全国自学考试机电一体化技术测试技术复习资料Word格式.docx

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1.测试系统基本概念

测试系统的概念；

理想测试系统的特性：

迭加性、比例特性、微分特性、积分特性和频率不变性。

测试系统组成的基本概念；

测试系统的输入、输出与测试系统的特性关系。

2.测试系统的静态特性

测试系统静态特性的定义；

测试系统的静态传递方程；

测试系统静态特性的主要定量指标：

精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区；

测试系统绝对误差、相对误差和引用误差的定义。

测试系统的静态特性中误差的概念；

按不同分类方法对误差进行分类；

表述系统误差、随机误差和粗大误差的概念和区别；

表述精确度、精密度、准确度的概念和区别；

表述灵敏度和灵敏度漂移的概念；

表述系统灵敏度与系统的量程及固有频率的关系。

3.测试系统的动态特性

测试系统动态特性的定义；

系统传递函数的定义；

系统频率特性的概念；

系统幅频特性的概念；

系统相频特性的概念；

一阶、二阶测试系统频率特性的表达式；

动态特性参数：

系统无阻尼固有频率

、系统阻尼率

；

系统的响应振荡频率

、最大超调量

一阶、二阶测试系统频率特性的计算。

1.描述测试系统静态特性指标的有精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移、死区。

2.属于二阶测试系统动态性能指标参数的有系统无阻尼固有频率

、系统阻尼率

、系统的响应振荡频率

、最大超调量

（过冲量）。

3．表述测试系统在输入未发生变化而输出发生变化的参数是（漂移）。

4．非线性度是表示标定曲线（偏离拟合直线的程度）。

5．传感器的分辨率越好，表示传感器（能感知的输入变化量越小）。

6．测试系统能检测到的输入变化量越小，表示测试系统的（分辨力越好）。

7．用实验的办法获取系统的静态输入与输出之间关系曲线称为（标定曲线）。

8．用频率响应法测定系统的动态特性参数时，通常采用的输入信号是（正弦信号）。

9．传感器的组成部分中，直接感受被测量的是（敏感元件）。

10．已知某传感器的满量程输出值为A，该传感器标定曲线偏离拟合直线的最大偏差为Bmax，则该传感器非线性度δL的计算公式为（

）。

11．测试系统在静态条件下，响应量y的变化Δy和与之相对应的输入量x的变化Δx的比值称为（灵敏度）。

12．系统的动态响应特性一般通过描述系统的（传递函数、频率响应函数）等数学模型来进行研究。

13．精确度是指由测试系统的输出所反映的测量结果和被测参量的（真值）相符合的程度。

14．用频率响应法测定动态特性参数，输入频率（　各不相同，幅值不变　）的正弦激励信号。

15．相对误差是指测量的（误差值）与被测量量真值的比值，通常用百分数表示。

16．已知某传感器的灵敏度为K0，且灵敏度变化量为△K0，则该传感器的灵敏度误差为rs= 

（ 

（△K0 

/K0 

）×

100% 

17.如果所测试的信号随时间周期变化或变化很快，这种测试称为（动态）测试。

18.确定静态标定系统的关键是选用被测非电量的（标准发生器）和标准测试系统。

1．静态特性：

是指系统的输入量为常量或缓慢变化时输出与输入之间的关系。

2．动态特性：

指输入量随时间作快速变化时，系统的输出随输入而变化的关系。

3.灵敏度：

测试系统在静态条件下，响应量y的变化Δy和与之相对应的输入量x的变化Δx的比值，称为灵敏度。

4．重复性：

是指在相同的测试条件下，对同一被测量按同一方向进行全量程多次测量时，其测量结果之间的接近程度。

5．精确度：

指由测试系统的输出所反映的测量结果和被测参量的真值相符合的程度。

6．非线性度：

指测试系统实际输入-输出特性曲线与理想的输入-输出特性曲线接近或偏离的程度。

7．漂移：

指测试系统的输入未发生变化时其输出产生变化的现象。

1．什么是测试系统的静态特性？

静态特性的主要定量指标有哪些？

测试系统的静态特性是指当输入信号为不变或缓变信号时，输出与输入之间的关系。

表征测试系统的静态特性的主要定量指标有：

精确度、灵敏度、非线性度、回程误差、重复性、分辨率、漂移和死区等。

2．什么是系统的传递函数？

它表征了什么？

当线性系统的初始条件为零，即其输入量、输出量及其各阶导数均为零，且满足狄利克雷条件，则定义输出的拉氏变换与输入的拉氏变换之比为系统的传递函数。

传递函数的代数式表征了系统对输入信号的传输及转换特性，包含了系统瞬态和稳态时间响应的全部信息。

3．什么是系统的频率特性？

频率特性函数的物理意义是什么？

线行定常系统的频率特性是指零初始条件下稳态输出正弦信号与输入正弦信号的复数比。

该复数比的模称为幅频特性；

复数比的相位角称为相频特性。

其物理意义为：

频率特性反映了系统的内在性质，与外界因素无关。

频率特性描述了在不同频率下系统传递正弦信号的能力。

4．理想测试系统——线性时不变系统的主要性质有哪些？

理想测试系统——线性时不变系统的主要性质：

迭加特性；

比例特性；

微分特性；

积分特性；

频率不变性。

第3章传感器及其应用

1.传感器的概念

传感器的定义。

表述传感器定义的4层含义；

简述传感器的组成；

表述传感器的分类方法。

2.电阻传感器

电阻传感器的定义；

电阻传感器的种类；

应变效应及压阻效应概念；

应变片灵敏度的定义；

应变片的种类；

金属电阻应变片的

半导体应变片的种类；

电阻应变式传感器的应用；

热敏电阻的种类；

正温度系数、负温度系数、突变型负温度系数的含义；

光敏电阻的主要参数。

变阻器式传感器的优缺点；

金属电阻应变片的工作原理；

半导体应变片的工作原理；

半导体应变片的优缺点；

电阻应变式传感器的应用实例；

应变片的测量电路；

应变片的应用方式；

电阻应变片在柱式、梁式、环式等弹性体上贴片的方式；

热电阻式传感器的工作原理和种类；

金属丝热电阻的种类和应用；

铂电阻和铜电阻的优缺点；

热敏电阻的优缺点及应用；

光敏电阻传感器的工作原理；

光敏电阻传感器的优缺点及应用；

湿敏电阻传感器的工作原理及种类；

气敏电阻传感器的工作原理及应用。

简单应用：

变阻器式传感器输出电压与位移的关系；

应变片的灵敏度计算。

3.电容传感器

电容传感器的定义；

电容传感器的种类。

电容传感器的工作原理；

变极距型电容传感器的工作原理及应用；

变面积型电容传感器的种类、输出特性及应用；

变介电常数型电容传感器的工作原理及应用；

电容式压差传感器的结构原理；

差动电容加速度传感器的结构原理；

电容式位移传感器的结构原理。

变极距型电容传感器的灵敏度计算；

差动结构变极距型电容传感器的电容量差值计算；

变面积型电容传感器灵敏度和输出特性的计算；

电容式转速传感器的工作原理及计算。

4.电感传感器

电感传感器的工作原理及种类；

自感式传感器的分类；

涡流效应。

自感式传感器的工作原理；

自感式传感器的结构、输出特性及灵敏度；

差动变压器式电感传感器的结构及工作原理；

涡流式电感传感器的结构、工作原理及应用；

高频反射式涡流传感器的工作原理；

低频透射式涡流传感器的工作原理；

涡流传感器的工程应用。

自感式位移传感器的自感系数L的计算；

自感式传感器灵敏度的计算；

涡流传感器转速测量的结构、工作原理及计算。

5.磁电传感器

磁电式传感器的种类及工作原理；

动圈式磁电传感器分类及结构。

线速度型动圈式磁电传感器的原理及结构；

角速度型动圈式磁电传感器的原理及结构；

磁阻式磁电传感器的工作原理及结构；

磁阻式磁电传感器的应用。

线速度型传感器感应电势与运动速度的计算；

角速度型传感器感应电势与角速度的计算。

6.压电传感器

正压电效应及逆压电效应的概念。

石英晶体的压电效应及种类；

压电陶瓷的压电效应；

压电元件的等效电路及后接放大器的形式；

电荷放大器与电压放大器的优缺点；

压电式加速度传感器的类型及工作原理。

压电传感器配接电压放大器的输出电压计算；

压电传感器配接电荷放大器的输出电压计算。

7.光电传感器

光电传感器的概念；

外光电效应的概念。

内光电效应的类型及工作原理；

光电池的结构与等效电路；

光敏二极管和光敏三极管的结构、符号及接线；

光电传感器测量零件表面状态的工作原理；

光电传感器测量转速的工作原理。

光电传感器在工业上应用的4种基本形式及其原理。

8.热电传感器

温度传感器分类；

常用热电偶的主要性能和特点；

热电效应的概念；

热电势的概念；

接触电势的概念；

温差电势的概念；

热电偶的串、并联。

热电偶的工作原理；

均质导体定律；

中间导体定律；

中间温度定律；

标准电极定律；

热电偶的冷端温度处理的方法及原理；

热电偶冷端电桥补偿法原理及电路。

热电偶测温方法及热电势和温度的关系分析。

9.磁敏传感器

识记：

磁敏传感器的概念；

霍尔效应的概念。

领会：

霍尔传感器的原理；

霍尔元件的结构与基本测量电路；

产生磁阻效应的原理。

霍尔位移传感器的结构与应用；

霍尔转速传感器的结构及输出信号频率与转速的关系。

10.其他新型传感器

计量光栅的原理与作用；

计量光栅的类型；

长光栅和圆光栅的类型与作用；

莫尔条纹的概念；

编码式传感器的分类；

光电编码器的分类。

莫尔条纹的性质；

光栅传感器组成及工作原理；

光栅传感器的辨向电路及其原理；

4倍频细分技术的概念与方法；

光电增量式编码器的结构与原理；

绝对码盘的结构与原理；

CCD传感器的原理、特点与种类；

光纤传感器的原理与应用；

光纤传感器的组成与分类；

超声传感器的工作原理与检测过程；

集成传感器与智能传感器的概念；

智能传感器的特点；

典型智能传感器的结构图。

莫尔条纹的间距表达式与计算分析。

综合应用：

设计采用热电偶冷端电桥补偿法的测温系统，画出电路图，并说明其工作原理；

热电偶测量切削温度的方法、原理及特点，画出测量系统简图。

以框图形式设计采用位移传感器的测量位移的系统，并说明各环节的作用；

以框图形式设计采用力传感器的测量车削切削力的测力系统，并说明各环节的作用。

重点：

传感器的定义；

传感器的组成；

电阻传感器；

电容传感器；

电感传感器；

磁电传感器；

压电传感器；

热电传感器；

光栅传感器。

难点：

正温度系数、负温度系数、突变型负温度系数热敏电阻的含义；

电阻应变片的灵敏度计算；

变面积型电容传感器灵敏度和输出特性的计算

涡流效应；

自感式传感器灵敏度的计算；

角速度型传感器感应电势与角速度的计算；

正压电效应及逆压电效应的概念；

压电传感器配接电荷放大器的输出电压计算；

4倍频细分技术的概念与方法。

1．测量范围大的电容式位移传感器的类型为（变极板面积型）。

2．对压电式加速度传感器，希望其固有频率（尽量高些）。

3．单晶半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，其电阻率发生变化的现象称为（压阻效应）。

4．电阻应变式传感器粘贴电阻应变片地方的是（弹性元件）。

5．正温度系数半导体热敏电阻，电阻值当温度超过某一值后随温度升高而（增大）。

6．热敏电阻的电阻值随温度升高而下降，该热敏电阻的类型是（负温度系数）。

7．金属丝热电阻传感器进行温度测量时，常用的材料都具有（正温度系数）。

8．适合于使用反射式光电传感器进行测量的被测物理量是（表面粗糙度）。

9．可将被测物理量的变化量直接转化为电荷变化量的传感器是（压电式传感器）。

10．测量不能直接接触的高温物体的温度，可采用的温度传感器是（辐射温度计）。

11．磁阻式磁电传感器的作用是测量（转速）。

12．电容式传感器应用于微小尺寸变化测量是因为（灵敏度高）。

13．转盘上有4个小磁钢的霍尔转速传感器，利用霍尔元件与磁钢接近产生脉冲的方式测转速，当被测输入轴转速为1200转/分钟时，则其输出脉冲的频率为（80Hz）。

14．光敏电阻的工作原理是基于（光导效应）。

15．自感式传感器线圈的匝数为W，磁路的磁阻为Rm，则其自感为（W2/Rm）。

16．莫尔条纹在测量位移时对栅距所起的作用是（放大）。

17．涡流式电感传感器利用涡流效应将被测物理量的变化变换成线圈的（阻抗变化）。

18．对两种不同金属导体接触热电动势有影响的是（两种不同的金属材料、连接点的温度、玻尔兹曼常数）。

19．在光栅式位移传感器的辨别方向电路中，采用的两个电信号相位差为（90°

20．半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的（压阻效应）。

21．已知磁阻式转速传感器测速齿轮的齿数为25，若测得感应电动势的频率为400Hz，则被测轴的转速为（960转/分）。

22．在测量线位移的传感器中，灵敏度高、线性范围大、抗干扰能力强，并能进行非接触测量的是（电涡流式传感器）。

23．热力学温标T与摄氏温标t的关系是（t+273.15）。

24．热敏电阻的电阻值与温度的关系是（指数关系）。

25．对光栅式位移传感器，常用的细分方法是（4倍频细分）。

26．CCD传感器是（电荷耦合器件）。

27．差动变压器式电感传感器输出的电压信号是（调幅波）。

28．若

、

分别为变极距型电容式传感器极板初始间距和极距的变化量，在

《1的条件下，该电容传感器的灵敏度近似等于（

）。

29．（磁电感应式传感器）属于发电式传感器。

30．热电偶传感器通常利用直流不平衡电桥进行（补偿冷端温度变化）。

31．半导体应变片具有的优点是（灵敏度高）。

32．计量光栅应用是基于（莫尔条纹原理）。

33．光纤传感器具有（灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小和质量轻）等优点，在各个领域获得广泛应用。

34．电感式位移传感器的电感量L是其（几何参数、匝数和磁导率）的函数。

35．压电式加速度传感器中质量块的质量一定时，压电晶体上产生的电荷与加速度成（　正比　）。

36．光栅位移传感器主光栅和指示光栅刻线的夹角越小，莫尔条纹的（放大）作用越强。

37．单晶半导体材料在应力的作用下电阻率发生变化的现象称为（压阻）效应。

38．热电偶产生的热电势是由两个导体的（接触电势）和单一导体的（温差电势）两部分组成。

39．在热电偶中，当引入第三个导体时，只要保持其两端的温度相同，则对总热电动势无影响。

这一结论被称为热电偶的（　中间导体　）定律。

40．非接触式测温时，测温敏感元件不与被测介质接触，而是利用物质的（　热辐射　）原理。

41．为了测量比栅距W更小的位移量，提高分辨力，光栅传感器可采用（细分）

技术。

42．在光栅传感器中，（光电）元件接收莫尔条纹信号，并将其转换为电信号。

43．在电阻应变片公式

中，λ为（压阻系数）。

44．利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是（铁磁性金属材料）。

45、根据电磁场理论，涡流的大小与导体的（电阻率、导磁率、导体厚度，以及线圈与导体之间的距离，线圈的激磁电流的强度和角频率）等参数有关。

46、在磁通与电流的关系式LI=NΦm中，L表示（自感系数）。

47.涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将（增大）。

48．热敏电阻常数B大于零的是（负）温度系数的热敏电阻。

49．压磁式传感器是基于铁磁材料的（压磁效应）原理。

50．利用导电材料的电阻率随本身温度变化制成的传感器，称为（热电阻式）传感器。

51.热电偶所产生的热电动势是（接触）电动势和（温差）电动势组成的。

52.压磁式传感器的工作原理是：

某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生应力或应力变化，使（导磁率）发生变化，（磁阻）也相应发生变化，这种现象称为（压磁效应）。

1．正压电效应：

当某些晶体沿一定方向受外力作用而变形时，在其相应的两个相对表面产生极性相反的电荷，形成电场；

当外力去除后，又重新恢复到不带电状态，这种物理现象称为正压电效应。

2．逆压电效应：

将某些晶体置于外加电场中，晶体将产生与之对应的机械变形，这种现象称为逆压电效应。

3．应变效应：

是指金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象。

4．压阻效应：

指单晶半导体材料在沿某一轴向外力的作用时，其电阻率随之发生变化的现象。

5．传感器：

是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

6．热电效应：

将两种不同金属导体两端连接在一起组成一个闭合回路，若两个结合点的温度T和T0不同，则在回路中有电流产生，相应的电势称热电动势，这种物理现象称为热电效应。

7．中间导体定律：

是指导体a、b组成的热电偶，当引入第三种导体c，只要保持第三种导体两端温度相等，则不会改变总热电势的大小。

8．光电导效应：

指在光作用下，电子吸收光子能量，使半导体材料导电率显著改变的现象。

9．正温度系数热敏电阻：

在测量温度范围内，热敏电阻阻值当温度超过某一温度后随温度升高而增大。

10．负温度系数热敏电阻：

在测量温度范围内，热敏电阻阻值随温度升高而减小。

11．接触电动势：

是由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接触处形成的电动势。

12．温差电动势：

是在同一根导体中由于两端温度不同而产生的电动势。

13．霍尔效应：

是指当半导体中流过电流时，若在与该电流垂直的方向上外加一个磁场，则在与电流及磁场分别成直角的方向上会产生一个电压，该现象称为霍尔效应

14．电涡流：

金属平面置于交变磁场中时，就会产生感应电流，这种电流在金属平面内闭合，称为电涡流。

15．压磁效应：

铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生应力或应力变化，使导磁率发生变化，磁阻也相应发生变化，这种现象称为压磁效应。

1．什么是应变效应？

应变片可分为哪几类？

在结构上又可分为哪几种？

应变效应是指金属导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象。

应变片可分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。

金属电阻应变片有丝式、箔式和薄膜式三种；

半导体应变片主要有体型、薄膜型和扩散型三种。

2．热敏电阻传感器有哪些种类及应用？

热敏电阻根据温度特性不同可以分成3类：

负温度系数热敏电阻（NTC）、正温度系数热敏电阻（PTC）、突变型负温度系数热敏电阻（CTR）。

热敏电阻可用做检测元件、电路保护元件，广泛用作温度补偿元件、限流开关、温度报警等。

3．用涡流传感器测量齿轮的转速时，若齿轮是由尼龙制成的，能否测出转速？

为什么？

用涡流传感器测量齿轮的转速时，若齿轮是由尼龙制成的，不能测出转速。

因为电涡流效应只能在金属材料上产生，特别是在铁磁材料上。

4．简述传感器的组成，以及各部分的作用。

传感器通常由敏感元件、转换元件、信号调节和转换电路组成。

敏感元件能直接感受或响应被测量；

转换元件将感受或响应的被测量转换成适于传输和测量的电信号；

信号调节和转换电路可以对微弱电信号进行放大、运算和调制。

5．光敏电阻的工作原理是什么？

光敏电阻的工作原理是基于内光电效应，当某些半导体材料受到光线照射时，吸收部分能量，激发出其内部的电子-空穴对，导电性增强，电阻率减小；

光照停止，自由电子与空穴对复合，又恢复原电阻值。

6．什么是电容传感器？

在实际应用中可分为哪几种？

电容传感器有哪些优点？

电容传感器是将被测物理量转换成电容量变化的装置。

在实际应用中，电容传感器可分为：

变极距型电容传感器、变面积型电容传感器和变介电常数型电容传感器三种。

电容传感器具有结构简单、灵敏度高、动态性能好以及非接触式测量等优点。

7．莫尔条纹的性质有哪些？

莫尔条纹的性质有：

⑴放大作用，相当于将栅距放大；

⑵平均效应，消除栅距的局部误差；

⑶运动方向，主光栅和指示光栅沿光栅左右移动时，莫尔条纹沿光栅上下移动；

⑷对应关系，光栅移动一个栅距，光强变化一个周期；

⑸莫尔条纹移过的条纹数等于光栅移过的栅线数。

8．压电式传感器分别配接电压放大器和电荷放大器时各自有哪些特点？

压电传感器配接电压放大器时，其输出电压ey与输入电压ei（既压电元件的输出电压）成正比，但对电缆电容Cc敏感，容易受电缆电容Cc变化的影响。

压电传感器配接电荷放大器时，其输出电压ey与输入电荷量q（压电