同济大学课程考核试卷(B卷开卷)

1、11同济大学课程考核试卷（B卷开卷）20072008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：20+8x104V=1.2x102Fdt（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）解：重复性。反映了结果偶然误差的大小

2、。（2分）-疋（丫_门2TOC o 1-5 h z=2一占（3）Yn-1FS（2）求此传感器系统时间常数和静态灵敏度。（5分）解：a0=80X10420,b0=1.24X102尸a/a=20/80X=2.5X10-3（s）,（2分）K=b0/a0=1.2X102/80X104=1.5X10-3（2分）（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）属属0.5级。AA解:A=xlOO%=o.8/200X100%=0.4%.解:FS（4）简述“应变效应”金属电阻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应。金属丝的应变灵敏系数物理意义为单位应变引起

3、的电阻相对变化。F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FR=240Q的金属应变片，另两片接入等臂差动电桥制成测力传感器。已知钢材卩=0.285,应变片灵敏度系数K=2,桥路电源电压为6V（DC）O当受拉伸力范围AF=300N（牛顿）时测得应变片叫的电阻值变化AR=00.480,求桥路输出的电压范围AU1gAR,解：因为K=-/R11所以=4-/=/2=0.001TOC o 1-5 h zR2401又因为=|LL8=0.001x0.285=2.85x10-41E6x2所以U3-8)=(0.001+2085X10-4)=0.00386(7)=3.86mVg4i24x图2（3分

4、）三、（10分）如图x图2（3分）尺寸a=b=4mm，间隙dQ=0.5mm,极板间介质为空气。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C。请设计一个测量电路，使输出电压与动极板位移d板成线性关系。（4分）X解：（1）（0=8.85X10-i2（FXm-p静态灵敏度K=-%=-*严丄=一0.71（pF/cm）a3.6兀ao（2）CQ=-Ka=0.71X0.4二0.284（pF）sab3.6k（d土d）1x163.6n（0.50.2）q=4.7（pF）C=2.02（pF）（3分）线性电路（2分）CCUsc二

5、-EXC0Xd/（SS）（2分）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v=5V；f=3000Hz的正弦波。用二极管彳p波法设计一个以Uab输入、Ucd为输出的测量电路。（1）画出电路的原理图。（6分）（2）简述电路工作原理。（4分）解：电路的原理图（6分）（1（1分）（1分）（1分）（1分）工作原理：二极管检波原理TOC o 1-5 h zV正半周：D,D”通，V经传感器线圈LfA-Dc-DfRcfFp24p122另一路V经传感器线圈L-B-Dp241V负半周：通，f经传感器线圈Vp13111p另一路FfRcfDfDfB-经传感器线圈V232p3322五、（10分）某液

6、压式仿真转台内框马达需要在360范围内控制角位移；若要分辨1.40625拟采用二进制光电码盘测量。求：（1）求二进制光电码盘的位数。（5分）解：8=360/1.40625=256度=28度；故为8位二进制光电码盘；（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）0i=ECi2ii0工Ci2i-i=01100000H=96D0i=96X0=96X1.40625=135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800C附：分度号K热电偶输出（mV）0010203040506070809

7、0000.400.801.201.612.022.442.853.273.6880033.2833.6934.1034.5034.9135.3135.7236.1236.5236.93（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）（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）=33.28+1.20=34.48mV查表：得T=829C（5分）(mA)5101520H|25H|305(mV)9.619.028.437.847.858.0（1）简述“霍尔效

8、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=aQ+Kx最小二乘法（8分）K=+=i最小二乘法（8分）K=TOC o 1-5 h zHHnX.)2I厶X2厶Y厶x厶XYiiiiia=-444=-0.035Ur=-0.035+1.93咕零点输出：0.035mV灵敏系数K=AY/A1.93（mV/mA）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隔离”1/0与MCU系统，以达到抗干扰目的。（1）简述“光电效应”。（5分）“光电效应”：分内、外光电效应；外光电效应：在光电作用下