传感器复习题Word下载.docx
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在某时刻，从电位差计测得热电动势为-1.19mV，此时电位差计所处的环境温度为15℃，试求该时刻温箱的温度是多少摄氏度？
镍铬-镍硅热电偶分度表
测量端温度℃
热
电
动
势
（mV）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-20
-0.77
-0.81
-0.84
-0.88
-0.92
-0.96
-0.99
-1.03
-1.07
-1.10
-10
-0.39
-0.43
-0.47
-0.51
-0.55
-0.59
-0.62
-0.66
-0.70
-0.74
-0
-0.00
-0.04
-0.08
-0.12
-0.16
-0.20
-0.23
-0.27
-0.31
-0.35
+0
0.00
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
+10
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
0.60
0.64
0.68
0.72
0.76
+20
0.80
0.84
0.88
0.92
0.96
1.00
1.04
1.08
1.12
1.16
三、什么是系统误差？
产生系统误差的原因是什么？
如何发现系统误差？
减少系统误差有哪几种方法？
答：
当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律性出现，则把这种误差称为系统误差。
系统误差出现的原因有：
工具误差：
指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引起的误差。
方法误差：
指由于对测量方法研究不够而引起的误差。
定义误差：
是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。
理论误差：
是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的测量所引起的误差。
环境误差：
是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引起的误差。
安装误差：
是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误差。
⑦个人误差：
是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引起的误差。
发现系统误差的方法有：
1实验对比法：
这种方法是通过改变产生系统误差的条件从而进行不同条件的测量，以发现系统误差。
这种方法适用于发现不变的系统误差。
2剩余误差观察法：
是根据测量数据的各个剩余误差大小和符号的变化规律，直接由误差数据或误差曲线图形来判断有无系统误差。
这种方法适用于发现有规律变化的系统误差。
3计算数据比较法：
对同一量测量得到多组数据，通过计算比较数据比较，判断是否满足偶然误差条件，以发现系统误差。
减小系统误差的方法：
引入更正值法
替换法
差值法
正负误差相消法
选择最佳测量方案
四、下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算（5分）
1.已知Rt是Pt100铂电阻，且其测量温度为T=50℃，试计算出Rt的值和Ra的值（10分）
2.电路中已知R1、R2、R3和E，试计算电桥的输出电压UAB。
（5分）
其中（R1=10kΩ，R2=5kΩ，R3=10kΩ，E=5V）
该热电阻测量温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示仪表组成。
图中G为指示仪表，R1、R2、R3为固定电阻，Ra为零位调节电阻。
热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg的三个导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg分别接在指示仪表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使R4=Ra+Rt0为电阻在参考温度（如0︒C）时的电阻值。
三线连接法的缺点之一是可调电阻的接触电阻和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。
五、请设计一温度传感器，写出它的等效电路和测量电路，分析其工作原理，计算公式，并说明如何提高传感器的灵敏度和抗干扰性能？
自己动手实践。
《传感器与检测技术》试卷
班级：
学号：
姓名：
成绩：
一、选择与填空题：
（30分）
1.变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（①增大，②减小，③不变）。
2.在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（①变面积型，②变极距型，③变介电常数型）是线性的关系。
3.在变压器式传感器中，一次侧和二次侧互感M的大小与一次侧线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与二次侧线圈的匝数成（①正比，②反比，③不成比例），与回路中磁阻成（①正比，②反比，③不成比例）。
4.传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
5.热电偶所产生的热电动势是由两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势组成。
6.偏差式测量是指在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的方法；
零位测量是指在测量过程中，用指零仪表的零位指示，检测测量系统的平衡状态；
在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的方法；
微差式测量是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的方法。
二、简答题：
（50分）
2.简述热电偶的工作原理。
（6分）
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。
3.以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。
石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；
而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。
晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。
这种现象称为正压电效应。
反之，如对石英晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，称为逆压电效应。
石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有良好的厚度变形和长度变形压电效应。
5.什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性。
（10分）
传感器的动态特性是指当输入量随时间变化时传感器的输入━输出特性。
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。
在时域条件下只研究静态特性就能够满足通常的需要，而在频域条件下一般要研究传感器的动态特性。
6.绘图并说明在使用传感器进行测量时，相对真值、测量值、测量误差、传感器输入、输出特性的概念以及它们之间的关系。
框图如下：
测量值是通过直接或间接通过仪表测量出来的数值。
测量误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值。
当测量误差很小时，可以忽略，此时测量值可称为相对真值。
三、分析、计算题：
1.分析（线性）电位器式传感器由于测量线的线路中的负载电阻RL带来的负载误差，并计算它与位移x之间的关系。
姓名：
一、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。
解:
代入数据求得
所以
拟合直线灵敏度,线性度±
7%。
三、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及其工作定律的应用。
分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法。
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：
热电偶三定律
a中间导体定律
热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电动势不产生影响。
在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。
b中间温度定律
任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为时的热电动势等于该热电偶热端为T冷端为时的热电动势与同一热电偶热端为，冷端为时热电势的代数和。
应用：
对热电偶冷端不为时，可用中间温度定律加以修正。
热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。
c参考电极定律
如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，）时分别为，，那么爱相同温
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