【正文】 。答：單極式自感傳感器的靈敏度為： 差分式傳感器的靈敏度為：由此可見，與單極式比較其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。 十、 計(jì)算題（20分，10分/題）1. 設(shè)7次測量某物體的長度，其測量的結(jié)果分別為： 15cm，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，%的置信概率下，對被測物體長度的最小估計(jì)區(qū)間。答：熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢是由兩種導(dǎo)體的接觸電動勢和單一導(dǎo)體的溫差電動勢組成的。又因?yàn)閷?shí)際測量中UH=(kHIB/d)f(l/b) 當(dāng)l/b=2時，f(l/b)=，這時UH也可取到最大值，所以長寬比l/b一般為2：14. 為什么要對應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補(bǔ)償方法。傳感器與檢測技術(shù) 試題答案班級： 學(xué)號： 姓名： 成績： 十三、 簡答題（30分，6分/題）1. 傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時間使用后需要進(jìn)行標(biāo)定工作，請問標(biāo)定的意義？答：傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動態(tài)標(biāo)定兩種。5. 什么是金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？請解釋它與金屬絲靈敏系數(shù)的區(qū)別。第二，絲沿長度方向承受應(yīng)變時，應(yīng)變片彎角部分也承受應(yīng)變，其截面積變大，則應(yīng)變片直線部分電阻增加時，彎角部分的電阻值減少，也使變化的靈敏度下降。傳感器的響應(yīng)帶寬會限制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬。3. 溫度對光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，此觀點(diǎn)正確否，為什么？答：不正確。智能傳感器具有一定的人工智能，可使用電路代替一部分腦力勞動。電壓放大器將壓電式傳感器的高輸出阻抗經(jīng)放大器變換為低阻抗輸出，并將微弱的電壓信號進(jìn)行適當(dāng)放大，但其所接配的壓電式傳感器的電壓靈敏度將隨電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化，而且電纜的的更換得引起重新標(biāo)定的麻煩。若考慮引線電容CC 影響，當(dāng)A0=104時，要求輸出信號衰減小于1%，求使用90 pF/m的電纜，其最大允許長度為多少？答： 解得F 三、光纖傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？求n1=，n2=；如果外部介質(zhì)為空氣n0=1，求光纖的最大入射角。 ②方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。 ⑥安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。 答： 七、1）制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？2）為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一般為2 ：1？3）某霍爾元件l b d cm3, 當(dāng)方向通以電流I= mA, 在垂直lb方向加有均勻磁場B=, 傳感器的靈敏系數(shù)為22 V/A T, 試求其霍爾電動勢及載流子濃度。 3） 八、 1）試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。十、1）有一數(shù)字溫度計(jì)，測量范圍為 －50 ～150℃, 求當(dāng)示值分別為20℃,100℃時的絕對誤差和示值相對誤差。 ?！秱鞲衅髋c檢測技術(shù)》考題 班級：_______學(xué)號： 姓名： 成績： _____二、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時R1受拉，R4受壓，ΔR表示應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變后，電阻值的變化量。(15分)答：當(dāng)用光照射物體時，物體受到一連串具有能量的光子的轟擊，于是物體材料中的電子吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)的電效應(yīng)（如電阻率變化、發(fā)射電子或產(chǎn)生電動勢等）。（20分）00121班 傳感 《傳感器與檢測技術(shù)》 試題 班級：________ 學(xué)號： 姓名： 成績： _____七、利用所學(xué)知識，設(shè)計(jì)一套非電量傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設(shè)計(jì)、采用溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。工作原理：利用外界物理因素改變光纖中光的強(qiáng)度，相位，偏振態(tài)或波長從而對外界因素進(jìn)行測量和數(shù)據(jù)傳輸。試證明：Ucd=(E/2)(ΔR/R)。十一、推導(dǎo)差分自感式傳感器的靈敏度，并與單極式相比較。%, 問選用量程為250 V電壓表,其精度為那一級? 若選用量程為300 V和500 V的電壓表,其精度又分別為哪一級?3)已知待測電壓為400V左右,現(xiàn)有兩只電壓表,測量范圍0～500V。九、下圖為變極距型平板電容電容傳感器的一種測量電路，其中CX為傳感器電容，C為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益A=∞，輸入阻抗Z=∞；試推導(dǎo)輸出電壓U0與極板間距的關(guān)系，并分析其工作特點(diǎn)。因?yàn)槠潇`敏度高，輸出霍爾電動勢大。 減小系統(tǒng)誤差的方法： 1.1. 引入更正值法；；； ；。④理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測量所引起的誤差。176。2) 用石英晶體加速度計(jì)測量機(jī)器的振動，已知加速度計(jì)的靈敏度為5 pC/g（g為重力加速度），電荷放大器的靈敏度為50 mV/pC，當(dāng)機(jī)器振動達(dá)到最大加速度時，相應(yīng)的輸出幅值為2V，求機(jī)器的振動加速度。十六、 設(shè)計(jì)題（18分）根據(jù)你所掌握傳感器知識，設(shè)計(jì)一套濕度測量傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設(shè)計(jì)、采用的溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。4. 智能傳感器只是將被測信號數(shù)字化，意義不大，你同意此觀點(diǎn)否？分析說明你的理由。答：鉑電阻和銅電阻熱電動勢傳感器。十四、 計(jì)算題（20分，10分/題）十五、 分析/證明題（32分，8分/題）1. 系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬無關(guān)，請問這種說法正確嗎？試述理由。金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與金屬絲靈敏系數(shù)是不同的。動態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。通常溫度誤差補(bǔ)償方法有兩類：a) 自補(bǔ)償法：包括單絲自補(bǔ)償法和組合式自補(bǔ)償法b) 線路補(bǔ)償法十二、 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，設(shè)計(jì)一套測溫智能傳感器，測溫范圍為20～80℃，℃，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（器件型號不明，說明其須具有的功能）；相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理過程和軟件功能；你所設(shè)計(jì)的智能傳感器還有哪些尚可完善的功能。3. 制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一般為2 ：1？ 答：制作霍爾元件應(yīng)采用半導(dǎo)體材料。2. 圖示電荷放大器中Ca=100 pF，Ra=∞，Rf= ∞，Ri= ∞，CF=10 pF。 按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。光敏電阻即屬此類。答：光電效應(yīng)可分為：a) 外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。輔助電源信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路傳感元件被測量敏感元件組成框圖如下：自動控制系統(tǒng)原理框圖如下：傳感器的作用：感受被測量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號傳送給控制對象。八、 設(shè)計(jì)題（18分）根據(jù)你所掌握傳感器知識，設(shè)計(jì)一套測濕傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設(shè)計(jì)、采用的溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。智能傳感器可以有多種形式輸出，通過串口、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。②優(yōu)點(diǎn)：e) 精度高，可通過軟件來修正非線性，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。g) 自診斷功能：如在接通電源時自檢。 熱電阻傳感器測量電橋之三線、四線連接法的主要作用是消除在熱電阻安裝的地方與儀表相距遠(yuǎn)時，環(huán)境溫度變化時其連接導(dǎo)線電阻也變化所造成的測量誤差。多模。5. 按照傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器的特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖（單模/多模），為什么？答：功能型(或稱物性型、傳感型)光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)而且具有測量的功能。 傳感器與檢測技術(shù) 試題班級： 學(xué)號： 姓名： 成績： 五、 簡答題（30分，6分/題）4. 光電池的工作原理，指出它應(yīng)工作在電流源還是電壓源狀態(tài)。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)體的形狀和尺寸無關(guān)。2. 熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢由哪幾種電動勢組成，試證明熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)電極定律。答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時，就會在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。但是后續(xù)要采用直流放大器，容易產(chǎn)生零點(diǎn)漂移，線路也較復(fù)雜。答：考慮傳感器的靜態(tài)特性的主要指標(biāo)，選用線性度大、遲滯小、重復(fù)性好、分辨力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器。（10分）2. 設(shè)計(jì)一套智能測溫傳感器。（8分）答案略?？煽啃栽O(shè)計(jì)的原則是：首先要盡量簡單，元件少、結(jié)構(gòu)簡單、工藝簡單、使用簡單、維修簡單，