【正文】 （20分）00121班 傳感 《傳感器與檢測技術》 試題 班級：________ 學號： 姓名： 成績： _____七、利用所學知識，設計一套非電量傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設計、采用溫度補償及抗干擾措施）。工作原理：利用外界物理因素改變光纖中光的強度，相位，偏振態(tài)或波長從而對外界因素進行測量和數(shù)據(jù)傳輸。(15分)答：當用光照射物體時，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)生相應的電效應（如電阻率變化、發(fā)射電子或產(chǎn)生電動勢等）。試證明：Ucd=(E/2)(ΔR/R)?！秱鞲衅髋c檢測技術》考題 班級：_______學號： 姓名： 成績： _____二、如圖所示電路是電阻應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是電阻應變片，工作時R1受拉，R4受壓，ΔR表示應變片發(fā)生應變后，電阻值的變化量。十一、推導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。十、1）有一數(shù)字溫度計，測量范圍為 －50 ～150℃, 求當示值分別為20℃,100℃時的絕對誤差和示值相對誤差。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，假設運放增益A=∞，輸入阻抗Z=∞；試推導輸出電壓U0與極板間距的關系，并分析其工作特點。 3） 八、 1）試證明熱電偶的中間導體定律。因為其靈敏度高，輸出霍爾電動勢大。 答： 七、1）制作霍爾元件應采用什么材料，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。 減小系統(tǒng)誤差的方法： 1.1. 引入更正值法；；； ；。 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。④理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進行近似的測量所引起的誤差。 ②方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。176。若考慮引線電容CC 影響，當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) 用石英晶體加速度計測量機器的振動，已知加速度計的靈敏度為5 pC/g（g為重力加速度），電荷放大器的靈敏度為50 mV/pC，當機器振動達到最大加速度時，相應的輸出幅值為2V，求機器的振動加速度。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行適當放大，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定的麻煩。十六、 設計題（18分）根據(jù)你所掌握傳感器知識，設計一套濕度測量傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設計、采用的溫度補償及抗干擾措施）。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。4. 智能傳感器只是將被測信號數(shù)字化，意義不大，你同意此觀點否？分析說明你的理由。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行溫度補償，此觀點正確否，為什么？答：不正確。答：鉑電阻和銅電阻熱電動勢傳感器。傳感器的響應帶寬會限制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應帶寬。十四、 計算題（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)響應帶寬與傳感器的響應帶寬無關，請問這種說法正確嗎？試述理由。第二，絲沿長度方向承受應變時，應變片彎角部分也承受應變，其截面積變大，則應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。金屬應變片的靈敏系數(shù)與金屬絲靈敏系數(shù)是不同的。5. 什么是金屬應變片的靈敏系數(shù)？請解釋它與金屬絲靈敏系數(shù)的區(qū)別。動態(tài)標定的目的是確定傳感器的動態(tài)特性參數(shù)，如頻率響應、時間常數(shù)、固有頻率和阻尼比等。傳感器與檢測技術 試題答案班級： 學號： 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行標定工作，請問標定的意義？答：傳感器的標定分為靜態(tài)標定和動態(tài)標定兩種。通常溫度誤差補償方法有兩類：a) 自補償法：包括單絲自補償法和組合式自補償法b) 線路補償法十二、 設計/綜述題（18分）根據(jù)你所掌握的智能傳感器的相關知識，設計一套測溫智能傳感器，測溫范圍為20～80℃，℃，寫出詳細設計步驟：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）；相應的數(shù)據(jù)處理過程和軟件功能；你所設計的智能傳感器還有哪些尚可完善的功能。又因為實際測量中UH=(kHIB/d)f(l/b) 當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. 為什么要對應變片式電阻傳感器進行溫度補償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補償方法。3. 制作霍爾元件應采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一般為2 ：1？ 答：制作霍爾元件應采用半導體材料。答：熱電偶產(chǎn)生的熱電動勢是由兩種導體的接觸電動勢和單一導體的溫差電動勢組成的。2. 圖示電荷放大器中Ca=100 pF，Ra=∞，Rf= ∞，Ri= ∞，CF=10 pF。 十、 計算題（20分，10分/題）1. 設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區(qū)間。 按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。光電池是基于光生伏特效應制成的，是自發(fā)電式有源器件。光敏電阻即屬此類。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。答：光電效應可分為：a) 外光電效應：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。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。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。傳感器與檢測技術 試題班級： 學號： 姓名： 成績： 九、 簡答題（30分，6分/題）1. 傳感器的定義和組成框圖？畫出自動控制系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用。八、 設計題（18分）根據(jù)你所掌握傳感器知識，設計一套測濕傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設計、采用的溫度補償及抗干擾措施）。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格比大。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，并配打印機保存資料。包括指令和數(shù)據(jù)存儲、自動調(diào)零、自檢等。②優(yōu)點：e) 精度高，可通過軟件來修正非線性，補償溫度等系統(tǒng)誤差，還可補償隨機誤差，從而使精度大為提高。i) 信息存儲和記憶功能。g) 自診斷功能：如在接通電源時自檢。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信號數(shù)字化，意義不大，你同意此觀點否？分析說明你的理由。 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時，環(huán)境溫度變化時其連接導線電阻也變化所造成的測量誤差。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量電橋之三線、四線連接法的主要作用。多模。可分為振幅調(diào)制型、相位調(diào)制型及偏振態(tài)調(diào)制型。5. 按照傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器的特點應該選用哪種光纖（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而且具有測量的功能。它有較大面積的P━N結(jié)，當光照射在P━N結(jié)上時則在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動勢。 傳感器與檢測技術 試題班級： 學號：