔽、接地和 滤波 等。
9．涡流的大小与导体的电阻率ρ、导磁率μ、导体厚度t，以及线圈与导体之间的距离x、线圈的激磁频率ω等参数有关。同时改变x，ρ和μ，可以对导体进行探伤；改变导体的电阻率ρ，可以做成测量表面温度、检测材质的传感器；改变导体的导磁率μ，可以做成测量应力、硬度的传感器；改变__线圈和导体之间的距离x，可以做成测量位移、厚度、振动的传感器。
10．由于受到 电阻丝直径 的限制，绕线式电位计分辨力不高。 二、选择题：选择正确的答案，将其对应的字母填入横线处（每空2 分，共22分）
1．将电容量转换成电量的电路称作电容式传感器的转换电路，它们的种类很多，目前较常采用的有__D__、调频电路、脉冲调宽电路和运算放大器式电路等。
A.滤波电路 B．差动电路 C．屏蔽电路 D．电桥电路
2．传感器的动态特性是指传感器对随时间变化的输入量的响应特性。动态
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