【正文】 而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)。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）《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》試卷班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 成績(jī)： 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）答：框圖如下： 測(cè)量值是通過(guò)直接或間接通過(guò)儀表測(cè)量出來(lái)的數(shù)值。（10分）答：傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入━輸出特性。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。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。二、簡(jiǎn)答題：（50分）2. 簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。3. 在變壓器式傳感器中，一次側(cè)和二次側(cè)互感M的大小與一次側(cè)線圈的匝數(shù)成（①正比，②反比，③不成比例），與二次側(cè)線圈的匝數(shù)成（①正比，②反比，③不成比例），與回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。三線連接法的缺點(diǎn)之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。（5分）其中（R1=10kΩ，R2=5kΩ，R3=10kΩ，E=5V）答：該熱電阻測(cè)量溫度電路由熱敏電阻、測(cè)量電阻和顯示儀表組成。② 剩余誤差觀察法：是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的各個(gè)剩余誤差大小和符號(hào)的變化規(guī)律，直接由誤差數(shù)據(jù)或誤差曲線圖形來(lái)判斷有無(wú)系統(tǒng)誤差。⑥安裝誤差：是由于測(cè)量?jī)x表的安裝或放置不正確所引起的誤差。②方法誤差：指由于對(duì)測(cè)量方法研究不夠而引起的誤差。（2分）9. 電位器傳器的（線性），假定電位器全長(zhǎng)為Xmax, 其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx = （① Xmax/x Rmax,②x/Xmax Rmax,③ Xmax/XRmax ④X/XmaxRmax）來(lái)計(jì)算，其中電阻靈敏度Rr=（① 2p(b+h)/At, ② 2pAt/b+h, ③ 2A(b+b)/pt, ④ 2Atp(b+h)）。：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力，從而引起極化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)》試題班級(jí)_______ 姓名 學(xué)號(hào) 成績(jī) 一、填空：（20分）1. 測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。第一類是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng),這類元件有光電管、光電倍增管；第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電 效應(yīng)，這類元件有光敏電阻；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光生伏特效應(yīng)，這類元件有光電池、光電儀表。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)。（4分）二、用鎳鉻鎳硅熱電偶測(cè)量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。③定義誤差：是由于對(duì)被測(cè)量的定義不夠明確而形成的誤差。⑦個(gè)人誤差：是指由于測(cè)量者本人不良習(xí)慣或操作不熟練所引起的誤差。這種方法適用于發(fā)現(xiàn)有規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。圖中G為指示儀表，RRR3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。五、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一溫度傳感器，寫出它的等效電路和測(cè)量電路，分析其工作原理，計(jì)算公式，并說(shuō)明如何提高傳感器的靈敏度和抗干擾性能？（20分） 自己動(dòng)手實(shí)踐。4. 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。（6分）答：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。3. 以石英晶體為例簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。反之，如對(duì)石英晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消失，稱為逆壓電效應(yīng)。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入━輸出特性。 測(cè)量誤差是指測(cè)量結(jié)果的測(cè)量值與被測(cè)量的真實(shí)值之間的差值。（10分）解: 代入數(shù)據(jù)求得 所以 擬合直線靈敏度,線性度177。（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)。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)。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。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。⑥誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響。 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。（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。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?？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。（15分）答案略。 材料傳感器的靈敏度較大。 光敏電阻 傳感器屬于這一類。（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)。（10分）答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)及柵絲與試件膨脹系數(shù)（）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變，輸出有時(shí)會(huì)產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)的誤差。2. 設(shè)5次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為： ，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，％的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體的最小估計(jì)區(qū)間。（6分），可分為線性電位器和非線性電位器。其電阻靈敏度RI=?；魻柺絺鞲衅骺捎脕?lái)測(cè)量電流，磁場(chǎng)，位移，壓力。如果兩個(gè)光柵距相等，即W=，其夾角θ=176。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。（25分）答案略。6. 偏差式測(cè)量是指在測(cè)量過(guò)程中，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的方法；零位測(cè)量是指在測(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)未知量的方法；微差式測(cè)量是指綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的方法。功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的的波導(dǎo)，而且具有測(cè)量的功能。其典型的設(shè)計(jì)程序如下：首先是明確可靠性指標(biāo)，產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)應(yīng)與產(chǎn)品的功能、性能一起被確定。采用局部失效不致對(duì)全局造成嚴(yán)重后果和預(yù)測(cè)可靠性高的方案。已知空氣氣隙的長(zhǎng)度為x1，x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ線圈匝數(shù)W不變。（20分）答案略。3. 直流電橋和交流電橋有何區(qū)別？直流電橋的平衡條件是什么？應(yīng)變片式電阻傳感器、自感式、互感式、渦流式、電容式、熱電阻式傳感器分別可采用哪種電橋作為測(cè)量電路？答：根據(jù)電源不同分為直流和交流電橋。直流電橋平衡條件：R1/R2=R3/R4 ，R1R4=R2R3。答：不正確。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)。3. 固態(tài)圖像傳感器的分辨率由什么因素決定？某海關(guān)欲采用固態(tài)圖像傳感器為核心的圖像識(shí)別系統(tǒng)，但是安裝適用后發(fā)現(xiàn)顯示的圖象清晰度和準(zhǔn)確度不能令人滿意，請(qǐng)從固態(tài)圖像傳感器的原理進(jìn)行分析，從哪幾方面考慮重新選型？四、 設(shè)計(jì)/綜述題（18分）根據(jù)你所掌握的智能傳感器的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套測(cè)溫智能傳感器，測(cè)溫范圍為－10～40℃，℃，寫出詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：具備的功能；選用的器件和硬件電路，并用原理框圖表示（器件型號(hào)不明，說(shuō)明其須具有的功能）；相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程和軟件功能；你所設(shè)計(jì)的智能傳感器還有哪些尚可完善的功能。它有較大面積的P━N結(jié)，當(dāng)光照射在P━N結(jié)上時(shí)則在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)?？煞譃檎穹{(diào)制型、相位調(diào)制型及偏振態(tài)調(diào)制型。解： 0 七、 分析/證明題（32分，8分/題）2. Pt100和Cu50各代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測(cè)量電橋之三線、四線連接法的主要作用。查表知鎳鉻━鎳硅熱電偶K=1，T=Tz+KTn=600+165=6654. 智能傳感器只是將被測(cè)信號(hào)數(shù)字化，意義不大，你同意此觀點(diǎn)否？分析說(shuō)明你的理由。i) 信息存儲(chǔ)和記憶功能。包括指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)調(diào)零、自檢等。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。傳感器與檢測(cè)技術(shù) 試題班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 成績(jī)： 九、 簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）1. 傳感器的定義和組成框圖？畫出自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用