试卷代号：1107 座位号■■ 中央广播电视大学2007一2008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 2008年1月 题 号 二 三 四 五 六 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、简答题（每小题5分，共20分） 1.线性度： 2.多普勒效应： 3.光栅： 4.稳定性： 得 分 评卷人 二、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入括号内，每空3 分，共12分】 1.金属应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数()。 A.大 B.小 C.相等 2.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接触式、()和( )三种。 A.光电式 B.磁电式 C.电磁式 D.感应同步器 3.在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象称为( ）。 A.压电效应 B.声光效应 C.磁电效应 D.外光电效应 658
试卷代号 :1107 座位号口二」 中央广播电视大学2007-2008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 zoos年 1月 题 号 四 五 六 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、简答题 (每小题 5分 ，共 20分) 1.线性度 ; 2.多普勒效应 : 3.光栅 : 4.稳定性 : 得 分 评卷人 二、选择题(选择正确的答案，将其对应的字母填入括号内，每空 3 分，共 12分) 1.金属应变片的灵敏系数 比应变电阻材料本身的灵敏系数( )。 A.大 H.小 C.相等 z.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接触式、( )和( )三种。 A.光电式 B.磁电式 C.电磁式 U.感应同步器 3.在光的作用下，物体内的电子逸出物体表而，向外发射的现象称为( ) A.压电效应 B.声光效应 C.磁电效应 D.外光电效应 658
得分 评卷人 三、问答题（每小题6分，共24分】 1.测定频响函数的方法有哪几种？ 2.金属应变片有哪些类型？ 3.简述电容式传感器的优点。 4.什么叫涡流效应？ 得分 评卷人 四、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(12分)】 得分 评卷人 五、电桥是传感器的常用变换电路，请画出直流电桥和交流电桥工作 原理图，并说明两者的平衡条件各是什么？（16分) 得 分 评卷人 六、激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原 理，测量精度高、分辨力高。如图所示是迈克尔逊双光束干涉系 统，图中S是光源，B是分光镜，M1是固定反射镜，M2是可动反 射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。(16分)】 麦克尔逊千涉系统原理图 659
得 分 评卷人 三、问答题 (每小题 6分 ，共 24分 ) l.测定频响函数 的方法有哪几种? 2.金属应变片有哪些类型? 3.简述电容式传感器的优点。 4.什么叫涡流效应? 得 分 评卷人 四、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(12分) 得 分 评卷人 五、电桥是传感器的常用变换电路 ，请画出直流电桥和交流电桥工作 原理图，并说明两者的平衡条件各是什么? (16分 ) 得 分 评卷人 六、激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原 理，测量精度高、分辨力高。如图所示是迈克尔逊双光束干涉系 统，图中S是光源，B是分光镜，M,是固定反射镜，M:是可动反 射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。(16分) 麦克尔滋十涉系统原.}}:} } }} G59
试卷代号：1107 中央广播电视大学2007一2008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答案及评分标准 (供参考) 2008年1月 一、简答题（每小题5分，共20分） 1.线性度：实际测试获得传感器静特性曲线后，采用直线拟合的方法来线性化，输出输入 的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度（或非线性误差）。 2.多普勒效应：当声源和工件之间有相对运动时，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。 3.光栅：在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线（一般为10一 12mm)的密集刻划，得到黑白相间、间隔相同的细小条纹，没有刻划的白的地方透光，刻划的 发黑，不透光。这就是光栅。 4.稳定性：又称长期稳定性，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。一般以室温 条件下经过一规定时间间隔后，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异来表示，有时也 用标定的有效期来表示。 二、选择题（每空3分，共12分）】 1.B 2.A C 3.D 三、问答题（每小题6分，共24分） 1.测定频响函数的方法是以标准信号输人，测出其输出信号，从而求得需要的特性。输入 的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。 2.①电阻丝应变片：②金属箔式应变片。 3.电容式传感器的优点： ①温度稳定性好；②结构简单，适应性强；③动态响应好：④可以实现非接触测量，具有平 均效应：⑤灵敏度、分辨力高。 4.当一块金属导体放置在一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋 涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。 660
试卷代号:1107 中央广播电视大学2007-2008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 试题答案及评分标准 (供参考) Zoos年 1月 一、简答题 (每小题 5分 ，共 20分) 1.线性度:实际测试获得传感器静特性曲线后，采用直线拟合的方法来线性化，输出输人 的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏差，就称为线性度(或非线性误差)。 2.多普勒效应 :当声源和工件之间有相对运动时 ，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。 3.光栅:在玻璃尺或玻璃盘上类似于刻线标尺或度盘那样，进行长刻线 (一般为 1。一 12.mm)的密集刻划 ，得到黑 白相间、间隔相 同的细小条纹，没有刻划 的白的地方透光 ，刻划的 发黑 ，不透光 。这就是光栅 。 4.稳定性 :又称长期稳定性 ，即传感器在相当长时间内保持其原性能的能力。一般以室温 条件下经过一规定时间间隔后 ，传感器的输 出与起始标定时的输 出之间的差异来表示，有时也 用标定的有效期来表示。 二、选择题 (每空 3分 ，共 12分) 1. 13 2. A C 3. D 三、问答题 (每小题 6分 ，共 24分) 1.测定频响函数的方法是以标准信号输人 ，测 出其输出信号 ，从而求得需要的特性 。输人 的标准信号有正弦信号、脉冲信号和阶跃信号。 2.①电阻丝应变片;②金属箔式应变片。 3.电容式传感器的优点: ①温度稳定性好;③结构简单，适应性强;③动态响应好;④可以实现非接触测量，具有平 均效应;⑤灵敏度、分辨力高。 4.当一块金属导体放置在 一变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流像水中旋 涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流。这种现象就称为涡流效应。 ffi 0
四、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(12分)】 被测量 传感器 观测 信号变换 显示、记录 传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器将 被测量转换成电信号；信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、 补偿、校正、模数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录：显示 与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。 五、电桥是传感器的常用变换电路，请画出直流电桥和交流电桥工作原理图，并说明两者的平 衡条件各是什么？(16分) 直流电桥的平衡条件是：R1R=R2R, Q 直流电桥 交流电桥 交流电桥的平衡条件是： ZZ=ZZ Z=ziein 也可表达为： Z:er Z3 ein =Z2 eiz Z es ZZ=ZZ 即 p1十9=92十9 661
四、画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(12分) 传感器作为测试系统的第一环节，将被测量转化为人们所熟悉的各种信号，通常传感器将 被测量转换成电信号;信号变换部分是对传感器所送出的信号进行加工，如信号的放大、滤波、 补偿、校正、模数转换、数模转换等，经过处理使传感器输出的信号便于传输、显示或记录;显示 与记录部分将所测信号变为便于人们理解的形式，以供人们观测和分析。 五、电桥是传感器的常用变换电路，请画出直流电桥和交流电桥工作原理图，并说明两者的平 衡条件各是什么? (16分! 直流电桥 的平衡条件是 :凡R� =R}凡 直流 电桥 交流电桥 交流电桥 的平衡条件是: 2，2、二ZZ24 2、“}, }}; 也 可表达 为 : L} e}}r} l3 eiwa“Z` e}}z Z, } }}., 21 L3二222， }1丹一}:f=甲:丹一吻 厂1 、成 1 1 、 n曰 卜 日 认 66土
六、激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分辨力 高。如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源，B是分光镜，M是固定反射镜， M2是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。（16分) 来自光源S的光经半反半透分光镜B后分成两路，一路由固定反射镜M1反射，另一路经 可动反射镜M2和B反射，在观察屏P处相遇产生干涉。当M2每移动半个光波波长时，干涉 条纹亮暗变化一次，因此被测长度为x=N/2 式中，x一被测长度； N一干涉条纹亮暗变化次数； 入，一真空中光波波长： n一空气折射率。 662
六、激光干涉传感器的作用是测量长度，其基本原理就是光的干涉原理，测量精度高、分辨力 高。如图所示是迈克尔逊双光束干涉系统，图中S是光源,}是分光镜，M，是固定反射镜， M:是可动反射镜，P是观察屏处，试介绍其工作原理。(16分) 来 自光源 S的光经半反半透分光镜 B后分成两路，一路 由固定反射镜 M，反射 ，另一路经 可动反射镜 M2和 B反射 ，在观察屏 P处相遇产生干涉 。当 M:每移动半个光波波 长时，干涉 条纹亮暗变化一次，因此被测长度为 x=N1.a/2}z 式 中，x一被测长度; N一干涉条纹亮暗变化次数; 久。一真空中光波波长; n一空气折射率。 662