试卷代号：1107 座位口 中央广播电视大学2009一2010学年度第一学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术试题 2010年1月 题 号 三 总 分 8 数 得分 评卷人 一、简答题（每小题6分，共24分】 1.霍尔效应： 2.压电效应： 3.传感器无失真检测的条件是什么？ 4.什么叫金属应变片的横向效应？ 得 分 评卷人 二、选择题（每空3分，共30分）】 1.超声波在固体中可穿透几十米的长度，在液体、固体中衰减( ),碰到杂质或分界面 就会有显著()。 A.小 B.大 C.反射 D.折射 E.透射 2.压电材料开始丧失压电特性时的温度叫( )。 A.压电系数 B.弹性系数 C.机电耦合系数 D.居里点 690
试卷代号:1107 座位号巨二} 中央广播电视大学2009-201。学年度第一学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术 试题 2010年 1月 题 号 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、简答题(每小题 6分.共 24分) 1.霍尔效应: 2.压电效应: 3.传感器无失真检测的条件是什么? 4.什么叫金属应变片的横向效应? 得 分 评卷人 二、选择题(每空 3分 .共 30分) 1.超声波在固体中可穿透几十米的长度，在液体、固体中衰减( 就会有显著( )。 A.小 B.大 C.反射 D.折射 E.透射 2.压电材料开始丧失压电特性时的温度叫( )。 A.压电系数 B.弹性系数 C.机电藕合系数 D.居里点 690 )，碰到杂质或分界面
3.改变电感传感器的引线电缆后，()。 A.不必对整个仪器重新标定 B.必须对整个仪器重新调零 C.必须对整个仪器重新标定 D.不必对整个仪器重新调零 4.码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数 字式的传感器。码盘按结构可以分为( )、( )和电磁式三种。 A.感应同步器 B.磁电式 C.接触式 D.光电式 5.应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片( )的之间的电阻值。 A.覆盖片与被测试件 B.引线与被测试件 C.基片与被测试件 D.敏感栅与被测试件 6.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变 化，这种现象称为()。 A.磁电效应 B.声光效应 C.光生伏特效应 D.光电导效应 7.如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。 线圈 线圈套在铁芯上的，在铁芯与衔铁之间有一个空气隙，空 气隙厚度为6。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δ发生变化。这种结构可作为传感器用 于()。 衔铁 A.静态测量 传感器结构原理图 B.动态测量 C.静态测量和动态测量 D.既不能用于静态测量，也不能用于动态测量 8.环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变，这种现象称为()。温度升 高会引起光敏元件的光电流及光谱特性等变化。 A.光谱特性 B.光照特性 C.频率特性 D.温度特性 691
3.改变电感传感器的引线电缆后，( )。 A.不必对整个仪器重新标定 B.必须对整个仪器重新调零 C.必须对整个仪器重新标定 D.不必对整个仪器重新调零 4.码盘式传感器是建立在编码器的基础上的，它能够将角度转换为数字编码，是一种数 字式的传感器。码盘按结构可以分为( )、( )和电磁式三种。 A.感应同步器 B.磁电式 C.接触式 D.光电式 5.应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片( )的之间的电阻值。 A.覆盖片与被测试件 B.引线与被测试件 C.基片与被测试件 D.敏感栅与被测试件 6.在光的作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，引起物体电阻率的变 化，这种现象称为( )。 A.磁电效应 B.声光效应 C.光生伏特效应 D.光电导效应 7.如图所示的结构由线圈、铁芯、衔铁三部分组成的。 线圈套在铁芯上的，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 S发生变化。这种结构可作为传感 器用 于 ( )。 A.静态测量 B.动态测量 C.静态测量和动态测量 D.既不能用于静态测量，也不能用于动态测量 线圈 铁芯 传感器结构原理图 8.环境温度变化后，光敏元件的光学性质也将随之改变，这种现象称为( 高会引起光敏元件的光电流及光谱特性等变化 。 A.光谱特性 B.光照特性 C.频率特性 D.温度特性 。温度升 691
得分 评卷人 三、综合题（共46分）》 1.由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔钳形电流表的 探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工 作原理。(10分) 霍尔钳形电流表的工作原理图 1一徭尔元件2一环形铁心3一导线 2.粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这 种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。(10分) 3.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？ (12分) 4.如图所示是两种光电转速传感器的工作原理图，试介绍其工作原理。(14分) 调制盘 电机 放大整形 电机 光电元件 发光二极管 光电元件 数字颜率计 发光二极管 放大整形 数字顿率计 调制盘 (a)反射型 (b直射型 光电转速传感器工作原理图 692
一到 1.由安 W 培 S 定 A 律可知，在 一 载流导体 ‘ 周 共 围 ‘6 会 分 产 ’ 生一正比于该电流的磁场，霍尔钳形电流表的 探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工 作原理。(10分) 二 1 抓汾 ’ \ } 3 视尔钳形 电流表的工作原理图 1-霍尔元 件 2一 环形铁心 3- 导线 2.粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这 种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。(10分) 3.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? (12分) 4.如图所示是两种光电转速传感器的工作原理图，试介绍其工作原理。(14分) 发 光二极 管 光电元件 粉 数 字频 率 计 发光二极管 放大整形 数字频率计 ︺ 调制盘 (a}反射型 光电转速传感器工作原理图 692
试卷代号：1107 中央广播电视大学2009一2010学年度第一学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术试题答案及评分标准 (供参考) 2010年1月 一、简答题（每小题6分，共24分） 1.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势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。 2.压电效应：某些晶体，当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 象叫压电效应。 3.传感器无失真检测的条件是什么？ 传感器无失真检测条件是：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。 4.什么叫金属应变片的横向效应？ 沿应变片轴向的应变€x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ε，也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。 二、选择题（每空3分，共30分） 1.A、C 2.D 3.C 4.C、D(顺序无关) 5.B 6.D 7.C 8.D 三、综合题（共46分） 1.由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔钳形电流表的 探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工 作原理。(10分) 693
试卷代号:110'7 中央广播电视大学2009-2010学年度第一学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术 试题答案及评分标准 (供参考) 2010年 1月 一、简答题(每小题 6分，共 24分) 1.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势、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。 2.压电效应:某些晶体，当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 象叫压电效应。 3.传感器无失真检测的条件是什么? 传感器无失真检测条件是: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。 4.什么叫金属应变片的横向效应? 沿应变片轴向的应变 。: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:，也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。 二、选择题(每空3分，共 30分) 1.A,C 2.D 3.C 4.C,D(顺序无关) 5. B 6. D 7. C 8. D 三、综合题(共 46分) 1.由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔钳形电流表的 探头是用环形铁芯做集束器，霍尔器件放在空隙中间，如图所示。试介绍霍尔钳形电流表的工 作原理。(10分) 693
答案要点：由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，羅尔元件在 磁场中产生的霍尔电势：UH=KHIB。电流表中霍尔元件的灵敏度KH、控制电流I为定值， 尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通过对磁场的测量可间接测得电流的大小。 2.粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这 种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。(10分) 答案要点：(1)环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻 相对变化：(5分) (2)环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长（或 压缩)，引起电阻的相对变化。(5分) 3.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？ (12分) 答案要点：(1)线圈与磁场发生相对运动；(4分) (2)磁路中磁阻变化；(4分) (3)恒定磁场中线圈面积变化。(4分) 4.如图所示是两种光电转速传感器的工作原理图，试介绍其工作原理。(14分) 答案要点：反射型光电转速传感器在电机的转轴上沿轴向均匀涂上黑白相间条纹。光源 发出的光照在电机轴上，再反射到光敏元件上。由于电机转动时，电机轴上反光面和不反光面 交替出现，所以光敏元件间断地接收光的反射信号，输出相应的电脉冲。电脉冲经放大整形电 路变换为方波，根据方波的频率，就可测得电机的转速。(5分) 直射型光电转速传感器在电机轴上装有带孔的圆盘，圆盘的一边设置光源，另一边放置光 电元件。当光线通过圆盘上的孔时，光电元件产生一个电脉冲。当电机转动时，圆盘随着转 动，光电元件就产生一列与转速及圆盘上的孔数成正比的电脉冲数，由此可测得电机的转速。 (5分) 电机的转速n为 n=60f/N 式中，N—圆盘的孔数或白条纹的条数： f一电脉冲的频率。(4分) 694
答案要点:由安培定律可知，在载流导体周围会产生一正比于该电流的磁场，霍尔元件在 磁场中产生的霍尔电势:UH=KHIB。电流表中霍尔元件的灵敏度 KH、控制电流 I为定值，霍 尔元件输出的霍尔电势与磁场成正比，通;UV磁场的测量可间接测得电流的大刁、。 2.粘贴到试件上的电阻应变片，环境温度变化会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这 种现象称为温度效应，简述产生这种现象的原因。(10分) 答案要点:(1)环境温度变化时，由于敏感栅材料的电阻温度系数的存在，引起应变片电阻 相对变化;(5分) (2)环境温度变化时，敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长(或 压缩)，引起电阻的相对变化‘(5分) - 3.只要磁通量发生变化，就有感应电动势产生，说出兰种产生感应电动势的方法? (12分) 答案要点:(1)线圈与磁场发生相对运动;(4分) - (2)磁路中磁阻变化 ;(4分) (3)恒定磁场中线圈面积变化 。(4分) 4.如图所示是两种光电转速传感器的工作原理图，试介绍其工作原理。(14分) 答案要点:反射型光电转速传感器在电机的转轴上沿轴向均匀涂上黑白相间条纹。光源 发出的光照在电机轴上，再反射到光敏元件上。由于电机转动时，电机轴上反光面和不反光面 交替 出现 ，所以光敏元件间断地接收光的反射信号，输出相应的电脉冲。电脉冲经放大整形电 路变换为方波，根据方波的频率，就可测得电机的转速。(5分) 直射型光电转速传感器在电机轴上装有带孔的圆盘，圆盘的一边设置光源，另一边放置光 电元件。当光线通过圆盘上的孔时，光电元件产生一个电脉冲。当电机转动时，圆盘随着转 动，光电元件就产生一列与转速及圆盘上的孔数成正比的电脉冲数，由此可测得电机的转速。 (5分) 电机的转速 n为 n=60f/N 式中，N— 圆盘的孔数或白条纹的条数; .介一一电脉冲的频率。(4分) 694