《传感器应用技术》模拟试卷一答案及评分标准

PAGE1模拟试卷答案及评分标准一、填空题（本大题一、填空题（本大题20分，每空1分）1、由于压电传感器的基片主要有压电晶体和压电陶瓷两种类型，它们一般具有较大的介电常数，电极间的距离也不大，所以压电传感器可以等效为一只电容器。2、传感器的动态特性是指传感器测量动态信号时，其传感器对激励的响应特性。3、热电偶回路的热电势有温差电势和接触电势组成。4、电阻应变片的测量电路采用差动电桥时，不仅可以消除非线性误差，同时还能起到温度补偿的作用。5、电容式传感器按结构原理分有三种类型变面积型、变间隙型和变介电常数型。6、常用的湿度传感器有三大类电解质系、半导体及陶瓷系和有机物及高分子聚合物系7、电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。8、螺线管式差动变压器传感器在活动衔铁位于中间平衡位置时，输出电压应该为零.实际不为零，称它为零点残余电压.二、单项选择题(本大题20分，每题2分)1光敏元件中B是直接输出电压的.A光敏电阻B光电池

C光敏晶体管

D光导纤维2下列电容式传感器中,输出特性属于非线性的是AA变间隙型电容式传感器B变面积式电容传感器C变介电常数式电容传感器D上述都不是3利用热电偶测温时，只有在C条件下才能进行.A分别保持热电偶两端温度恒定B保持热电偶两端温差恒定C保持热电偶冷端温度恒定D保持热电偶热端温度恒定4在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于D.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应5单色光的波长越短，它的AA频率越高，其光子能量越大B频率越低，其光子能量越大C频率越高，其光子能量越小D频率越低，其光子能量越小6.光敏二极管工作时，其上B.A加正向电压B加反向电压C不需加电压D加正向、反向电压都可以得分：得分：授课专业班级：7.7.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势D.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变8.下列金属应变片中具有较明显的横向效应的是C.A箔式应变片B半导体应变片C丝绕式应变片D短接式应变片9.在光线作用下，半导体的电导率增加的现象属于D.A外光电效应B光生伏打效应C光电子发射效应D光电导效应10.一个热电偶产生的热电势为，当打开其冷端串接与两热电极材料不同的第三根金属导体时，若保证已打开的冷端两点的温度与未打开时相同，则回路中热电势D.A增加B减小C增加或减小不能确定D不变三、简答题（本大题40分，每题5分）1、如何表示传感器的静态数学模型和动态数学模型?各自表示的含义是什么.可用幂指数多项式来表示传感器的静态模型，它反映了在静态信号的作用下，传感器的输出量与输入量间的关系。（2分）可用微分方程或传递函数来表示传感器的动态模型，它反映了在动态信号的作用下，传感器的输出量与输入量间的关系。（3分）2、说明差动变压器式传感器工作原理（需画出差动变压器的电气连接图）。差动变压器的电气连接如图所示，次级线圈S1和S2反极性串连，当初级线圈P加上一定的交流电压Ep时，在次级线圈产生感应电压，其大小与铁芯的轴向位移成比例，把感应电压Es1和Es2反极性连接便得到输出电压Es，当铁芯处在中心位置时Es1＝Es2，输出电压Es＝0，当铁芯向上运动时，Es1>Es2,（3分）（2分）

模拟试卷二答案及评分标准33、变间隙平行板电容式传感器的基本特性什么情况下可看成是线性的?其非线性误差是多少?变间隙平行板电容式传感器的基本特性在<<1时，可以看成是线性的；（3分）非线性误差为（2分）4、试述电阻应变片的温度误差概念、产生原因及常用补偿办法?应变片由于温度变化将引起的电阻变化，与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，如果不采取必要的措施克服温度的影响，测量精度无法保证，由此引入的误差为温度误差．（2分）温度误差有两个原因：⑴温度变化引起敏感栅电阻变化而产生附加应变（1分）⑵试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变（1分）温度补偿方法基本上分为桥式补偿，应变片自补偿、热敏电阻补偿法等（1分）5、如何表示大气的绝对湿度和相对湿度。⑴绝对湿度表示单位体积空气里所含水汽的质量，其表达式为(2分)式中:－被测空气的绝对湿度；－被测空气中水汽的质量；－被测空气的体积⑵相对湿度是气体的绝对湿度与在同一温度下，水蒸汽已达到饱和的气体的绝对湿度之比，常表示为%，其表达式为：相对湿度＝.100%RH（3分）6、写出光纤数值孔径的表达式并说明其物理意义。NA=sin=（1分）其中纤芯射率、包层折射率、光纤周围煤质折射率,数值孔径是衡量光纤集光能力的主要参数，它决定了被传播的光束的板孔径角的最大值，反映了光纤的集光能力，它表示无论光源发射功率多大，只有张角的光，才能被光纤接收、传播，NA越大，光纤的集光能力越强．（4分）7、什么是传感器的静态特性？非线性误差如何表示？传感器在静态信号作用下，其输出－输入关系称为静态特性为传感器的静态特性。（2分），非线性误差表示为：100%得分：得分：授课专业班级：式中式中－非线性误差（线性度），－最大非线性绝对误差，－输出满量程（3分）8、说明光点式传感器的两种效应，并举例说明基于两种效应的光电器件。①外光电效应（或称光电子发射效应）有光电管、光电倍增管②内光电效应（或称光电导效应），分为结光电效应及光生伏特效应。结光电效应有光敏电阻；光生伏特效应有光电池、光敏二极管、光敏晶体管。四、计算题（本大题20分，每题10分）1、一应变片的电阻，，用作应变为的传感元件。试求：（1）与（2）若电源电压，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压？解：由应变电阻片的灵敏系数这里，，则得到（3分）（2分）V＝2.05mV（5分）2、画图说明热点式传感器回路总电势分析过程，并分析温差电势及接触电势产生原因。解：如图所示：由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、T0,如果T＞T0，则必存在着两个接触电势和两个温差电势，回路总电势：根据电磁场理论得，由于NA、NB是温度的单值函数EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)由公式可得：EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0)=EAB(T)-EAB(0)-[EAB(T)-EAB(T0)]=EAB(T)-EAB(T0)（6分）温差电势：任何一个金属，当其两端温度不同时，两端的自由电子浓度也不同，在两端间会产生电