《自动检测技术》课程试卷
一．选择题40%
1．已知某长度测量仪器，量程为10cm，用它来测量某对象长度时，发现其最大绝对误差为0.21mm，则该仪器精度应为（ C ）级。

A：0.1 B：0.2 C：0.5 D：1.0
2．某温度对象量程为0~500℃，要使测量误差小于2℃，应该选择精度为（B ）级的温度仪表。

A：0.1 B：0.2 C：0.5 D：1.0
3．在正态分布曲线中，标准误差愈大，则分布曲线愈（B ）。

A：尖锐。

B：平坦C：对称D：收敛
4．电阻应变式传感器测量电路中，如果电桥四个桥臂均为应变片，其中两片应变片感受应力，另两片应变片处于同一温度环境但不受力，称为（ B ）。

A：单臂工作电桥B：半桥形式C：全桥形式D：等臂电桥
5．金属铜电阻的阻值与温度间的关系为（A ）。

A：线性B：非线性C：指数函数D：分段线性
6．为了提高测量精度，热电阻传感器接入电桥应按（B ）形式。

A：二线制B：三线制C：输入对称D：输出对称
7．电容式液位传感器是根据（C）原理来测量液位的。

A：变极板面积B：变极板间隙C：变极板间介电常数D：压力改变
8．差动变压器是利用（B）原理测量位移的。

A：自感B：互感C：涡流D：螺线管
9．差动变压器的零点残余电动势是由于（D）造成的。

A：一次绕组感应B：二次绕组圈数C：涡流D：制作不对称
10．热端为100度，冷端为0度。

镍铬合金与铂组成热电偶的热电势为2.95mV，而考铜与铂组成热电偶的热电势为﹣4.0mV，则镍铬—考铜热电偶在该温度段的热电势为（B）mV。

A：1.05 B：6.95 C：﹣1.05 D：﹣6.95
11．热电偶的标准电极定律,可以用公式（B ）来表示。

A：E ABC(t，t0)=E AB(t )－E AB(t 0)
B：E AB(t，t 0)=E AC(t，t0)－E BC(t，t0)
C：E AB(t，t0)= E AB(t，t n)＋E AB(t n，t0) (t0< t n <t)
12．如热电偶两端温度相同，而两电极的材料及长度不同，则热电偶回路中的总热电势（A）。

A：为零B：为恒值C：不同D：与材料的电子浓度有关
13．当霍尔传感器灵敏度系数恒定时，霍尔电势与（D）成正比。

A：控制电流B：磁感应强度
C：材料厚度D：控制电流与磁感应强度乘积
14．某线性位移测量仪，当被测位移由5.5mm变到6.0mm时，其输出电压由3.5V 减至2.5V，则该仪器的灵敏度为（B）。

A：﹣2V/mm B：2V/mm C：0.5V/mm D：﹣0.5V/mm
15．两片压电传感器接成串联形式，其输出电容是单片压电传感器的（C）。

A：2倍B：4倍C：1/ 2 D：相同值
16．当磁感应强度B及控制电流I为定值，霍尔材料厚度d愈薄，则输出霍尔电势U H（B）。

A：愈小B：愈大C：愈线性D：愈不稳定
17．集成霍尔传感器是将霍尔元件和（A）集成在一起的传感器。

A：测量电路B：控制电流C：磁感应元件D：工作电源
18．测量金属材料的厚度，可以选用（B）。

A：高频反射式涡流传感器B：低频透射式涡流传感器
C：标准节流元件D：压电式传感器
19．莫尔条纹的宽度由（ C ）决定。

A ：光栅常数W
B ：两光栅的夹角θ
C ：W 和θ
D ：辨向电路
20．智能化传感器集成了传感器与（ D ）的功能。

A ：MEMS
B ：CCD
C ：其它敏感元件
D ：微处理器
二．计算题 40%
1．一只应变片的电阻R =120Ω，灵敏度系数K =2.05，用做应变ε=800 μm/m 的传感元件，将其接入等臂电桥。

求：
（1）△R /R ；
（2）若电源电压U =3V ，桥路的输出电压U o 为多大？
解：（1）应变片的电阻相对变化量为 632.0580010 1.64100.164%R K R
ε--∆==⨯⨯=⨯= 应变片的电阻变化量为
1200.164%0.197R R R R
∆∆=⨯=⨯=Ω （2）桥路的输出电压U o 为
110.164%3 1.23mV 44
o R U U R ∆==⨯⨯=
2．有一只变极距型的电容传感器，两极板重叠的有效面积为8×10－4m 2，两极板之间的距离为1mm ，已知真空介电常数ε0为8.85×10－12F/m ，空气的相对介电常数为1.0006，试计算该传感器的位移灵敏度。

解：变极距型的电容传感元件的电容量计算公式为 0r A C εεδ
= 所以，其位移灵敏度为 124
902268.8510 1.00068107.0810F/m 110
r A dC d εεδδ----⨯⨯⨯⨯=-=-=-⨯⨯ 式中负号表示极距增大时电容值减小。

3．有一只x 切型的石英晶体压电元件，其d xx =2.31×10－12 C/N ，相对介电常数εr =4.5，横截面积A =5cm 2，厚度h =0.5cm 。

求纵向受力F x =9.8N 的压力作用时，压电片两电极间输出电压值为多大？
解：纵向受力时，在x 方向产生的电荷量为
12122.31109.822.610C=22.6pC xx xx x q d F --==⨯⨯=⨯
压电元件的电容量为 12412028.85
10 4.5510 3.9810F 3.98pF 0.510
r a A
C h εε----⨯⨯⨯⨯===⨯=⨯ 所以压电片两电极间输出电压值为
121222.610 5.68V 3.9810xx o a q U C --⨯===⨯
4．某热电偶灵敏度为0.04mV ⁄ ℃，把它放在温度为900℃处，若以指示仪表作为冷端，此处温度为30℃，试求热电势大小。

解：利用中间温度定律
()()()()900,30900,030,0900300.0434.8mV E E E =-=-⨯=
三．测量电路 20%
1．图示电路中LDR 为光敏电阻，LED 为发光二极管。

试分析测量电路的工作原理，并说明LDR 在受光照及遮光时的工作过程。

解：光敏电阻LDR 与R 2串联构成VT1基极的上偏置电阻，R 1为VT1基极的下偏置电阻，这3个元件共同构成了VT1的基极分压电路。

LDR 遮光时阻值很大，VT1截止，无集电极电流流过，发光二极管LED 不会亮。

LDR 受光时，阻值变小，有基极电流流过VT1，VT1导通，发光二极管LED 发光。

2．图示电路为二极管环形检波测量电路。

C 1和C 2为差动式电容传感器，C 3为滤波电容，R L 为负载电阻，R 0为限流电阻，U p 是正弦波信号源。

设R L 很大，并且C 3远大于C 1和C 2。

（1）分析电路工作原理；
（2）画出输出端电压U AB 在C 1=C 2 、C 1>C 2 、C 1<C 2 三种情况下的波形图；
（3）画出输出平均电压AB U 在C 1
=C 2 、C 1>C 2 、C 1<C 2 三种情况下的电平线。

解：（1）电路工作原理。

U p 是正弦波信号源，在正负半周内电流的流程如下。

()()112213L 1303L 2204A //B F E B //A F B E F C D C R I C D R C R D C I R D C ⎧→→→→⎪→⎨→→→→⎪⎩⎧→→→→⎪→⎨→→→→⎪⎩
点点正半周点点点点点负半周点点点
由以上分析可知：在一个周期内，流经负载R L 的电流I 1与C 1有关，I 2与C 2有关。

因此每个周期内流过负载的电流是I 1+ I 2的平均值，并随C 1和C 2而变化。

输出端电压U AB 可以反映C 1和C 2的大小。

（2）U AB 波形图如图所示。

（3）由波形图可得平均电压AB U ：
C 1=C 2 ，AB U =0
C 1>C 2 ，AB U >0 C 1<C 2 ，AB U <0。