试卷代号：1107 座位■■ 国家开放大学（中央广播电视大学）2015年春季学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术 试题 2015年7月 题 号 二 三 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、单项选择题（每小题4分，共40分】 1.差动变压器属于(。)。 A.电容式传感器 B.压电式传感器 C.电感式传感器 2.利用( )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。 A.外光电效应 B.压电效应 C.声光效应 3.压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有()。 A.消除电缆电容对灵敏度的影响 B.减小测量误差 C.把传感器的高输人阻抗变换成低输入阻抗 4.以下()是影响CMOS传感器性能的首要问题。 A.暗电流 B.噪声 C.像素的饱和 5.超声波换能器是超声波传感器中的一个核心部件，并以( )的应用最为广泛。 A.电动式换能器 B.压电式换能器 C.电磁式换能器 393
试卷代号 :1107 座位号仁口 国家开放大学(中央广播电视大学)2015 年春季学期"开放本科"期末考试 传感器与测试技术试题 |题号|一|二|三|四|总分| |分数 2015 |得分|评卷人| 一、单项选择题{每小题 分，共 40 分} | 1.差动变压器属于( )。 A. 电容式传感器 B. 压电式传感器 c.电感式传感器 2. 利用( )制成的光电器件有真空光电管、充气光电管和光电倍增管等。 A. 外光电效应 c. 声光效应 B.压电效应 3. 压电传感器的测量电路中前置放大器的作用有( )。 A. 消除电缆电容对灵敏度的影响 B. 减小测量误差 c. 把传感器的高输入阻抗变换成低输入阻抗 4. 以下( )是影响 CMOS 传感器性能的首要问题。 A. 暗电流 B. 噪声 C. 像素的饱和 5. 超声波换能器是超声被传感器中的)个核心部件，并以( )的应用最为广泛。 A. 电动式换能器 B. 压电式换能器 c.电磁式换能器 393
6.( )被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探 伤、测厚以及测量物体的密度等。 A.a射线 B.Y射线 C.X射线 7.首先对红外辐射进行( ),使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变 化，才能导致热释电红外传感器产生，并输出交变信号。 A.调制 B.滤波 C.补偿 8.以下( )不属于虚拟仪器技术所具有的特点。 A.集成性强 B.扩展性强 C.开发时间长 9.超声波的频率高，因而( ),绕射现象小，方向性好，能够形成射线而定向传播。 A.波长短 B.波长长 C.速度慢 10.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 得 分 评卷人 二、填空题（每空2分，共10分） 11.红外传感器是将红外辐射量的变化转换成 变化的器件。 12.虚拟仪器技术的三大组成部分包括：灵活高效的 模块化1/O硬件和用于集 成的软硬件平台。 13.电容式传感器是将非电量的变化转换为电容 的变化来实现对物理量的测 量。 14.超声波是频率比声波濒率 的机械波。 15. 是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而 发生了相应的电效应现象。 394
6. ( )被广泛应用在各种检测仪表中，特别是需要辐射和穿透力强的情况，如金属探 伤、测厚以及测量物体的密度等。 A.α 射线 B. 'Y射线 c.x 射线 7. 首先对红外辐射进行( ) ，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度变 化，才能导致热释电红外传感器产生，并输出交变信号。 A. 调制 c.补偿 B.滤波 8. 以下( )不属于虚拟仪器技术所具有的特点。 A. 集成性强 B.扩展性强 c. 开发时间长 9. 超声波的频率高，因而( ) ，绕射现象小，方向性好，能够形成射线而定向传播。 A. 波长短 B. 波长长 c. 速度慢 10. 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. c.相等 |得分|评卷人| | B. 二、填空题{每空 分，共 10 分} 1.红外传感器是将红外辐射量的变化转换成一一一一变化的器件。 12. 虚拟仪器技术的三大组成部分包括 灵活高效的 成的软硬件平台。 13. 电容式传感器是将非电量的变化转换为电容 量。 14. 超声波是频率比声波频率 的机械披。 、模块化1/ 硬件和用于集 的变化来实现对物理量的测 15. 是指一束光线照射到物质上时，物质的电子吸收了光子的能量而 发生了相应的电效应现象。 394
得 分 评卷人 三、论述及分析题（每小题20分，共40分） 16.以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路？哪个是恒压源驱 动电路？并简述这两种驱动电路的特点。(20分) +5 图1 图2 17.图3为热释电红外传感器的结构图，给出图中A、B、C三处分别代表的器件名称，并 简述热释电红外传感器的工作原理。(20分) 外壳 支承环 电路元件 引脚 图3热释电红外传感器结构图 395
|得分|评卷人| | 三、论述及分析题{每小题 20 分，共 40 分} 16. 以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路?哪个是恒压源驱 动电路?并简述这两种驱动电路的特点。 (20 分〉 17. 为热释电红外传感器的结构图，给出图中 三处分别代表的器件名称，并 简述热释电红外传感器的工作原理。 (20 分) 窗口 立承环 B 电路元件 热释电红外传感器结构图 395
得 分 评卷人 四、计算题(10分) 18.如图4所示电路，R1,R2,R3,R,为同一类型金属应变片电阻，灵敏系数为100，电路 初始状态为电桥平衡状态，直流输人电压U,=4,当测试件受力后，4个应变片产生应变分别 为：e1=0.001,e2=0.0005,E3=0.001,e4=0.0005,求电桥在测试件受力后的输出电压U。。 b R2 a R4 R3 d 图4直流电桥电路 396
|得分|评卷人| | 四、计算题(1 分} 18. 如图 所示电路，乱，凡 R3 R4 为同一类型金属应变片电阻，灵敏系数为 100 ，电路 初始状态为电桥平衡状态，直流输入电压叭 =4v ，当测试件受力后， 个应变片产生应变分别 :El =0.001 ,Ez =0.0005 ,E3 =0.001 , E4 =0.0005 ，求电桥在测试件受力后的输出电压矶。 b a RI 直流电桥电路 396
试卷代号：1107 国家开放大学（中央广播电视大学）2015年春季学期“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) 2015年7月 一、单项选择题（每小题4分，共40分） 1.C 2.A 3.C 4.B 5.B 6.B 7.A 8.C 9.A 10.B 二、填空题（每空2分，共10分） 11.电量 12.软件 13.电压 14.高 15,光电效应 三、论述及分析题（每小题20分，共40分）（判分标准：只要答出要点即可酌情得分） 16.以下是两种猛尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路？哪个是恒压源驱 动电路？并简述这两种驱动电路的特点。(20分) +5V 图1 图2 答：图1是恒流源驱动电路 (5分) 图2是恒压源驱动电路驱动 (5分) 397
试卷代号 :1107 国家开放大学(中央广播电视大学 )2015 年春季学期"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) 一、单项选择题{每小题 分，共 40 分} 1. C 2.A 6. B 7.A 二、填空题{每空 分，共 10 分} 1.电量 12. 软件 13. 电压 14. 15. 光电效应 3. C 8. C 2015 4. B 5. B 9. A 10. B 三、论述及分析题{每小题 20 分，共 40 分) (判分标准 只要答出要点即可酌情得分) 16. 以下是两种霍尔元件的驱动电路，请指出哪个是恒流源驱动电路?哪个是恒压源驱 动电路?并简述这两种驱动电路的特点。 (20 分〉 是恒流源驱动电路 是恒压源驱动电路驱动 (5 分〉 (5 分〉 397
对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，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。 (5分) 恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。 (5分) 17.图3为热释电红外传感器的结构图，给出图中A、B、C三处分别代表的器件名称，并 简述热释电红外传感器的工作原理。(20分) 外 支承环 电路元件 引脚一 图3热释电红外传感器结构图 答：A.热电元件 3分 B.FET管 3分 C.滤光片 3分 要点1：当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化 强度降低； 2分 要点2：表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则 负载电阻上便产生一个电信号输出； 3分 要点3：输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出人射的红外辐射的强 弱。 2分 要点4：如果对红外辐射进行调制，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度 变化，才能导致热释电产生，并输出交变信号。 4分 398
对霍尔元件可采用恒流驱动或恒压驱动，恒压驱动电路简单，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。 (5 分〉 恒流驱动线性度高，精度高，受温度影响小。 (5 分) 17. 为热释电红外传感器的结构图，给出图中 三处分别代表的器件名称，并 简述热释电红外传感器的工作原理。 (20 分) :A. 热电元件 B.FET c. 滤光片 窗口 热释电红外传感器结构图 要点 :当红外辐射照射到已经极化的铁电体薄片表面上时引起薄片温度升高，使其极化 强度降低; 要点 2: 表面电荷减少，这相当于释放一部分电荷，如果将负载电阻与铁电体薄片相连，则 负载电阻上便产生一个电信号输出; 要点 3. 输出信号的强弱取决于薄片温度变化的快慢，从而反映出入射的红外辐射的强 弱。 要点 4: 如果对红外辐射进行调制，使恒定辐射变成交变辐射，不断地引起铁电体的温度 变化，才能导致热释电产生，并输出交变信号。 398
四、计算题(10分) 18.如图4所示电路，R1,R2,R,R4为同一类型金属应变片电阻，灵敏系数为100，电路 初始状态为电桥平衡状态，直流输人电压U,=4v,当测试件受力后，4个应变片产生应变分别 为：e1=0.001,e2=0.0005,e3=0.001,e4=0.0005,求电桥在测试件受力后的输出电压U。。 b R R2 a Uo R: R d Ux 图4直流电桥电路 解：以上电桥中，当测试件受力后，产生的输出电压为 K(e-ea十es-e） U。=4 5分 根据已知数据，可得 U,=4×100×(0.01-0.005+0.001-0.005) 3分 进一步计算得 U。=0.1v 2分 399
四、计算题(1 分} 18. 如图 所示电路，儿，凡 R3 R4 为同一类型金属应变片电阻，灵敏系数为 100 ，电路 初始状态为电桥平衡状态，直流输入电压 的，当测试件受力后， 个应变片产生应变分别 :El =0. 001 ,Ez =0.0005 ,E3 =0.001 ε4 =0.0005 ，求电桥在测试件受力后的输出电压 b a 直流电桥电路 解:以上电桥中，当测试件受力后，产生的输出电压为 K(El -Ez E3 -E4) 根据已知数据，可得 。=?× 100 (O 001-0 000 001-0.00ω 进一步计算得 Uo =O.lv 399