复传感与检测技术测试题

一、填空题（每空1分，共15分）1．电容传感器按转换原理可分为变极板面积S型、变极板间距离d型、变极板间介质的介电常数ε型三类。2．变d型电容传感器差动脉冲调宽电路输出电压UO与变化量△d成正比，而与脉冲频率的变化无关。3．按原理分析可知，热电偶回路总电势应等于热端接触电势、冷端接触电势、导体A温差电势、导体B温差电势等项的代数和。4．如果热电偶的冷、热端温度相等，热电偶回路总电势应等于零。5．目前常用的压电材料是石英晶体和压电陶瓷。6．压电元件压电效应输出的电量很小，因而其输出电路的前置放大器不但要有很大的放大倍数，而且要有很高的输入阻抗。二、单项选择题（从下列各题三个备选答案中选出一个正确答案，并将正确答案的代号填写到题后的括号内。每小题3分，共15分）1．测量液位高度，可采用A．变极板有效面积型；B．变极板间距离型；C．变极板间介电常数型电容传感器。（C）2．为了提高电容传感器的灵敏度，通常A．扩大电容两极板的面积；B．提高电容两极板间的介电常数；C．减小电容两极板间的距离。（C）3．热电偶回路电动势与组成热电偶的两导体A．长度尺寸有关；B．热电特性有关；C．中间温度有关。（B）4．常用的半导体热敏电阻NTC具有很高的A．正温度系数；B．负温度系数；C．临界温度系数。（B）5．在压电传感器中，若各压电元件采取并联接法时，传感器可以等效为一个A．电流源；B．电压源；C．功率源。（A）三、简答题（回答简明扼要，不必论述。每小题4分，共16分）1．影响电容传感器测量精度的主要因素有：温度变化、极板间电场的边缘效应、寄生电容。2．热电偶热电效应的必要且充分条件是：组成热电偶的两导体A和B的热电特性不同，两接触点T和T0的温度不同。3．热电偶冷端温度补偿的方法有：冰浴法、冷端温度校正法、延伸导线法、电桥法4．何谓压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施力使它变形时，在介质内部将产生极化现象，而在介质的两个表面会产生数量相等、符号相反的电荷，形成电场；当外力去掉后，电场消失；当外力方向改变时，电场极性也随着改变。这种现象被称之为压电效应。四、分析题（观点正确、论述简明、图示清晰。每小题5分，共10分）1．为什么常在电容传感器极板间插入云母片？电容传感器的电容量很小，一般为几PF至几十PF，任何微小的测量误差都可能使电容传感器灵敏度大大下降。为了提高灵敏度，电容传感器极间距离d取得很小（小于1mm）；但过小的d容易引起电容器极间电击穿，为此可考虑在极板间插入云母片，因为云母的介电系数比空气高约7倍，因而极间插入云母片后，可适当减小极间距离，以提高灵敏度。2．试分析热电偶的中间导体定理在实际测温中的作用？热电偶的中间导体定理是：在用热电偶测温时，在热电偶回路中接入第三种导体，只要第三种导体的两端温度相同，则不影响热电偶回路的总电势。热电偶测温时，通常为冷端开路，串接入测温仪表。根据中间导体定理，不会影响原来热电偶回路电势的大小，因而在实际测温中十分有用。五、应用题（原理正确、论述简明、图示清晰。每小题11分，共44分）1．试作图说明电容传感器测量电缆芯线偏心度的方法和原理？利用变极板间距离型差动电容传感器原理，可以组成检测电缆芯线的偏心度计，如右图所示。设芯线不偏心时，芯线对左、右两极板的距离相等，此时芯线与两极板间的电容C1=C2。设芯线如图示左偏时，芯线对左、右两极板的距离不等，此时芯线与左、右两极板间的电容C1≠C2，根据两电容之差△C的大小，即可得到偏心度△d的大小。2．试作图说明如何用延伸导线法实现热电偶冷端温度补偿？当热电偶冷端温度易受热端被测温度影响时，此时应先用补偿导线将热电偶冷端延伸到远离被测温度现场，使新的冷端处在比较稳定的温度环境中，如右图所示。所采用的延伸导线A、B在一定的范围内应具有与热电偶导体A、B相同或相近的热电特性，且要求延伸导线与热电极两联接点T。温度必须相同；延伸后新的冷端温度不为0℃时，还必须进行冷端温度修正。3．试分析下图所示电路温度自动控制原理？右图是用热敏电阻实现温度自动控制的电加热器电路。测温时，由于温度变化引起热敏电阻RT阻值的变化，从而导致差分电路中晶体管V1集电极电位改变，二极管D2分流大小改变，电容C充电电流大小发生变化，电容C上充电电压达到单结晶体管V3的峰点电压所需的时间改变，其输出脉冲产生相移，致使晶闸管V4导通角改变，从而控制加热丝的电流，达到温度自动控制的目的。4．试分析下图所示压电传感器测量电路工作原理？左图是电压输出型压电传感器典型测量电路。前置放大器OPA604是美国BB公司生产的双列直插式8脚运算放大器，该放大器输入级采用P沟道场效应管，因而具有很高的输入阻抗，其差模输入阻抗为1012Ω∥8PF，共模输入阻抗为1012Ω∥10PF，总失真在增益为1、f=1KHZ时为0.0003%。图中1MΩ为运放静态偏流通道电阻；压电输出信号经屏蔽线联至运放输入端，该运放工作在同相输入比例运算状态，不但有极高的输入电阻有较高的灵敏度，增益约为100倍。