检测技术 习题

1、一、已知某传感器的校准曲线为：一、已知某传感器的校准曲线为：y=1+x2 (x=04)，试计，试计算（算（1）该系统的灵敏度；（）该系统的灵敏度；（2）用端基法计算线性度。）用端基法计算线性度。u灵敏度k为拟合直线斜率。k=(17-1)/4=4.y=4x+1u线性度:y=(4x+1)-(1-x2)=4x+x2. ym=4;(x=2);yFS=16.uL=4/16=25%max100 FSLyL 一压力传感器的校准数据如表所示。求：一压力传感器的校准数据如表所示。求：1、端点连线方程；、端点连线方程；2、端点连线平移方程；、端点连线平移方程；3、端点平移线性度、端点平移线性度4、迟滞误差；、迟滞

2、误差； 5、系统灵敏度。、系统灵敏度。 输出电压输出电压 Yi（V）次数次数输入压力输入压力xi（ 105Pa）00.51.01.52.02.5 1正行程正行程0.00200.20150.40050.60000.79951.000反行程反行程0.00300.20200.40200.60100.8005 2正行程正行程0.00250.20200.40100.60000.79950.9995反行程反行程0.00350.20300.40200.60150.8005 3正行程正行程0.00350.20200.40100.60000.78950.9990反行程反行程0.00400.20300.40200

3、.60100.8005 输出电压输出电压 Yi（V）次数次数输入压力输入压力xi（ 105Pa）00.51.01.52.02.5 1正行程正行程0.00200.20150.40050.60000.79951.000反行程反行程0.00300.20200.40200.60100.8005 2正行程正行程0.00250.20200.40100.60000.79950.9995反行程反行程0.00350.20300.40200.60150.8005 3正行程正行程0.00350.20200.40100.60000.78950.9990反行程反行程0.00400.20300.40200.60100.8

4、005 正行程平均正行程平均M0.00270.20180.40080.60000.79620.9995反行程平均反行程平均N0.00350.20270.40200.60120.8005总平均总平均A0.00310.20230.40140.60060.79840.9995理论计算值理论计算值B0.00310.20240.40170.60090.80020.9995L=A-B0.0000-0.0001-0.0003-0.0003-0.00180H=M-N-0.0008-0.0009-0.0012-0.0012-0.0043解答：解答：1、端点连线方程；、端点连线方程；y=kx+0.0031(V)y

5、FS=0.9995-0.0031=0.99642、端点连线线性度；、端点连线线性度； 3 、端点连线迟滞误差；、端点连线迟滞误差；4 、端点连线斜率、端点连线斜率=灵敏度；灵敏度；k=(0.9995-0.0031)/(2.5-0) 105)=0.3986 10-5(V/Pa).5、端点平移线性度：、端点平移线性度：取取(A-B)/2=0.0009,线性度也少一半：线性度也少一半：0.09%.向下平移（曲线在直线下方）。向下平移（曲线在直线下方）。方程：方程： y=kx+0.0031-0.0009=kx+0.0022(V)6、方法：先平均，再计算。、方法：先平均，再计算。%18. 0%10099

6、64. 00018. 0L%10021max FSHyH %100max FSLyL %43. 0%1009964. 00043. 0L如图所示电路如图所示电路,设设Ep=Asint, 且且Ek与与Ep同频同频率率,同相位同相位,并并EkE1或或E2。试分析衔铁的位试分析衔铁的位移在移在x0, x=0, 和和xE1或或E2。二极管的导通由二极管的导通由EK决定。决定。正半波导通正半波导通。U01=EK+E1;U02=E2-EK;U0=U01+U02=E1+EK+E2-EK=E1+E2;x0,ES1-ES20(同名端一致同名端一致), U00; x=0,ES1-ES2=0 , U0=0; x0,

7、ES1-ES20 , U00 x0, x=0, 和和x0时时 U01,U02和和U0的波形的波形,并说明并说明该电路是否可以判断方向该电路是否可以判断方向. 当衔铁处于中间时，Z1=Z2, I1=I2, U01 = U02 , U0=0。 当衔铁向上偏移，Z2Z1, I1I2, U01 U02 , U00)。 当衔铁向下偏移，Z2Z1, I1 U02 , U00 (x0) 。注意是正半波导通。如图所示晶片，已知其表面面积如图所示晶片，已知其表面面积Ax，Ay和和Az，现有（现有（1）Fx，Fy同时作用在同时作用在Ax，Ay面上，请面上，请指出哪个面上出现电荷，并计算电荷量的值；指出哪个面上出现

8、电荷，并计算电荷量的值；（2）单向应力）单向应力x，y同时作用在同时作用在Ax，Ay面上，面上，请指出哪个面上出现电荷，并计算电荷量的值。请指出哪个面上出现电荷，并计算电荷量的值。00000001111ddD333131000000dddD 根据压电方程根据压电方程 (1)已知已知Fx，Fy，Ax，Ay (2)已知已知x，y ，Ax，Ay; , , , , 23231313333321211111dPdPdPdPdP其中，其中，P=Q/S， =F/S （S为作用面的面积）为作用面的面积）, - , , , , 11111111212111111121211111yxxxyxxxxxAAFdFd

9、QQQAAFdAdQFdAdQdPdP , )- ( , , 11111121211111yxxddAQQQdPdP 回路电势回路电势:E(T)=EAC(T)+ECB(T)+EBb(Tn)+ Eba(T0) + EaA(Tn)= EAC(T)+ECB(T)+EBb(Tn) + EaA(Tn) -Eab(T0) = EAB(T)-EAB(Tn)+Eab(Tn) -Eab(T0)= EAB(T, Tn)+Eab(Tn, T0) TT0TTnTnabABC, )()(ln)()(ln)()(ln, )()()()(ln)()()()(ln , )()(ln)()(ln)()(ln)()(lnbbnb

10、nannAnBnBAnAnannBnBCCAnAnannnBnBCCATNTNekTTNTNekTTNTNekTTNTNTNTNekTTNTNTNTNekTTNTNekTTNTNekTTNTNekTTNTNekT现有两种转速系统需要测量。一种现有两种转速系统需要测量。一种转速为转速为600转转/分，另一种转速为分，另一种转速为50000转转/分，请分别为这两台电机各分，请分别为这两台电机各设计一套转速测量系统。要求指明设计一套转速测量系统。要求指明所用的光敏器件具体名称（如：光所用的光敏器件具体名称（如：光电池，光敏电阻，光敏晶体管等），电池，光敏电阻，光敏晶体管等），所用的材料（如：硫化铊，

11、硅，锗，所用的材料（如：硫化铊，硅，锗，硒等），所用的照射光的频率，并硒等），所用的照射光的频率，并画出测量系统的框图。画出测量系统的框图。 方法：方法： 开关应用开关应用光电特性光电特性(线性线性/非线性非线性)元器件元器件光敏电阻光敏电阻等等 频率频率频率特性频率特性材料材料光谱特性光谱特性光源光源 (1)转速为转速为600转转/分，频率为分，频率为10Hz; 材料：硫化铊材料：硫化铊大约大约1.1 m(红外波长范围为红外波长范围为0.781000 m), (2)转速为转速为50000转转/分，频率为分，频率为833Hz; 材料：硫化铅材料：硫化铅大约大约2.5 m(红外红外), 解答：解

12、答： (1)转速为转速为600转转/分，频率为分，频率为10Hz; 材料：硫化铊材料：硫化铊大约大约1.1 m(红外波长范围为红外波长范围为0.781000 m), (2)转速为转速为50000转转/分，频率为分，频率为833Hz; 材料：硫化铅材料：硫化铅大约大约2.5 m(红外红外),红外光源1.1 m调制盘光敏电阻(硫化铊)测量电路红外光源2.5 m调制盘光敏电阻(硫化铅)测量电路 已知可见光波长为已知可见光波长为4000-6000 ，请为测量高锰酸钾和硫，请为测量高锰酸钾和硫酸铜液体浓度设计一套或两套测量系统，请指明所用的酸铜液体浓度设计一套或两套测量系统，请指明所用的光敏器件具体名称

13、，所用的材料，所用的照射光的频率，光敏器件具体名称，所用的材料，所用的照射光的频率，并画出测量系统的框图。要求（并画出测量系统的框图。要求（1）指明所用的光敏器件）指明所用的光敏器件具体名称（如：光电池，光敏电阻，光敏晶体管等），具体名称（如：光电池，光敏电阻，光敏晶体管等），（2）所用的材料（如：硫化铊，硅，锗，硒等），（）所用的材料（如：硫化铊，硅，锗，硒等），（3）所用的照射光的频率，（所用的照射光的频率，（4）并画出测量系统的框图。）并画出测量系统的框图。 方法：方法： 模拟应用模拟应用光电特性光电特性(线性线性/非线性非线性)元器件元器件光敏电池光敏电池 频率频率(f=0) 频率特性

14、频率特性材料材料(硒光电池硒光电池Se)光谱特性光谱特性(硒硒光电池的光谱响应区为光电池的光谱响应区为300700nm, 峰值波长在峰值波长在550nm ) 光源光源(可见光波可见光波 长长:4000-6000 )。硅光电池的光谱。硅光电池的光谱 峰值在峰值在9000 (1)高锰酸钾高锰酸钾;(2)硫酸铜硫酸铜; 吸收补色，单色用三棱镜或光栅实现。吸收补色，单色用三棱镜或光栅实现。 不能用光电晶体管，因为频谱范围不合适。硅管的频谱在不能用光电晶体管，因为频谱范围不合适。硅管的频谱在800-1200nm(红外范围红外范围)。光电管可以用。只是光电管个头。光电管可以用。只是光电管个头太大，不利于减

15、小仪器体积。在不计较体积的条件下，可太大，不利于减小仪器体积。在不计较体积的条件下，可以使用。（不能用光敏电阻，因为非线性）以使用。（不能用光敏电阻，因为非线性） 解答：解答： (1)高锰酸钾高锰酸钾; 材料：硒光电池材料：硒光电池绿色光源绿色光源(紫色光的补色紫色光的补色) (2)硫酸铜硫酸铜; 材料：硒光电池材料：硒光电池黄色光源黄色光源(蓝色光的补色蓝色光的补色) 也可以用下面的框图也可以用下面的框图紫色光的补色紫色光的补色光光待测高锰酸钾溶液待测高锰酸钾溶液硒光电池硒光电池测量电路测量电路蓝蓝色光的补色色光的补色光光待测硫酸铜溶液待测硫酸铜溶液硒光电池硒光电池测量电路测量电路 复习范围

16、复习范围 1. 课件为纲要。课件为纲要。2. 通读教材。通读教材。3. （第（第0章）章）传感器的组成与分类。（概念）传感器的组成与分类。（概念）（第（第1章）章）1.1传感器的静态特性传感器的静态特性1.3仪表的误差、精度与等级仪表的误差、精度与等级1.4检测技术基础（测量方法）（概念检测技术基础（测量方法）（概念+计算）计算）（第（第2章）章）电阻式传感器电阻式传感器2.2应变片式传感器应变片式传感器（概念（概念+计算）计算）（第（第3章）章）电感式传感器电感式传感器（概念（概念+计算）计算）3.1 自感式传感器自感式传感器3.2 变压器式传感器变压器式传感器3.3 涡流式传感器涡流式传感

17、器 复习范围复习范围 （第（第4章）章）磁电式传感器磁电式传感器。（概念）。（概念） 4.1 霍尔式传感器霍尔式传感器（第（第5章）章）热电式传感器热电式传感器5.1热电阻（概念）热电阻（概念）5.2热电偶（概念热电偶（概念+计算）计算）5.3热敏电阻（概念）热敏电阻（概念）（第（第6章）章）压电式传感器压电式传感器（概念（概念+计算）计算）石英晶体和压电陶瓷的压电效应石英晶体和压电陶瓷的压电效应等效电路，测量电路，压电传感器应用等效电路，测量电路，压电传感器应用（第（第7章）章）热电式传感器热电式传感器（基本原理和应用概念）（基本原理和应用概念）7.1激光式传感器激光式传感器7.2光电式传感

18、器光电式传感器7.3光纤传感器光纤传感器 高分宝典高分宝典：通读教材非常重要通读教材非常重要(课件为纲要课件为纲要).内容内容:基本基本原理，基本应用和使用方法，主要特性和误差以及处原理，基本应用和使用方法，主要特性和误差以及处理方法，公式只记结论。理方法，公式只记结论。设计题目根据要求回答。不设计题目根据要求回答。不要空题目不写（万一想不起来，哪怕猜也要写一写）。要空题目不写（万一想不起来，哪怕猜也要写一写）。不看书，只做题不看书，只做题(包括考题包括考题)，肯定不能拿高分！，肯定不能拿高分！ 题型题型：判断判断，选择，填空，选择，填空，计算计算，简答简答，设计设计判断下列表述的正确性，改正错误部分并简述理由判断下列表述的正确性，改正错误部分并简述理由（要求：不论正确还是错误，均要说