试卷代号：1107 座位■■ 中央广播电视大学2012一2013学年度第二学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术试题 2013年7月 题 号 二 三 四 总 分 分 数 得分 评卷人 一、选择题（选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空 3分，共12分) 1.应变片绝缘电阻Rm是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求 Rm的范围是 A.50~100k B.1≈50M C.50M以上 D.100~1000k2 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.磁电式 B.光电式 C.感应同步器 D.电磁式 3.在光的作用下，物体内的电子逸出物体表面，向外发射的现象叫 A,外光电效应 B.声光效应 C.磁电效应 D.压电效应 534
试卷代号 座位号 共12 一、选择题{选择正确的答案，将其对应的字母填入横线上方。每空 中央广播电视大学 3学年度第二学期"开放本科"期未考试 传感器与测试技术试题 2013 年7 |题号|一|二|三|四|总分| |分数 I I I I I |得分|评卷人| I I I 1.应变片绝缘电阻 是指 应变片 的 件之 A. 50~100kO B. 1~50MO C. 50MO D. 100~1000kO 2. 码盘 传感器 它能 度转 数字 一种 字式的传感器。码盘按结构可以分为接触式、一一一一一和一一一一三种。 A. B. C. 感应 步器 D. 3. 用下 体表 A. B. C. D. 534
得分 评卷人 二、简答题（每小题5分，共20分） 4.线性度： 5.静特性： 6.光橱： 7.压电效应： 得 分 评卷人 三、问答题（每小题6分，共24分）】 8.测定频响函数的方法是什么？常见标准输入信号有哪几种？ 9.什么叫金属应变片的横向效应？ 10.简述电容式传感器的优点。 11.什么叫涡流效应？ 得 分 评卷人 四、综合题（共44分） 12.画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(14分) 13.常用的超声波探伤方法有哪些？各有什么特点？(16分) 14.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。(14分) 麦克尔逊干涉系统原理图 535
|得分|评卷人| I I I 4. 5. 静特 6. 光栅 7. 得分|评卷人 二、简答题{每小题 5分，共 0分) 三、问答题{每小题 6分，共 4分} 8. 是什 见标 输入信号 9. 10. 容式传感 1 1. 得分|评卷人 四、综合题{共 4分} 12. 各组成部分 (14 13. 法有 (1 14. 传感器 长度 其基 原理就 精度 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 l\，fj是固定反射 动反射镜 p是观察屏处，试介绍其工作原理。(14分) s M , P 麦克尔逊干涉系统原理图 535
试卷代号：1107 中央广播电视大学2012一2013学年度第二学期“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) 2013年7月 一、选择题（每空3分，共12分）】 1.C 2.BD(顺序无关) 3.A 二、简答题{每小题5分，共20分) 4.线性度：实际测试获得传感器静特性曲线后，采用直线拟合的办法来线性化，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）。 5.静特性：指传感器在输人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。 6.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，设没有刻划的白的地方透光，刻划的 发黑，不透光。这就是光栅。 7.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。 三、问答题（每小题6分，共24分】 8.测定频响函数的方法是什么？常见标准输入信号有哪几种？ 确定频响函数的方法是以标准信号输入，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。 9.什么叫金属应变片的横向效应？ 沿应变片轴向的应变Ex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€y也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。 536
试卷代号 中央广播电视大学 3学年度第二学期"开兹本科"期末考试 传感器与测试技术试题答案及评分标准 (供参考) 2013 年7 一、选择蹦{每空 3分，共 2分} 1. C 2. BD( 3. A 二、篱答题{每小噩 5分，共 0分} 4. 际测 获得传 办法来线性 输入 的校正曲线与其拟合直线之间的最大偏簇，就称为线性皮(或非线性说越)。 5. 静特 入量 稳定 黯 革 是常量就变化极慢时，输出与输入的关系。 6. 璃 尺 砸 璃 盘 类 似 尺 就 肢 行 长 12mm) 小条线 有刻 划 方透 发黑，不激光。这就是光棚。 7. 阻 电 效应 一班 用 时 部会产 极化现 某两个表面上产生大小相等梓号相反的电荷 F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。这种混 象叫压电放应。 三、问答蹦(每小题 6分，挟 4分} 8. 方法是什 常克掠准 人信 有嚷凡释 确定频响函数的方法是以标准信号输入，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、脉冲信号和阶跃俯号。 9. 沿应当E片轴向的应变 x必然引起脂变片电阻的相对变化，而沿垂班于应变片轴向的横向 应变乌也会引起其电阻的相对变化，这种现象称为横向效应。 536
10.简述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。 11.什么叫涡流效应？ 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，这种电流像水中旋祸 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。 四、综合题（共44分）】 12.画出测试系统的组成框图，并说明各组成部分的作用。(14分) 答案要点： 被测量 观测 传感器 信号变换 显示、记录 (5分) (1)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； (3分) (2)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； (3分) (3)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。(3分) 13.常用的超声波探伤方法有哪些？各有什么特点？(16分) 答案要点： 常用的超声波探伤方法有共振法、穿透法；脉冲反射法。 (4分) 共振法的特点是： 可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管； 工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。 (4分) 穿透法具有以下特点： (1)探测灵敏度较低，不易发现小缺陷； (2)根据能量的变化即可判断有无缺陷，但不能定位； (3)适宜探测超声波衰减大的材料； 537
10. 容式 ①温度稳定性好;②结构简单，适应性强;③动态响应好 z④可以实现非接触测量，具有平 均效应;⑤灵敏度、分辨力高。 1. 流效应 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。 四、综合题(共 12. 各组成 (14 答案要点: 才信号变换| 才显示记录卢 (5 (1)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; (3 (2) 号变换部 是对 器所 进行 放大 滤波 校正 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; (3 (3) 显示 分将所 号变 形式 分析 。(3 13. 声波探 法有 (1 6分〉 答案要点: 常用的超声波探伤方法有共振法、穿透法 z脉冲反射法。 4分) 共振法的特点是: 可精确的测厚，特别适宜测量薄板及薄壁管; 工件表面光洁度要求高，否则不能进行测量。 4分〉 穿透法具有以下特点: (1)探测灵敏度较低，不易发现小缺陷 (2) 变化 元缺 (3) 宜探 声波 537
(4)可避免盲区，适宜探测薄板； (5)指示简单，便于自动探伤； (6)对两探头的相对距离和位置要求较高。 (4分) 脉冲反射法的特点是： (1)探测灵敏度高； (2)能准确地确定缺陷的位置和深度； (3)可用不同波型探测，应用范围广。 (4分) 14.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。(14分) M M2 麦克尔逊干涉系统原理图 答案要点： (1)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。 (6分) (2)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=Na。/2n 式中，x一被测长度； N一干涉条纹亮暗变化次数； A。一真空中光波波长； n一空气折射率。 (8分) 538
(4) 避免 测薄 (5) 指示 (6) 相对 位置 求较 。(4 脉冲反射法的特点是: (1)探测灵敏度高; (2) 位置 14. (3) 激光 用不 涉传感 型揣测 。(4 其基本服 是光 费力高。如理店示是迈克尔逊J;J.光束干涉系统，圈中 S是先嚣， B是分光镜 定反 2是可动反射镜 观察屏处 作服理 (1 S M] 时尹→- 麦克尔逊干涉系统服理图 答案要点 (1)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 路经可动反射镜 在观察屏 产生 (2) M2 光披涯长 涉条 变化一段 NAo/2n 式中 X…被测长度 涉条 Ao 光波波长 538