传传感器技术试题a卷、参考答案及评分标准

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1、学号姓名密封线东南大学考试卷（A卷）课程名称传感器技术考试学期06-07-2得分适用专业考试形式闭考试时间长度120分钟一、填空题（30分，每空1.5分）1．传感器的输入输出特性指标可分为____________和动态指标两大类，线性度和灵敏度是传感器的____________指标。2．导电丝材的截面尺寸发生变化后其电阻会发生变化，用这一原理可制成的传感器称为_____________式传感器，它通过测量___________来测量作用于物体的力。利用材料具有磁致伸缩效应可制成___________式传感器也可用以测量力，而压电式传感器则利用了一些具有离子型晶体电介质的__

2、__________效应，它敏感的最基本的物理量也是力。3．热电式传感器中，能将温度变化转换为____________变化的一类称为热电阻。一种热电阻的型号为Pt100，这种热电阻在摄氏零度时的电阻值为Ω，而能将温度变化转换为电势的一类称为__________。4．旋转式编码器可分为绝对式编码器和____________编码器，用以测量转轴的角位移，其中_____________在任意位置都有固定的数字编码与位置对应，所以这种编码器能直接反映转轴位置；用一个线数为200线的编码器分辨力为______________（角）度。5．光敏电阻的原理是基于（填内、外）光电效应的。6

3、．目前压电式传感器的常用的材料有、和高分子电致伸缩材料等三类。压电材料的效应还可以用来产生超声波。7．传感器可分为物性型和结构型传感器，热电阻是型传感器，电容式加速度传感器是型传感器。8.光纤传感器的常用的调制方法有强度调制、调制、相位调制以及调制等几种。共3页第3页二、简答题（40分，每题10分）：1．什么是传感器？以加速度传感为例，画图说明传感器的敏感元件和转换元件的定义和作用。2．简述电容式传感器的原理及分类。3．试画图说明压电元件并联和串联的方法及对测量的影响。4．说明反射式光强度调制器输出电压与位移关系曲线图中AB段和CD段的物理意义。三、综合题（30分，每题15

4、分）。1．试列出三种能测量直线位移的传感器，画出示意图并说明工作原理。2．以任意一种传感器为例，说明差动测量的优点。共3页第3页07物理系传传感器技术试题A卷参考答案及评分标准一、1．静态静态2．电阻应变式变形压磁式压电3．电阻100势电偶4．增量式绝对式编码器1．85．内6．压电晶体压电陶瓷逆压电7．物性型结构型8．偏振频率二、1．答：传感器是一种能将被测量转化成电量的装置，由敏感元件、转换元件和测量电路组成(3分)。加速度传感器一般由质量块、弹性元件和机电转换元件组成，质量块装在弹性元件上，起到对加速度的敏感作用，因此是敏感元件。(2分)根据不同的机电原理可以构成电阻应

5、变式传感器、电容式或电感式加速度传感器，这些机电元件是转换元件（2分）。对转换元件的测量装置构成测量电路。（图3分略）2.答：电容式传感器是将被测量转换为电容变化的一类传感器（2分）。其原理是：电容C：（2分）式中，ε0：真空介电常数:(8.854×10－12F/m；εr：介质的相对介电常数；δ：两极板间的距离；A：极板的有效面积（2分）。因此，改变εr、δ、A三者之一可分别构成变介质型、变极距型和变面积型电容式传感器。（4分）3．答：压电元件能够方便地组合应用，起到提高电压输出灵敏度的作用，这是压电式传感器的一个特点（2分）。组合的基本方式有串联和并联。并联的特点是：输出

6、电压相等，电容相加，总电荷量相加，因此输出的电荷量增加，适用于电荷输出场合（3分，图1分）。串联的特点是总电荷量不变，电压相加，电容减小，因此，电灵敏度提高，适用于电压输出场合（3分，图1分）。4．答：这是一种反射式光纤传感的原理图，它根据接收光纤接收到的光强度变化来确定被测量表面距离的变化。其中AB段为前坡区，CD段为后坡区，BC段为光峰区。（2分）由于光纤有一定的数值孔径，当光纤探头紧贴被测表面时，发射光纤中的光不能反射到接收光纤中，接收光纤中无光信号。当被测表面逐渐远离光纤探头时，发射光纤照亮被测表面的面积越来越大，于是，相应的发射光锥和接收光锥生命面积越来越大，接收

7、光纤中的光信号有一个增长的过程，形成AB段的前坡区（3分）。当整个接收光纤全部被照亮时，输出信号达到最大，形成光BC段的峰值。当被测表面继续远离光纤探头，发射光纤照亮的区域在于接收光纤的数值孔径，就有一部分光不能被接收探接收，也由于随着距离的增大，接收探头接收的光强减弱，这两方面的原因共同导致接收信号减弱。（3分）前峰区信号增加很快，适合于um级的位移测量，后坡区大致与距离的平方反比，适合于较长距离，且精度要求不高的场合。（2分）三、1．评分标准：（1）每说种传感器给5分，其中：图2分，原理2分，必要的说明1分2．