传感器与检测技术试题及标准答案已做

传感器与检测技术传感器与检测技术试题及答试题及答 案案 已做已做 作者 日期 2 2 传感器与检测技术试题传感器与检测技术试题 一、填空填空 （20 分） 1 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. 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 电流时的霍尔电势大小。 4.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差 电势组成的， 其表达式为 Eab （T， To） T T   T T 0 0 lnln k k e e N N A A   T T T T0 0  A A     B B d d T T 。 N N B B 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） 6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电 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） 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，原方和副方互感 M 的大小与原方线圈 的匝数成（①正比，②反比，③不成比例） ，与副方线圈的匝数成（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 3 3 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热是由两种导体的接触电热和单一导体 的温差电热组成。 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 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。 5.磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端 产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应 （霍尔效应）而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场， 位移，压力。 （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） 简答题简答题 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度 （20 分） 镍铬-镍硅热电偶分度表 123456789测 量 端 0 mv热电动势 温度℃ -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 00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36 100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76 200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16 2 简述热电偶的工作原理。 （6 分） 答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 4 4 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。 （6 分） 答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。 4 简述电阻应变片式传感器的工作原理（6 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。 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） 答传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。 而传感器的输 入输出特性是其基本特性，一般把传感器作为二端网络研究时， 输入 输出特性是二端网络的外部特性， 即输入量和输出量的对应关系。 由 于输入量的状态（静态、动态）不同分静态特性和动态特性。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。动态特 性指当输入量随时间变化时传感器的输入-输出特性。可以从时域和 频域来研究动态特性 2、简述霍尔电动势产生的原理。 （5 分） 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 5 5 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。 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） 答在外界温度变化的条件下， 由于敏感栅温度系数 t 及栅丝与试件 膨胀系数（ g 与 s ）之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实 应变同数量级的误差。 二、寄生电容与电容传感器相