傳感器復(fù)習(xí)題(同名7698)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 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，輸出有時會產(chǎn)生與真實應(yīng)變同數(shù)量級的誤差。三、分析、計算題：（35分）1. 分析如圖1所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動（x1,x2發(fā)生變化時自感L變化情況。已知空氣隙的長度為x1和x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ，線圈匝數(shù)W不變）。（10分）圖1解：， 又空氣隙的長度x1和x2各自變，而其和不變，另外其他變量都不變，故L不變。2. 設(shè)5次測量某物體的長度，其測量的結(jié)果分別為： ，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，％的置信概率下，對被測物體的最小估計區(qū)間。（5分） 0 3. 在對量程為10MPa的壓力傳感器進行標(biāo)定時，傳感器輸出電壓值與壓力值之間的關(guān)系如下表所示，簡述最小二乘法準(zhǔn)則的幾何意義，并討論下列電壓壓力直線中哪一條最符合最小二乘法準(zhǔn)則？（10分）測量次數(shù)I12345壓力/MPa245810電壓/V（1）y=－（2）y=＋（3）y=－（4）y=－（5）y=＋答：最小二乘法準(zhǔn)則的幾何意義在于擬和直線精密度高即誤差小。將幾組x分別帶入以上五式，與y值相差最小的就是所求，很明顯（5）為所求。《傳感器與檢測技術(shù)》試卷班級： 學(xué)號： 姓名： 成績： 一、填空：（50分），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光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng)，這類器件有光電管、光電倍增管等；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)，這類器件有光敏電阻等；第三類是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動勢的光生伏特效應(yīng)，這類器件有光電池、光電儀表。（6分），可分為線性電位器和非線性電位器。線性電位器的理想空載特性曲線具有嚴格的線性關(guān)系。假定電位器全長為Xmax，其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx=來計算。假定加在電位器A、B之間的電壓為Umax，則輸出電壓為Ux=。其電阻靈敏度RI=。電壓靈敏度RU=。（7分） 產(chǎn)生感應(yīng)電勢的。而霍爾式傳感器為霍爾元件在磁場中有電磁效應(yīng)（霍爾效應(yīng)）而輸出電勢的。霍爾式傳感器可用來測量電流，磁場，位移，壓力。（6分）。絕對誤差是指測量值與被測量真實值之間的差值其表達式為；相對誤差是指絕對誤差與被測量真實值的比值其表達式為；引用誤差是指絕對誤差與測量儀表的上量限（滿度）值A(chǔ)的百分比其表達式為。（7分）。如果兩個光柵距相等，即W=，其夾角θ=176。，則莫爾條紋的寬度B=㎜莫爾條紋的放大倍數(shù)K= 。（6分） 來表征。（5分）二、寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號影響傳感器的精度。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。三、在生產(chǎn)過程中測量金屬板的厚度，非金屬板材的鍍層厚度時常用渦流傳感器。試簡要敘述說明利用渦流傳感器測量金屬板厚度的工作原理及實現(xiàn)工藝。（25分）答案略。《傳感器與檢測技術(shù)》試卷班級： 學(xué)號： 姓名： 成績： 一、選擇與填空題：（12分） 2. 平行極板電容傳感器的輸入被測量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（①變面積型②變極距型③變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。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）4. 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，傳感器通常由直接響應(yīng)于被測量敏感元件和產(chǎn)生可用信號輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。5. 熱電偶所產(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。6. 偏差式測量是指在測量過程中，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測量的方法；零位測量是指在測量過程中，用指零儀表的零位指示，檢測測量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測量系統(tǒng)達到平衡時，用已知的基準(zhǔn)量決定被測未知量的方法；微差式測量是指綜合了偏差式測量法與零位式測量法的優(yōu)點而提出的方法。二、簡答題：（44分）1. 光纖傳感器的工作原理。（4分）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。光纖傳感器利用光導(dǎo)纖維，按其工作原理來分有功能型（或稱物性型、傳感型）與非功能型（或稱結(jié)構(gòu)型、傳光型）兩大類。功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的的波導(dǎo)，而且具有測量的功能。非功能型光纖傳感器其光纖只是作為傳光的媒介，還需加上其他敏感元件才能組成傳感器。5. 什么是傳感器靜態(tài)特性？（4分）答：傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時傳感器輸入—輸出特性。6. 改善傳感器性能的技術(shù)途徑有哪些？（4分）答：進行可靠性設(shè)計。其典型的設(shè)計程序如下：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。可靠性指標(biāo)應(yīng)符合產(chǎn)品的特點，它可以是單一的可靠性特征值，也可以是由多個可靠性特征值構(gòu)成的可靠性指標(biāo)體系，確定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)以后的可靠性設(shè)計程序依次：建立系統(tǒng)可靠性模型；可靠性分配；可靠性分析；可靠性預(yù)測；可靠性設(shè)計和評審；試制品的可靠性試驗和最終的改進設(shè)計。可靠性設(shè)計的原則是：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，其次是技術(shù)上成熟、選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和元件、采用保守的設(shè)計方案。對于看似先進但不夠成熟的產(chǎn)品或技術(shù)應(yīng)持慎重的態(tài)度。采用局部失效不致對全局造成嚴重后果和預(yù)測可靠性高的方案。三、分析、計算題：（24分）1. 分析（線性）電位器式傳感器由于測量線路中的負載電阻RL帶來的負載誤差，并計算它與位移x之間的關(guān)系。（8分）答案略。2. 分析下圖所示自感傳感器當(dāng)動鐵心左右移動（x1，x2發(fā)生變化）時自感L變化情況。已知空氣氣隙的長度為x1，x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ線圈匝數(shù)W不變。（8分）四. 設(shè)計題（30分）1. 利用所學(xué)知識，設(shè)計一套濕度傳感器（包括敏感元件的選擇、測量電路的設(shè)計、采用溫度補償及抗干擾措施）。（10分）2. 設(shè)計一套智能測溫傳感器。要求：測溫范圍－10～40℃，A/D轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字（包括硬件和軟件）。（20分）答案略。 傳感器與檢測技術(shù) 試題班級： 學(xué)號： 姓名： 成績： 一、 簡答題（30分，6分/題）2. 從傳感器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性考慮，詳述如何選用傳感器。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、穩(wěn)定性高、抗干擾穩(wěn)定性高的傳感器。考慮動態(tài)特性，所選的傳感器應(yīng)能很好的追隨輸入量的快速變化，即具有很短的暫態(tài)響應(yīng)時間或者應(yīng)具有很寬的頻率響應(yīng)特性。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量電路？答：根據(jù)電源不同分為直流和交流電橋。直流電橋優(yōu)點：高穩(wěn)定度直流電源容易獲得，電橋平衡電路簡單，傳感器至測量儀表的連接導(dǎo)線分布參數(shù)影響小。但是后續(xù)要采用直流放大器，容易產(chǎn)生零點漂移，線路也較復(fù)雜。交流電橋在這些方面都有改進。直流電橋平衡條件：R1/R2=R3/R4 ，R1R4=R2R3。5. 光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類型？并分別指出對應(yīng)類型光纖傳感器的典型光源。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。按其傳輸模式分為單模和多模.二、 計算題（20分，10分/題）三、 分析/證明題（32分，8分/題）1. 壓電式傳感器更適用于靜態(tài)測量，此觀點是否正確，分析原因。答：不正確。其工作原理是基于壓電材料的壓電效應(yīng)，具有使用頻率寬，靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、測量范圍廣等優(yōu)點，因此在壓力沖擊和震動等動態(tài)參數(shù)測試中是主要的傳感器品種，它可以把加速度、位移、壓力、溫度、濕度等許多非電量轉(zhuǎn)換為電量。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：①熱電動勢：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B串接成一個閉合回路，并使兩個結(jié)點處于不同的溫度下，那么回路中就會存在熱電動勢。因而有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電動勢稱為溫差電動勢或塞貝克電動勢，通稱熱電動勢。 ②接觸電動勢：接觸電動勢是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電動勢。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(guān)。③溫差電動勢：