傳感器試題與答案

1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題1班級(jí)姓名學(xué)號(hào)成績(jī)一、填空：（20分）1 .測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有o（2分）2 .霍爾元件靈敏度的物理意義是o（2分）3 .光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下效應(yīng)，這類元件有:第二類是利用在光線作用下效應(yīng)，這類元件有;第三類是利用在光線作用下效應(yīng)，這類元件有o4.熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是電動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T,TO）=o在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷端延長(zhǎng)線法）是在和之間,接入，它的作用。5.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力，從而

2、引起，這種現(xiàn)象稱為。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生，這種現(xiàn)象稱為。（2分）6 .變氣隙式自感法感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵心時(shí)，鐵心上的線圈電感量（增加減小不變）（2分）7 .儀表的精度等級(jí)是用儀表的（相對(duì)誤差絕對(duì)誤差引用誤差）來表示的。（2分）8 .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）外是線性的。（2分）9 .電位器傳器的（線性），假定電位器全長(zhǎng)為為nax,其總電阻為Rmax,它的滑臂間的阻值可以用Rx=（Afnax/xTSnax,x/AinaxTBnax,max/ATSnax切和axMiax）來計(jì)算，其中阻靈敏度Ri=（2P（/?+力）/月t

3、,2P4步力，2A（訂6）/pt,2月少（加力）。（4分）二、用鍥銘一鍥硅熱電偶測(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)得熱電動(dòng)勢(shì)為一L19mV,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攝氏度？（20分）銀輅-銀硅熱電偶分度表測(cè)量端溫度執(zhí)，、電動(dòng)勢(shì)(mV)0123456789-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.2

4、0-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+100.400.440.480.520.560.600.640.680.720.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16三、什么是系統(tǒng)誤差？產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是什么？如何發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差？減少系統(tǒng)誤差有哪幾種方法？（20分）四、下面是熱電阻測(cè)量電路，試說明電路工作原理并計(jì)算（5分）8-21 .已知Rt是PtlOO鉗電阻，且其測(cè)量溫度為T=50,試計(jì)算出及的值和他的值（10分）2 .電路中已知R】、R?、R3和E,試計(jì)算電橋

5、的輸出電壓UAB。（5分）其中（RlOkQ,R2=5kQ,R3=10kQ,E=5V）五、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一溫度傳感器，寫出它的等效電路和測(cè)量電路，分析其工作原理，計(jì)算公式，并說明如何提高傳感器的靈敏度和抗干擾性能。（20分）公(r3傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題1答案班級(jí)姓名學(xué)號(hào)成績(jī)一、填空：（20分）1.測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。（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)度相單位控制電流時(shí)的霍爾電勢(shì)的大小。（2分）3 .光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類。第一類是利用在光線作用下

6、光電了逸出物體表面的外光電效應(yīng),這類元件有光電管、光電倍增管;第二類是利用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng)，這類元件有光敏電阻;第三類是利用在光線作用卜.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),這類元件有光電池、光電儀衣。4.熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)組成的，其表達(dá)式為Eab（T,To）“（1-城加達(dá)+用-5期。在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線法（即冷eNB端延長(zhǎng)線法）是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間,接入延長(zhǎng)線,它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.壓磁式傳感器的工作原理是：某些鐵磁物質(zhì)在外界

7、機(jī)械力作用下，其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力，從而引起極化現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。相反，某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)。（2分）6 .變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵心時(shí)，鐵心上的線圈電感量（增加減小不變）（2分）7 .儀表的精度等級(jí)是用儀表的（相對(duì)誤差絕對(duì)誤差引用誤差）來表示的。（2分）8 .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）外是線性的。（2分）9 .電位器傳器的（線性），假定電位器全長(zhǎng)為為nax、其總電阻為Rmax,它的滑臂間的阻值可以用Rx=（Afnax/xTSnax,x/Amax78nax,Jinax/.I

8、78nax切加laxTSnax）來計(jì)算，其中電阻靈敏度R1-（2P（什拉/At,2PAt/2.4（加/?）/?,24中（出力）。（4分）二、用鍥銘銀硅熱電偶測(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)得熱電動(dòng)勢(shì)為此時(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攝氏度？（20分）銀錦-銀硅熱電偶分度表測(cè)量端執(zhí)，、電動(dòng)勢(shì)(mV)溫度0123456789-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96 -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

9、.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+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.16三、什么是系統(tǒng)誤差？產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因是什么？如何發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差？減少系統(tǒng)誤差有哪幾種方法？（20分）答：當(dāng)我們對(duì)同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：工具誤差：指由

10、于測(cè)量?jī)x表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差。方法誤差：指由于對(duì)測(cè)量方法研究不夠而引起的誤差。定義誤差：是由于對(duì)被測(cè)量的定義不夠明確而形成的誤差。理論誤差：是由于測(cè)量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測(cè)量所引起的誤差。環(huán)境誤差：是由于測(cè)量?jī)x表工作的環(huán)境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗(yàn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是隨時(shí)間在變化，從而引起的誤差。安裝誤差：是由于測(cè)量?jī)x表的安裝或放置不正確所引起的誤差。個(gè)人誤差：是指由于測(cè)量者本人不良習(xí)慣或操作不熟練所引起的誤差。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的方法有：實(shí)驗(yàn)對(duì)比法：這種方法是通過改變產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的條件從而進(jìn)行不同條件的測(cè)量，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。這種方法適用于發(fā)現(xiàn)不變的系統(tǒng)誤差。剩余

11、誤差觀察法：是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)的各個(gè)剩余誤差大小和符號(hào)的變化規(guī)律，直接由誤差數(shù)據(jù)或誤差曲線圖形來判斷有無系統(tǒng)誤差。這種方法適用于發(fā)現(xiàn)有規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差。計(jì)算數(shù)據(jù)比較法：對(duì)同一量測(cè)量得到多組數(shù)據(jù)，通過計(jì)算比較數(shù)據(jù)比較，判斷是否滿足偶然誤差條件，以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法：引入更正值法替換法差值法正負(fù)誤差相消法選擇最佳測(cè)量方案四、下面是熱電阻測(cè)量電路，試說明電路工作原理并計(jì)算（5分）1.已知Rt是Pt100銷電阻， 且其測(cè)量溫度為T=50C,試計(jì)算出代的值和他的值（10分）2 .電路中已知R】、氏、R3和E,試計(jì)算電橋的輸出電壓UAB。（5分）(a)其中(Ri=10kQ,R2=5kQ,R3=

12、10kQ,E=5V)答：該熱電阻測(cè)量溫度電路由熱敏電阻、測(cè)量電阻和顯示儀表組成。圖中G為指示儀表，R1、R2.R3為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過電阻分別為12、c、I的三個(gè)導(dǎo)線和電橋連接，h和3分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的凡分別接在指示儀表和電源的回路中， 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&=期+%為電阻在參考溫度(如0。0時(shí)的電阻值。三線連接法的缺點(diǎn)之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。Rt=RQ(1+At+Bt2)=100l+3.940 xl0-3x50+(-5.802X10-7)X502Q=11

13、9.550五、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一溫度傳感器，寫出它的等效電路和測(cè)量電路，分析其工作原理，計(jì)算公式，并說明如何提高傳感器的靈敏度和抗干擾性能？（20分）自己動(dòng)手實(shí)踐。傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷2班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：一、選擇與填空題：（30分）1 .變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量（增大，減小，不變）。2 .在平行極板電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（變面積型，變極距型，變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。3 .在變壓器式傳感器中，一次側(cè)和二次側(cè)互感M的大小與一次側(cè)線圈的匝數(shù)成（正比，反比，不成比例），與二次側(cè)線圈的匝數(shù)成（正比，反比，不成比例），與回路中

14、磁阻成（正比,反比，不成比例）。4.傳感器是,傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的以及相應(yīng)的組成。5.熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由電動(dòng)勢(shì)和電動(dòng)勢(shì)組成。6.偏差式測(cè)量是指在的方法；零位測(cè)量是指的方法；微差式測(cè)量是的方法。二、簡(jiǎn)答題：（50分）1.簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。（6分）2 .簡(jiǎn)述熱電偶的工作原理。（6分）3 .以石英晶體為例簡(jiǎn)術(shù)壓電效應(yīng)產(chǎn)生的原理。（6分）4 .簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理（6分）5 .什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性， 簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要，而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。（10分）6 .繪圖并說明在使用傳

15、感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，相對(duì)真值、測(cè)量值、測(cè)量誤差、傳感器輸入、輸出特性的概念以及它們之間的關(guān)系。（10分）7 .如圖所示，Rt是PtlOO能電阻，分析下圖所示熱電阻測(cè)量溫度電路的工作原理，以及三線制測(cè)量電路的溫度補(bǔ)償作用。（6分）(a)8-2三、分析、計(jì)算題：（20分）1.分析（線性）電位器式傳感器由于測(cè)量線的線路中的負(fù)載電阻RL帶來的負(fù)載誤差，并計(jì)算它與位移x之間的關(guān)系。（10分）2.分析下圖所示自感傳感器，當(dāng)動(dòng)鐵心左右移動(dòng)（xl,x2發(fā)生變化）時(shí)自感L變化情況。（已知空氣氣隙的長(zhǎng)度為xl和x2,空氣隙的面積為S,磁導(dǎo)率為，線圈匝數(shù)/不變）。（10分）L傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷2答案一、選擇與填空題：

16、（30分）2 .在平行極板電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出電容值之間的關(guān)系中，（變面積型,變極距型，變介電常數(shù)型）是線性的關(guān)系。3 .在變壓器式傳感器中，一次側(cè)和二次側(cè)互感M的大小與一次側(cè)線圈的匝數(shù)成（正比，反比,不成比例），與二次側(cè)線圈的匝數(shù)成（正比,反比，不成比例），與回路中磁阻成（正比,反比，不成比例）。4 .傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量Jf按照定規(guī)彳11轉(zhuǎn)換成可用出信號(hào)的器件或裝置，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)換元件以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。5 .熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)組成。6.偏差式測(cè)量是指在測(cè)量過程中，用

17、儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的方法;零位測(cè)量量指在測(cè)量過程中，用指零儀量的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)耒知量的方法；微差式測(cè)量是綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的方法。二、簡(jiǎn)答題：（50分）1.簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。（6分）答：一塊長(zhǎng)為1、寬為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直于薄片）中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:成績(jī):1.變面積式自感傳感器,當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量（增大,減小，不變）。動(dòng)勢(shì)Ulio這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，也是霍爾電

18、動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生原理。2 .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)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。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)象稱為正壓電效應(yīng)。反之

19、，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，稱為逆壓電效應(yīng)。石英晶體整個(gè)晶體是中性的， 受外力作用而變形時(shí)， 沒有體積變形壓電效應(yīng)，但它具有良好的厚度變形和長(zhǎng)度變形壓電效應(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 .什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性， 簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要， 而在什么頻域條件下一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。（10分）答：傳感器的動(dòng)態(tài)特性是指當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入一輸出特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常

20、量或變化極慢時(shí)傳感器輸入一輸出特性。在時(shí)域條件下只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要， 而在頻域條件下一般要研究傳感器的動(dòng)態(tài)特性。6 .繪圖并說明在使用傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，相對(duì)真值、測(cè)量值、測(cè)量誤差、傳感器輸入、輸出特性的概念以及它們之間的關(guān)系。（10分）答：框圖如下：測(cè)量值是通過直接或間接通過儀表測(cè)量出來的數(shù)值。測(cè)量誤差是指測(cè)量結(jié)果的測(cè)量值與被測(cè)量的真實(shí)值之間的差值。當(dāng)測(cè)量誤差很小時(shí)，可以忽略，此時(shí)測(cè)量值可稱為相對(duì)真值。7 .如圖所示，Rt是PUOO銷電阻，分析下圖所示熱電阻測(cè)量溫度電路的工作原理，以及三線制測(cè)量電路的溫度補(bǔ)償作用。（6分）(a)答：該熱電阻測(cè)量溫度電路由熱敏電阻、測(cè)量電阻和顯示

21、儀表組成。圖中G為指示儀表，氏、氏、氏為固定電阻，Ra為零位調(diào)節(jié)電阻。熱電阻都通過電阻分別為門、口、治的三個(gè)導(dǎo)線和電橋連接，口和口分別接在相鄰的兩臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要它們的R分別接在指示儀表和電源的回路中， 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R4=Ra+Ro為電阻在參考溫度（如0。0時(shí)的電阻值。三線連接法的缺點(diǎn)之一是可調(diào)電阻的接觸電阻和電橋臂的電阻相連，可能導(dǎo)致電橋的零點(diǎn)不穩(wěn)。三、分析、計(jì)算題：（20分）1.分析（線性）電位器式傳感器由于測(cè)量線的線路中的負(fù)載電_2-7阻網(wǎng)帶來的負(fù)載誤差，并計(jì)算它與位移X之間的關(guān)系。（10分）2.分析下圖所示自感傳感器，當(dāng)動(dòng)鐵心左右移動(dòng)

22、（X1,X2發(fā)生變化）時(shí)自感L變化情況。 （已知空氣氣隙的長(zhǎng)度為X和小， 空氣隙的面積為S,磁導(dǎo)率為， ,線圈匝數(shù)/不變）。（10分）1Hxl犬2“nIwJLO+U-QO+U-QL LR-10+0A AXA二答案略。傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷3班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī):一、測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下:X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度。（10分）二、下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，后0,橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)

23、變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓氏d表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：氏d=-（夕2）（R/Ro（10分）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)？說明熱電偶測(cè)溫原理及其工作定律的應(yīng)用。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法。（10分）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動(dòng)勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？請(qǐng)?jiān)敿?xì)推導(dǎo)分流法。（10分）五、論述CCD的工作原理，如何用設(shè)計(jì)一臺(tái)攝像機(jī)。（6分）六、人們說，SMART傳感器代表著今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)，為什么？（6分）七、什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小系統(tǒng)誤差？（8分）

24、八、什么是傳感器的可靠性？可靠性設(shè)計(jì)程序和原則是什么？什么是傳感器的失效？失效有哪幾種？失效分析方法有哪幾種？（10分）九、利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套濕度傳感器（包括敏感元件的選擇、測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、采用溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。（15分）十、設(shè)計(jì)一套智能測(cè)溫傳感器。要求：測(cè)溫范圍一1040,A/D轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字（包括硬件和軟件）。（15分）分）傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷3答案班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī):、測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下:X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度。（10 分）解：y=kx+bA=y（應(yīng)+b）k_

25、。？一弓耳比M一3、）？b（迎2耳_爾爾%）-nLM-（漢4代入數(shù)據(jù)求得 k=0.68b=0.25所以 y=0.68X+0.254=0.2384=-0354=-016J4=-0.11J5=-0.126J6=-0.194AL0.35h=f=xioo%=7%yrs5擬合直線靈敏度 k=0.68,線性度士 7%o二、下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，；?=（）,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 Ad表示應(yīng)變片變后電阻值的變化量。試證明：&am

26、p;d=-（斤 2）（斤/同。（10E證明：K=R+ARRl=R-ARUcd=Ucb-Udb=EE=R+AR+RR-AR+R略去 AR的二次項(xiàng),即可得 U=cd2R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)？說明熱電偶測(cè)溫原理及其工作定律的應(yīng)用。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法。（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)存在熱電動(dòng)勢(shì)。因而有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)或塞貝克電動(dòng)勢(shì)，通稱熱電動(dòng)勢(shì)。接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)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動(dòng)勢(shì)。它的大小

27、取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(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)生的一種電動(dòng)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。熱電偶三定律a中間導(dǎo)體定律熱電偶測(cè)溫時(shí)，若在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，則對(duì)熱電偶回路總的熱電動(dòng)勢(shì)不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線及顯示一起等均可看成中間導(dǎo)體。b 中間溫度定律任何兩種均勻

28、材料組成的熱電偶，熱端為 T，冷端為 T。時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶熱端為 T 冷端為 I；時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)與同一熱電偶熱端為 T冷端為 T。時(shí)熱2RAR-E4R-AR-電勢(shì)的代數(shù)和。應(yīng)用：對(duì)熱電偶冷端不為 0C 時(shí)，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長(zhǎng)度不夠時(shí)，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線路。c參考電極定律如果 A、B 兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體 C（參考電極）組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為（T,八）時(shí)分別為七AC（TJO），TBC（T,10）,那么愛相同溫度下，乂 A、B 兩熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)為EJTQEWEBJTT。）實(shí)用價(jià)值：可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。在實(shí)際工作中，只要獲得有關(guān)

29、熱電極與標(biāo)準(zhǔn)銷電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)， 那么由這兩種熱電極配對(duì)組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)便可由上式求得，而不需逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響。措施：aO恒溫法b 計(jì)算修正法（冷端溫度修正法）c 儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法d 熱電偶補(bǔ)償法e 電橋補(bǔ)償法f冷端延長(zhǎng)線法四、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動(dòng)勢(shì)的概念是什么？溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？請(qǐng)?jiān)敿?xì)推導(dǎo)分流法。（10分）答：霍爾組件可測(cè)量磁場(chǎng)、電流、位移、壓力、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速等。霍爾組件的不等位電動(dòng)勢(shì)是霍爾組件在額定控制電流作用下，在無外加磁場(chǎng)時(shí)，兩輸出電極之間的空載電動(dòng)勢(shì)，可用輸出的電壓表示。溫度補(bǔ)償方法：a分流電阻法：適用于恒流

30、源供給控制電流的情況。b電橋補(bǔ)償法。推導(dǎo)分流法略。五、論述 CCD的工作原理，如何用設(shè)計(jì)一臺(tái)攝像機(jī)。（6分）答：CCD是一種半導(dǎo)體器件，在 N型或 P型硅襯底上生長(zhǎng)一層很薄的 SQ,再在 SQ、薄層上依次序沉積金屬電極，這種規(guī)則排列的 MOS電容數(shù)組再加上兩端的輸入及輸出二極管就構(gòu)成了 CCD芯片。CCD可以把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)。每一個(gè)脈沖只反映一個(gè)光敏元的受光情況，脈沖幅度的高低反映該光敏元受光的強(qiáng)弱，輸出脈沖的順序可以反映光敏元的位置，這就起到圖像傳感器的作用。六、人們說，SMART傳感器代表著今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)，為什么？（6 分）答：從 SMART傳感器的功能和優(yōu)點(diǎn)兩方面來看功能

31、a）自補(bǔ)償功能：如非線性、溫度誤差響應(yīng)時(shí)間等的補(bǔ)償b）自診斷功能：如在接通電源時(shí)自檢c）微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信功能，構(gòu)成一死循環(huán)工作系統(tǒng)d）信息存儲(chǔ)和記憶功能e）數(shù)字量輸出和顯示優(yōu)點(diǎn)：a）精度高，可通過軟件來修正非線性，補(bǔ)償溫度等系統(tǒng)誤差，還可補(bǔ)償隨機(jī)誤差，從而使精度大為提高b）有一定的可編程自動(dòng)化能力。包括指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)調(diào)零、自檢等c）功能廣。智能傳感器可以有多種形式輸出，通過串口、并口、面板數(shù)字控制數(shù)或 CRT 顯示，并配打印機(jī)保存資料d）功能價(jià)格比大。在相同精度條件下，多功能智能傳感器比一功能普通的傳感器性能價(jià)格比大可見，SMART傳感器代表著今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)。七、什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小系統(tǒng)誤差？（8 分）答：當(dāng)我們對(duì)同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn),則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：具誤差：指由于測(cè)量?jī)x表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差 c方法誤差：指由于對(duì)測(cè)量方法研究不夠而引起的誤差。定義誤差：是由于對(duì)被測(cè)量的定義不夠明確