传感器与检测技术第2版试题三含参考答案

--让每个人公平地提升自我10传感器与自动检测技术仿真试题三试卷一〔闭卷〕〔9080〕题号题号一二三总分分数评卷人一、单项选择题〔10220〕在每题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多项选择和未选均不得分。1、传感技术与信息学科严密相连，是〔〕和自动转换技术的总称。A.自动调整B.自动测量C.自动检测D.信息猎取2、以下测量方法属于组合测量的是〔。用电流表测量电路的电流用弹簧管压力表测量压力用电压表和电流表测量功率用电阻值与温度关系测量电阻温度系数3、传感器的静态特性是指当传感器输入输出不随( 出-输入的特性。A.时间 B.被测量 C.环境 D.地理位置4、某温度传感器为时间常数 3秒的一阶系统当受到突变温度作用后，传感器输出指示温差的三分之一所需的时间为〔 〕秒A．3 B．1 C． D．1/35〔 。A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片D．两个桥臂应当分别用应变量变化一样的工作应变片6、以下说法正确的选项是〔 。差动整流电路可以消退零点剩余电压，但不能推断衔铁的位置。差动整流电路可以推断衔铁的位置，但不能推断运动的方向。相敏检波电路可以推断位移的大小，但不能推断位移的方向。相敏检波电路可以推断位移的大小，也可以推断位移的方向。7、以下对红外传感器的描述错误的选项是〔 。红外辐射是一种人眼不行见的光线红外线的波长范围大致在~1000μm之间红外线是电磁波的一种形式，但不具备反射、折射特性红外传感器是利用红外辐射实现相关物理量测量的一种传感器。8、微波传感器测量物体含水量主要利用下述微波的哪一个特点〔 〕A.微波波长很短，频率很高 B.水对微波的反射作用很强C.微波的传输特性很好 D.水对微波的吸取作用很强9、在抱负介质中，超声波的衰减来自于超声波的〔 。A.集中 B.散射 C.吸取 D.投射10、半导体气体传感器是利用半导体气敏元件同气体接触造成〔 〕发生变化，借此检测特定气体的成分及其浓度。A.半导体电阻B.半导体上电流C.半导体上电压D.半导体性质二、简答题〔本大题共5630〕1自起什么作用？2、什么叫正压电效应和逆压电效应？什么叫纵向压电效应和横向压电效应？3、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？4、试述热电偶与热电阻的根本测温原理。5典型光电器件各自有哪些？三、分析计算题〔本大题共31030〕留意：自动化、电气专业的学生第1小题必做，并从第2－4小431、试求以下一组数据的各种线性度：①端点线性度；x1x12345y214л×10－7H·m-1，试计算气隙长度为零及为2mm〔mm〕60603010202200匝15303、一个用于位移测量的电容式传感器，两个极板是边长为5cm的正方形，1mm5cm1mm、相对介电常数为4的正方形介质板，该介质板可在气隙中自由滑动。试计算当输入位移〔即介质板向某一方向移出极板相互掩盖局部的距离〕分别为0.0cm、2.5cm、5.0cm4、假设某光栅的栅线密度为 50线/mm，主光栅与指标光栅之间夹角0.01rad。求：求其形成的莫尔条纹间距BH是多少?假设承受四只光敏二极管接收莫尔条纹信号106s，问此时间栅允许最快的运动速度v是多少?试卷二〔开卷〕〔3020〕题号题号评卷人得分综合设计分析题综合设计分析题〔本大题共20分〕llxR,R1 3tR2,R4F如上图所示为一悬臂梁式测力传感器构造示意图，在其中部的上、下两1x l；W6cmE70105Pa；电阻应变片灵敏度系数K2.1，2且初始电阻阻值〔在外力F为0时〕均为R 120。0设计适当的测量电路，画出相应电路图；分析说明该传感器测力的工作原理〔协作所设计的测量电路；当悬臂梁一端受一向下的外力F0.5N作用时，试求此时四个应变片的电阻值〔提示：x

6lx)FWEt210v误差。传感器与自动检测技术仿真试题三参考答案试卷一一、单项选择题〔本大题共10220〕确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多项选择和未选均不得分。1、C2、D3、A4、C5、C6、D7、C8、D9、A10、D二、简答题〔本大题共5630〕1起什么作用？答：传感器是能感受被测量并依据肯定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的根本组成包括敏感元件和转换元件两局部。敏感元件是传感器中能直接感受〔或响应〕被测信息〔非电量〕的元件，起检测作用。转换元件则是指传感器中能将敏感元件的感受〔或响应〕信息转换为电信号的局部，起转换作用。2答：正压电效益就是对某些电介质沿肯定方向施以外力使其变形时，其内部将产生极化现象而使其消灭电荷集聚的现象。当在片状压电材料的两个电极面上加上沟通电压，那么压电片将产生气械振动，即压电片在电极方向上产生伸缩变形，压电材料的这种现象称为电致伸缩效应，也称为逆压电效应。沿石英晶体的x轴〔电轴〕方向受力产生的压电效应称为“纵向压电效沿石英晶体的y轴〔机械轴〕方向受力产生的压电效应称为“横向压电3温度补偿的方法有哪几种？答：霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定掌握电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电势，可用输出的电压表示。温度补偿方法：分流电阻法：适用于恒流源供给掌握电流的状况。电桥补偿法。4、试述热电偶与热电阻的根本测温原理。答：热电偶测温根本原理：热电偶测温是基于热电效应的根本原理。依据热电效应，任何两种不同的导体或半导体组成的闭合回路，假设将它们的两个接点分别置于温度不同的热源中，则在该回路中会产生热电动势，在肯定条件下，产生的热电动势与被测温度成单值函数关系。因此，我们只需测得热电动势值，就可间接获得被测温度。热电阻测温根本原理：热电阻测温是基于热效应的根本原理。所谓热效应，就是金属导体的阻值会随温度的上升而增加或减小的现象。因此，我们只需测得金属导体电阻的变化就可间接获得被测温度。5型光电器件各自有哪些？答：光电导效应是指在光线作用下，半导体材料吸取入射光子的能量，假设入射光子的能量大于或等于半导体材料的禁带宽度使载流子浓度增加，导电性增加，阻值降低的现象，如光敏电阻。光生伏特效应是指在光线作用下，能使物体产生肯定方向的电动势的现象，如光电池。外光电效应是指在光线作用下，能使电子逸出物体外表的现象，如光电管〔光电二极管、光电晶体管、倍增管。三、分析计算题〔本大题共31030〕留意：自动化、电气专业的学生第1小题必做，并从第2－4小题中选做两个小题；测控专业的学生在4个小题中任选3个小题。1、试求以下一组数据的各种线性度：③端点线性度；x1x12345y解：①端点线性度：ykxb，依据两个端点(1,和(5,，则拟合直线斜率1ky2y1x x2 1

10.102.201.97551∴ 1.9751b2.20∴ b0.225∴端点拟合直线为y1.975x0.225xx12345yy实际理论Δ=y实际 理论-y00∴ L 0.225maxL

0.225∴ L

maxyFS

100% 100%2.23%10.10②最小二乘线性度：ya0

ax1由输入输出数据，依据最小二乘法，有：2.20 1 4.00 L5.98，A1

12 a3，X0 a7.90 1 4 110.10

11

512 1 1 1 1 1

5 15 ∴ AA1 2 3 4

315 5544 5∵AA

5 1515 55

500 ∴方程有解1 A

A 155 15 1.1

11 12

AAAA21 22

5015

0.3 0.12.204.00 1 1 1 1 1 30.18AL1 2 3 4 55.98110.24 7.90 10.101.1 0.330.18 0.126∴X(AA)1AL0.3 0.1

110.24

1.97 ∴ a0

0.126 ，a1

1.97∴ y0.1261.97x∴ 输入x: 1 2 3 4 5y::Lyˆ:∴ Lmax0.124∴ 非线性误差为：L

0.124 L

maxYFS

100%10.10100%1.23%2不计漏磁，设铁心及衔铁的相对磁导率为104，空气的相对磁导率为1，真空的磁导率为л10－7-12mm〔图中所注尺寸单位均为mm〕60603010202200匝1530解：∵R

2 ，∴L

W2S0 0m S 20 0又∵W20004107S03010315103∴当0L当2103时，L20234107301031510322103

0.005655H35cm1mm，气隙中恰好放置一个边长5cm、厚度1mm、相对介电常数为4方形介质板，该介质板可在气隙中自由滑动。试计算当输入位移〔即介质板向某一方向移出极板相互掩盖局部的距离分别为0.0cm2.5cm5.0cm时，该传感器的输出电容值各为多少？〔〕0.0cm时：AC=0rA0 d

8.8541012455104 8.85410-11F11030〔2〕2.5cm8.8541012452.5104C= 4.42710-11F1 11038.8541012152.5104C= 1.10710-11F2 1103C=CC 5.5341011F1 2〔3〕5.0cmAC=0rA0 d

8.854101255104 2.2110-11F110304、假设某光栅的栅线密度为50线/mm，主光栅与指标光栅之间夹角0.01rad。求：求其形成的莫尔条纹间距BH是多少?假设承受四只光敏二极管接收莫尔条纹信号106s，问此时间栅允许最快的运动速度v是多少?解：(150/mm，可知其光栅栅距W10.02mm50W依据公式可求莫尔条纹间距BH

，式中为主光栅与指标光栅夹角，得WB H

0.022mm0.01(2)光栅运动速度与光敏二极管响应时间成反比，即vW

0.02

20m/st 106所以最大允许速度为20m/s。试卷二综合设计分析题〔本大题共20分。llxR,R1 3tR,R2 4F如上图所示为一悬臂梁式测力传感器构造示意图，在其中部的上、下两1x l；W6cmE70105Pa；电阻应变片灵敏度系数K2.1，2且初始电阻阻值〔在外力F为0时〕均为R 120。0设计适当的测量电路，画出相应电路图；分析说明该传感器测力的工作原理〔协作所设计的测量电路；当悬臂梁一端受一向下的外力F0.5N作用时，试求此时四个应变片的电阻值〔提示：x

6lx)FWEt210v误差。〕承受全桥电路：R1R1R4U0R2R3Ui(2)当传感器弹性元件悬臂梁受到外力F引起粘贴在其上的四个应变片〔两个受拉，另两个受压〕发生相应应变，致使其中两个应变片阻值增加，另两个应变片阻值减小。将四个应变片接入所设计的全桥电路中，从而将电阻值的变化转换成为电桥电压输出，输出电压U 的大小间接反映了被测外力F的大小，如此实现了对外力F的测量。0〔3〕x

6(lx)FWEt2 6(251020.525102)610270105(3103)2

0.50.0992∴RKR ∴0

2.10.09920.