2001年

1、简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器连接时各自的特点。 传感器与电压放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电压成正比,但容易受电缆电容的影响。

传感器与电荷放大器连接的电路,其输出电压与压电元件的输出电荷成正比,电缆电容的影响小。

2、回答与直线式感应同步器有关的下列问题：

1）它由哪两个绕组组成。

由固定绕组和滑动绕组组成。

2）鉴相式测量电路的作用是什么。

检测感应电动势的相位从而根据相位确定位移量的大小和方向。

3、简述压磁式扭矩仪的工作原理。2003、2010、2011

压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生变化从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。

4、说明薄膜热电偶式温度传感器的主要特点。

主要特点是热容量小或热惯性小时间常数小反应速度快。

5、简述激光视觉传感器将条形码的信息传输的信号处理装置的工作过程。

1）多面棱镜高速旋转将激光器发出的激光束反射到条形码上作一维扫描。

2）条形码反射的光束经光电转换及放大元件接收并放大后再传输给信号处理装置。

6、采用逐次逼近法的模\数转换器主要由哪几部分组成。

由电压比较器、数/模转换器、顺序脉冲发生器、数码寄存器和逐次逼近寄存器组成。

2004年

1、现有数字电压表、放大器、信号发生器、功率放大器、振动台、标准传感器、被标定的传感器。请设计一个用比较法对被标定传感器进行动态标定的系统，并简要说明标定原理。

两传感器背靠背安装在振动台台面中心，信号发生器输出信号经功率放大器放大后驱动振动台振动，数字电压表可分别测试两个传感器的输出，从而确定传感器的动态参数。

2、在采用压电式传感器的测量系统中，电荷放大器的作用是什么？

1) 把压电式传感器的高阻抗输出变成低阻抗输出。

2) 放大传感器的输出信号。

3) 消除电缆电容对输出信号的影响。

3、说明人工视觉系统中图像输出部分的功能。

1) 通过视觉传感器将对象物体变为二维或三维图像。

2) 通过光电变换将光信号变为电信号。

3) 通过扫描采样将图像分解成许多像素。

4) 把表示各个像素信息的数据输入计算机进行图像处理。

4、简述结露传感器在磁带录像机中的应用情况。

磁带录像机在使用时，要保持磁带转筒以及其它驱动结构相互接触，并对图像信号进行录放。当机器内部由于结露而附着水分，则磁带与驱动结构之间的摩擦力会增大，其结果使得磁带速度变得不稳定。为此，必须使用结露传感器实时监测磁带内水分和结露情况，当结露时机器自动停止运转，以保证磁带录像机正常工作和使用寿命。

5、简述利用算术平均值法进行数字滤波时的过程，并写出计算公式。

采集N个数据Yi（i=1,2,3….,N）,然后去第n次前K个采样值进行递推平均运算。

1） 周期矩形信号的频谱为离散谱。

非周期矩形信号的频谱为连续谱。

2） 非周期矩形信号的频谱形状与周期信号离散谱包络线相似。

2005年

1、选用传感器时要考虑那些环境参数？

允许使用的工作温度范围以及环境压力、环境振动和冲击等参数。

2、说明压磁元件的工作原理。

压磁元件不受力时，输入绕组线圈磁力线呈轴对称分布，与输出线圈不交链无输出。

压磁元件受力时，在元件内部引起各向磁导率变化，输入线圈磁力线有部分与次级绕组交链二次绕组便会感应出电动势。

3、说明热电偶式温度传感器中间导体定律的实际应用意义。

实际利用热敏电阻式温度传感器测量被测对象的温度时，为了便于测量或读取数据，可以断开热电偶式温度传感器的参考端，接入一段导体重新构成一个环路，只要保证新接入的导体两端温度均为参考端温度则可以正确测量出热电动势。

4、简述半导体热敏电阻测温机理。

半导体热敏电阻的导电性取决于其内部的电子空穴对的浓度。当温度升高（降低）时电子空穴对的浓度增高（降低），导电性增强（减弱），电阻率减小（增大）。

5、简述理想预算放大器的特点。

输入阻抗为∞；开环增益为∞；输出阻抗为0；没有零点漂移

6、说明信号的均值、方差均方值的物理意义。2012年重复、2002年

μx是指信号x（t流分量。

δ2x是指描述信号的(

Ψ2x描述信号的强度，表示信号的平均功率。

2006年

1、什么是传感器的静态特性？试举出三个表征静态特性的指标。

当传感器输入量x为常量或缓慢变化时，传感器输出量y与输入x之间的关系y=f（x），成为静态特性。线性度、灵敏度、重复性。

2、对于电位计式位移传感器，其后接测量仪器的输入电阻对传感器的输出特性有何影响？如何减少这个影响？2011

由于与电位计输出端并联的负载电阻要从电位计中分出一些电流，所以使传感器产生负载误差。为减少这个影响，应使负载电阻满足RL>>R的条件，R为电位计本身电阻。

3、以光电变换为基础的视觉传感器一般由哪四部分组成？

照明部分、接收部分、光电转换部分、扫描部分。

4、简述液晶显示器（LCD）的应用特点。

液晶显示器是一种低功耗器件，在智能化仪表和低功耗检测系统中应用广泛。

5、图为矿灯瓦斯报警器原理，其中R0为气敏元件，简述报警原理。

6、 图为热敏电阻式湿度传感器原理图，简述工作原理和电桥调整方法。

2007年

1、一般情况下，如何表示传感器的稳定性？2012年

稳定性一般以室温条件下，经过一段时间间隔后，传感器输出与起始标定时输出的差异来表示。

2、简述电荷放大器的特点及电荷放大器于压电式传感器相连接时的特点。 电荷放大器特点：增益高，输入阻抗大。

与压电式传感器相连接时，其输出电压与压电元件的输出电荷成正比；电缆电容的影响小。

3、简要说明人工视觉系统的硬件构成。

一般由图像输入、图像处理、图像存储、图像输出四部分组成。

4、简述亮度式温度传感器的工作原理。

利用物体的单色辐射亮度随温度变化的特点。

将被测物光谱的一个狭窄区域内的亮度与标准辐射体的亮度进行比较。 亮度式温度传感器利用物体的单色辐射亮度随温度变化的原理，并以被测物体光谱的一个狭窄区域内的亮度与标准辐射体亮度进行比较来测量温度。测温方法：将被测物体与标准光源的辐射经调制后向光敏元件，当两光束的亮度不同时，光敏元件产生输出信号，经放大后驱动与标准光源相串联的滑线电阻活动触点向相应方向移动，以调节流过标准光源的电流，从而改变它的亮度，当两束光的亮度相同时，光敏元件无信号输出，这时滑线电阻触点的位置即代表被测度值。特点是量程较宽，有较高的测量精度，一般用于测量（700~3200℃）范围的浇铸，轧钢，锻压，热处理时的温度。

5、 写出采样定理的数学表达式，并简要回答采样定理在实际应用中的意义。2011年重复

采样定理：fs>2fH，fs为采样频率，fH为采样频谱中最高频率分量

在实际信号采集过程中，若不满足采样定理，将会造成信息丢失或信号失真。

6、以t表示时延量。写出x（t）的自相关函数Rx（t）的定义式，说明Rx可描述Rx的哪些特征。2011年重复

2008年1月

1、简单说明压电式传感器与电压放大器连接电缆发生变化时将引起哪个参数发生改变，如何解决？

由于电缆电容与传感器并联，必将引起传感器输出电压灵敏度发生变化，引

起误差。可采用电荷放大器。

2、湿度常用的表示方法有哪些？湿敏元件有哪些种类？

相对湿度和绝对湿度。

湿敏元件多种多样，有氯化锂湿敏元件、半导体陶瓷湿敏元件、热敏电阻湿敏元件、高分子膜湿敏元件。

3、试根据电容传感器的工作原理说明其分类。

忽略边缘效应，两平行金属电极板组成的电容器电容C=εS/δ，ε为介电常数，S为极板间覆盖面积，δ为极板间距。

分为变极距型、变面积型、变介质型。

4、简述半导体温度传感器的测温原理。2002年

半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。当P-N结正向压降或反向压降保持不变时，正向电流和反向电流都随温度的改变而改变，而当正向电流保持不变时，P-N正向压降随温度的变化而近似线性变化。因此，利用P-N结这一特性，可对温度进行测量。半导体温度传感器利用晶体二极管、晶体三极管作为感温元件。

5、为什么要对传感器信号进行线性化及温度补偿。

环境温度对传感器输出信号有较大影响，为消除其影响，故需要进行温度补偿。

传感器输出信号与被测量之间的关系并非线性，故在温度补偿前需要进行线性化处理。

6、简述确定性信号分类及各自频谱的特点。

根据信号特征，确定性信号分为周期性信号和非周期性信号。

周期性信号频谱：离散性、收敛性、谐波性。

非周期性信号分为准周期信号与瞬态信号。前者谱线离散，后者谱线连续。 2008年10月

1、什么是传感器的线性度？如何计算？

传感器输入/输出特性的拟合直线与校准曲线不一致程度为传感器的线性度。

2、简述金属导体材料形成温差电动势的机理？

温差电动势指的是在一个金属导体中，由于其两端的温度不同而产生的热电动势。在金属导体材料中，当其两端存在温度差时，高温度端的电子能量比

低温度端的电子能量大，从而高温度端容易失去电子而带正电，低温度端得

到电子而带负电，于是在金属导体上形成与材料性质及两端温度差有关的电位差。

3、简述金属铂热电阻的测温特点。2012年重复

优点：特性稳定，抗氧化能力强，精度高，测量温度范围宽；

缺点：测量灵敏度低，价格高。

4、人工视觉系统识别物体前，计算机如何获取该物体的亮度信息？

计算机借助A/D转换器将明亮度信息数字化，从而形成有像素组成的数字图像。

5、在设计计算机数据采集系统时，选择模\数转换器应考虑的主要技术指标是什么？2012年重复

分辨率；相对精度；转换速度。

6、 简述应变式加速度传感器的工作原理。

壳体与被测件固定在一起，当有加速度时，质量块受力，悬臂梁弯曲，应变片变形便可测得力的大小。在已知m大小时，便可算出加速度的大小。 2009年

1、什么是有源型（发电型）传感器？举例说明

将被测非电量转换为电源性参量（电动势、电荷等）的传感器是有源传感器。 如测转速的测速发电机，将动能转换为电能。

2、简述霍尔式压力传感器的工作原理。2012年重复

波登管在压力作用下，其末端产生位移，带动霍尔元件在均匀梯度的磁场中运动。当霍尔元件通入恒定电流时，便产生与被测压力成正比的霍尔电动势，完成压力至电量的转换。

3、金属导体材料温差电动势与哪些因素有关？

与材料两端温度差有关；与材料的汤姆逊系数δa有关（即单位温差1

℃所产

生的热电动势或电位差）

4、为什么要把烧结型半导体陶瓷湿敏元件短时间加热到500℃的高温？ 是为了去除油污、有机物和尘埃等恶劣气氛对器件的污染。

5、说明视觉传感器在机电一体化系统中的主要作用？

进行位置检测、进行图像识别、进行物体形状、尺寸缺陷的检测。

6、试画出RC低通滤波器的幅频特性图，并简述低通滤波器的作用。

低通滤波器具有低频信号容易通过，并抑制高频信号的作用，适用于精度要求不高的场合。

2010年，问答题与2003年相同

1、简述容栅电容位移传感器的优点。

分辨力高；精度高、量程大，对划线刻度和安装要求有所降低。 2、 在圆柱形弹性敏感元件上下对称表面沿轴线方向，贴有两个相同的应变片R1和R2，当圆柱形弹性敏感元件同时感受拉力P和弯矩M时，如何组成

电桥才能消除

P

和M的相互干扰，独立测得P和M。

3、 简述压磁式扭矩仪的工作原理？

压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生变化从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小。

4、热电偶整个回路的热电动势由哪两部分电动势组成？

热电动势由温差电动势和接触电动势组成。

5、简述高密度配置的压觉传感器的功能。

可以获得与物体接触时各部分不同的压力，将该压力信号变换成相应的电压信号，获取关于物体形状的信息。

6、简述基于逐次逼近方法的模\数转换器的主要组成部分。

由电压比较器、数/模转换器、顺序脉冲发生器、数码寄存器、逐次逼近寄存器组成。

2011年

1、简要说明差动变压器位移传感器在零点附近测量时存在的问题。 在零点附近进行测量时，存在零点残存电压，会造成测量误差。

2、对于电位计式传感器，若减少其后接测量仪器的输入电阻，对传感器的输出特性有何影响？

后接测量仪器的输入电阻相当于电位计式传感器输出端并联的负载电阻，该负载电阻要从电位计中分出一部分电流，引起负载误差。因此，当其后接测量仪器的输入电阻减小时，会使传感器产生更大的负载误差。

3、试说明金属热电阻采用双线无感绕制的原因？

当采用双线无感绕制时，由于通过这两股导线的电流方向相反，从而使其产生的磁通或干扰磁通相互抵消。

4、简述压磁式扭矩仪的工作原理。

压磁式扭矩仪的轴是强导磁材料。根据磁弹效应当轴受扭矩作用时，轴的磁导率发生变化从而引起线圈感抗变化，通过测量电路即可确定被测扭矩大小

5、什么是采样定理？若不满足采样定理，会出现什么情况？

采样定理：fs>2fH，fs为采样频率，fH为采样频谱中最高频率分量

在实际信号采集过程中，若不满足采样定理，将会造成信息丢失或信号失真。

6、试写出信号y（t）的自相关函数Ry（t）的定义式，当y（t）的时延量t=0，其自相关函数有何特征？

2012年

1、如何表示压力传感器的稳定性？

稳定性一般以室温条件下，经过一段时间间隔后，传感器输出与起始标定时输出的差异来表示。

2、说明霍尔压力传感器的工作原理。

波登管在压力作用下，其末端产生位移，带动霍尔元件在均匀梯度的磁场中运动。当霍尔元件通入恒定电流时，便产生与被测压力成正比的霍尔电动势，完成压力至电量的转换。

3、 简述金属铂热电阻的测温特点。

优点：特性稳定，抗氧化能力强，精度高，测量温度范围宽；

缺点：测量灵敏度低，价格高。

4、简述物体识别过程中获得线架图的方法，并说明线架图的用途。 线框架图通过图像处理的微分法获得。

通过线架图可以得到被识别物体的几何形状特征，已进行物体识别。

5、模\数转换器的主要技术指标是什么。

分辨率；相对精度；转换速度。

6、说明信号y（t）的均值和均方值表示的物理意义。

μx是指信号x（t直流分量。

δ2x是指描述信号的(

Ψ2x描述信号的强度，表示信号的平均功率。

2002年

1、压电式传感器往往采用多片式压电晶体串联或并联方式，当采用多片压电晶片并联方式时，适合于测试哪种信号？

并联接法输出电荷大，本身电容大，时间常数大，适宜用在测试慢变信号并且以电荷作为输出量的场合。

2

、就某一确定的差动变压器式位移传感器而言，当激励电压的幅值恒定时，其

输出电压的幅值和相位分别取决与被测位移的哪些信息？

取决于被测位移的大小和方向，

3、简述半导体P-N结温度传感器的工作机理。

半导体温度传感器以P-N结的温度特性为理论基础。当P-N结正向压降或反向压降保持不变时，正向电流和反向电流都随温度的改变而改变，而当正向电流保持不变时，P-N正向压降随温度的变化而近似线性变化。因此，利用P-N结这一特性，可对温度进行测量。半导体温度传感器利用晶体二极管、晶体三极管作为感温元件。

4、热电型红外光导摄像管与可见光光导摄像管在电路中所采用的前置放大器有何区别？为什么？

热电型红外光导摄像管所采用的前置放大器信噪比更加良好，因为热电型红外光导摄像管的信号比可见光若一个数量级。

5、有源滤波器于无源滤波器相比有哪些优点？

（1）有源滤波器不用电感线圈，因而在体积，重量，价格，线性等方面具有明显的优越性，便于集成化。（2）由于运算放大器输入阻抗高，输出阻抗低，可以提供良好的隔离性能，并可提供所需增益。（3）可以使低频截止频率达到很低范围。

6、 分别说明信号x（t）的均值、方差、均方值的含义，并写出三者的关系。 μx是指信号x（t直流分量。

δ2x是指描述信号的(

Ψ2x描述信号的强度，表示信号的平均功率。