传感器与检测技术试题8答案.doc

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《传感器与检测技术》试题8

一、简答题（30分，6分/题）

1、传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，请问标定的意义？

答：

确定传感器静态特性指标和动态特性参数

2、以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理。

解：

差动式灵敏度:

与单极式传感器灵敏度比较

灵敏度提高一倍，非线性大大减少。

3、简述霍尔电动势产生的原理。

答：

一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。

结果在半导体的后端面上电子有所积累。

而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势UH。

4、光电池的工作原理，指出它应工作在电流源还是电压源状态。

答：

光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式；是有源器件。

它有较大面积的P一N结，当光照射在P一N结上时则在结的两端出现电动势。

它应工作在电压源状态。

5、按照传感型（功能型）和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤（单模/多模），为什么？

答：

功能型（或称物性型、传感型）光纤不仅作为光传播的波导而且具有测量的功能。

它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。

可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。

多模单模皆可

非功能型（或称结构型、传光型）其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其它敏感元件才能组成传感器。

多模。

二、计算题（20分，10分/题）

1、设6次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：

9.810.010.19.910.315厘米，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。

解：

分别为-0.200.1-0.10.2

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

6.8

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

∴

拟合直线灵敏度,线性度±7%

三、分析/证明题（32分，8分/题）

1、系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种说法正确吗？

试述理由。

答：

不完全正确。

2、Pt100和Cu50各代表什么传感器？

分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。

答：

分别代表铂电阻热电式传感器（100Ω），铜电阻热电式传感器（50Ω）.热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。

3、用镍铬-镍硅热电偶测量炉温，其仪表示值为600℃，而冷端温度t0为65℃，则实际温度为665℃，对不对？

为什么？

应如何计算？

答：

对。

查表知镍铬-镍硅热电偶K=1，T=Tz+KTn=600+1×65=665

4、智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点否？

分析说明你的理由。

答：

不同意，从SMART传感器的功能和优点两方面来看

①功能

a）自补偿功能：

如非线性、温度误差响应时间等的补偿

b）自诊断功能：

如在接通电源时自检

c）微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统

d）信息存储和记忆功能

e）数字量输出和显示

②优点：

a）精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高

b）有一定的可编程自动化能力。

包括指令和数据存储、自动调零、自检等

c）功能广。

智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机保存资料

d）功能价格比大。

在相同精度条件下，多功能智能传感器比一功能普通的传感器性能价格比大

可见，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，意义重大

四、设计题（18分）

根据你所掌握传感器知识，设计一套测湿传感器（包括敏感元件的选择、测量电路的设计、采用的温度补偿及抗干扰措施）。