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传感器与检测技术试卷1

《传感器与检测技术》试卷一

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一、选择题

1.属于传感器动态特性指标的是( )

A.重复性

B.线性度

C.灵敏度

D.固有频率

2.按照工作原理分类,固体图象式传感器属于( )

A.光电式传感器

B.电容式传感器

C.压电式传感器

D.磁电式传感器

3.测量范围大的电容式位移传感器的类型为( )

A.变极板面积型

B.变极距型

C.变介质型

D.容栅型

4.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器,为使其灵敏度高、非线性误差小( )

A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片

B.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片

D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片

5. ( )传感器可用于医疗上-50℃~150℃之间的温度测量。

A.金属辐射式

B.热电偶

C.半导体三极管

D.比色计

6. 常用于测量大位移的传感器有( )

A.感应同步器

B.应变电阻式

C.霍尔式

D.涡流式

7. 将电阻应变片贴在( )上,就可以分别做成测力、位移、加速度等参数的传

感器。

A.质量块

B.导体

C.弹性元件

D.机器组件

8. 半导体热敏电阻率随着温度上升,电阻率( )

A.上升

B.迅速下降

C.保持不变

D.归零

二、填空题

1. 传感器是

,传感器通常由直接响应于被

测量

和产生可用信号输出的

以及相应的



2. 热电偶所产生的热电动势是由

电动势和

电动势组成。

3. 偏差式测量是指在

的方法;零位测量

是指

的方法;微差

式测量是指

的方法。

4. 在变压器式传感器中,原方和副方互感 M 的大小与

成正比,与

_

成正比,与磁回路中 成反比

5. 测量系统的静态特性指标通常用

来表征。

6. 磁电式传感器是利用

产生感应电势的。而霍尔

式传感器为

在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。霍

尔式传感器可用来测量



三、简答题:

1. 简述光纤传感器的工作原理。 2. 什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势?说明热电偶测温原理。分析
热电偶测温的误差因素,并说明减小误差的方法。
3. 光电效应可分为哪三种类型?简单说明传感器的原理并分别列出以之为基础 的光电传感器。
4. 简述电阻应变片式传感器的工作原理。 5. 什么是传感器静态特性?

四、分析、计算题

1. 分析下图所示自感传感器当动铁心左右移动(x1,x2 发生变化)时自感 L 变 化情况。已知空气气隙的长度为 x1,x2,空气隙的面积为 S,磁导率为μ 线圈匝 数 W 不变。

2. 测得某检测装置的一组输入输出数据如下:

X

0.9

2.5

3.3

4.5

5.7

6.7

Y

1.1

1.6

2.6

3.2

4.0

5.0

试用最小二乘法拟合直线,求其线性度和灵敏度

《传感器与检测技术》试卷一参考答案

三、简答题
1. 光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入的光线的入射角大于纤维包层 间的临界角时,就会在光纤的接口上产生全内反射,并在光纤内部以后的角度反 复逐次反射,直至传递到另一端面。光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来 分有功能型(或称物性型、传感型)与非功能型(或称结构型、传光型)两大类。 功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导,而且具有测量的功能。非功 能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介,还需加上其他敏感元件才能组成传

感器。 2. 热电动势:两种不同材料的导体(或半导体)A、B 串接成一个闭合回路,并 使两个结点处于不同的温度下,那么回路中就会存在热电动势。因而有电流产生 相应的热电动势称为温差电动势或塞贝克电动势,通称热电动势。
接触电动势:接触电动势是由两种不同导体的自由电子,其密度不同而在接触 处形成的热电动势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度,而与导体的 形状和尺寸无关。
温差电动势:是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生的一种电动势。 热电偶测温原理:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应, 就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那么在回 路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大,产生的电动势就越大。引入适 当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的大小。 误差因素:参考端温度受周围环境的影响。 措施:①0°C 恒温法;②计算修正法(冷端温度修正法);③仪表机械零点调 整法;④热电偶补偿法;⑤电桥补偿法;⑥冷端延长线法 3. 光电效应可分为:
a) 外光电效应:指在光的照射下,材料中的电子逸出表面的现象。光 电管及光电倍增管均属这一类。它们的光电发射极,即光明极就是 用具有这种特性的材料制造的。
b) 内光电效应:指在光的照射下,材料的电阻率发生改变的现象。光 敏电阻即属此类。
c) 光生伏特效应:利用光势垒效应,光势垒效应指在光的照射下,物 体内部产生一定方向的电势。光电池是基于光生伏特效应制成的, 是自发电式有源器件。
4. 电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它 的电阻值相应发生变化。
5. 传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特 性。

四、分析、计算题

1. 解: ? ? IW , L ? ? ? W? ? W 2

Rm

I I Rm

? ? 又 Rm

?

n i ?1

li ?i Si

?

lx1 ?0S0

?

lx2 ?0S0

?

n i ?1

li ?i Si

?

l0 ?0S0

空气隙的长度 x1 和 x2 各自变,而其和不变,另其他变量都不变故 L 不变

2. 解: y ? kx ? b

?i ? yi ? (kxi ? b)

k

?

n?xi yi ? ?xi?yi n?xi2 ? (?xi )2

b ? (?xi 2?yi ? ?xi?xi yi ) n?xi 2 ? (?xi )2
代入数据求得 k ? 0.68 b ? 0.25 所以 y ? 0.68x ? 0.25

Δ1 ? 0.238 Δ2 ? ?0.35 Δ3 ? ?0.16

Δ4 ? ?0.11 Δ5 ? ?0.126 Δ6 ? ?0.194

?

L

?

?

?Lm a x yFS

?100 %

?

?

0.35 5

?

?7%

拟合直线灵敏度 k ? 0.68,线性度±7%。


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