【正文】 抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器。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(shí)，就會(huì)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。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)。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(cè)量的功能。 熱電阻傳感器測(cè)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(shí)，環(huán)境溫度變化時(shí)其連接導(dǎo)線電阻也變化所造成的測(cè)量誤差。②優(yōu)點(diǎn)：e) 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。八、 設(shè)計(jì)題（18分）根據(jù)你所掌握傳感器知識(shí)，設(shè)計(jì)一套測(cè)濕傳感器（包括敏感元件的選擇、測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、采用的溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。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。 按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。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(zhǎng)寬比一般為2 ：1？ 答：制作霍爾元件應(yīng)采用半導(dǎo)體材料。動(dòng)態(tài)標(biāo)定的目的是確定傳感器的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應(yīng)、時(shí)間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。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(wú)關(guān)，請(qǐng)問(wèn)這種說(shuō)法正確嗎？試述理由。4. 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。2) 用石英晶體加速度計(jì)測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，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(dòng)達(dá)到最大加速度時(shí)，相應(yīng)的輸出幅值為2V，求機(jī)器的振動(dòng)加速度。④理論誤差：是由于測(cè)量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測(cè)量所引起的誤差。因?yàn)槠潇`敏度高，輸出霍爾電動(dòng)勢(shì)大。%, 問(wèn)選用量程為250 V電壓表,其精度為那一級(jí)? 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(jí)?3)已知待測(cè)電壓為400V左右,現(xiàn)有兩只電壓表,測(cè)量范圍0～500V。試證明：Ucd=(E/2)(ΔR/R)。（20分）00121班 傳感 《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》 試題 班級(jí)：________ 學(xué)號(hào)： 姓名： 成績(jī)： _____七、利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套非電量傳感器（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）?！秱鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)》考題 班級(jí)：_______學(xué)號(hào)： 姓名： 成績(jī)： _____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(jiǎn)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(shí)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。十、1）有一數(shù)字溫度計(jì)，測(cè)量范圍為 －50 ～150℃, 求當(dāng)示值分別為20℃,100℃時(shí)的絕對(duì)誤差和示值相對(duì)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(zhǎng)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(chǎng)B=, 傳感器的靈敏系數(shù)為22 V/A T, 試求其霍爾電動(dòng)勢(shì)及載流子濃度。 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。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(hào)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。3. 溫度對(duì)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。第二，絲沿長(zhǎng)度方向承受應(yīng)變時(shí)，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(shí)，彎角部分的電阻值減少，也使變化的靈敏度下降。傳感器與檢測(cè)技術(shù) 試題答案班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 成績(jī)： 十三、 簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）1. 傳感器（或測(cè)試儀表）在第一次使用前和長(zhǎng)時(shí)間使用后需要進(jìn)行標(biāo)定工作，請(qǐng)問(wèn)標(biāo)定的意義？答：傳感器的標(biāo)定分為靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定兩種。答：熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)組成的。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。答：?jiǎn)螛O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。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。i) 信息存儲(chǔ)和記憶功能。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。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)。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)。直流電橋平衡條件：R1/R2=R3/R4 ，R1R4=R2R3。（20分）答案略。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。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。（25分）答案略。如果兩個(gè)光柵距相等，即W=，其夾角θ=176。其電阻靈敏度RI=。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。（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)。 材料傳感器的靈敏度較大?？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。（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。⑥誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響。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。（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)。 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。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)。（6分）答：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。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。這種方法適用于發(fā)現(xiàn)有規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。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。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)。《傳感器與檢測(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。：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)。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 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。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)。二、簡(jiǎn)答題：（50分）2. 簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。（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。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說(shuō)明減小誤差的方法。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。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。五、論述CCD的工作原理，如何用設(shè)計(jì)一臺(tái)攝像機(jī)。八、什么是傳感器的可靠性？可靠性設(shè)計(jì)