《传感器及测试技术》 试卷A及参考答案

华中师范大学成人专科学年第一学期《传感器与检测技术》试卷（A卷）考试时间：90分钟闭卷任课老师：班级：学号：姓名：成绩：1题为10分，其余每小题2分，共计26分、A－N分别为各类传感器的符号或结构图，试在下列（1）－（5）项中选择填写：A B C DE F G HI J KL M N（1）属于温度传感器的是；（2）属于光敏传感器的是；（3）属于磁敏传感器的是；（4）属于气敏传感器的是；（5）属于湿敏传感器的是；、在湿敏传感器的参数表示中，“70％RH”所表示的意思是：。

A、表示空气绝对湿度为70％B、表示空气相对湿度为70％C、表示水蒸气含量占70％3、传感器回路的噪声抑制主要有等几个方面。

A、回路系统内有噪声源时，应除去噪声源B、应避免随意接地C、回路设计时应不要采用不平衡方式和不要形成环路D、线路布线应采用绞合线E、应适当地使用屏蔽线F、薄金属屏蔽层对电场有较好的屏蔽效果，但对磁场没有屏蔽效果，应弄清屏蔽的原理G、设计时充分考虑传感器的特性，尤其是阻抗和信号电平等。

4、衡量传感器静态特性的主要技术指标包括等。

A、分辨力B、量程C、温漂和零漂D、线性度E、迟滞F、灵敏度5、下列有关电容式传感器的描述，正确的有等。

A、变极距型电容式传感器在微位移测量中应用较广B、通常变面积型电容式传感器的测量精度比变极距型的要来得高C、变介质型电容式传感器可以用来测量非导电固体介质的湿度和液位高低等D、电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型三种6、下列有关电感式传感器说法中有哪些是正确的。

A、电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置B、电感式传感器的主要特征是具有线圈绕组C、电感式传感器的主要优点是频率响应高和宜用于快速动态测量D、自感式传感器中，将传感器做成差动形式，可以提高灵敏度和改善非线性E、差动变压器式电感传感器的分辨率和精度都是很高的7、与线性电位器的电阻灵敏度有关的因素主要有等。

A、导线电阻率B、骨架尺寸h、bC、导线直径dD、绕线节距tE、导线长度l8、下列有关传感器与微型计算机的接口描述正确的有：。

A、实际应用中，通常包含硬件接口和软件接口两部分B、接口上通常有开关量接口方式、数字量接口方式和模拟量接口方式三种C、开关量输入接口的主要指标是抗干扰能力和可靠性D、数字型传感器输出的数字量可通过三态门缓冲器或并行接口芯片传送给计算机E、模拟量输入接口通常就是指模数转换接口9、根据干扰源的不同，屏蔽技术可以分为等几种方式。

A、静电屏蔽B、热电屏蔽C、电磁屏蔽D、磁屏蔽E、驱动屏蔽二、简答题（每小题6分，共7小题，合计42分）1、简述电容式触摸屏和电阻式触摸屏在工作原理上的不同之处。

2、简述电涡流式位移传感器的测量原理。

3、并简述超声波测距和超声波测厚的基本原理。

4、什么是电桥的差动连接？采用这种方式主要有哪些优点？5、试述实现不失真测试的条件，并说明如何根据所传输型号的频带正确选用或设计一阶、二阶装置的动态特性参数。

6、简述计算机感测系统的基本组成，并说明计算机感测系统的优点。

7、在设计测控电路的过程中，如何处理接地问题？三、综合题（每小题8分，合计32分）1、下图所示路灯的自动控制电路：（1）简述图中所用光电二极管的基本工作原理；（2分）（2）继电器旁边的VD1叫什么？这样接起到了什么作用？（3分）（3）试结合传感器原理、生活常识和以往学过相关知识说明此电路是如何实现自动控制的？（3分）2.如下图所示自动温奶器电路中，要求：（1）简述电路中温度传感器RT的工作原理；（2分）（2）电路中555定时器构成了什么电路？起到什么作用？（3分）（3）电路中的K起到了什么作用？VD2的作用又是什么？（3分）3.家用可燃气体浓度检测报警电路如下图所示：（1）此电路主要由哪几部分电路组成的？（2分）（2）简述QM-N5传感器的基本工作原理。

（2分）（3）结合传感器原理和电路实际应用情况，分析整个电路的工作过程。

（4分）4、结合所学知识，谈谈你对“当前测试技术发展方向”的认识。

（8分）以下为本试卷的参考答案一、选择题（不定项选择，第1题为10分，其余每小题2分，共计26分）1.（1）A 、B 、C （2）E 、F 、G 、J 、L 、M 、N （3）H （4）K （5）D 、I ――每小题2分，合计10分2.B3.A 、B 、C 、D 、E 、F 、G4.A 、B 、C 、D 、E 、F5.A 、B 、C 、D6.A 、B 、D 、E7.A 、B 、C 、D8.A 、B 、C 、D 、E9.A 、C 、D 、E二、简答题（每小题6分，共7小题，合计42分）1.答：（1）电阻式触控屏幕在工作时每次只能判断一个触控点，如果触控点在两个以上，就不能做出正确的判断了，所以电阻式触摸屏仅适用于点击、拖拽等一些简单动作的判断。

而电容式触摸屏的多点触控，则可以将用户的触摸分解为采集多点信号及判断信号意义两个工作，完成对复杂动作的判断。

――2分（2）电阻式触摸屏主要是利用压力感应进行控制，电容式触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。

――4分2.（1）传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗),,,,(x f r F Z μρ=；――2分（2）当被测物体和传感器探头确定以后，影响传感器线圈阻抗Z 的一些参数是不变的，这时Z 只与被测导体之间的距离x 有关，这样测出了Z 的变化量也就实现了对x 的检测，这就是电涡流式位移传感器的基本工作原理。

――4分3.答：（1）超声波测距原理是ct d ⋅=2/1，这里c 是空气中的传播速度340m/s ，t 是超声波往返时间，除以2是因为双倍距离的时间是t ，其他测距原理大都如此；――3分（2）超声波测厚有两种情况，一种情况是如果发射和接收均在同一侧，则厚度ct d ⋅=2/1；如果发射和接收不在同一侧，则ct d =，这里的c 是超声波在介质中的传播速度。

――3分4.答：（1）半桥双臂接法和全桥接法也称为电桥的差动连接，因为这两种接法对某些变化具有和差特性；――2分（2）采用差动连接，不仅能提高电桥的灵敏度，极大地改善了电桥固有的非线性，而且对温度等因素变化所造成的同极性影响实现了补偿。

――4分5.答：（1）不失真测试的实现取决于测试装置的特性及所传输信号的频率范围两个因素，具体讲就是要求测试装置在输入信号频带内对所有频率成分应保证复频特性值为一常数；――2分（2）对一阶系统来说，原则上时间参数τ越小越好，一般认为max 2.0ωτ≤；――2分（3）对二阶系统，一般把8.06.0-=ξ及max n 5.2ωω≥作为它实现不失真测试的条件。

――2分6.答：（1）计算机感测系统是指在一般感测系统的基础上引入计算机数据采集和控制的系统，采集的信号处理传统的现实和记录外，还需进一步的处理和反馈应用等。

――2分（2）主要优点为：使测试自动化、提高测试精度、通过数据变换实现对多种参数的测试、降低了感测系统的成本并提高了系统的可靠性。

――4分7.答：（1）电子线路中的接地对干扰有较大的影响。

接地合理可以有效地抑制干扰，接地不合理非但不能抑制干扰，反而会给系统引入新的干扰；――2分（2）测控电路设计中需遵循一定的原则：○1一点接地原则：如果测试系统同时存在信号地线、交流电源地线和安全保护地线，那么应该将三种地线连在一起，再通过一个公共点接地；这是抑制共模干扰的重要技术措施。

――2分 ○2电缆屏蔽层的接地：如果测试系统是一点接地，则电缆的屏蔽层也应该一点接地，即电缆屏蔽层应接至测试系统所设置的单一接地点上。

――2分三、综合题（每小题8分，合计32分）1.答：（1）光敏二极管其基本工作原理主要是基于光生伏特效应，即利用光照PN 结，在PN 结两端产生电动势的现象，有光电流产生；――2分（2）无光照时，光敏二极管反向截止，电阻R1上的压降很小，则T1截止，T2截止，继电器J 不动作，路灯保持亮。

有光照时，光敏二极管产生电流，R1电压上升，光强到达某一个值时，T1、T2导通，J 动作常闭打开，使路灯灭，即白天灯灭，晚上灯亮，起到自动控制作用。

――3分（3）续流二极管，保护继电器作用。

――3分2.答：（1）温度升高，RT 阻值减小这样555的2脚高电平，后面继电器释放；――2分（2）555构成的单稳态电路；――2分 定时作用； ――1分（3）继电器K 相当于开关作用；――1分VD1是续流二极管，起到保护继电器K 的作用。

――2分3.答：（1）主要有气敏元件和电位器RP 组成气体检测电路，时基电路555及外围元件组成的多谐振荡器声光报警电路。

――2分（2）QM-N5属于氧化锡类半导体气敏传感器，当无有害气体时，气敏元件的导电率很低，即阻值比较大，当有有害气体时，会出现阻值急剧下降的情况。

――2分（3）当无可燃气体时，气敏元件QM-N5的A 、B 之间导电率很小，由RP 触点输出的 电压很小，继电器处于释放状态；有一定浓度的可燃气体时，A 、B 之间导电率迅速增加，继电器吸合，555多谐振荡器构成的声光报警器开始工作。

――4分4.答：测试技术不断吸收其他技术领域的新成就、新技术，开发出新的测试方法和测试装置，近几年来它在以下几方面的发展尤为突出：―――每小点1分，合计8分（1）利用新原理制成的各种新型传感器层出不群，可测试的对象迅速增多；（2）测试装置中的电路设计迅速得到改进，尤其是集成电路的应用；（3）多参量测试系统的出现，尤其是实时处理装置方面；（4）各种信息技术的融合和广泛应用；（5）计算机感测系统的长足发展，尤其是应用计算机进行信号的采集、分析和处理；（6）虚拟仪器技术的发展和应用给测试技术领域带来新的革命；（7）网络技术在测试系统中的应用越来越广泛，尤其是远程测控方面的应用；（8）无线传感网和物联网的发展，进一步推进了测试技术的发展。