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遼寧業(yè)大學(xué)試題標(biāo)準(zhǔn)答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)二、簡答題（本大題共6小題，每小題5分，共30分）1、引起零點(diǎn)殘余電壓的原因是什么？如何消除零點(diǎn)殘余電壓？答：產(chǎn)生零點(diǎn)殘余電壓的原因是：傳感器的兩個(gè)二次繞組的電氣參數(shù)與幾何尺寸不對(duì)稱；傳感器磁性材料磁化曲線的非線性；勵(lì)磁電壓本身含高次諧波。消除辦法：盡可能保證傳感器的幾何尺寸、繞組線圈電氣參數(shù)和磁路的對(duì)稱；采用適當(dāng)?shù)臏y量電路，如相敏檢波整流電路。2、什么是正壓電效應(yīng)？什么是逆壓電效應(yīng)？什么是縱向壓電效應(yīng)？什么是橫向壓電效應(yīng)？ 答：正壓電效應(yīng)就是對(duì)某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其變形時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其出現(xiàn)電荷聚集的現(xiàn)象。當(dāng)在片狀壓電材料的兩個(gè)電極面上加上交流電壓，那么壓電片將產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形，壓電材料的這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應(yīng)，也稱為逆壓電效應(yīng)。沿石英晶體的x軸（電軸）方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”。沿石英晶體的y軸（機(jī)械軸）方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”。3、什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電動(dòng)勢與哪些因素有關(guān)？如何提高霍爾傳感器的靈敏度？答、當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場中時(shí)，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。答：霍爾電動(dòng)勢霍爾電動(dòng)勢與霍爾電場、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的厚度d、電子平均運(yùn)動(dòng)速度v、磁場感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I有關(guān)。霍爾傳感器的靈敏度。為了提高霍爾傳感器的靈敏度，霍爾元件常制成薄片行。又因?yàn)榛魻栐撵`敏度與載流子的濃度成反比，所以可采用自由電子濃度較低時(shí)的材料作霍爾元件。4、什么是光電效應(yīng)和光電器件？光電效應(yīng)有哪幾大類？每種光電效應(yīng)對(duì)應(yīng)的常用光電器件都有哪些？答：所謂光電效應(yīng)，是指物體吸收了具有一定能量的光子后所產(chǎn)生的電效應(yīng)。根據(jù)光電效應(yīng)原理工作的光電轉(zhuǎn)換器件稱為光電器件；光電效應(yīng)分為內(nèi)光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)，外光電效應(yīng)：是指在光線作用下，電子逸出物體表面的現(xiàn)象。相應(yīng)的光電器件主要有光電管和光電倍增管；內(nèi)光電效應(yīng)：是指在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或者產(chǎn)生光生電動(dòng)勢的現(xiàn)象，它可分為光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)常用的器件有：光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏晶體管。5、采用熱電阻測量溫度時(shí)，常用的引線方式主要有哪幾種？試述這幾種引線方式各自的特點(diǎn)及適用場合？答：熱電阻常用的引線方式主要有：兩線制、三線制、四線制。兩線制的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、費(fèi)用低，但是引線電阻及其變化會(huì)帶來附加誤差。主要適用于引線不長、測溫精度要求較低的場合。三線制的特點(diǎn)是可較好地減小引線電阻的影響，主要適用于大多數(shù)工業(yè)測量場合。四線制的特點(diǎn)是精度高，能完全消除引線電阻的影響，主要適用于實(shí)驗(yàn)室等高精度測量場合。6、分析微波傳感器的主要組成及其各自的功能。答：微波傳感器主要包括：微波發(fā)生器、微波天線及微波檢測器。微波發(fā)生器是產(chǎn)生微波的裝置；微波天線用于將振蕩器產(chǎn)生的微波信號(hào)發(fā)射出去的裝置；微波檢測器用于探測微波信號(hào)的裝置。四、分析計(jì)算題（共4題，共計(jì)35分）1、（7分）某溫度傳感器為時(shí)間常數(shù)的一階系統(tǒng)，當(dāng)傳感器受突變溫度作用后，試求傳感器指示出溫度最終輸出值的三分之一和二分之一所需的時(shí)間。解：傳感器受突變溫度可以看作輸入是階躍函數(shù)，對(duì)于一階系統(tǒng)，其階躍輸入響應(yīng)為，當(dāng)輸出達(dá)到輸入的三分之一時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間同理，當(dāng)當(dāng)輸出達(dá)到輸入的二分之一時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間2、（6分）某一電容測微儀,傳感器的圓形極板半徑,工作初始間隙,問(1) 工作時(shí),如果傳感器與工件的間隙變化量時(shí),電容變化量是多少?(2) 如果測量電路的靈敏度,讀數(shù)儀表的靈敏度,在時(shí),讀數(shù)儀表的示值變化多少格?解：（1）（2）系統(tǒng)總的靈敏度為：所以讀數(shù)儀表的示值變化為：3、（6分）某霍爾元件尺寸(l, b, d)為1.0cm*0.35cm*0.1cm，沿l方向通以電流I=1.0mA，在垂直lb面加有均勻磁場B=0.3T，傳感器的靈敏度系數(shù)為22V/A*T, 求其輸出霍爾電動(dòng)勢和載流子濃度。解：霍爾電勢為4、（10分）用兩只K型熱電偶測量兩點(diǎn)溫差，其連線如圖所示，已知，顯示儀表顯示的溫差電勢為15.24mV，（1）試問兩點(diǎn)溫差為多少；（2）后來發(fā)現(xiàn)溫度下的那只熱電偶錯(cuò)用E型熱電偶，其它都正確，試求兩點(diǎn)實(shí)際溫差。（已知K型熱電偶e（420，0）=17.241mV，e（30，0）=1.203 mV，e（49.5，0）=2.001mV，e（40，0）=1.611mV， e（360，0）=14.708mV，e（440，0）=18.088mV；E型熱電偶e（420，0）=30.546 mV，e（30，0）=1.801mV；）解：（1）由測溫原理知：eAB（t1，t0）- eAB（t2，t0）=15.24eAB（t1，0）- eAB（t2，0）=15.24eAB（t2，0）= eAB（t1，0）- 15.24= eAB（420，0）-15.24=17.241-15.24=2.001mV （4分）由e（49.5，0）=2.001mV ，t2=49.5，t=420-49.5=370.5（2）（2）：eABE（t1，t0）- eABK（t2，t0）=15.24eABE（t1，0）-eABE（t0，0）- eABK（t2，0）-eABK（t0，0）=15.24eAB（t2，0）= eABE（t1，0）-eABE（t0，0）+ eABK（t0，0）- 15.24= eABE（420，0）-eABE（30，0）+ eABK（30，0）- 15.24=30.546-1.801+1.203-15.24=14.708 （4分）由e（360，0）=14.708mV ，t2=360，t=420-360=60（2分）5、（6分）試計(jì)算的階躍折射率光纖的數(shù)值孔徑值。如果光纖外部介質(zhì)的，求最大入射角的值。解：四、綜合設(shè)計(jì)分析題（本大題共15分）在如圖所示的懸梁測力系統(tǒng)中，可能用到的四個(gè)相同特性的電阻應(yīng)變片為，各應(yīng)變片靈敏系數(shù)，初值為。當(dāng)試件受力F時(shí)，若應(yīng)變片要承受應(yīng)變，則其平均應(yīng)變?yōu)?。測量電路的電源電壓直流3V。（1）若只用一個(gè)電阻應(yīng)變片構(gòu)成單臂測量電橋，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。（2）若要求用兩個(gè)電阻應(yīng)變片測量，且既要保持與單臂測量電橋相同的電壓靈敏度，又要實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，請?jiān)趫D中標(biāo)出兩個(gè)應(yīng)變片在懸梁上所貼的位置；繪出轉(zhuǎn)換電橋，標(biāo)明這兩個(gè)應(yīng)變片在橋臂中的位置。（3）要使測量電橋電壓靈敏度提高為單臂工作時(shí)的4倍，請?jiān)趫D中標(biāo)出各應(yīng)變片在懸梁上所貼的位置；繪出轉(zhuǎn)換電橋，標(biāo)明各應(yīng)變片在各橋臂中的位置；并給出此時(shí)電橋輸出電壓及電橋非線性誤差的大小。解：解：（1）設(shè)用電阻應(yīng)變片R1作測量電橋的測量臂，其他橋臂電阻初值為。設(shè)當(dāng)R1有變化時(shí)，電橋輸出電壓為非線性誤差：（2）應(yīng)該在懸梁臂的正（或反）面沿梁的向貼測量應(yīng)變片R1，沿著與梁的軸向垂直的方向貼溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2，使得測量應(yīng)變片和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片處于同一溫度場中，如下圖所示。（3）要使電橋電壓靈敏度為單臂工作時(shí)的四倍，則應(yīng)該在懸梁的正反面對(duì)于貼上四個(gè)相同的應(yīng)變片，兩個(gè)受拉應(yīng)變，兩個(gè)受壓應(yīng)變，形成全橋差動(dòng)電橋，如下圖所示。此時(shí)，（1）全橋電路如圖所示。所以電橋輸出電壓為初始狀態(tài)（F=0）時(shí)，所以；當(dāng)時(shí)，所以，因?yàn)樗詫?duì)上式作近似處理，略去分母中的項(xiàng)及分子中的高次項(xiàng)，則設(shè)軸向應(yīng)變?yōu)?，則徑向應(yīng)變?yōu)椋蓚鞲衅鞯慕Y(jié)構(gòu)示意圖可知，當(dāng)傳感器受力F時(shí)，應(yīng)變片R1和R3產(chǎn)生的應(yīng)變效應(yīng)為，而應(yīng)變片R2和R4的應(yīng)變?yōu)?。又?yīng)力，所以，應(yīng)變所以， ，代入U(xiǎn)0計(jì)算公式中可得2、工作原理：當(dāng)傳感器彈性元件受到沿軸向的外力F時(shí)，將產(chǎn)生一定形變從而引起粘貼在彈性元件上的四個(gè)應(yīng)變片（兩個(gè)沿軸向粘貼，另兩個(gè)沿徑向粘貼）