2015年10月自考测试与传感技术预测试卷试题最终版-答案(1)DOC.pdf
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1、1 测试与传感技术标准预测试卷(一) 一、单项选择题(本大题共12 小题,每小题 2 分,共 24 分)在每小题的列出的 四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错 选、多选或未选均无分。 1.若单臂电桥的灵敏度为1/4,在相同情况下,双臂电桥的灵敏度为(B ) A. 1/4 B. 1/2 C. 2 D. 4 2.属于传感器动态特性指标的是(C ) A.量程B.灵敏度C.阻尼比D.重复性 3.热电偶式温度传感器的工作原理是基于(B ) A.压电效应B.热电效应 C.应变效应D.光电效应 4.矿灯瓦斯报警器的瓦斯探头属于(A ) A.气敏传感器B.水份传感器C.湿度传
2、感器D.温度传感器 5. ADC0804 是八位逐次逼近型的(B ) A.数/模转换器B.模/数转换器C.调制解调器D.低通滤波器 6.非确定性信号也称为( C ) A.周期信号B.非周期信号C.随机信号D.数字信号 7.信号对指定幅值的取值机会可用下列函数描述(D ) A.互相干函数B.自相关函数 C.互相关函数D.概率密度函数 8.某温度计测量范围是 20+200,其量程为(B ) A. 200B. 220C. 180D. 240 9.衡量在同一工作条件下, 对同一被测量进行多次连续测量所得结果之间的不一 致程度的指标是(A ) A.重复性B.稳定性C.线性度D.灵敏度 10.霍尔元件用半
3、导体材料制成,体积小,结构简单,可以测量(C ) A.湿度B.酒精浓度 C.转速D.温度 11. 用一阶系统作测试装置,为了获得最佳的工作性能,其时间常数(A )。 A:越小越好 B:越大越好 C:0.6 0.7 之间最好 D:负值最好 12.由 RC 串联电路组成的一阶低通滤波器属于(D ) A.数字滤波器B.放大滤波器C.有源滤波器D.无源滤波器 二、填空题(本大题共12 小题,每小题 1 分,共 12 分)请在每小题的空格中填 2 上正确答案。错填、不填均无分。 13. 频率特性是在初始条件为0 的情况下对线性定常系统的研究, 是在正弦信号 的激励下,当系统响应稳定时才能测量,线性定常系
4、统最重要的特性是迭加性 / 比例特性 /频率保持性。 14.线性电位计其长度单位的电阻值是常数。 15.湿敏元件利用湿敏材料吸收空气中的水份而导致本身电阻值发生变化的 原理而制成。 16.光栅位移传感器无细分时,分辨率为0.02mm,在四细分后,其分辨率为 0.005mm 。 17.能用明确的数学关系式或图表描述的信号称为确定性信号。 18.传 感器 是 能 感受规 定的 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。 19. 发电型位移传感器是将被测物理量转换为电源性参量,如电动势、电 荷等。 20. 设有两只力传感器均可作为二阶系统处理,固有频率分别为800H
5、z 和 2.2kHz,阻尼比均为0.4,欲测量频率为400Hz 正弦变化的外力,应选用 2.2KHZ 。 21.带通滤波器用于通过某一频段的信号, 而将此频段以外的信号加以抑 制或衰减。 22.信号的频谱图包括幅频图和相频图。 23.传感器的输出量对于随时间变化的输入量的响应特性称为传感器的动态特 性。 24.设某传感器的理论满量程输出值为Y,其校准曲线与拟合直线相比的最大偏 差为 L max ,则该传感器线性度的计算公式为 Lmax | 100%/LY 。 三、问答题(本大题共6 小题,每小题 4 分,共 24 分) 25.按输出信号的性质,传感器可分为哪些类型? 答:按输出信号的性质可将传
6、感器分为开关型、模拟型和数字型。 26.说明压电加速度传感器要使用高输入阻抗电荷放大器的原因。 答:压电传感器本身的内阻抗很高,而输出的能量又非常微弱,因此在使用时, 必须接高通入阻抗的前置放大器。电荷放大器即可, 且其输出电压与电缆分布电 3 容无关。因此,连接电缆即使长达几百米以上,电荷放大器的灵敏度也无明显变 化,这是电荷放大器的突出优点。 27.写出信号( )x t和( )y t的互相关函数( ) xy R的定义式,并说明( ) xy R和( ) yx R的 关系。信号( )x t和( )y t的互相关函数( ) xy ,说明( ) xy 的取值分别为 0 和 1 时, ( )x t与
7、( )y t的关系。 答:( )x t和( )y t的互相关函数的定义式 0 1 ( )lim( ) () T xy x Rx t y tdt T ( ) xy R和( ) yx R的关系为:( )() yxyx RR在图形上,两者对称于坐标纵轴。 ( ) xy =0 说明( )x t和( )y t完全不相关; ( ) xy =1 说明( )x t和( )y t完全相关。 28. 简述正温度系数热敏电阻的含义。 答:正温度系数热敏电阻,在测量温度范围内,其阻值随温度增加而增加,最高 温度通常不超过 140。 29. 用框图说明传感器的组成原理。 答:传感器组成原理框图: 30. 说明模 /数转
8、换器的技术指标主要有哪些? 解:数/模转换器的技术指标主要有分辨率、精度、线性度和输出电压(或电流) 的建立时间。 四、计算题(本大题共3 小题,每小题 8 分,共 24 分) 31.某次压力测量时,压电式传感器的灵敏度为80.Onc/MPa,将它与增益为 0.005V/nc 的电荷放大器相连,其输出接到灵敏度为20mm/V 的笔式记录仪上, 求: (1)计算此系统的灵敏度; 4 (2)当压力变化 10MPa 时,记录笔在纸上的偏移量是多少? 解: (1)系统的总灵敏度 0123 80.0/0.005 /20/8/Kk k knc MPaV nmm Vmm MPa (说明当压力变化1MPa 时
9、,偏移量为 8mm) (2)80mm 32.霍尔式转速传感器输出信号频率为f=30HZ,被测物上的标记齿数为z=2 求: (1)所测转速为多少 ? (2)角速度又是多少 ? 解: (1)所测转速为:60/6030/ 2900 / minnfzr (2)角速度2/230/ 294.2/fzrads 33.求正弦信号 22 ( )sin() xxx x tXtT周期为的均值、方差、均方值 解:根据公式:均值 00 11 ( )sin0 TT x x t dttdt TT 方差: 2 222 00 11 ( )(sin0) 2 TT xx X x tdttdt TT 均方值: 2 222 2 xxx
10、 X 五、应用题(本大题共2 小题,每小题 8 分,共 16 分) 34. 有一电阻应变片,灵敏度系数K=2,电阻R=120。设其工作时应变为 1000。求 (1)应变片的电阻变化量R; (2)采用应变仪电桥,若Ui=6V,计算 U0的值。 解: (1)因为/R RK 所以 6 2 1000101200.24RKR (2)一片应变片采用应变仪电桥,所以为单臂形式 6 0 / 42 1000 106/ 43 i UK UmV 35.有一变极距型电容位移传感器,极板间初始距离为 0 2mm,空气的介电常 5 数为 12 8.85 10/Fm,极板间的覆盖面积S=0. 004m 2,求: (1)初始
11、电容量 C0; (2)当 0 /1 时,灵敏度 K 的表达式。 解: (1) 12 0 3 8.85100.004 17.7 02 10 S CpF (2)当 0 /1 时, 2 0 /KS 测试与传感技术标准预测试卷(二) 一、单项选择题(本大题共12 小题,每小题 2 分,共 24 分)在每小题的列出的 四个备选项中只有一个是符合题目要求的,请将其代码填写在题后的括号内。错 选、多选或未选均无分。 1.表示传感器或传感检测系统对被测物理量变化的反应能力的量为(B ) A.线性度B.灵敏度C.重复性D.稳定性 2.测量液面高度的电容式液位计属于何种电容位移传感器(C ) A.变极距型B.变极
12、板面积型C.变介质型D.变气隙型 3.变气隙型位移传感器的自感L 与气隙厚度的关系是(A ) A.非线性关系B.线性关系C.对称关系D.互补关系 4.金属电阻应变片受力会产生电阻值的变化,其主要原因是(D ) A.压阻效应B.压磁效应C.压电效应D.电阻丝的几何尺寸变化 5.固体半导体摄像机所使用的固体摄像元件为(D ) A. LCD B. LED C. CBD D.CCD 6.将毫伏表接人热电偶回路中,只要保证两个结点温度一致,就能正确测出热电 动势而不影响热电偶的输出,这一现象利用了热电偶的.( C ) A.中间温度定律B.参考电极定律C.中间导体定律D.中间介质定律 7.模/数转换器的分
13、辨率以输出二进制数的位数表示,如模/数转换器的输出为十 位,最大 输入信号为 5V,则转换器的输出能分辨出输入的电压信号为(C ) A. 2/5 10V B. 5 10/2 V C. 5/2 10V D. 2 10/5 V 8.在采样过程中,必须遵循采样定理,即满足(C ) 6 A.2 sH ffB.2 sH ffC.2 sH ffD. sH ff 9.半导体应变片的工作原理是基于(A ) A.压阻效应B.热电效应C.压电效应D.压磁效应 10.属于发电型的测力传感器有(D ) A.电阻应变式B.电感式C.电容式D.压磁式 11. 测试系统的传递函数和( B ) A:具体测试系统的物理结构有关
14、B:具体测试系统的物理结构无关 C:输入信号有关 D:输出信号有关 12.信号( )x t和( )y t的互相关函数表示为( C ) A. ( ) x B.( ) x RC. ( ) xy RD.( ) xy 二、填空题(本大题共12 小题,每小题 1 分,共 12 分)请在每小题的空格中填 上正确答案。错填、不填均无分。 13.互感式位移传感器是将被测位移量的变化转换成互感系数的变化,其基本结 构原理与常用变压器类似,故称其为变压器式位移传感器。 14.涡流式位移传感器是利用电涡流效应将被测量变换为传感器线圈变化阻抗Z 的一种装置。 15.在某些晶体的极化方向施加外电场,晶体本身将产生机械变
15、形,当外电场撤 去后,变形也随之消失,这种物理现象称逆压电效应。 16.电桥在测量时,由于是利用了电桥的不平衡输出反映被测量的变化情况,因 此,测量前电桥的输出应调为零。 17.光栅位移传感器的辨向电路中,用于辨向的两路信号其相位差多取为90 度。 18.为了提高自感位移传感器的精度和灵敏度,增大特性的线性度,实际用的传 感器大部分都做成差动式。 19.当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时,在其相应的两个相对表面产生 极性相反的电荷, 当外力去掉后, 又恢复到不带电状态, 这种物理现象称为正 压电效应。 20.压电式压力传感器适于测动态力和冲击力,但不适于测静态力。 21.热电型红外敏感元件
16、将被测物体发出的红外线作为热源,接收其热能后产生 7 热电效应而变成电信号。 22. 临界温度系数热敏电阻的特点是在临界温度附近电阻有急剧变化, 因此不适于较,温度范围内的测量。 23.有源滤波器由运算放大器和RC 网络组成。 24. 振动测试时,如果用白噪声作为信号源,它所提供的信号是完全随机的, 因此白噪声的自相关函数为0。 三、问答题(本大题共6 小题,每小题 4 分,共 24 分) 25.简述现代测试系统的特点。 智能化、经济性、网络化176 页 26.简述长光栅位移传感器的工作原理。 答:若光栅栅距为 W,两个相邻莫尔条纹的间距为BH,则有 BH=/W。根据 莫尔条纹的性质, 当两个
17、光栅沿刻线垂直方向作相对移动时,莫尔条纹相对栅外 不动点沿着近似垂直的运动方向移动,光栅移动一个栅距W,莫尔条纹移动一 个条纹间距BH,光栅运动方向改变,莫尔条纹的运动方向也作相应改变;莫尔 条纹的光强度随条纹移动按正弦规律变化。因此,可根据莫尔条纹移动的条纹数 和方向,测出光栅移动的距离和方向。 27.什么叫调制,什么叫解调,调制分为哪些种类? 调制是指利用低频信号 (缓变信号) 对高频信号的某特征量 (幅值、频率或相位) 进行控制或改变, 使该特征参量随着缓变信号的规律变化。解调是指从已调制波 中不失真地恢复原有的低频调制信号的过程。调制分为三种: 调幅、调频和调相。 28.写出信号( )
18、x t的自相关函数( ) x R的定义式,其中时延量为说明,并说明自 相关函数描述了信号的哪些特征? 信号tx的自相关函数 x R定义为 dttxtx T R T T x 0 1 lim 式中 时延量。 自相关函数 x R的性质: 1)当时延 =0 时,信号的自相关函数就是信号的均方值 2 x 。 2) xx RR 0,自相关函数在 =0 处取峰值。 3) xx RR。 8 4)周期信号的自相关函数必呈周期性。 29.简述压电式加速度传感器的工作原理和特点。 60 页,193 页 压电加速度传感器实质上是一个惯性力传感器。在压电晶片K 上,放有质量块 M。在测振动时,将传感器与被测物体固定在一
19、起,当被测物体振动时,作用在 压电晶体上的力 F=Ma。当质量一定时,压电晶体上产生的电荷与加速度a成正 比,即 q=DF=DMa 。因此,测得加速度传感器输出的电荷便可知加速度的大小。 具有灵敏度高、结构紧凑、坚固性好、动态特性好等优点。 30.简述 A/D 转换系统的组成及各个环节的功能。 答:将模拟量转换成与之相应的数字量的装置称为模/数转换器。模 /数转换包括 三个步骤采样; 从随时间连续变化的信号转换为在时间上是离散的信号,称时 域采样;量化;在幅值上转换为量化信号,称幅值量化;编码,把连续信号 变成离散的时间序列。 四、计算题(本大题共3 小题,每小题 8 分,共 24 分) 31
20、.用四片灵敏度系数K=2,初始电阻值均为120金属丝应变片组成全桥,供 桥直流电压为 4V,当 1234 RRRR ,且电桥输出电压 U0 = 6mV 时, 求: (1)应变片的应变值;(2)应变片的电阻变化值 1 R 。 解: (1) 3124 0 () 4 i URRRR U RRRR 11 4 4 i ii URR UUk RR 10 3 642 4 7.510 (2) 3 1/ 1.5 10RRk 3 1 1.5 101200.18R 32.设有一组合复杂信号,系由频率分别为44Hz、342Hz、250Hz、300Hz 的同相 正弦波叠加而成,求该信号的周期。 解:合成信号的频率是各组
21、成信号频率的最大公约数 9 1/1/ 20.5Tfs 31.某线性位移测量仪,测量范围为020mm。当被测位移由5mm 变到 5.5mm 时,位移测量仪的输出电压由3.5V 减至 2.5 V,求: (1)该仪器的灵敏度K; (2)当测量仪的输出电压为7. 5V 时,被测位移是多少 ? 解: (1) 3.52.5 2/ 55.5 KVmm (2) 3.5( 7.5) 2/ 5 KVmm x (线性测量仪, K 的值相同) 10.5xmm 五、应用题(本大题共2 小题,每小题 8 分,共 16 分) 34.绘制有源一阶低通滤波器的幅频特性 曲线,并分析电路的特点。 解: (1)见右图 (2)这种电
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- 2015 10 自考 测试 传感 技术 预测 试卷 试题 最终版 答案 DOC
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