同济大学课程考核试卷(B卷开卷)

1、同济大学课程考核试卷（B 卷开卷）2007 2008 学年第一学期命题教师签名：岳继光审核教师签名：课号：102214 课名：传感器与检测技术考试考查：考试此卷选为：期中考试（）、期终考试（V、重考（）试卷 年级专业学号姓名得分一、（20 分）运动参数测试系统采用应变计测量压力。为校准传感器，在同一工作条件下，按同一方向在全测量范围 0 200kP 内对此传感器做了 20 次测试，发现所得输入输出特性曲线具有一定的不一致性。经系统维修并调整成电压输出后，可得传感器方程为：矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃。（1）简述这种现象反映了此传感器的什么性能，如何表示。（5 分）所以Ug=巨(

2、-；2)=6 2(0.0012085 10一4)=0.00386(V)= 3.86mV4420dV8 104V -1.2 102F dt所以MR1/-0.48/0.001R12402 -3 丫FS100%二nZ(Y -Y)2n T（2）求此传感器系统时间常数和静态灵敏度。（5 分）解：a0=80X104a 仁 20,b0=1.24 102T= a1/a0=20 /801104 =235(s)张10(2分)K= b0/ a0=1.2 102/80 104=1.5 10-3(2 分)三、（10 分）如图 1 所示平板式电容位移传感器。已知极板尺寸 a=b=4mm ,间隙 d0= 0.5mm ,极板

3、间介质为空气。求：（1） 沿横向 x 移动时该传感器敏度；（3 分）（2）沿纵向 d （极板前后方向）移动 0.2mm 时的电容量；（3分）（3） 提供一个标准电容 C0 请设计一个测量电路，使输出电压与动极板位移 dx 板成线性关系。（4 分）解：（1） （0=8.851102（F m-1）十ard0K1b111Ax图 2（3）此时重新检验测试出其最大误差为 Fmax=0.8kP,试判断其精度等级。（5 分）C静态灵敏度 K=0a- =-0.71 (pF/cm) ( 3 分)3.6；：= da解:100%= 0.8/200 100% = 0.4%.属 0.5 级。（4）简述应变效应”金属电阻

4、的相对变化与金属应变之间存在比例关系称为金属的电阻应变效丝的应变灵敏系数物理意义为单位应变引起的电阻相对变化。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。应。金属聞創沟燴鐺1 / 3F(2) C0= -Ka =0.710.4 泾0.284(pF)一佃=1 163.6二(d _dx)3.6二(0.5 - 0.2)C1=4.7 (pF) C2=2.02 (pF)(3 分)线性电路（2 分）USC險爱氇谴净祸。二、（10 分）如图 1 所示圆柱形钢材试件沿轴向和径向各贴一片R=240 Q 的金属应变片，另两片接入等臂差动电桥制成测力传感器。已知钢材尸 0.285,应变片灵敏度系数 K=2,桥路电源电压为 6V（DC）。当

5、受拉伸力范围 F=300N（牛顿）时测得应变片 R1 的电阻值变化又因为；2 -；1- -0.001 0.285 - -2.85 10一4解：重复性。反映了结果偶然误差的大小。（2 分）2 / 3USC= -EXCOXdx/(S)(2 分)七、（10 分）用 霍尔效应”制成的电流传感器在恒磁场下测得电流IH 与霍尔电势 UH 的实验数据如下:四、（10 分）测量位移的差动电感传感器如图2 所示，激励源幅值为 vp=5V ; f=3000Hz 的正弦波。用二极管检波法设计一个以 UAB 输入、UCD 为输出的测量电路。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭。（1） 画出电路的原理图。（6

6、分）（2） 简述电路工作原理。（4 分）解：电路的原理图（6 分）工作原理：二极管检i-Yp 经传感器线圈 L1另一路 Vp 经传感器线圈Vp 正半周：D2,D4 通,D1AfD2fL2fBfD4 CTR1fFJD2：2fF(1 分)(1 分)五、Vp 负半周1,D3 通，FfR1TCfD1 u另一路仿真转台内框马达需要在盘测量。求：酽锕极額閉镇桧猪訣锥。酽锕极額閉镇桧（1）求二进制光电码盘的位数。（5 分经传感器线fDTD3TBI圈DL1TVpf经传感器线圈D4360范猪訣锥顧。C1内控制角位移；若要分辨（1 分）L2fVp （1 分）1.40625。 拟采用二进制光电码R1FR2解：0=

7、360/1.40625 = 256 度=28 度；故为进制光A _0（2）若采用微机测量系统， CPU 读到一个数字量为（60H）;求其对应显示的角度。（5分）电码盘;0i =刀 C- 刀 Ci 2i=0110 0000H = 96D0i =96X 0=96X1.4 06255=度六、（10 分）一冶炼系统由利用热电效应”制成的 K 型热电偶测温。已知冷端环境温度为30C 而此时热表读到的被测温度为 800 C彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒。00102030405060708090000.400.801.201.612.022.442.853.273.6880033.2833.6

8、934.1034.5034.9135.3135.7236.1236.5236.93附：分度号 K 热电偶输出（mV）（1）简述热电效应”。（5 分）热电效应一两种不同的导体或半导体形成闭路， 其两个节点分别置于不同温度的热源中， 则该回路会产 生热电动势。（5 分）謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點。（2）用计算校正法修正后的真实被测温度。（5 分）E(T,0)=E(800,30) +E(30,0)查表：得 T = 829C(5 分)33.28 + 1.20 = 34.48 mV厦礴恳蹒骈時盡继價骚。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺。IH (mA)51015202530UH (mV)9.619

9、.028.437.847.858.0（1）简述霍尔效应”。（5 分）霍尔效应”：半导体薄片在垂直磁场中，在一侧通以电流，则另一侧将产生电场。（5 分）（2）合理选择一种直线拟合方法求其零点输出与灵敏度。（5 分）端基法（扣 2 分）y=a0+Kx最小二乘法UH = -0.035 + 1.93 IH鯡选块网羈泪镀。nnn返 XiY -S Xi区 Y8 分) K =亠-=1.93nn22n Xi-r Xi)i=1i=1nnnnzXi2瓦 YXiXiYii-1i i-1i7a0=nnnXi2-rXi)2i=1=-0.035n=6;X=IH ; Y=UH零点输出：0.035mV 灵敏系数 K = Y/ X 1.93 （mV/mA）茕桢广鳓鯡选块网羈泪。茕桢广鳓八、 （10 分） 用 光电效应”制成的光电耦合器在自动检测系统中常用来 的。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈。隔离” I/C 与 MCU 系统，以达到抗干扰目（1）简述光电效应”。（5 分）光电效