西南大學(xué)傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題及答案

1、西南大學(xué)2015年傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題一、填空：（20分）1，檢測(cè)系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有測(cè)量范圍、精度等級(jí)、靈敏度、線(xiàn)性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、可靠性等。（2分）2.霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流作用下的霍爾電勢(shì)大小。 霍爾元件的靈敏度與元件材料的霍爾常數(shù)有關(guān)，還與霍爾元件的幾何尺寸有關(guān); 霍爾元件的霍爾電極要求歐姆接觸?；魻柺絺鞲衅骺捎脕?lái)測(cè)量電流，磁場(chǎng)，位移，壓力。3、光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線(xiàn)照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類(lèi)。第一類(lèi)是利用在光線(xiàn)作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng),這類(lèi)元件有光電管、光電倍增管；第二類(lèi)是利用在光

2、線(xiàn)作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電 效應(yīng)，這類(lèi)元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管；第三類(lèi)是利用在光線(xiàn)作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光生伏特效應(yīng)，這類(lèi)元件有光電池。4. 熱電偶的測(cè)溫原理熱電效應(yīng);熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的。國(guó)際電工委員會(huì)推薦工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶 8 種在熱電偶冷端溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法（即冷端延長(zhǎng)線(xiàn)法）的作用是將熱電偶的參考端移至離熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方，以減小冷端溫度變化的影響。5.壓電式傳感器的工作原理是：某些晶體或多晶陶瓷，當(dāng)沿著一定方向受到外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在某兩個(gè)表面上產(chǎn)生大小相等符號(hào)相反的電荷

3、，這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)晶體施加一定外電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。（2分） 壓電材料可分為三大類(lèi)：壓電晶體（包括石英晶體和其他單晶體材料）、壓電陶瓷、新型壓電材料（如壓電半導(dǎo)體、有機(jī)高分子材料等)。6. 變氣隙長(zhǎng)度式自感傳感器，用來(lái)測(cè)量線(xiàn)位移，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線(xiàn)圈電感量（增加減小不變）變氣隙面積式傳感器，用來(lái)測(cè)量角位移，當(dāng)氣隙面積增大時(shí)，鐵芯上的線(xiàn)圈電感量（增加減小不變）7. 檢測(cè)系統(tǒng)(儀表)產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因有：測(cè)量原理的局限、測(cè)量方法的不盡完善、環(huán)境因素和外界干擾的存在以及測(cè)量過(guò)程可能會(huì)影響被測(cè)對(duì)象的原有狀態(tài)等 儀表的精度等級(jí)是用儀表的（

4、 相對(duì)誤差 絕對(duì)誤差 引用誤差）來(lái)表示的； 根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì)（或出現(xiàn)的規(guī)律），測(cè)量誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三類(lèi)。 系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：固定的、或按一定規(guī)律變化的，可設(shè)法確定并消除。 隨機(jī)誤差的特點(diǎn)：對(duì)每次測(cè)量而言，測(cè)量誤差是沒(méi)有規(guī)律的，以隨機(jī)方法出現(xiàn)，但在多次重復(fù)測(cè)量中其總體是符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。 粗大誤差的特點(diǎn)：誤差值較大，明顯表現(xiàn)為測(cè)量結(jié)果異常，可通過(guò)物理的或拉依達(dá)法或格拉布斯法加以剔除。 工程上常用的粗大誤差的判斷準(zhǔn)則有：拉伊達(dá)(萊因達(dá))準(zhǔn)則和格拉布斯(Grubbs)準(zhǔn)則 拉伊達(dá)準(zhǔn)則的鑒別值為3，其中=，拉伊達(dá)準(zhǔn)則只適用于測(cè)量次數(shù)較多（n 25）、測(cè)量誤差分布接近正態(tài)分布的情況。

5、8. 平行板電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出被測(cè)量間的關(guān)系，除（ 變面積型 變極距型 變介電常數(shù)型）外是線(xiàn)性的。（2分） 9. 電位器傳器的（線(xiàn)性），假定電位器全長(zhǎng)為Xmax, 其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx = （ Xmax/x Rmax,x/Xmax Rmax, Xmax/XRmax X/XmaxRmax）來(lái)計(jì)算， 電位器或電阻傳感器按特性不同，可分為線(xiàn)性電位器和非線(xiàn)性電位器。線(xiàn)性電位器的理想空載特性曲線(xiàn)具有嚴(yán)格的線(xiàn)性關(guān)系。假定電位器全長(zhǎng)為Xmax，其總電阻為Rmax，它的滑臂間的阻值可以用Rx=來(lái)計(jì)算。假定加在電位器A、B之間的電壓為Vmax，則輸出電壓為Vx=。10、傳感器

6、是能以一定精確度把某種被測(cè)量（主要為各種非電的物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為（便于人們應(yīng)用、處理）另一參量（通常為電參量）的器件或測(cè)量裝置。 傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件 和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件組成。檢測(cè)是指在生產(chǎn)、科研、試驗(yàn)及服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域，為及時(shí)獲得被測(cè)、被控對(duì)象的有關(guān)信息而實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)地對(duì)一些參量進(jìn)行定性檢查和定量測(cè)量。 11、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為 _金屬_ 材料和_半導(dǎo)體_體材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電阻發(fā)生變化，其中的電阻變化主要是由 _幾何尺寸變化 造成的，而的電阻變化主要是由 壓阻效應(yīng) 造成的。 半導(dǎo)體 材料傳感器的靈敏度較大。二、簡(jiǎn)答題

7、1. 用K型熱電偶測(cè)量某低溫箱溫度，把熱電偶直接與電位差計(jì)相連接。在某時(shí)刻，從電位差計(jì)測(cè)得熱電勢(shì)為-1.19mv，此時(shí)電位差計(jì)所處的環(huán)境溫度為15，試求該時(shí)刻溫箱的溫度是多少度？（20分）K型熱電偶分度表測(cè)量端溫度0123456789熱電動(dòng)勢(shì)(mv)-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+00.000.040.080.1

8、20.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16解：查K型熱電偶分度表，EK(15,0)=0.60 mv 設(shè)被測(cè)溫度為t,則：EK(t,0)=-1.19+0.60=-0.59 查K型熱電偶分度表，得：t=-152 簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。（6分）答：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)

9、勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。2+ 簡(jiǎn)述熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)使用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)時(shí)必須注意的問(wèn)題。答：1）補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)只能在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)（一般為0100）與熱電偶的熱電勢(shì)相等或相近；2）不同型號(hào)的熱電偶有不同的補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)；3）熱電偶和補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的二個(gè)接點(diǎn)要保持同溫；4）補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)有正負(fù)極，分別與熱電偶的正負(fù)極相連；5）補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)的特性只是延伸熱電偶的自由端，當(dāng)自由端溫度T00時(shí)，還需進(jìn)行其他補(bǔ)償和修正。3 以石英晶體為例簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。（6分）答：石英晶體在沿一定的方向受到外力的作用變形時(shí)，由于內(nèi)部電極化現(xiàn)象同時(shí)在兩個(gè)表面上產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)到不帶電的

10、狀態(tài)；而當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷的極性隨著改變。晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比。這種現(xiàn)象稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。反之，如對(duì)石英晶體施加一定變電場(chǎng)，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，外電場(chǎng)撤離，變形也隨之消失，稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。4 簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理（6分）答：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。5、簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。（5分）答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直于薄片)中，當(dāng)有電流I流過(guò)時(shí)，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后

11、端面形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時(shí)，電子積累也平衡，這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱(chēng)為霍爾電勢(shì)UH。6、分析應(yīng)變片式傳感器產(chǎn)生溫度效應(yīng)的原因，并闡述進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?。?0分）答：原因：1. 溫度變化引起應(yīng)變片敏感柵電阻變化而產(chǎn)生附加應(yīng)變； 2. 試件材料與敏感材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同，使應(yīng)變片產(chǎn)生附加應(yīng)變。 溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?.應(yīng)變片自補(bǔ)償法 2.橋路補(bǔ)償法 3. 熱敏電阻補(bǔ)償法二、寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度，它的變化為虛假信號(hào)影響傳感器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。（15分） 電容傳感器測(cè)量系統(tǒng)中要消除和

12、減小寄生電容可采用如下方法：1. 采用“驅(qū)動(dòng)電線(xiàn)”技術(shù)2. 采用組合式與集成技術(shù)3. 整體屏蔽法二、電容傳感器工作在高溫、高濕及高頻激勵(lì)條件下，電容的附加損耗等影響將不可忽視，試分析這時(shí)電容傳感器的等效電路及等效電容，并說(shuō)明為什么電容傳感器在使用過(guò)程中改變激勵(lì)頻率或更換傳輸電纜，必須對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重新進(jìn)行標(biāo)定。 答：這時(shí)電容傳感器的等效電路如圖所示： 圖中C為傳感器電容，RP為低頻損耗并聯(lián)電阻，它包括極板間漏電和介質(zhì)損耗等影響；RS為高溫、高濕及高頻激勵(lì)工作時(shí)串聯(lián)損耗電阻，它包括導(dǎo)線(xiàn)、極板間和金屬支座等損耗電阻；L為電容器及引線(xiàn)電感；CP為寄生電容。在實(shí)際工作中，特別在高頻激勵(lì)下，L的影響尤其重要

13、，因此其等效電路可簡(jiǎn)化為： 其等效電容為： 由此可看出，電容傳感器在使用過(guò)程中改變激勵(lì)頻率或更換傳輸電纜，其等效電容將發(fā)生變化，因此必須對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重新進(jìn)行標(biāo)定。三、在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量金屬板的厚度，非金屬板材的鍍層厚度時(shí)常用渦流傳感器。試簡(jiǎn)要敘述說(shuō)明利用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度的工作原理及實(shí)現(xiàn)工藝。（15）三、 光纖傳感器的工作原理。（4分）答：光纖工作的基礎(chǔ)是光的全反射，當(dāng)射入的光線(xiàn)的入射角小于臨界角時(shí)，光在纖芯和包層的界面上就會(huì)產(chǎn)生全反射，并在光纖內(nèi)部反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。光纖傳感器按其工作原理來(lái)分有功能型與非功能型兩大類(lèi)。功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的的波導(dǎo)，而且具有測(cè)量

14、的功能。非功能型光纖傳感器其光纖只是作為傳光的媒介，還需加上其他敏感元件才能組成傳感器。四、什么是傳感器靜態(tài)特性。（4分）答：傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入輸出特性。三、什么叫做熱電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)？說(shuō)明勢(shì)電偶測(cè)溫原理。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說(shuō)明減小誤差的方法（10分）答：熱電動(dòng)勢(shì)：兩種不同材料的導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）A、B串接成一個(gè)閉合回路，并使兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下，那么回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)。熱電勢(shì)主要由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)兩部分組成。 接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子，其密度不同而在接觸處形成的熱電勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)

15、的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)。溫差電動(dòng)勢(shì)：是在同一根導(dǎo)體中，由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電勢(shì)。熱電偶測(cè)溫原理：熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng)，就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同，那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。 誤差因素：參考端溫度受周?chē)h(huán)境的影響措施：補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)法 計(jì)算修正法 自由端恒溫法 自動(dòng)補(bǔ)償法四、霍爾元件能夠測(cè)量哪些物理參數(shù)？霍爾元件的不等位電勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？（10分）答：霍爾組件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、角度、轉(zhuǎn)速、

16、壓力、功率等。 霍爾組件的不等位電勢(shì)是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無(wú)外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電勢(shì)，可用輸出的電壓表示。 溫度補(bǔ)償方法： a 恒流源供電的分流電阻法； b 熱敏電阻法一、 簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）1、 光電池的工作原理，指出它應(yīng)工作在電流源還是電壓源狀態(tài)。答：光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式的有源器件。它有較大面積的P一N結(jié)，當(dāng)光照射在P一N結(jié)上時(shí)則在結(jié)的兩端出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)。它應(yīng)工作在電壓源狀態(tài)。2、 按照傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器的特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖（單模/多模），為什么？答：功能型(或稱(chēng)物性型、傳感型)光纖不僅作為光傳播的波導(dǎo)而且具有測(cè)量的功能。

17、它主要靠被測(cè)對(duì)象調(diào)制或改變光纖的傳輸特性，從而對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸，所以只能用單模光纖。對(duì)非功能型(或稱(chēng)結(jié)構(gòu)型、傳光型)光纖傳感器， 其光纖只是作為傳光的媒介，要求傳輸?shù)墓饬猎蕉嘣胶?，所以它主要用多模光纖，也可用單模光纖。3、 傳感器的定義和組成？畫(huà)出自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖，并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用。答：傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)原理框圖：傳感器直接與被測(cè)對(duì)象聯(lián)系，即傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)源，是檢測(cè)系統(tǒng)中十分重要的部分，其性能的好壞直接影響檢測(cè)系統(tǒng)的精度和其他指標(biāo)。傳感器的作用是感受被測(cè)量并轉(zhuǎn)換

18、成可用輸出信號(hào)傳送給信號(hào)調(diào)理單元。4、 試列出你所學(xué)過(guò)的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測(cè)量，哪些用于接觸式測(cè)量，測(cè)量何種物理量？（各3種）答：非接觸式測(cè)量：a) 熱電式傳感器：測(cè)量溫度b) 光纖傳感器：測(cè)量光信號(hào)c) 核輻射傳感器：測(cè)量核輻射粒子接觸式測(cè)量：a) 電位器式壓力傳感器：測(cè)量壓力b) 應(yīng)變片式電阻傳感器：測(cè)量位移c) 應(yīng)變式扭矩傳感器：測(cè)量扭矩5、 光電效應(yīng)可分為哪三種類(lèi)型，簡(jiǎn)單說(shuō)明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。答：光電效應(yīng)可分為：a) 外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類(lèi)。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這

19、種特性的材料制造的。b) 內(nèi)光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類(lèi)。c) 光生伏特效應(yīng)：利用光勢(shì)壘效應(yīng)，光勢(shì)壘效應(yīng)指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢(shì)。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。6、 光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類(lèi)型？傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器按照其特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖？答：光纖工作的基礎(chǔ)是光的全反射，當(dāng)射入的光線(xiàn)的入射角小于纖芯與包層間的臨界角時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全反射，并在光纖內(nèi)部反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。 按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。 傳感型（功能型）光纖傳感器應(yīng)該選用單模光纖

20、，傳輸型光纖傳感器應(yīng)選用多模光纖。7、 什么是應(yīng)變片的靈敏系數(shù)？請(qǐng)解釋它與金屬絲靈敏系數(shù)的區(qū)別。答： 應(yīng)變片一般做成絲柵狀，測(cè)量應(yīng)變時(shí)，將應(yīng)變片貼在試件表面上，在其軸線(xiàn)方向的單向應(yīng)力作用下，應(yīng)變計(jì)阻值的相對(duì)變化與試件表面軸向應(yīng)變之比即為應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與相應(yīng)長(zhǎng)度單根應(yīng)變絲的靈敏系數(shù)不同，一般情況下，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)小于相應(yīng)長(zhǎng)度單根應(yīng)變絲的靈敏系數(shù),原因有:第一 ,單向應(yīng)力作用下產(chǎn)生的應(yīng)變,在傳遞到敏感柵的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生失真；第二，絲沿長(zhǎng)度方向承受應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片彎角部分也承受應(yīng)變，但由于存在橫向效應(yīng),其截面積變大，則應(yīng)變片直線(xiàn)部分電阻增加時(shí)，彎角部分的電阻值減少，使靈敏系數(shù)下降。

21、二、 分析/證明題（32分，8分/題）1、 壓電式傳感器更適用于靜態(tài)測(cè)量，此觀點(diǎn)是否正確，分析原因。答:不正確。壓電式傳感器的工作原理是基于壓電材料的壓電效應(yīng)。1) 壓電式傳感器對(duì)被測(cè)量的變化是通過(guò)其壓電元件產(chǎn)生電荷量的大小來(lái)反映的，故它相當(dāng)于一個(gè)電荷源。 2) 壓電元件電極表面聚集電荷時(shí)，它又相當(dāng)于一個(gè)以壓電材料為電介質(zhì)的電容器，其電容量為： 因此壓電傳感器可以等效成一個(gè)與電容相并聯(lián)的電荷源，如圖所示。在開(kāi)路狀態(tài)，輸出端電荷為： 壓電傳感器也可以等效為一個(gè)與電容相串聯(lián)的電壓源，如圖所示。在開(kāi)路狀態(tài)下，電容器上的電壓Ua為： 由等效電路可見(jiàn),由于壓電傳感器的內(nèi)部信號(hào)電荷存在泄露,對(duì)于靜態(tài)或低頻

22、準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)量存在誤差,只適用于動(dòng)態(tài)測(cè)量。2、 Pt100和Cu50各代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測(cè)量電橋之三線(xiàn)、四線(xiàn)連接法的主要作用。分別代表鉑電阻傳感器（溫度為0時(shí)電阻為100），銅電阻傳感器(溫度為0時(shí)電阻為50)。 熱電阻傳感器測(cè)量電橋之三線(xiàn)、四線(xiàn)連接法的主要作用是消除在熱電阻安裝的地方與儀表相距遠(yuǎn)時(shí)，連接導(dǎo)線(xiàn)電阻所造成的測(cè)量誤差。3、 用K熱電偶測(cè)量爐溫，其儀表示值為600，而冷端溫度t0為65，則實(shí)際溫度為665，對(duì)不對(duì)？為什么？應(yīng)如何計(jì)算？K型熱電偶分度表測(cè)量端溫度0123456789熱電動(dòng)勢(shì)(mv)+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121

23、.16+602.442.482.522.562.602.642.702.732.772.81+60024.9124.9524.9925.0325.0825.1225.1625.2025.2525.29+62025.7625.8025.8425.8825.9225.9726.0126.0526.0926.12+64026.6026.6426.6926.7326.7726.8126.8626.9026.9426.98+66027.4527.5027.5327.5727.6227.6627.7027.7427.7827.83答：不對(duì)。因一般熱電偶測(cè)溫儀表冷端補(bǔ)償溫度為室溫(即20),此例冷端溫度為6

24、5,應(yīng)以下計(jì)算: E(t,0)= E(600,0)+ E(65,20)查K分度表得: E(600,0)=24.91mV E(65,0)=2.64 mV E(20,0)=0.80 mV =26.75 (mV)查K分度表得: t=643 12系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬無(wú)關(guān)，請(qǐng)問(wèn)這種說(shuō)法正確嗎？試述理由。答：不正確。傳感器的響應(yīng)帶寬會(huì)限制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬。4、 溫度對(duì)光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償，此觀點(diǎn)正確否，為什么？答：不正確。因?yàn)榘雽?dǎo)體材料容易受溫度影響，而其直接影響光電流的值，所以還需要溫度補(bǔ)償裝置。三、 下面是熱電阻測(cè)量電路，電路中已知R1、R2、R3

25、和E，且R1=R3，Rt是熱電阻,說(shuō)明電路工作原理,且說(shuō)明Ra應(yīng)如何調(diào)整。E 答：1) 該熱電阻測(cè)量電路由熱電阻、測(cè)量電橋和顯示電表組成。圖中G為指示電表，R1、R2、R3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過(guò)電阻分別為r2、r3、Rg的三個(gè)導(dǎo)線(xiàn)和電橋連接，r2和r3分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們和Rg分別接在指示電表和電源的回路中，其電阻變化也不會(huì)影響電橋的平衡狀態(tài)，電橋在零位調(diào)整時(shí)，應(yīng)使R2=Ra+Rt0, Rt0為熱敏電阻在參考溫度（如0C）時(shí)的電阻值。四、分析、計(jì)算題：（20分）二、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R2=R3=R是固定電阻，R1與R4是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1受拉，R4受壓，R=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片應(yīng)變后電阻值的變化量。試證明：。（10分）證明： 略去的二次項(xiàng),即可得三、分析、計(jì)算題：（35分）1、設(shè)5次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.8cm、10.0m、10.