1、传感器技术 2试卷第 1 页共 5 页中国计量大学中国计量大学20202 21 1 年硕士研究生招生考试试题年硕士研究生招生考试试题考试科目代码：考试科目代码：822考试科目名称：传感器技术考试科目名称：传感器技术 2所有答案必须写在所有答案必须写在报考点提供的答题纸上报考点提供的答题纸上， 答答在试卷或草在试卷或草稿纸上无效。稿纸上无效。一、物理概念或名词解释（每一、物理概念或名词解释（每小小题题 3 分，共分，共 310=30 分）分）1. 敏感元件2. 传感器的测量范围3. 应变效应4. 电涡流效应5. 变介电常数型电容传感器6. 磁阻效应7. 声传感器8. 光电导效应9. PSD10.
2、 温标二、填空题（每空二、填空题（每空 1 分，共分，共 110=10 分）分）1. 一准确度为0.1%FS 的压力传感器，测量范围（025）kPa，输出电压（05）V，该压力传感器的静态灵敏度为，最大测量误差为kPa。2. 应变式传感器补偿温度误差的方法有和。3. 自感式传感器的组成结构一般包括、和衔铁。4. 霍尔元件的灵敏度，与成正比，而与成反比。5. 光纤传输损耗主要来源于材料吸收损耗、和光波导。传感器技术 2试卷第 2 页共 5 页三、单选题（每三、单选题（每小小题题 2 分，共分，共 215=30 分）分）1. 传感器的动态标定，常用的实验确定法不包括不包括（） 。A阶跃信号响应法B
3、正弦信号响应法C脉冲信号响应法D串联比对法2. 有关金属应变片的下列说法，错误错误的是（） 。A横向效应使灵敏度降低B120阻值最常用C增加基长可提高最高工作频率D工作电流需兼顾灵敏度和散热3. 下列传感器中，不宜不宜用于高频信号测量的是（）传感器。A压阻式B电容式C压电式D自感式4. 下列选项中能克服单组式变极距型电容传感器非线性的转换电路是（） 。A电桥电路B运算放大器式电路C二极管双 T 型电路D差动脉冲调宽电路5. 动圈或动铁式磁电感应传感器，可动部件常用柔软弹簧支撑，是为了（） 。A. 增大固有频率B. 减小固有频率C. 方便可动部件运动D. 增加灵敏度6. 关于石英晶片，下列说法正
4、确正确的是（） 。A. 垂直于 Y 轴的面上压电效应最强B. 沿 X 轴方向的机械变形最明显C. 多片串联可提高电荷输出信号D. 温度超过居里点后失去压电特性7. 下列传感器中，不属于不属于光电器件的是（） 。A光敏电阻BCCD 传感器C光电倍增管DSAW 传感器8. 下列选项中，无法无法提高光栅式传感系统测量分辨力的是（） 。A采用单色光源B减小栅距 WC采用细分电路D提高栅线密度9. 关于热电阻传感器，下列说法错误错误的是（） 。A铂热电阻测温范围大于铜热电阻B热电阻测温需要冷端补偿C铂热电阻温度计可用作温度标准D铂热电阻测温精度优于铜热电阻10. 下列传感器中，不能不能实现非接触式测量的
5、是（）传感器。A压阻式BCCDC电涡流D超声波传感器技术 2试卷第 3 页共 5 页11. 新冠疫情期间，体温测量仪器的市场需求非常大，下列选项中，适合用于体温测量的传感原理不包括不包括（） 。A红外热释电式B热电偶式C热电堆式D霍尔式12. 超声波流量计包含发射和接收两个探头，其中发射探头基于的是（） 。A正压电效应B逆压电效应C磁阻效应D压磁效应13. 智能手机上的触摸屏，可以实现动作指令识别，基于的是（）原理。A热电式B电感式C电容式D磁电式14. 下列选项中，描述错误错误的是（） 。A河流水位测量可采用变极距型电容传感器B数码复印机可采用 CCD 传感器C酒精测试仪可采用气敏式传感器D
6、相机自动对焦可采用红外测距传感器15. 设计一绝缘橡胶密封垫片厚度测量仪，下列传感器中不能不能采用的是（） 。A容栅式传感器B轴向自感式位移传感器C电涡流式传感器D光栅式传感器四四、 （15 分）分）如图 1 所示，材料为钢的实心圆柱形试件用作吊秤的测力部件，在轴向和圆周方向各贴上一片电阻为 120的金属应变片 R1和 R2，把这两应变片接入差动电桥。若钢的泊松系数=0.285，应变片的灵敏系数 k=2，电桥电源电压 U=5V，当试件受轴向力 F 拉伸时，测得轴向应变片 R1的电阻变化值R1= 0.24 。（1）请画出电路图，并在图中标明电阻 R1和 R2； （4 分）（2）求轴向应变量1和径
7、向应变量2； （4 分）（3）求差动电桥的输出电压 UO； （4 分）（4）本例中采用了差动电桥后，相比单臂电桥有何优点？（3 分）图图 1传感器技术 2试卷第 4 页共 5 页五五、 （10 分分） （1）请写出热电偶中间导体定律的表达式； （3 分）（2）请给出热电偶中间导体定律的证明过程； （5 分）（3）请说明热电偶中间导体定律的实际意义。 （2 分）六六、 （15 分）分）如图 2 所示，有一单组变面积型平板形线位移电容传感器，设两极板相对覆盖部分的宽度为 b，长度为 a，两极板间隙为 d，极板间介质为空气，空气介电常数0=8.8510-12F/m。（1）求电容变化量C 的表达式；
8、（4 分）（2）求其静态灵敏度 k0的表达式； （4 分）（3）若 b=8mm，d=1mm，从初始状态开始，电容变化量C= -0.531pF，求其两极板相对位移量a 的值； （4 分）（4）请列举 3 种适用于该传感器的转换电路。 （3 分）图图 2七七、 （15 分）分）某石英压电元件 x 轴向切片，d11=2.3110-12C/N，相对介电常数r=4.5，真空介电常数0=8.8510-12F/m， 截面积 S=10cm2， 厚度 h=2mm， 受到纵向交变压力作用， 幅值 Fx=2N。（1）求该石英压电元件的表面电荷量 Q0和输出电压 U0的幅值； （4 分）（2）将两片完全相同的该石英压
9、电元件的不同极性端粘接在一起，上下叠放，属于何种接法？（2 分）（3）在（2）的连接方式下，仍受到 Fx=2N 的作用力时，求传感器输出的电荷量 Q1和输出电压 U1的幅值； （4 分）（4）结合（1） （3）的结果，请说明该压电传感器应采用何种前置放大器；（3 分）（5）请说明压电式传感器中前置放大器的两个主要作用。 （2 分）传感器技术 2试卷第 5 页共 5 页八八、 （10 分）分）（1）结合图 3，请给出数值孔径 NA 的表达式，并加以证明； （4 分）（2）已知某一光纤的 n1=1.544，n2=1.512，其 NA 值是多少？若 n0=1，则最大入射角c是多少？（4 分）（3）强度调制型光纤传感器，如何克服光源自身强度变化带来的影响？（2 分）图图 3九九、 （15 分）分）某企业生产一种微型金属杆件，在生产过程中需要对该种微型金属杆件的长度尺寸进行检测（测量范围10mm，测量误差10m） ，请你设计一种基于接触式测量原理的长度检测装置的方案。（1）请画出检测装置结构示意图； （5 分）（2）请说明该装置的基本工作原理； （5 分）（3）在本方案设计中，传感器测量力的大小应该如何考虑，并说明理由。 （5 分）【完】
