《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》習(xí)題集8及答案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)習(xí)題8

一、簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）

1、傳感器（或測(cè)試儀表）在第一次使用前和長(zhǎng)時(shí)間使用后

需要進(jìn)行標(biāo)定工作，請(qǐng)問(wèn)標(biāo)定的意義？

2、以自感式傳感器為例說(shuō)明差動(dòng)式傳感器可以提高靈敏度

的原理。

3、簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理°

4、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)。

5、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？

二、計(jì)算題（20分，10分/題）

1、設(shè)6次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.8

10.010.19.910.315厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，

試求在99.73%的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體長(zhǎng)度的最小估計(jì)區(qū)間。

2、測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下：

X0.92.53.34.55.76.8

y1.11.62.63.24.05.0

試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度。

三、分析/證明題（32分，8分/題）

1、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。

2、PHOO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、四線連接法的主要作用。

3、用銀格-銀硅熱電偶測(cè)量爐溫，其儀表示值為600C,而

冷端溫度to為65℃,則實(shí)際溫度為665C,對(duì)不對(duì)？為什么？應(yīng)

如何計(jì)算？

4、智能傳感器只是將被測(cè)信號(hào)數(shù)字化，意義不大，你同意

此觀點(diǎn)否？分析說(shuō)明你的理由。

四、設(shè)計(jì)題（18分）

根據(jù)你所掌握傳感器知識(shí)，設(shè)計(jì)一套測(cè)濕傳感器（包括敏感

元件的選擇、測(cè)量電路的設(shè)計(jì)、采用的溫度補(bǔ)償及抗干擾措施）。

傳感器與檢測(cè)技術(shù)習(xí)題8答案

一、簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）

1、傳感器（或測(cè)試儀表）在第一次使用前和長(zhǎng)時(shí)間使用后

需要進(jìn)行標(biāo)定工作，請(qǐng)問(wèn)標(biāo)定的意義？

答：確定傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)

2、以自感式傳感器為例說(shuō)明差動(dòng)式傳感器可以提高靈敏度

的原理。

解：4=有及

4

卬小。然嬌。W240sI。__]

AL=L—L()=

2（…/）2。"2/。U+△/

Z、N

與單極式傳感器靈敏度s=-1<+用+…比較

，o"o\^0J

靈敏度提高一倍，非線性大大減少。

3、簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。

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)稱為霍爾電勢(shì)UH。

4、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；是有

源器件。它有較大面積的P—N結(jié)，當(dāng)光照射在P-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)。

5、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。它可以利用外界物理因素改變光纖中光

的強(qiáng)度、相位、偏振態(tài)或波長(zhǎng)，從而對(duì)外界因素進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)

傳輸?？煞譃檎穹{(diào)制型、相位調(diào)制型及偏振態(tài)調(diào)制型。多模單

模皆可非功能型(或稱結(jié)構(gòu)型、傳光型)其光纖只是作為傳光的媒

介，還需加上其它敏感元件才能組成傳感器。多模。

二、計(jì)算題(20分，10分/題)

1、設(shè)6次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.8

10.010.19.910.315厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，

試求在99.73%的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體長(zhǎng)度的最小估計(jì)區(qū)間。

解：[」￡.(9.8+10O+m+9.9+K).2)=K)

〃占5

分別為-0.200.1-0.10.2

曲;二。16

He[X-3O,X4-3Q]=[9.52,10.481

2、測(cè)得某檢測(cè)裝置的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如下:

X0.92.53.34.55.76.8

y1.11.62.63.24.05.0

試用最小二乘法擬合直線，求其線性度和靈敏度。

解：y=kx+b

4=切一（依+。）

k=〃玷巖一“以?

■Ex：-（￡x.）2

riLXj2-（Er,）2

代入數(shù)據(jù)求得k=0.68h=0.25

?*-y=0.68x+0.25

A1=0.238A2=-0.35=-0.16

△4=-0.11A5=-0.126A6=-0.194

=±^2^x100%=±—=±7%

yps5

擬合直線靈敏度k=0.68,線性度土7%

三、分析/證明題（32分，8分/題）

1、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：不完全正確。

2、PtlOO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、四線連接法的主要作用。

答：分別代表伯電阻熱電式傳感器（100。），銅電阻熱電式

傳感器（50Q）.熱電阻傳感器測(cè)量電橋之三線、四線連接法的主

要作用是消除在熱電阻安裝的地方與儀表相距遠(yuǎn)時(shí)，環(huán)境溫度變

化時(shí)其連接導(dǎo)線電阻也變化所造成的測(cè)量誤差。

3、用銀銘-銀硅熱電偶測(cè)量爐溫，其儀表示值為600C,而

冷端溫度to為65C,則實(shí)際溫度為665C,對(duì)不對(duì)？為什么？應(yīng)

如何計(jì)算？

答：對(duì)。查表知鍥格?保硅熱電偶K=1,

T=Tz+KTn=600+1x65=665

4、智能傳感器只是將被測(cè)信號(hào)數(shù)字化，意義不大，你同意

此觀點(diǎn)否？分析說(shuō)明你的理由。

答：不同意，從SMART傳感器的功能和優(yōu)點(diǎn)兩方面來(lái)看

①功能

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

②優(yōu)點(diǎn)：

a）精度高，可通過(guò)軟件來(lái)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