传感器与检测技术试题 A卷参考答案及评分标准 一、 1.静态 静态 2.电阻应变式 变形 压磁式 压电 3.电阻 铂Pt 100 势电偶 热电偶 4.绝对式编码器 增量式 绝对式编码器 格雷码 1.8 5.压电晶体 压电陶瓷 压电晶体 逆压电 二、1.答:传感器是一种能将被测量转化成电量的装置,由敏感元件、转换元件和测量电路组成(3分).加速度传感器一般由质量块、弹性元件和机电转换元件组成,质量块装在弹性元件上,起到对加速度的敏感作用,因此是敏感元件.(2分 )根据不同的机电原理可以构成电阻应变式传感器、电容式或电感式加速度传感器,这些机电元件是转换元件(2分).对转换元件的测量装置构成测量电路.(图3分略) 2.答:压电元件能够方便地组合应用,起到提高电压输出灵敏度的作用,这是压电式传感器的一个特点(2分).组合的基本方式有串联和并联.并联的特点是:输出电压相等,电容相加,总电荷量相加,因此输出的电荷量增加,适用于电荷输出场合(3分,图1分).串联的特点是总电荷量不变,电压相加,电容减小,因此,电灵敏度提高,适用于电压输出场合(3分,图1分). 三、差动传感器的三个优点:灵敏度提高一倍,非线性误差降低一级,补偿温度误差. 评分标准:画图正确(3分),每一种优点的说4分,其中:说出优点2分,证明或能说明为什么有这种优点(2分) 四、1.评分标准:(1)每说出一种传感器给(5分),其中:图(2分),原理(2分),必要的说明(1分) 2a.电感式传感受器必须彩交流电桥测量电路.普通电桥输出的极性不能反映衔铁的运动方向,为此,须采用相敏检波电路辨别衔铁的运动方向.(2分 )相敏检测波的电路如图所示(5分):若衔铁上移,Z1增大, Z2减小.如A点电位高于B点,二极管D1、D4导通,D2、D3截止.在A—E—C—B支路中C点电位由于Z1增大而降低;在A—F—D—B支路中,D点电位由于Z2减小而增高.因此D点电位高于C点,输出信号为D>C. 如B点电位高于A点,二极管D2、D3导通,D1、D4截止.在B—C—F—A支路中C点电位由于Z2减小而降低;在B—D—E—A支路中,D点电位由于Z1增大而升高.因此D点电位高于C点,输出信号D>C.(6分) 同理,当衔铁下移时,C点的电位高于D点,因此,根据UDC的极性可辨别衔铁的移动方向.(2分) 2b.光栅的位移变成莫尔条纹的移动后,经光电转换就成电信号输出.但在一点观察时,无论主光栅向左或向右移动,莫尔条纹均作明暗交替变化.若只有一条莫尔条纹的信号,则只能用于计数,无法辨别光栅的移动方向.为了能辨向,尚需提供另一路莫尔条纹信号,并使两信号的相位差为π/2 .(2分)通常采用在相隔1/4条纹间距的位置上安放两个光电元件来实现,如图所示.(4分)正向移动时,输出电压分别为ul和u2,经过整形电路得到两个方波信号u'l和u'2.u'l经过微分电路后和u'2相"与"得到正向移动的加计数脉冲.在光栅反向移动时,u'l经反相后再微分并和u'2相"与",这时输出减计数脉冲.u'2的电平控制了u'l的脉冲输出,使光栅正向移动时只有加计数脉冲输出;(4)反向移动时,只有减计数脉冲输出.(4分)