辽宁石油化工大学传感器期末A卷及答案

辽宁石油化工大学2010 -2011 学年第 一 学期传感技术与误差处理 课程标准答案适用专业班级： 自动化08级，测控08级，电气08级，信息0801 试题类型 ：A、B 制作人： 郭颖 一、 判断题（每小题1分，共10分）123456789101、 涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；（）（1分）2、 金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；（）（1分）3、 采用莱以特准则（3准则）判别粗大误差时，数据的个数应该在10以上；（）（1分）4、 传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；（）（1分）5、等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的；（）（1分）6、电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线性；（）（1分）7、压电式传感器适合于动态信号的测量；（）（1分）8、金属丝的灵敏度Ks恒小于同一材料金属应变片的灵敏系数K；（）（1分）9、将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器；（）（1分）10、当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子逸出表面，向外发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。（）（1分）二、选择题（每小题1分，共10分）12345678910CBCDCDAAAD1、 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（ C）的输出。A电阻 B电容 C电压 D电荷2、变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（ B ）。A正比关系B反比关系C无关系3、热电偶可以测量（C ）。 A 压力 B 电压 C 温度 D 热电势4、属于传感器动态特性指标的是（D ）。 A重复性 B线性度 C灵敏度D固有频率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（ C ）。 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相同的工作应变片6、影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ D ）。 A电缆的安装与固定方式 B电缆的长度 C前置放大器的输出阻抗 D前置放大器的输入阻抗7、在霍尔元件的主要指标中，KH是指（ A ）灵敏度。磁乘积电流电势8、热电阻传感器的测量引线采用3线制是为了（ A ）。 A消除引线电阻的影响 B消除接触电动势的影响C减少绝缘电阻的影响 D减少寄生电动势的影响9、用二等标准活塞压力计测量某压力，测得值为9000.2N/cm2,若该压力用高一级的精确方法测得值为9000.5N/cm2,则后者可视为（ A ）。 A.实际值 B.约定真值 C.理论真值 D.修正值10、哪种判别方法适用于发现组间存在系统误差（ D ）。 A.残余误差校核法 B.不同公式计算标准差比较法 C.残余误差观察法 D.秩和检验法三、填空题（每题1分，共14 分）1、传感器的特性可以分为 静态 特性和 动态 特性。2、正态分布的随机误差分布规律具有：对称 性、 单峰 性、 有界 性、 抵偿 性。3、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 ；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用 相敏检波 电路。4、热电偶的热电势是由 接触 电势和 温差 电势所组成。热电偶的三个基本定律是 中间导体 定律、 标准电极 定律以及连接导体和中间温度定律。5、在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率的变化，这种现象称为 光电导效应 。6、当光电池作为测量元件时应取 短路电流 的形式。四、简答题（每题4分，共16分）1、 为什么自感式电感传感器只能用于微小位移的测量？答：转换原理的非线性（2分），衔铁正、反方向移动时电感变化量的不对称性（2分）2、 如图所示热电偶回路，只将B一根丝插入冷筒中作为冷端，t为待测温度，问C这段导线应采用哪种导线（是A、B还是铜线）？对t1和t2有什么要求？ C选择A材料（2分） t1=t2 （2分）3、 画出压电传感器的等效电路。（两个）一个图2分4、 光电效应可分为几类？根据相应的分类，举出几种常见的光电元件。可分为两大类外光电效应和内光电效应两大类。（1分）外光电效应：光电管，光电倍增管。（1分）光电导效应：光敏电阻。（1分）光生伏特效应：光电池。（1分）五、分析题（每题10分，共20分）1、Liquid level measuring system with capacitive sensor，D1、D2、D3、D4 are diodes. Known: ;. How the capacitive sensor work?Write out the characteristic equation .注：characteristic equation特性方程解：由于，当与、串联时可以忽略。 （1）当输入高频脉冲方波由低电平：、导通，、截止。和均充电。 （1分） 充电电流分别为： （1分） 则流动的电荷量为： （1分） （2）当输入高频脉冲方波由低电平：、截止，、导通。 和均放电。， （1分）放充电电流分别为： （1分）则流动的电荷量为： （1分）根据上述充、放电过程分析可知，充、放电电流流经时方向相反，当充、放电电流相等时，电流表中不产生直流分量，当充、放电电流不等时，由的电流将产生直流分量，由于电容的通交流、隔直流作用，该直流分量将流经电流表，其大小可以反映液位的变化。 （1分） 当液面在电容传感器零位，调整，两端无电位差，电流表指零 （1分）当，在输入高频脉冲方波一个周期内，由点的净电荷量为： （1分）设输入高频脉冲方波频率为，可得电流表中电流的平均值为： （ 1分）2、图为霍尔传感器温度补偿线路。若已知、分别是霍尔传感器内阻R0、灵敏度系数KH和补偿电阻r0的温度系数，问当补偿电阻取何值时，输出电压与温度基本无关？ 答：在某一基准温度T0时，有 I=IH0+I0 IH0R0=I0r0 (2分)上两式经整理后得到 IH0（Ir0）（R0r0） （1分）温度上升为T时，同理可得 IH（Ir）（Rr） （1分） RR0 (1+t） (1分) rr0（1t） （1分）温度为T0时，霍尔电势UHO为 UHOKH0IH0B (1分) UHKHIHBKH0（1t）IHB (1分) UHUH0 （1分） r0/ R0 （1分）六、计算题（共30分）1、Strain sensor is shown in the picture. ,the two strain gage are connected into differential bridge.known: Poissons ratio =0.285,strain gage sensitivity K=2,U=2V, ,then (10 points)注：Poissons ratio泊松比解： (2分) (2分) (2分) (2分) (2分) 2、对某量测得两组数据如下，依据秩和检验法判断两组间有无系统误差。（下表为秩和检验表）（6分） 333444678456899121314222427242730：26.2，26.4，26.9，27.1，27.3； ：26.4，26.8，27.0，27.4。解：将两组数据混合排列成下表 12，345678926.226.426.927.127.326.426.827.027.4 （1分） ， （1分）T=(2+3)/2+4+6+9=21.5 （1分）查表得： ， （1分） （1分） 故无根据怀疑两组间存在系统误差。 （1分）3、有一只温度传感器，其微分方程为，式中，y为输出电压，mV；x为输入温度，试求该传感器的时间常数和静态灵敏度。（5分）解：将温度传感器微分方两边同除以3，得 （3分） 所以： （1分） mV/ （1分）4、A voltage equation of one circuit,that is when then ;when then ;when then ;Please use the least square method, (9 points)Answer: （2分） （6分） (1分) (1分)七、补充题（此部分文小语种同学和重修同学做答）1、如图所示，在悬臂梁距端部为L位置上下面各贴两片完全相同的电阻应变片。试求（c）（d）（e）三种桥臂接法桥路输出电压对（b）种接法输出电压比值。图中U为电源电压，R为固定电阻并且为桥路输出电压。（9分）（3分）（6分）所以，比值分别为2：1，2：1，4：1。2、已知：差动式电容传感器的初始电容C1=C2=100pF,交流信号源电压有效值U=6v,频率f=100kHz。求：在满足有最高输出电压灵敏度条件下设计交流不平衡电桥电路，并画出电路原路图；(4分)计算另外两个桥臂的匹配阻抗；(3分)当传感器电容变化量为10pF时，求桥路输出电压。(3分)解：（1） （4分）因为满足a=1，则。当时要选择为电容和电阻元件。 （2） （3分）（3）交流电桥输出信号电压根据差动测量原理及桥压公式得 (3分)3、由测量方程3x