傳感器試題11答案

班級(jí)學(xué)號(hào)傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題答案11姓名成績(jī)、1）壓電式傳感器的前置放大器的作用是什么？電壓式與電荷式前置放大器各有何特點(diǎn)？答：作用是將輸出電壓放大，并與輸入電壓或輸入電流成正比。電壓放大器將壓電式傳感器的高輸出阻抗經(jīng)放大器變換為低阻抗輸出，并將微弱的電壓信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)放大，但其所接配的壓電式傳感器的電壓靈敏度將隨電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化，而且電纜的的更換得引起重新標(biāo)定的麻煩。電荷放大器是一種具有深度電容負(fù)反饋的高增益運(yùn)算放大器，其雖然允許使用很長(zhǎng)的電纜，并且電容Ce變化不影響靈敏度，但它比電壓放大器價(jià)格高，電路較復(fù)雜，調(diào)整也比較困難。2）用石英品體加速度計(jì)測(cè)量機(jī)器的振動(dòng)，已知加速度計(jì)的靈敏度為5pC/g（g為重力加速度），電荷放大器的靈敏度為50mV/pC，當(dāng)機(jī)器振動(dòng)達(dá)到最大加速度時(shí)，相應(yīng)的輸出幅值為2V，求機(jī)器的振動(dòng)加速度。（1pC=10-12C）答：一2V一=40PC50mV/PCa=''PC=8g=88.2m/s25PC/g&3）圖示電荷放大器中Ca=100pF，Ra=8，RF=8,CF=10pF。若考慮引線電容CC影響，當(dāng)A0=104時(shí)，要求輸出信號(hào)衰減小于1%，求使用90pF/m的電纜，其最大允許長(zhǎng)度為多少？解得CC=9.09X10-10F答：――CZ￡V1%rC+CC+(1+A0解得CC=9.09X10-10F所以L=9.09所以L=9.09x10-1090X10-12m=10.1m二、 什么是金屬應(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，試件的變形很容易傳到應(yīng)變片上。金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)與金屬絲靈敏系數(shù)是不同的。第一，零件的變形是通過(guò)剪力傳到金屬絲上的。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，其截面積變大，則應(yīng)變片直線部分電阻增加時(shí)，彎角部分的電阻值減少，也使變化的靈敏度下降。因此，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲靈敏系數(shù)低。三、 光纖傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？求泊=1.46,n2=1.45的階躍型光纖的數(shù)值孔徑值；如果外部介質(zhì)為空氣n0=1，求光纖的最大入射角。答：優(yōu)點(diǎn)：抗電磁干擾能力強(qiáng)；靈敏度高；幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器，可以制造傳感各種不同物理信息的器件；光纖傳感器可用于高壓，電氣噪聲，高溫，腐蝕或其他惡劣環(huán)境；而且具有與光纖遙測(cè)技術(shù)的內(nèi)在相容性。NA=(n2-n2)12=(1.462-1")%=0.17NA=n0sin9,所以sin0=NA=0.17,Oc=9.82°四、 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？答：傳感器的可靠性是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定條件、規(guī)定時(shí)間，完成規(guī)定功能的能力。可靠性設(shè)計(jì)原則：盡量簡(jiǎn)單、組件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工藝簡(jiǎn)單使用簡(jiǎn)單維修簡(jiǎn)單技術(shù)上成熟選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和組件采用保守的設(shè)計(jì)方案五、 產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因有哪些？減少系統(tǒng)誤差的方法有哪些？答：系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：工具誤差：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。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。

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。六、用溫度傳感器對(duì)某溫度進(jìn)行12次等精度測(cè)量，獲得測(cè)量數(shù)據(jù)如下(單位。C)20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.51要求對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，并寫(xiě)出最后結(jié)果(取置信系數(shù)為2)。答：如=20.495=0.02x=x土35=20.43?20.55七、1)制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長(zhǎng)寬比一般為2:1?某霍爾元件lXbXd為1.0X0.35X0.1cm3,當(dāng)方向通以電流/=1.0mA,在垂直/b方向加有均勻磁場(chǎng)8=0.3T,傳感器的靈敏系數(shù)為22V/AT,試求其霍爾電動(dòng)勢(shì)及載流子濃度。答：1)采用半導(dǎo)體材料。因?yàn)槠潇`敏度高，輸出霍爾電動(dòng)勢(shì)大。3)U3)Uh=kh-IB=0.0066V因?yàn)閁h=】％ed所以P=IBUed=Z84乂1020H八、1)試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。將一只靈敏度為0.08mV/C的熱電偶與毫伏表相連，已知接線端溫度為50C,毫伏表的輸出為60mV,求熱電偶熱端的溫度為多少？熱敏電阻的電阻-溫度特性有什么不同？答：1)證明：E (T,T)=E(T,T)ABC0AB0因?yàn)镋(T,T)=En(T)+En(T)+En(T)-Ei(T,T)+Ei(T,T)ABC0AB BC0CA0A0B0=Eab(T,T「2)AT=G6^+50)C=2000C0.08

3）熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)大，電阻與溫度的關(guān)系近似于線性或?yàn)槠交€。C為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益A=8，輸入阻抗Z=8；C為固定電容，假設(shè)運(yùn)放增益A=8，輸入阻抗Z=8；試推導(dǎo)輸出電壓U0與極板間距的關(guān)系，并分析其工作特點(diǎn)。十、1）有一數(shù)字溫度計(jì)，測(cè)量范圍為一50?150°C，精度0.5級(jí)，求當(dāng)示值分別為-20°C,100°C時(shí)的絕對(duì)誤差和示值相對(duì)誤差。2） 欲測(cè)量250V電壓，要求測(cè)量示值相對(duì)誤差不大于±0.5%，問(wèn)選用量程為250V電壓表，其精度為那一級(jí)？若選用量程為300V和500V的電壓表，其精度又分別為哪一級(jí)？3） 已知待測(cè)電壓為400V左右，現(xiàn)有兩只電壓表,一只1.5級(jí),測(cè)量范圍0?500V;另一只0.5級(jí)，測(cè)量范圍0?1000V，問(wèn)選用那只表測(cè)量較好?為什么？答：1）絕對(duì)誤差為：150x0.5%=0.75°C075-20C時(shí)相對(duì)誤差為：8=—-100%=3.75%20075100C時(shí)相對(duì)誤差為：8=—-100%=0.75%1001252） 絕對(duì)誤差為：250x0.5%=1.25V所以——=0.005250即選用精度為0.5級(jí)的250V電壓表。125 125—=0.004,—=0.0025300 500則量程為300V的應(yīng)用精度為0.4級(jí)，量程為500V的