传感器与检测技术2014A卷

四川大学期末考试试题（A卷，闭卷）（2014——2015学年第一学期）课程号：303015030课序号：1,2课程名称：传感器与检测技术任课教师：苏敏、蒋荣华成绩：适用专业年级：自动化本科12级学生人数：138印题份数：150学号：姓名：考试须知四川大学学生参加由学校组织或由学校承办的各级各类考试，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》和《四川大学考场规则》。有考试违纪作弊行为的，一律按照《四川大学学生考试违纪作弊处罚条例》进行处理。四川大学各级各类考试的监考人员，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》、《四川大学考场规则》和《四川大学监考人员职责》。有违反学校有关规定的，严格按照《四川大学教学事故认定及处理办法》进行处理。一、选择题（每题2分，共30分）1.传感器在正、反行程中输入输出曲线不重合的现象称为（d）。A.灵敏度B.重复性C.线性度D.迟滞2.传感器系统中，属于其动态特性的表征参数是（c）。 A.线性度B.灵敏度C.峰值时间D.漂移3.在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号保持不变，或在条件改变时，按一定规律变化的误差称为（c）。A.绝对误差B.相对误差C.系统误差D.随机误差4.电阻应变片的灵敏度为（c）。A.应变片电阻丝的电阻变化率与被测试件的应变值之比B.应变片输出电压与应变之比C.应变片电阻丝的电阻变化率与应变值之比D.应变片输出电压与输入电压之比5.利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（b）。A.两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片B.两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片C.两个桥臂都应当用两个工作应变片串联D.两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片6.变极距型电容传感器适用于测量微小位移是因为（d）。A.电容量微弱、灵敏度太低B.传感器灵敏度与间距平方成反比，间距变化大则非线性误差大C.需要做非接触测量D.电容量大、灵敏度太高7.电涡流传感器是利用（a）材料的电涡流效应工作的。A.金属导体B.半导体C.非金属材料D.光纤材料8.莫尔条纹光栅传感器的输出是(a)A.数字脉冲式B.调幅式C.调频式D.正弦波注：1试题字迹务必清晰，书写工整。本题4页，本页为第1页2题间不留空，一般应题卷分开教务处试题编号：3务必用A4纸打印学号：姓名9.固体半导体摄像元件CCD是一种（c）A.PN结光电二极管电路B.PNP型晶体管集成电路C.MOS型晶体管开关集成电路D.NPN型晶体管集成电路10.压电材料按一定方向置放在电场中，其几何尺寸随之发生变化，这种现象称为（c）A.压电效应B.光电效应C.逆压电效应D.霍尔效应11.压电式传感器使用（b）时，输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响。A.调制放大器B.电荷放大器C.电压放大器D.信号放大器12.压电式加速度传感器是(c)信号的传感器。A.适于测量任意B.适于测量直流C.适于测量缓变D.适于测量动态13.热电偶工作回路中可以检测材料成分是遵循（a）。A.均质导体定律B.中间导体定律C.中间温度定律D.标准电极定律14.在工程测量中，为了方便热电偶电极选配，常将（c）作为标准电极。A.纯金B.纯银C.纯铂D.纯铜15.(b)材料适合于作霍尔元件。A.金属B.半导体C.绝缘体D.光敏电阻二、填空题（每空1分，共20分）1.精确度是__准确度_____和__精密度_____两者总和，是反映测量仪表优良程度的综合指标。2.涡流传感器的线圈与被测物体的距离减小时，互感系数M将___增加_____。3.金属应变片主要是利用材料的___长度和横截面积_____会随着应力的变化而变化，从而导致自身阻值发生改变。4.平板式电容式传感器有三种工作方式(分类)：___变极距型_____电容式传感器、__变面积型______电容式传感器和___变介电常数型_____电容式传感器。5.要使直流电桥平衡，必须使电桥相对桥臂的电阻值__相等______。6.利用电涡流位移传感器测量转速时，被测轴齿盘的材料必须是__金属材料_____。7.霍尔元件一般采用___半导体_____材料。8.差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为__零点残余_____电压。9.热电偶电动势由___接触_____电动势和___温差_____电动势两部分组成。。10.压电式传感器的前置放大器的作用是：__放大压电式传感器输出的弱信号______和___把压电式传感器的高输出阻抗变换成低阻抗输出_____。11.热电偶两端的电动势大小与两种材料测量端和参考端的___温差_____有关。12.光电效应分为__外光电效应______和__内光电效应______两大类。13.霍尔元件采用恒流源激励是为了__温度补偿______。14.机场安检设备可以检测刀具是利用__电涡流______传感器的原理。注：1试题字迹务必清晰，书写工整。本题4页，本页为第2页2题间不留空，一般应题卷分开教务处试题编号：3务必用A4纸打印学号：姓名三、简答及分析（共25分）1.传感器由那几部分组成？并说明各组成部分的功能。(5分)敏感元件；转换元件；转换电路2.根据图1所示石英晶体切片上的受力方向及产生电荷极性，分析其余三种受力情况下的产生的电荷极性？（5分）图13.互感型传感器的工作原理是利用电磁感应中的互感现象，将被测量(位移)转换成感应电势的变化。为检测位移的大小和方向，常采用全波差动整流电路，如图2所示。当铁芯在零位以上时，请画出对应的、和波形示意图及三者之间关系的公式。（8分，此题必须答在答题纸上）图24.请分析如图3所示热电阻测温电桥的三线制接法电路的工作原理（7分）。BB图3不用管r2、r3、Rg，对电桥状态不影响，满足R4=Ra+Rt0注：1试题字迹务必清晰，书写工整。本题4页，本页为第3页2题间不留空，一般应题卷分开教务处试题编号：3务必用A4纸打印学号：姓名四、计算题(共25分)1.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5V减至2.5V，求该仪器的灵敏度。（5分）K=0.5/1=22.图4所示为等强度梁测力系统，R1为电阻应变片，应变片灵敏系数K=2.05，未受应变时，R1=120Ω。当试件受力F时，应变片承受平均应变ε=800μm/m，求：（共15分）（1）应变片电阻变化量ΔR1和电阻相对变化量ΔR1/R1。ΔR1/R1=kε,ΔR1=R1*kε（2）将电阻应变片R1置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流6V，求电桥输出电压及电桥非线性误差。输出电压U/4*(ΔR1/R1)非线性-1/2kε（3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线性误差大小。图4半桥差动电路输出电压U/2*(ΔR1/R1)无非线性3.采用某热电偶测某液体温度时，其冷端温度为20℃时，测得热电偶上的热电动势为4.10mV，，请问被测温度T是多少，给出计算过程。（5分）（表1为某热电偶冷端温度为0℃的分度表表1温度/℃