传感器试卷题

试题卷1一、填空：（20分）1.测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分）2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势的大小。（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光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管；第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应，这类元件有光敏电阻；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应，这类元件有光电池、光电仪表。4.热电偶所产生的热电动势是两种导体的接触电动势和单一导体的温差电动势组成的，其表达式为Eab（T，To）=TBATTBAdNNTTek)(ln)(00。在热电偶温度补偿中补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。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，从而引起极化现象，这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形，这种现象称为负压电效应。（2分）试题卷24.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。试题卷4一、填空题：（40分）1.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。2.电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属___材料和②____半导体_____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_电阻应变效应___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的大小与绕组匝数成正比，与穿过线圈的磁通____成正比，与磁回路中磁阻____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_绝对误差____、相对误差_______和引用误差_____三类，其中___绝对误差__可以通过对多次测量结果求平均____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__材料中电子溢出表面的_________现象，即外光电效应，___光电管以及光电倍增管_传感器属于这一类；第二类是利用在光线作用下材料电阻率发生改变的______现象，即内光电效应。光敏电阻传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下光势垒现象，即_光生伏特_____效应，光敏二极管及光敏三极管______传感器属于这一类。6.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的，其表达式为Eab（T,To）=TBATTBAdNNTTek)(ln)(00。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。7.偏差式测量是指测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差）决定被测量的测量方法；零位测量是指测量过程中，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测量方法；微差式测量是指将被测的未知量与已知的标准量进行比较，并取得差值，然后用偏差法测得此差值的方法。试题卷57.光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。如果两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角θ=0.1°，则莫尔条纹的宽度B=11.43㎜莫尔条纹的放大倍数K=573.2。（6分）8.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征。（5分）试题卷6二简答题1.光纤传感器的工作原理。（4分）答：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。4.简述电阻应变片式传感器的工作原理。（4分）答：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。5.什么是传感器静态特性？（4分）答：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。6.改善传感器性能的技术途径有哪些？（4分）答：进行可靠性设计。其典型的设计程序如下：首先是明确可靠性指标，产品的可靠性指标应与产品的功能、性能一起被确定。可靠性指标应符合产品的特点，它可以是单一的可靠性特征值，也可以是由多个可靠性特征值构成的可靠性指标体系，确定产品可靠性指标以后的可靠性设计程序依次：建立系统可靠性模型；可靠性分配；可靠性分析；可靠性预测；可靠性设计和评审；试制品的可靠性试验和最终的改进设计。可靠性设计的原则是：首先要尽量简单，元件少、结构简单、工艺简单、使用简单、维修简单，其次是技术上成熟、选用合乎标准的原材料和元件、采用保守的设计方案。对于看似先进但不够成熟的产品或技术应持慎重的态度。采用局部失效不致对全局造成严重后果和预测可靠性高的方案。8.什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？（6分）答：传感器的可靠性是指传感器在规定条件、规定时间，完成规定功能的能力。可靠性设计程序：①建立系统可靠性模型②可靠性分配③可靠性分析④可靠性预测⑤可靠性设计评审⑥试制品的可靠性试验⑦最终的改进设计可靠性设计原则：①尽量简单、组件少、结构简单②工艺简单③使用简单④维修简单⑤技术上成熟⑥选用合乎标准的原材料和组件⑦采用保守的设计方案试题卷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分式传感器可以提高灵敏度的原理。解：000202lSWL122)(2000002000200020llllSWlSWllSWLLL差分式灵敏度:...1220000lllllLS与单极式传感器灵敏度...120000lllllLS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，电子受到洛伦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，相应的电动势称为霍尔电动势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━N结，当光照射在P━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，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。多模。试题卷102.将一只灵敏度为0.08mV/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mV,求热电偶热端的温度为多少?答：20005008.060T℃试题卷111)用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速度计的灵敏度为5pC/g（g为重力加速度），电荷放大器的灵敏度为50mV/pC，当机器振动达到最大加速度时，相应的输出幅值为2V，求机器的振动加速度。（1pC=10-12C）答：PC40PC/mV50V2a=2s/m2.88g8g/PC5PC40作业1.5