传感.docx
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传感
《传感器与检测技术》试题
班级_______姓名学号成绩
一、填空：
（20分）
1.测量系统的静态特性指标主要有
。
（2分）
2.霍尔元件灵敏度的物理意义是
。
（2分）
3.光电传感器的理论基础是光电效应。
通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。
第一类是利用在光线作用下
效应,这类元件有；第二类是利用在光线作用下效应，这类元件有；第三类是利用在光线作用下效应，这类元件有。
4.热电偶所产生的热电动势是电动势和电动势组成的，其表达式为Eab（T，T0）=。
在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在和之间，接入，它的作用。
5.压磁式传感器的工作原理是：
某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力，从而引起，这种现象称为。
相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生，这种现象称为。
（2分）
6.变气隙式自感法感器，当街铁移动靠近铁心时，铁心上的线圈电感量（①增加②减小③不变）（2分）
7.仪表的精度等级是用仪表的（①相对误差②绝对误差③引用误差）来表示的。
（2分）
8.电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系，除（①变面积型②变极距型③变介电常数型）外是线性的。
（2分）
9.电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax,其总电阻为Rmax，它的滑臂间的阻值可以用Rx=（①Xmax/xRmax,②x/XmaxRmax,③Xmax/XRmax④X/XmaxRmax）来计算，其中阻灵敏度Rr=（①2p（b+h）/At,②2pAt/b+h,③2A（b+b）/pt,④2Atp（b+h））。
（4分）
二、用镍铬━镍硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。
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？
（20分）
镍铬-镍硅热电偶分度表
测量端温度℃
热
电
动
势
（mV）
0
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？
（20分）
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）
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。
（20分）
《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__________________________________，传感器通常由直接响应于被测量的______和产生可用信号输出的______以及相应的_____组成。
5.热电偶所产生的热电动势是由___电动势和___电动势组成。
6.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____________________________的方法。
二、简答题：
（50分）
1.简述霍尔电动势产生的原理。
（6分）
2.简述热电偶的工作原理。
（6分）
3.以石英晶体为例简术压电效应产生的原理。
（6分）
4.简述电阻应变片式传感器的工作原理（6分）
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）
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。
（10分）
7.如图所示，Rt是Pt100铂电阻，分析下图所示热电阻测量温度电路的工作原理，以及三线制测量电路的温度补偿作用。
（6分）
三、分析、计算题：
（20分）
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。
（10分）
2.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和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。
（10分）
《传感器与检测技术》试卷
班级：
学号：
姓名：
成绩：
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。
（10分）
二、下图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。
试证明：
Ucd=-（E/2）（ΔR/R）。
（10分）
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。
（10分）
四、霍尔元件能够测量哪些物理参数？
霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？
温度补偿的方法有哪几种？
请详细推导分流法。
（10分）
五、论述CCD的工作原理，如何用设计一台摄像机。
（6分）
六、人们说，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？
（6分）
七、什么是系统误差？
系统误差产生的原因是什么？
如何减小系统误差？
（8分）
八、什么是传感器的可靠性？
可靠性设计程序和原则是什么？
什么是传感器的失效？
失效有哪几种？
失效分析方法有哪几种？
（10分）
九、利用所学知识，设计一套湿度传感器（包括敏感元件的选择、测量电路的设计、采用温度补偿及抗干扰措施）。
（15分）
十、设计一套智能测温传感器。
要求：
测温范围－10～40℃，A/D转换为10位数字（包括硬件和软件）。
（15分）
传感器与检测技术》试卷
班级：
学号：
姓名：
成绩：
一、填空题：
（40分）
1.传感器是______________________________________传感器通常由直接响应于被测量的_______和产生可用信号输出的_______________以及相应的_____组成。
2.电阻应变片式传感器按制造材料可分为①____材料和②_________体材料。
它们在受到外力作用时电阻发生变化，其中①的电阻变化主要是由____形成的，而②的电阻变化主要是由___造成的。
材料传感器的灵敏度较大。
3.在变压器式传感器中，一次侧和二次侧互感M的大小与成正比，与____成正比，与磁回路中____成反比，而单个空气隙磁阻的大小可用公式______表示。
4.测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为_____、_______和_____三类，其中_____可以通过对多次测量结果求____的方法来减小它对测量结果的影响。
5.光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：
第一类是利用在光线作用下___________现象，即效应，____传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下______现象，即效应。
传感器属于这一类。
第三类是利用在光线作用下现象，即______效应，______传感器属于这一类。
6.热电偶所产生的热电动势是由_______________电动势和___________电动势组成。
其表达式为Eab（T，）___________________。
在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在和之间，接入。
它的作用是___________________。
7.偏差式测量是指____________________________方法；零位测量是指_______________________________方法；微差式测量是指__________________________方法。
二、问答题：
（25分）
1.什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）
2.简述霍尔电动势产生的原理。
（5分）
3.分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。
（10分）
三、分析、计算题：
（35分）
1.分析如图1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。
已知空气所隙的长度为x1和x2，空气隙的面积为S，磁导率为μ，线圈匝数W不变）。
（10分）
图1
2.设5次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：
9.810.010.19.910.2cm，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73％的置信概率下，对被测物体的最小估计区间。
（5分）
3.在对量程为10MPa的压力传感器进行标定时，传感器输出电压值与压力值之间的关系如下表所示，简述最小二乘法准则的几何意义，并讨论下列电压━压力直线中哪一条最符合最小二乘法准则。
（10分）
测量次数I
1
2
3
4
5
压力/MPa
2
4
5
8
10
电压/V
10.043
20.093
30.153
40.128
50.072
（1）y=5.00x－1.05
（2）y=7.00x－0.09
（3）y=50.00x－10.50
（4）y=-5.00x－1.05
（5）y=5.00x＋0.07
《传感
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