【正文】 一、測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：XY試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度。（10分）解: 代入數(shù)據(jù)求得 所以 擬合直線靈敏度,線性度177。7%。三、什么叫做熱電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)？說(shuō)明熱電偶測(cè)溫原理及其工作定律的應(yīng)用。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說(shuō)明減小誤差的方法。（10分）答：①熱電動(dòng)勢(shì)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B串接成一個(gè)閉合回路，并使兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下，那么回路中就會(huì)存在熱電動(dòng)勢(shì)。因而有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)或塞貝克電動(dòng)勢(shì)，通稱熱電動(dòng)勢(shì)。 ②接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電動(dòng)勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)。③溫差電動(dòng)勢(shì)：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電動(dòng)勢(shì)。④熱電偶測(cè)溫原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。⑤熱電偶三定律a中間導(dǎo)體定律熱電偶測(cè)溫時(shí)，若在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，則對(duì)熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線及顯示一起等均可看成中間導(dǎo)體。b中間溫度定律任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T，冷端為時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶熱端為T冷端為時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)與同一熱電偶熱端為，冷端為時(shí)熱電勢(shì)的代數(shù)和。應(yīng)用：對(duì)熱電偶冷端不為時(shí)，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長(zhǎng)度不夠時(shí)，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線路。c參考電極定律如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C（參考電極）組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為（T，）時(shí)分別為，那么愛相同溫度下，又A、B兩熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)為實(shí)用價(jià)值：可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。在實(shí)際工作中，只要獲得有關(guān)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)，那么由這兩種熱電極配對(duì)組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)便可由上式求得，而不需逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。⑥誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響。措施：a 0℃恒溫法b計(jì)算修正法（冷端溫度修正法）c儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法d熱電偶補(bǔ)償法e電橋補(bǔ)償法f冷端延長(zhǎng)線法四、霍爾元件能夠測(cè)量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等位電動(dòng)勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？請(qǐng)?jiān)敿?xì)推導(dǎo)分流法。（10分）答：霍爾組件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等。 霍爾組件的不等位電動(dòng)勢(shì)是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電動(dòng)勢(shì)，可用輸出的電壓表示。 溫度補(bǔ)償方法： a 分流電阻法：適用于恒流源供給控制電流的情況。 b 電橋補(bǔ)償法。 推導(dǎo)分流法略。五、論述CCD的工作原理，如何用設(shè)計(jì)一臺(tái)攝像機(jī)。（6分）答：CCD是一種半導(dǎo)體器件，在N型或P型硅襯底上生長(zhǎng)一層很薄的，再在薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了CCD芯片。CCD可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。每一個(gè)脈沖只反映一個(gè)光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。六、人們說(shuō)，SMART傳感器代表著今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)，為什么？（6分）答：從SMART傳感器的功能和優(yōu)點(diǎn)兩方面來(lái)看①功能a) 自補(bǔ)償功能：如非線性、溫度誤差響應(yīng)時(shí)間等的補(bǔ)償b) 自診斷功能：如在接通電源時(shí)自檢c) 微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信功能，構(gòu)成一死循環(huán)工作系統(tǒng)d) 信息存儲(chǔ)和記憶功能e) 數(shù)字量輸出和顯示②優(yōu)點(diǎn)：a) 精度高，可通過(guò)軟件來(lái)修正非線性，補(bǔ)償溫度等系統(tǒng)誤差，還可補(bǔ)償隨機(jī)誤差，從而使精度大為提高b) 有一定的可編程自動(dòng)化能力。包括指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)調(diào)零、自檢等c) 功能廣。智能傳感器可以有多種形式輸出，通過(guò)串口、并口、面板數(shù)字控制數(shù)或CRT顯示，并配打印機(jī)保存資料d) 功能價(jià)格比大。在相同精度條件下，多功能智能傳感器比一功能普通的傳感器性能價(jià)格比大可見，SMART傳感器代表著今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)。八、什么是傳感器的可靠性？可靠性設(shè)計(jì)程序和原則是什么？什么是傳感器的失效？失效有哪幾種？失效分析方法有哪幾種？（10分）答：傳感器的可靠性是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定條件、規(guī)定時(shí)間，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計(jì)程序：①建立系統(tǒng)可靠性模型②可靠性分配③可靠性分析④可靠性預(yù)測(cè)⑤可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審⑥試制品的可靠性試驗(yàn)⑦最終的改進(jìn)設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)原則：①盡量簡(jiǎn)單、組件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單②工藝簡(jiǎn)單③使用簡(jiǎn)單④維修簡(jiǎn)單⑤技術(shù)上成熟⑥選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和組件⑦采用保守的設(shè)計(jì)方案產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力所有狀態(tài)及事件的總和叫失效。失效的分類：①按失效發(fā)生場(chǎng)合分：試驗(yàn)失效、現(xiàn)場(chǎng)失效②按失效的程度分：完全失效、局部失效③按失效前功能或參數(shù)變化的性質(zhì)分：突然失效、退化失效④按失效排除的性質(zhì)分：穩(wěn)定性失效、間歇失效⑤按失效的外部表現(xiàn)分：明顯失效、隱蔽失效⑥按失效發(fā)生的原因分：設(shè)計(jì)上的失效、工藝上的失效、使用上的失效⑦按失效的起源分：自然失效、人為失效⑧按與其他失效的關(guān)系分：獨(dú)立失效、從屬失效⑨按失效浴盆曲線上不同階段分：早期失效、偶然失效、耗損失效等失效分析的方法：①失效模式、效應(yīng)及危害度分析②工藝過(guò)程FMMEA及質(zhì)量反饋分析③失效樹分析方法 九、利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套濕度傳感器（包括敏感元件的選擇、測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、采用溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。（15分）十、設(shè)計(jì)一套智能測(cè)溫傳感器。要求：測(cè)溫范圍－10～40℃，A/D轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字（包括硬件和軟件）。（15分）答案略?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)》試卷班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 成績(jī)： 一、填空題：（40分）1. 傳感器是 能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件 以及相應(yīng)的 信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路 組成。2. 電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為① _金屬___ 材料和②____半導(dǎo)體_____體材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電阻發(fā)生變化，其中①的電阻變化主要是由 _電阻應(yīng)變效應(yīng)___ 形成的，而②的電阻變化主要是由 ___ 造成的。 材料傳感器的靈敏度較大。3. 在變壓器式傳感器中，一次側(cè)和二次側(cè)互感M的大小與 繞組匝數(shù) 成正比，與 穿過(guò)線圈的磁通____成正比，與磁回路中 磁阻____ 成反比，而單個(gè)空氣隙磁阻的大小可用公式 ______ 表示。4. 測(cè)量過(guò)程中存在著測(cè)量誤差，按性質(zhì)可被分為 _絕對(duì)誤差____ 、 相對(duì)誤差 _______ 和 引用誤差 _____ 三類，其中 ___絕對(duì)誤差__ 可以通過(guò)對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求 平均 ____ 的方法來(lái)減小它對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。5. 光電傳感器的工作原理是基于物質(zhì)的光電效應(yīng)，目前所利用的光電效應(yīng)大致有三大類：第一類是利用在光線作用下 __材料中電子溢出表面的_________現(xiàn)象，即 外光電 效應(yīng)， ___光電管以及光電倍增管_ 傳感器屬于這一類；第二類是利用在光線作用下 材料電阻率發(fā)生改變的 ______ 現(xiàn)象，即 內(nèi)光電 效應(yīng)。 光敏電阻 傳感器屬于這一類。第三類是利用在光線作用下 光勢(shì)壘 現(xiàn)象，即 _光生伏特_____ 效應(yīng)， 光敏二極管及光敏三極管______ 傳感器屬于這一類。7. 偏差式測(cè)量是指測(cè)量過(guò)程中，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的測(cè)量方法；零位測(cè)量是指測(cè)量過(guò)程中，用指零儀表的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的測(cè)量方法；微差式測(cè)量是指將被測(cè)的未知量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，并取得差值，然后用偏差法測(cè)得此差值的 方法。二、問(wèn)答題：（25分）2. 簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。（5分）答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直于薄片)中，當(dāng)有電流I流過(guò)時(shí)，電子受到洛倫茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時(shí)，電子積累也平衡，這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱為霍爾電動(dòng)勢(shì)UH。3. 分析應(yīng)變片式傳感器在使用單臂電橋測(cè)量電路時(shí)由于溫度變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差的過(guò)程。（10