国家开放大学：2016年春季学期“开放本科”机械制造专业传感器与测试技术期末试题（7月）

试卷代号：1107 座位■ 国家开放大学（中央广播电视大学）2016年春季学期“开放本科”期末考试 传感器与测试技术试题 2016年7月 题 号 一 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.以下不属于压电式传感器的特点的是()。 A.体积小 B.结构简单 C.灵敏度低 2.适合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是( A.转速 B.温度 C.加速度 3.利用( )可制成半导体光敏电阻。 A.压电效应 B.光电效应 C.磁电效应 4.电阻应变片的绝缘电阻是指已粘贴的应变片的( )之间的电阻值。 A.覆盖片与被测试件 B.基片与被测试件 C.引线与被测试件 5.下列属于磁电式传感器非线性误差产生原因的是() A,温度变化对传感器产生的影响 B.传感器线圈电流产生的磁通对工作磁通产生影响 C.传感器的补偿线圈产生的磁通对工作磁通产生影响 396

试卷代号 :1107 座位号 国家开放大学(中央广播电视大学 )2016 年春季学期"开放本科"期未考试 传感器与测试技术试题 E 四阿言 || 一、单项选择题{每小题 分，共 40 分} 1.以下不属于压电式传感器的特点的是( )。 A.体积小 B. 结构简单 C. 灵敏度低 2. 造合于使用红外传感器进行测量的被测物理量是( )。 A.转速 c.加速度 B. 温度 3. 利用( )可制成半导体光敏电阻。 A. 压电效应 c.磁电效应 B. 光电效应 4. 电阻应变片的绝缘电阻是指巳粘贴的应变片的( )之间的电阻值。 A.覆盖片与被测试件 C. 引线与被测试件 B. 基片与被测试件 5. 下列属于磁电式传感器非线性误差产生原因的是( ) A.温度变化对传感器产生的影响 B. 传感器线圈电流产生的磁通对工作磁通产生影响 C. 传感器的补偿线圈产生的磁通对工作磁通产生影响 396 2016

6.以下()是由一列MOS光敏元和一列移位寄存器并行构成的。 A.线阵CCD图像传感器 B.面阵CCD图像传感器 C.有源CMOS图像传感器 7.在工业放射性同位素自动检测仪表中广泛采用的核辐射传感器为() A.电感式传感器 B.磁电式传感器 C.电离室 8.电容式传感器是将被测量的变化转换成( )变化的一种传感器。 A.电感量 B.电容量 C.介电常数 9.超声波是( )的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。 A,电磁波 B.机械波 C.表面波 10.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 得 分评卷人 二、填空题（每空2分，共10分） 11.按磁场方式分类，磁电感应式传感器可分为变磁通式和 式两大类。 12.超声波在固体和液体中衰减较 ,因此穿透能力强是超声波所具有的主要特点 之一。 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.红外辐射按照波长不同，可以分为远红外区、 和近红外区。 15.虚拟仪器技术的三大组成部分包括：灵活高效的 、模块化/O硬件和用于集 成的软硬件平台。 397

6. 以下( )是由一列 MOS 光敏元和一列移位寄存器并行构成的。 A. 线阵 CCD 图像传感器 B. 面阵 CCD 图像传感器 C. 有源 CMOS 图像传感器 7. 在工业放射性同位素自动检测仪表中广泛采用的核辐射传感器为( ) A. 电感式传感器 B. 磁电式传感器 C. 电离室 8. 电容式传感器是将被测量的变化转换成( )变化的一种传感器。 A. 电感量 B. 电容量 C. 介电常数 9. 超声波是( )的一种，即是机械振动在弹性介质中的一种传播过程。 A. 电磁波 B. 机械波 C. 表面波 10. 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 二、填空题{每空 分，共 10 分) 1.按磁场方式分类，磁电感应式传感器可分为变磁通式和 式两大类。 12. 超声波在固体和液体中衰减较一一一因此穿透能力强是超声波所具有的主要特点 之一。 13. 电容式传感器是将非电量的变化转换为电容一一一一一的变化来实现对物理量的测量。 14. 红外辐射按照波长不同，可以分为远红外区、 和近红外区。 15. 虚拟仪器技术的三大组成部分包括:灵活高效的一一一一一、模块化 1;0 硬件和用于集 成的软硬件平台。 397

得分 评卷人 三、分析及论述题（每小题20分，共40分） 16.图1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。 B 外壳 支承环 FET管 222 电路元件 引脚 图1热释电红外传感器结构图 17.电桥是传感器的常用转换电路，图中R1、R2、R,为固定电阻，R.为随温度T变化的电 阻，即热敏电阻，电源电压U.=5V。 b R U 图2电桥测量电路 (1)请指出上图是用于直流还是交流测量？ 398

|得分 评卷人| | 三、分析及论述题{每小题 20 分，共 40 分} 16. 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。 阳市 热释电红外传感器结构图 17. 电桥是传感器的常用转换电路，图中 Rl R2 R3 为固定电阻 .R" 为随温度 变化的电 阻，即热敏电阻，电源电压 =5V a 电桥测量电路 (1)请指出上图是用于直流还是交流测量? 398

(2)当室温为20℃，R1=5、R2=80、Rg=102时，热敏电阻R.=16,此时电桥是否达 到平衡？ (3)写出输出电压U。的表达式。 (4)当室温发生变化时，R.=170,试分析求得此时输出电压U。为多少？ 得 分 评卷人 四、计算题(10分) 18.用K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，测得的热电势为29.188mV,求被测 温度T。[由K型热电偶分度表已知U(30,0)=1.203mV,U(40,0)=1.611mV,U(560,0)= 23.198mV,U(610,0)=15.327mV,U(740,0)=30.799mV,U(800,0)=33.277mV]. 399

(2) 当室温为 20'C ,Rt =50 =80 R3 =100 时，热敏电阻 Rx =160 ，此时电桥是否达 到平衡? (3) 写出输出电压 的表达式。 (4) 当室温发生变化时， =170 ，试分析求得此时输出电压 。为多少? |得分|评卷人| | 四、计算题 (10 分} 18. 型热电偶测量温度，已知冷端温度为 40'C ，测得的热电势为 29.188mV ，求被测 温度 T. [由 型热电偶分度表已知 U(30 ,0) =1. 203mV ,U(40 ,0) =1. 611mV ,U(560 ,0) = 23.198mV ,U(610 ,0)=15. 327mV,U <740 ,0)=30. 799mV ,U(800 ,0)=33. 277mVJ. 399

试卷代号：1107 国家开放大学（中央广播电视大学）2016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) 2016年7月 一、单项选择题（每小题4分，共40分） 1.C 2.B 3.B 4.C 5.B 6.A 7.C 8.B 9.B 10.C 二、填空题（每空2分，共10分） 11.恒磁通 12.弱 13.电压 14.中红外区 15.软件 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.图1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。 外亮 支承环 FET管 电路元件 引脚 图1热释电红外传感器结构图 400

试卷代号 :1107 国家开放大学{中央广播电视大学 )2016 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} l. C 6.A 2. B 7. C 二、填空题(每空 分，共 10 分) 1.恒磁通 12. 13. 电压 14. 中红外区 15. 软件 3.B 8. B 4.C 9. B 5. B 10. C 2016 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. 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。 A 热释电红外传感器结构图 400

答：A.窗口 (3分) B.滤光片 (3分) C.热电元件 (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) 17.电桥是传感器的常用转换电路，图中R1、R2、R,为固定电阻，Rx为随温度T变化的 电阻，即热敏电阻，电源电压U.=5V。 R R U 图2电桥测量电路 (1)请指出上图是用于直流还是交流测量？ (2)当室温为20℃，R1=5、R2=8、R,=10时，热敏电阻R.=162,此时电桥是否达 到平衡？ (3)写出输出电压U。的表达式。 (4)当室温发生变化时，R.=17Ω，试分析求得此时输出电压U。为多少？ 答案要点： 401

:A. 窗口 (3 分) B. 滤光片 (3 分) C. 热电元件 (3 分〉 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 (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) 17. 电桥是传感器的常用转换电路，图中 Rl R2 R3 为固定电阻 Rx 为随温度 变化的 电阻，即热敏电阻，电源电压 =5V. G Ux 电桥测量电路 (1)请指出上图是用于直流还是交流测量? (2) 当室温为 20'C .R1 =50 =80 R3 =100 时，热敏电阻 =160. 此时电桥是否达 到平衡? (3) 写出输出电压 。的表达式。 (4) 当室温发生变化时 =170 试分析求得此时输出电压 。为多少? 答案要点 401

(1)是用于直流测量。(4分) (2)根据直流电桥的平衡条件，经计算可得 R1×Rx=5X16=80;R2XR3=8X10=80,即R1XRx=R2XR:,即满足了电桥的平 衡条件，因此此时电桥平衡。 (5分) (3)根据电路可得： U 1=R1+R2 U, I2=R,+R。 RiUx Ua=1R1 R:+Ri R:Ux U=I:R:R,+R. 由此可得出输出电压U。为： R3 U。=Ub-Uw=R,+R.一R,十RUk (7分) (4)根据输出电压的表达式，可得 U。=-71.2mV (4分) 四、计算题(10分)】 18.用K型热电偶测量温度，已知冷端温度为40℃，测得的热电势为29.188，求被测温度 T。[由K型热电偶分度表已知U(30,0)=1.203mV,U(40,0)=1.611mV,U(560,0) =23.198mV,U(610,0)=15.327mV,U(740,0)=30.799mV,U(800,0)=33.277mV]。 答：由题中已知：U(T,40)=29.188mV (1分) 查K型分度表可知：U(40,0)=1.611mV (2分) 故：U(T,0)=29.188+1.611=30.799mV (5分) 反查K型分度表可得：T=740℃。 (2分) 因此被测温度为740℃。 402

(1)是用于直流测量。 (4 分〉 (2) 根据直流电桥的平衡条件，经计算可得 Rl XR =5X16=80;R XR =8X10=80 Rl XR x=R2 XR 即满足了电桥的平 衡条件，因此此时电桥平衡。 (3) 根据电路可得: 1, Ux - 1 -R~+R~ 1. = Ux - R3 Rx R,U. U.. = I. 一主- aa - ~-"l Rl Uv U.. =1.R -.-'0 写一一 R3 +Rx 由此可得出输出电压 。为 Un =U.h - U. h = (-;::;-主 Rl )U 'R3 +Rx Rl +R2 (4) 根据输出电压的表达式，可得 1. 2mV 四、计算题 (10 分) (5 分〉 (7 分) (4 分) 18. 型热电偶测量温度，已知冷端温度为 40'C ，测得的热电势为 29. 188 ，求被测温度 T 0 [由 型热电偶分度表已知 (30 , 0) = 1. 203m V , U (40 , 0) = 1. 611m V , U (560 , 0) =23. 198mV ,U(610 ,0) =15. 327mV ,U(740 ,0) =30. 799mV ,U(800 ,0) =33. 277mVJo 答:由题中己知 U(T ,40) =29. 188mV 型分度表可知: U(40 ,0) =1. 611mV U(T ,0) =29. 188 + 1. 611 =30. 799mV 反查 型分度表可得 :T=740'C 因此被测温度为 740'C 402 (1分) (2 分〉 (5 分) (2 分)