测试技术综合试题三

【#文档大全网# 导语】以下是®文档大全网的小编为您整理的《测试技术综合试题三》，欢迎阅读！



综合试题三

一、单项选择题 (本大题共10小题，每小题2分，共20分)

在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均不得分。

1、在整个测量过程中，如果影响和决定误差大小的全部因素(条件)始终保持不变，对同一被测量进行多次重复测量，这样的测量称为 ( )。 A 组合测量 B 静态测量 C 等精度测量 D 零位式测量 2、属于传感器动态特性指标的是 ( )。

A 重复性 B 固有频率 C 灵敏度 D 漂移

3、在金属箔式应变片差动单桥测力实验中不需要的实验设备是 ( )。 A 直流稳压电源 B 低通滤波器 C 差动放大器 D 电压表

4、在运算放大器放大倍数很大时，压电传感器输入电路中的电荷放大器的输出电压与( )成正比。

A 输人电荷 B 反馈电容 C 电缆电容 D 放大倍数 5、下列光电器件中，基于光电导效应工作的是 ( )。

A 光电管 B 光敏电阻 C 光电倍增管 D 光电池 6、构成CCD的基本单元是 ( ) 。

A. P型硅 B. PN结 C 光敏二极管 D MOS 电容器 7、下列关于微波传感器的说法中正确的是 ( )。

A 不能用普通电子管与晶体管构成微波振荡器 B 不能用特殊结构的天线发射微波

C 用电流-电压特性呈线性的电子元件做探测微波的敏感探头 D 分为反射式、遮断式和绕射式三类

8、对于工业上用的红外线气体分析仪，下面说法中错误的是 ( )。

A 参比气室内可装N,

B 设置滤波气室是为了消除干扰气体的影响 C 测量气室内装被分析气体 D 参比气室中的气体要吸收红外线

9、现有一个采用4位循环码码盘的光电式编码器，码盘的起始位置对应的编码是0011，终止位置对应的编码是1111，则该码盘转动的角度可能会是 ( )。

A. 60 B. 90 C.180 D. 270


10、用热电阻测温时，热电阻在电桥中来用三线制接法的目的是 ( )

A 接线方便

B 减小引线电阻变化产生的测量误差 C 减小桥路中其他电阻对热电阻的影响 D 减小桥路中电源对热电阻的影响

1. C 2. B 3. B 4. A 5. B 6. D 7. A 8. D 9. C 10. B 二、简答题(本大题共5 小题，每小题6 分，共30 分) 1、试述传感器的定义、共性及组成。

答：（1）传感器的定义：能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置；（2）传感器的共性：利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量 (如位移、速度、加速度、力等)转换为电量 (电压、电流、电容、电阻等)；（3）传感器的组成:传感器主要由敏感元件和转换元件组成。 2、简述变极距型电容传感器的工作原理(要求给出必要的公式推导过程)。 答：当传感器的r和S为常数，初始极距为d0时，其初始电容量C0为 C0

0rS

d0

（1）

若电容器极板间距离由初始值d0缩小了C，则有

d

C1d00rSC0 （2）  CC0C2

d0d1dd

1d0d0

由（2）式可知，传感器的输出时非线性的。

若dd01时，1dd01，则（2）式可简化CC0C0

2

d

，此时d0

C与d近似呈线性关系。

所以，在d/d0很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有近似的线性关系。

3、什么是霍尔效应? 为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片？

答：当置于磁场中的静止载流导体中的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。

霍尔常数RH等于霍尔片材料的电阻率与电子迁移率的乘积，即RH。若想增强霍尔效应，则需要有较大的霍尔系数RH，因此要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。一般金属材料载流子迁移率很高，但电阻


率很小；而绝缘材料电阻率极高，但载流子移率极低，故只有半导体材料才适于制造霍尔片。

4、简述光纤传感器的组成和工作原理。

答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。

其工作原理:由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态)受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。

5、透射式光栅传感器的莫尔条纹是怎样产生的？条纹间距、栅距和夹角的关系是什么？

答：（1）把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角，这样就可以看到在出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。在d-d线上，积最大，形成条纹的亮带，它是由一系列四棱形图案构成的;在f-f线上，两块光栅线错开，形成条纹的暗带。它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的组成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。

（2）莫尔条纹间距BH与两光栅线纹夹角之间的关系为 BH

W2sin



2



W





三、分析计算题(本大题共3小题，每小题10分，共30分)

1、当被测介质温度为t1，测温传感器示值温度为t2时，有下列方程式成立

t1t20

dt2

dt

当被测介质温度从25C突然变化到300C时，测温传感器时间常数0=120s，试确定经过480s后的动态误差。

答：把输入看作是0275C的阶跃输入信号，则

t00

x(t)

275t0输入信号的拉普拉斯变换为X(s)又因为t1t20

275

s

dt2

，即(0s1)t2(s)t1(s) dt


所以 H(s)

t2(s)1



t1(s)(0s1)

1275



(0s1)s

t120

Y(s)H(s)X(s)

对上式进行拉氏反变换后得 y(t)275(1e所以动态误差为y(480)275275e

480120

)

5.04

2、电阻应变片阻值为120，灵敏系数K=2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面，钢材的弹性模量E=2xlO11N/m2, =0.3。

试求：（1）钢柱受9.8x104N拉力作用时，应变片电阻的变化量R和相对变化量R/R。

（2）若应变片沿钢柱圆周方向粘贴，问受同样拉力作用时应变片电阻的相对变化量为多少？ 答：（1）因为

RF

Kx，且x RSE

RF

所以 K2

RxrE

29.8104

0.0511

3.14210

2

2

0.05%

R0.05%Rx1200.05%0.06 （2）

RyRy

yx0.30.05%0.015%

4、己知分度号为S的热电偶冷端温度为t0=20C，现测得热电动势为11.710mV，求被测温度为多少度? (E(20，0)=0.113mV，该型热电偶的分度表见表5



答：因为E(t,t0)11.710mV 所以 E(t,0)E(t,t0)E(t0,0)


E(t,t0)11.710E(20,0)11.7100.11311.823

由分度表查得E(1180C,0C)=11.707mV, E(1190C,0C)=11.827mV 由插值法tMtL

EMEL

tHtL得

EHEL

11.82311.707

101470

11.82711.823

tM1180



四、综合设计分析题 (本大题共20分)

若需要用差动变压器式加速度传感来测量某测试平台振动的加速度，请你: （1）设计出该测量系统的框图，并作必要的标注或说明；

（2）画出你所选用的差动变压器式加速度传感器的原理图，并简述其基本工作原理；

（3）给出差动变压器式加速度的测量电路图，并从工作原理上详细阐明它是如何实现既能测量加速度大小，又能辨别加速度方向的。

答：（1）测试平台振动加速度的测量系统框图如图题4.1所示



图题4.1 测试平台振动加速度的测量系统框图

(2)差动变压器式加速度传感器的原理如图题4.2所示。



图题4.2 差动变压器式加速度传感器的原理图


(3)差动变压器式加速度的测量电路图

为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路或相敏检波电路。

方法一：差动整流电路

把差动变压器的两个二次输出电压分别整流，然后将整流的电压或电流的差值作为输出。全波电压输出的差动整流电路如图题4.3 。



图题4.3 差动整流电路原理图



从电路图可知，不论两个二次绕组的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1

的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为

 

U2U24U68 



当衔铁在零位时，因为U24

U24







U68所以U20；当衔铁在零位以上时，因为







U68，则U20；而当衔铁在零位以下时，有U24U68，则U20。





所以则U2有效值的大小反映了位移的大小，从而可以反求加速度的大小；





U2的正负表示衔铁位移的方向，即振动的加速度方向。



方法二：相敏检波电路

电路如图题4.4a所示。输入信号u2(差动变压器式传感器输出的调幅波电压)。通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线上。参考信号us通过变压器T2加到环形电桥的另一个对角线上。输出信号uo从变压器T1与T2的中心抽头引出。




图题4.4 相敏检波电路

平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器T2的二次电流过大。RL

为负载电阻。us的幅值要远大于输入信号u2的幅值，以便有效控制四个二极管的导通状态，且us和差动变压器式传感器的励磁电压u1由同一振荡器供电，保证二者同频同相 (或反相)。

根据变压器的工作原理，考虑到O、M分别为变压器T1、T2的中心抽头，则：

us1us2



us2n2

u

u21u221

2n1



采用电路分析的基本方法，可求得图题4.4b所示电路的输出电压uo的表达式 uo

RLu22RLu1



Rn(R2R)1LRL2

当u2与us均为负半周时，二极管VD2、VD3截止，VD1、VD4导通，其等效电路如图题4.4c 所示，输出电压uo的表达式与上式相同。说明只要位移x0，不论u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的电压uo始终为正。

当x0时，u2与us为同频反相。

不论u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的电压uo表达式总是为

uo

RLu2



n1(R2RL)

即当衔铁在零点以下移动时，不论载波是正半周还是负半周，在负载电阻上得到的电压始终是负的。


综上所述，相敏检波电路的输出电压的变化规律反映了位移的变化规律，即U2的有效值大小反映了位移的大小，从而可以反求加速度的大小；U2的正负表示衔铁位移的方向，即振动的加速度方向。

本文来源：https://www.wddqxz.cn/dc9e9a145427a5e9856a561252d380eb629423af.html