传感器与检测技术试题及其答案

传感器和检测技术试题班级：学生编号：姓名：成绩：一、简答题(30分，6分/题)1.传感器的定义和组成框图？画出自动控制系统的原理框图，并指出传感器在系统中的位置和功能。答：传感器是一种能够感知特定测量信号并根据一定规则将其转换成可用输出信号的设备或装置。它通常由敏感元件和转换元件组成。自备供电设备信号调节转换电路传感元件衡量过的传感元件组成框图：自动控制系统原理框图：传感器的功能：测量感觉并将其转换成可用的输出信号，以传输给控制对象。扰动e考虑到目标传感器反馈装置2.试着列出哪些不同工作原理的传感器可以用于非接触测量，哪些用于接触测量，哪些物理量可以测量？(每个3)答：非接触测量：a)热电传感器：测量温度b)光纤传感器：测量光信号核辐射传感器：测量核辐射粒子接触测量：a)电位计型压力传感器：测量压力b)应变计电阻传感器：测量电阻值c)应变式扭矩传感器：测量扭矩3.以自感知传感器为例，说明差分传感器提高灵敏度的原理。答：单极自感知传感器的灵敏度是：差动传感器的灵敏度为：可以看出，与单极型相比，灵敏度增加了一倍，非线性大大减小。4.哪三种光电效应可以分类？简要说明传感器的原理，并分别列出基于它们的光电传感器。答：光电效应可分为：外部光电效应：指材料中的电子在光的照射下从表面逃逸的现象。光电管和光电倍增管都属于这一类。它们的光电发射器，或称灯杆，是由具有这种特性的材料制成的。b)内部光电效应：指材料的电阻率在光的照射下发生变化的现象。光敏电阻属于这一类。C)光伏效应：利用挡光效应，挡光效应是指物体内部在光的照射下，在一定方向上产生的电势。光伏电池是基于光伏效应制造的，是自发电的有源器件。5、光纤光导的原理是什么？根据它们的传输模式，哪两种类型被分类？根据传感型(功能型)和传输型光纤传感器的特性，应选择哪种类型的光纤？答：光纤是基于光的全内反射工作的。当入射光的入射角大于光纤包层之间的临界角时，将在光纤的界面处产生全内反射，并且光纤内部的后续角度将被重复且连续地反射，直到它被传输到另一端面。根据其传输方式，可分为单模和多模。传感型(功能型)光纤传感器应为单模光纤，传输型光纤传感器应为多模光纤。二、计算问题(20分，10分/题)1.设置7次测量物体长度，测量结果分别为：9.810.010.119.910.210.115厘米。如果忽略了粗差和系统误差，请尝试在99.73%的置信概率下找到物体长度的最小估计间隔。解决方案：回答：忽略最后一个值，平均值，,最小估计间隔。2.在图中所示的电荷放大器中，Ca=100 PF，Ra=，Rf=，Ri=，CF=10 PF。如果考虑导线电容CC的影响，当A0=104时，要求输出信号的衰减小于1%，那么90 PF/m电缆的最大允许长度是多少？回答：我能理解。三、分析/证明问题(32分，8分/问题)1.自动控制系统的系统响应带宽和传感器响应带宽之间有什么关系？如果所选传感器的动态特性不能满足要求怎么办？回答：2.热电偶产生的热电势是哪种电势？试着证明答：半导体材料应该用来制作霍尔元件。如果磁场与薄板法线的夹角为，UH=kHIBcosa，霍尔元件越薄(即D越小)，kH越大，因此霍尔元件通常非常薄。此外，因为当l/b=2，f(l/b)=0.93时，UH=(kHIB/d)f(l/b)是实际测量中的最大值，并且UH也是此时的最大值，所以纵横比l/b通常为2: 14.为什么要对应变式电阻传感器进行温度补偿？对这类传感器的温度误差补偿方法进行了分析和说明。答：在外部温度变化的情况下，由于敏感栅极温度系数at与栅极线和样品的膨胀系数(bg和bs)之间的差异而产生的假应变输出有时会产生与真实应变相同数量级的误差，因此必须采取措施来补偿温度误差。通常，有两种温度误差补偿方法：a)自补偿法：包括单丝自补偿法和组合自补偿法b)线路补偿方法四、设计/总结问题(18分)回答根据您掌握的智能传感器的相关知识，设计一套用于温度测量的智能传感器。温度测量范围为-20-80，要求精度为0.1。写下详细