传感器试题及答案

1、传感器试题一、填空题1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分）2. 霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。5. 光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类0第.这类元件有光电管、光电倍增管；第二类,这类元件 有光敏电阻；第三类是利用在光,这类元件有光电池、光电仪表。_类是利用在光线作用下光电子逸岀物体表面的外光电效应 是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电效应 线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应4. 在热电偶温度补偿中补偿导线

2、法（即冷端延长线法）是在连接导线和热电偶之间,接入延甚线，它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。公压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。（ 2分）6. 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量（增加减小不变）分）7. 仪表的精度等级是用仪表的（相对误差绝对误差引用误差）来表示的（2分）8. 电容传感器的输入被测量与输岀被测量间的关系，除（变面积型变极距型变介电常数型

3、）外是线性的。（2分）9. 电位器传器的（线性），假定电位器全长为Xmax,其总电阻为 Rmax,它的滑臂间的阻值 可以用Rx =（ Xmax/x Rmax,x/Xmax Rmax, Xmax/XRmax X/XmaxRmax ）来计算，其中电阻灵敏度Rr= （ ? 2p （ b+h） /At, 2pAt/b+h, 2A （ b+b） /pt, 2Atp （ b+h）1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量（增大,减小，不变）2、 在平行极板电容传感器的输入被测量与输岀电容值之间的关系中，（变面积 ,变极 距型，变介电常数型）是线性的关系。3、 在变压

4、器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（正比，反比,不成比例），与副方线圈的匝数成（正上反比，不成比例），与回路中磁阻成（正比，反比，不成比例）。4、 传感器是育,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。在热电偶温度补偿中，补偿导线法（即冷端延长线法）是在连接导线 和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。（7分）5. 磁电式传感器是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应（霍尔效应）而输岀电

5、势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场,位移,压力。（6 分）8.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征（5分）1、 变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时，铁心上线圈的电感量 （增大减小不变）。2、 平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中，（变面积型变极距型 变介电常数型）是线性的关系。3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝数成（正比反比不成比例）简答题二、用镣铭-镣硅热电偶测量某低温箱温度，把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻，从电位差计测得热电势为-1.19mv,此时电位差计所处的环境温度为15C试求该时刻温

6、箱 的温度是多少度？（ 20 分）镣铭-镣硅热电偶分度表测量端温度？0123456789热八'、电动势(mv)-20-0.77-0.81-0.84-0.88-0.92-0.96-0.99-1.03-1.07-1.10-10-0.39-0.43-0.47-0.51-0.55-0.59-0.62-0.66-0.70-0.74-0-0.00-0.04-0.08-0.12-0.16-0.20-0.23-0.27-0.31-0.35+00.000.040.080.120.160.200.240.280.320.36+ 100.400.440.480.520.560.600.640.680.720

7、.76+200.800.840.880.920.961.001.041.081.121.162简述热电偶的工作原理。（6分）答：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。表面上产 电荷的极性随着 反之，如对石英 称为逆压电效应。良好的3以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。（6分）答：石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个 生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到

8、不带电的状态；而当作用力方向改变时 改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应晶体施加一定变电场，晶体本身将产生机械变形，外电场撤离，变形也随之消失，石英晶体整个晶体是中性的，受外力作用而变形时，没有体积变形压电效应，但它具有 厚度变形和长度变形压电效应。4简述电阻应变片式传感器的工作原理（6分）答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻 发生变化。1、什么是传感器动态特性和静态特性，简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通 而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性？（ 10分）答：传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而

9、传感器的输入输出特性是其基本特 般把传感器作为二端网络研究时，输入输岀特性是二端网络的外部特性，即输入量和 关系。由于输入量的状态（静态、动态） 或变化极慢时传感器输入-输出特性 可以从时域和频域来研究动态特性简述霍尔电动势产生的原理。（值相应常的需要,性，- 输出量的对应 不同分静态特性和动态特性。静态特性是指当输入量为常量动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入-输出特性。2、5 分)答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累 因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生

10、的时， 子， 当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上 为霍尔电势UH3、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的 （10 分）答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数（与目）将产生电场,I流过前端面缺少电力阻止电子继续偏转相应的电势称过程。之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。二、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的 试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。（15分）二、在生产过程中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。试简要叙

11、 述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。（15）1光纤传感器的工作原理。（4分）答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角 会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递光纤传感器利用光导纤维，按其工作原理来分有功能型（或称物性型、传感型）与非功能型 构型、传光型）两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且精度。时，就到另一端面。（或称结具有测量的功能。才能组成传感器非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件5、什么是传感器静态特性。（4 分） 答：传感器的静态特性是指当输

12、入量为常量或变化极慢时传感器输入一输出特性。三、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明势电偶测温原理及其工作定律的应 用。分 析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法（ 10 分）答：热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路，并使两个 结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。 接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。 温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的一种电势

13、。 热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小，就可测得温度的大小。 热电偶三定律a中间导体定律热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。b 中间温度定律任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T,冷端为7;时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为 Tn 时的热电势与同一热电偶热端为 球, 冷端

14、为 7；时热电势的代数和。应用：对热电偶冷端不为°C时，可用中间温度定律加以修正。热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。C 参考电极定律如果 A、 B 两种导体（热电极）分别与第三种导体 C （参考电极）组成的热电偶在结 点温度为（T, TQ时分别为EAC（ T，L），EbM，L），那么爱相同温度下，又 A、B两热 电极配对后的热电势为EAB（T,T0）=EAC（T,T0）-EBC（T,T0）实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要获得有关热电极与标 准钳电 极配对的热电势，那么山这两种热电极配对组成热电偶的热电势便可山上式求得，而 不需逐个进行

15、测定。 误差因素：参考端温度受周围环境的影响措施：a0°恒温法b计算修正法（冷端温度修正法）c仪表机械零点调整法d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法四、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？请详细推导分流法。（ 10 分） 答：霍尔组件可测量磁场、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控制电流作用下，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：a 分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。b 电桥补偿法论述 CCD 的工作原理，如何用设计一台摄像机。 7.4 （ 6分

16、）五、 CCD 是一种半导体器件，在 N 型或 P 型硅衬底上生长一层很簿的Si02, 再在 Si02 簿层上依次序沉积金属电极，这种规则排列的 MOS 电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了 CCD 芯片。 CCD 可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。一、简答题（ 30分，6分/ 题）1 、 从传感器的静态特性和动态特性考虑，详述如何选用传感器。 答：考虑传感器的静态特性的主要指标，选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器

17、。考虑动态特性，所选的传感器应能很好的追随输 入量的快速变 化，即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。2、直流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥的平衡条件是什么？应变片式电阻传感器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路？答：根据电源不同分为直流和交流电桥。直流电桥优点：高稳定度直流电源容易获得，电桥平衡电路简单，传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小。但是后续要采用直流放大器，容易产生零点漂移，线路也较复杂。交流电桥在这些方面都有改进。直流电桥平衡条件：RI /R2=R3/R4 ， RI R4=R2R3?2/o Uo+ / J3 、 以自

18、感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理。z 、2差动式灵敏度：S =一约 1- + +.k kI 0 J与单极式传感器灵敏度 s=- 如 1- + / 2+. 比较2（ /0+A/ ）2l0Vo J灵敏度提高一倍，非线性大大减少。4、 光电池的工作原理，指出它应工作在电流源还是电压源状态。答：光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式；是有源器件。它有较大面积的P N 结，当光照射在 P N 结上时则在结的两端出现电动势。它应工作在电压源状态。5、 按照传感型（功能型）和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤（单模/ 多模）， 为什 么？答：功能型（或称物性型、传感型）光纤不仅作为

19、光传播的波导而且具有测量的功能。它可以 界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和 分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。多模单模皆可非功能型（或称结构型、纤只是作为传光的媒介，还需加上其它敏感元件才能组成传感器。多模。6、传感器的定义和组成框图？画岀自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位 答：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装 常由敏感元件和转换元件组成。传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制之首。传感器是感知、检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器转换成容易传输与处理的

20、电信号，其作用与地位特别重要。利用外数据传输。可传光型）其光置和作用。置，通获取与获取并通过它被测量传寒兀汁第弓调廿传换电路组成框图：自动控制系统原理框图:，测量何种物感器。倍增管制造的。此类。一疋方输型光纤界角直至传递到辅助电滤传感器的作用：感受被测量并转换成可用输出信号传送给控制对象 扰动给定+e ?传感器 一口一？ 对象反馈装置7、试列岀你所学过的不同工作原理传感扁祠中耳费触式测量，哪些用于接触式测 理量？（各23利| ）答：非接触式测量：+a）热电式传感器：测量温度b）光纤传感器：测量光信号c）核辐射传感器：测量核辐射粒了接触式测量：a）电位器式压力传感器：测量压力b）应变片式电阻传感

21、器：测量电阻值c）应变式扭矩传感器：测量扭矩8、光电效应可分为哪二种类型，简单说明传感器的原理并分别列岀以之为基础的光电传 答：光电效应可分为：a）夕卜光电效应：指在光的照射下，材料中的电子逸岀表面的现象。光电管及光电 均属这一类。它们的光电发射极，即光明极就是用具有这种特性的材料b）内光电效应：指在光的照射下，材料的电阻率发生改变的现象。光敏电阻即属c）光生伏特效应：利用光势垒效应，光势垒效应指在光的照射下，物体内部产生 向的电势。光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式有源器件。9、光导纤维导光的原理是什么？按其传输模式分为哪两种类型？传感型（功能型）和传 传感器按照其特点应该选用哪种光

22、纤？答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临 时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在光纤内部以后的角度反复逐次反射， 另一端面。 按其传输模式可分为单模和多模两种 o 传感型（功能型）光纤传感器应该选用单模光纤，传输型光纤传感器应选用多模光 纤。10、传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，请问标定的意义？答：传感器的标定分为静态标定和动态标定两种。静态标定的目的是确定传感器静态特性指标，如线性度、灵敏度、滞后和重复性等。动态标定的目的是确定传感器的动态特性参数，如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。11、压电式传感器的前置放

23、大器的作用是什么？电压式与电荷式前置放大器各有何特 点？ 答：作用是将输出电压放大，并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微 弱的电 压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分 布电容及传感 器自身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻 烦。电荷放大器是一种具有深度电容负反馈的高增益运算放大器，其虽然允许使用 很长的 电缆，并且电容 Ce 变化不影响灵敏度，但它比电压放大器价格高，电路较 复杂，调整也比 较困难。12、什么是金属应变片的灵敏系数？请解释它与金属丝灵敏系数的区别。 答：应变片一般做成丝

24、栅状，测量应变时，将应变片贴在试件表面上，试件的变形很容易 传到应变 片上。金属应变片的灵敏系数与金属丝灵敏系数是不同的。第一，零件的变形是通 过剪力传到金属 丝上的。第二，丝沿长度方向承受应变时，应变片弯角部分也承受应变，其 截面积变大，则应变片 直线部分电阻增加时，弯角部分的电阻值减少，也使变化的灵敏度下 降。因此，应变片的灵敏系数 比金属丝灵敏系数低。分析 /证明题（ 32分， 8分/题）1 、 压电式传感器更适用于静态测量，此观点是否正确，分析原因。 答不正确。其工作原理是基于压电材料的压电效应，具有使用频率宽，灵敏度高、信噪比高、 结构 简单、工作可靠、测量范围广等优点，因此在压力冲

25、击和震动等动态参数测试中是主要的传感器品种，它可以把加速度、位移、压力、温度、湿度等许多非电量转换为电量。2、 固态图象传感器的分辨率由什么因素决定？某海关欲采用固态图象传感器为核心的图象识别系统，但是安装适用后发现显示的图象清晰度和准确度不能令人满意，请从 固态图象传感器的原 理进行分析，从哪几方面考虑重新选型？3、为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿 方法。答：在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数及栅丝与试件膨胀系数与"Q之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。方法：自补偿法线路补偿法4、系统的系统响应带宽与传感器

26、的响应带宽无关，请问这种说法正确吗？试述理由。 答：不完全正确。5 、 PtlOO 和 Cu50 各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。分别代表钳电阻热电式传感器 （100Q）,铜电阻热电式传感器 （50Q）.热电阻传感器测量电 桥之三线、四 线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。6、 用镣铭-镣硅热电偶测量炉温，其仪表示值为600 °C,而冷端温度“为65（，则实际温度为665 °C,对不对？为什么？应如何计算？答：对。查表知镣铭 -镣硅热电偶 K=l, T=Tz+K

27、Tn=600+1x65=6657、自动控制系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽有何关系？如果选用传感器的动态特性达不到要求怎么办？8、制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为2 : 1?答：制作霍尔元件应采用半导体材料。如果磁场与薄片法线有a夹角，那么UH=kHlBcosa,霍尔元件越薄(即d越小，虹就越大，所以一般霍尔元件都很薄。又因为实际测量中UH=(kH【B/d)xf(l/b)当l/b=2时，f(l/b)=0.93为最大值，这时 UH也可取到最大值，所以长 宽比1/b 一般为2：112系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种说法正确吗？试述理由

28、。答：不正确。传感器的响应带宽会限制系统的系统响应带宽。14温度对光电流影响不大，所以光电传感器在使用中不需要进行温度补偿，此观点正确否，为什么？答：不正确。因为半导体材料容易受温度影响，而其直接影响光电流的值，所以还需要温度补偿装置。答：不同和微机的结合使15智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点否？分析说明你的理由 意。智能传感器具有一定的人工智能，可使用电路代替一部分脑力劳动。断，数据处理，自适应智能传感器不仅有视嗅味和听觉功能，还具有存储，思维和逻辑判 能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。计算题四、下面是热电阻测量电路，试说明电路工作原理并计算(5分)1. 已

29、知Rt是PtlOO钳电阻，且其测量温度为T=50 °C,试计算岀 Rt的值和Ra的值(10分)Rt = R o(l+ At + Bt 2)=1001 + 3.940 x KT ' x50.80(2 x IO -7)x502=119.552. 电路中已知、 R2> R3和E,试计算电桥的输岀电压 MBQ 5分)其中(Ri=10KQ, R 2=5KQ, R 3=10KQ, E=5 伏)(a)答：该热电阻测量温度电路山热敏电阻、测量电阻和显示电表组成。图中G为指示电表，Ri、R2、R,为固定电阻，Ra为零位调节电阻。热电阻都通过电阻分别为队、由、七的三个导线和电桥连接，r,和

30、r,分别接在相邻的两臂，当温度变化时，只要它们的Rg分别接在指示电表和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态，电桥在零位调整时，应使点之一是可调电阻的接触电阻FL带来的负载误差，并计算R4=Ra+Rto为电阻在参考温度（如0°C）时的电阻值。二线连接法的缺和电桥臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。三、分析、计算题：（20分）1、分析（线性）电位器式传感器山于测量线的线路中的负载电阻它与位移x之间的关系；（10分）、测得某检测装置的一组输入输岀数据如下X0.92.53.34.55.76.7Y1.11.62.63.24.05.0试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度(10

31、分)7n.Lx,.y,. -Lx,.Ly ；(Zx/Zy,. -Zx,.Zx,.y,J解：y = kx + b Az. = yi - (kxi + b) k= u=nYXj2 - (Yxi )22 - (Sxz.)2代入数据求得 k = 0.68 b = 0.25y = 0.68% + 0.25=0.238 A 2 = 0.35 A3 = 0.16A4 =-0.11 A s =-0.126=-0.194 y. = x 100% = = 7%4Jo/ lry FS5拟合直线灵敏度 k =0.68,线性度±7%二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是

32、固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压，AR=O,桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输岀电压Ucd表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）（ AR/R） 0 （10 分）xl,x2发生变化时自感 L变化情况。U,线圈匝数W不变）0 （10分）证明：& = R + AR R 4=R-ARRRUcd = Ucb Udb = E E =cd cb d R + NR + R R _ AR + RF AD略去m的二次项，即可得 Um =2 R二、分析、计算题：（35分）1、分析如图1所示自感传感器当动铁心左右移动（ 已知空

33、气隙的长度为 xl和x2,空气隙的面积为 S,磁导率为IW r T W W2(!)=, L =Rm II R,& "二乞L+_Ll+_L八=址L +1=1 "岛 OS （）。禹 i=i H'Si 0 禹空气隙的长度 XI和x2各自变，而其和不变，另其他变量都不变故L不变2、 分析如图2所示变介质平板电容传感器，电容（ C）变化对液位变化（x）的灵敏 度。已知 长方形极板的长为 1,高为h,极板间距离为d,容器内下面介质的高度为 x（xh）,介电常数为e 2,容器内 上面介质的介电常数为 el。（ 10分）3、 设5次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.

34、8 10.0 10.1 9.9 10.2厘 若忽略粗大误米，差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体的最小估计区（5分）间 -1。（9.8 + 10.0 + 10.1 + 9.9 + 10.2）-八口皿x = -Yx i = = 10 v,. - -x分另U为-0.2 0n ,=i5-0.1 0.2 <5=/ 却=0.16|u. e x - 3<J, x + 3<J = 9.52,10.48测量次数I12345压力 xi (MPa)245810电压yi (V)10.04320.09330.15340.12850.0724、在对量程为lOMPa的压力传感器进行标

35、定时，传感器输岀电压值与压力值之间的关系如下表所不，简述最小二乘法准则的几何意义，并讨论下列电压-压力直线中哪一条最符合最小二乘法准则？（ 10分）（1） y=5.00x-1.05 （2） y=7.00x+0.09 （3） y=50.00x-10.50 （4） y=-5.00x-1.05 （5） y=5.00x+0.07答：最小二乘法准则的几何意义在于拟和直线精密度高即误差小。将几组x分别带入以上五式，与y值相差最小的就是所求，很明显（5）为所求。三、计算题（20分，10分/题）设6次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2 15厘米，若 忽略粗大误差

36、和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。解：x = £七n i=i(9.8 + ,10.0 + 10.1 + 9.9 + 1_0.2)<5 =V,. =.% x 分别为-0.2 0 0.1 -0.1 0.21 n_ _-0.16 |n e % - 3(5, x + 3cy = 9.52,10.48一一 1 -1、设7次测量某物体的长度，其测量的结果分别为: 大误差和系统误差，试求在9.8 10.0 10.1 9.9 10.2 10.1 15 厘米，若忽略粗 99.73%的置信概率下，对被测物体长6度的最小估计区间。/ 新 mA?曰匚人,士 士

37、9.8 + 10 + 10.1 + 9.9 + 10.3 + 10.1答：忽略最后一个值，平均值尤=Pi = 9.8 10.03 = 0.23, p2 = 0.03, p3 = 0.07, p4 = 0.13, p5 = 0.27, p6 = 0.07=10.03,5EhIA = -A = 0.18,41n -2则最小估计区间x = x + 33 = 10.03 3x0.18 = 9.49 - 10.57。2、将一只灵敏度为 0.08mv/ C的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为50 °,毫伏表JWiAr询输出 60叭 求热电偶热端的温度为名申?答m AT =60+ 50 = 20

38、00 C °0.081）用石英晶体加速度计测量机器的振动，已知加速 度计的灵敏度为 5PC/g （g为 重力加速度），电荷放大器 的灵敏度为50mv/PC,当机器振动达到最大加速度时，相应的输岀幅值为2V,求机器的振动加速度。（：1PC=1O2库仑）2V40PC答： =40PC a= 8g =88.2 ?/s?50mv/PC5PC/g2）图示电荷放大器中Ca=100PF, Ra=8, R f= G=1OPFO若考虑引线电容 Cc影响，当A时，要求输岀信号衰减小于1%,求使用90PF/m的电缆，其最大允许长度为多少？()=104答：如=< %c? + c c+(i+ A) Gc?

39、 +Cc解得 Cc = 9.09 X10-1 °93x1。90x10 12=10*三、光纤传感器的主要优点是什么？求 为空气n0=l,求光纤的最大入射角。答：优点：抗电磁干扰能力强；灵敏度高；几何形状具有多方面的适应性，可以制成任意 光纤传感器，可以制造传感各种不同物理信息的器件；光纤传感器可用于高压，电气 腐蚀或其他恶劣环境；而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。NA =（-；）另=（1.462 1.452） % =0.17Onl=1.46, n2=1.45的阶跃型光纤的数值孔径值；如果外部介质形状的噪声，高温，NA = si nQ., si n" =NA = 0.17&q

40、uot;. 3c = 9.82六、用温度传感器对某温度进行12次等精度测量，获得测量数据如下（单位。20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.51要求对卿量数据进行加工整理，并写尹最后结果（取置信系数为答：1 = 20.49 8 = 0.02 x = ? 3± = 20.43 20.55七、1）制作霍尔元件应采用什么材料，为什么？2） 为何霍尔元件都比较薄，而且长宽比一般为2 : 1?3） 某霍尔元件1 Xb Xd为1.0X 0.35 X0.1 cm3,当方向通以电流 1=1.0 m代在垂

41、直匀磁场B=0.3T，传感器的灵敏系数为22 V/A T,试求其霍尔电势及载流了浓料。因为其灵敏度高，输岀霍尔电势大。2）因为元件越簿，灵敏度系数越大。3） UH=kH IB = 0.0066V : Uh =:? P = % ed = 2-84 x IO 20八、1）试证明热电偶的中间导体定律。2）将一只灵敏度为 0.08mv/ C的热电偶与毫伏表相连，已知接线端温度为 为60mv,求热电偶热端的温度为多少？3）热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同？答：1）证明:Eabc （T,T0）= Eab （T,T°）?/EABC"）= E： B （T） + 砾（To）+Eaa（T0）-ElA（T,T0）+ EIb （T0）-Eab （T,T。）2 )olb方向加有均度。答：1）采用半导体材50 °C,毫伏表的输岀2) AT = + 50 = 2000 C °0.083）热敏电阻的电阻温度系数大，电阻