辽宁石油化工大学传感器期末A卷及答案

1、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： 郭颖判断题（每小题 1分，共 10分）12345678910××××××1、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

2、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

3、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

4、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.

5、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

6、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 CC这段导线应采用哪种导线（是 A、B还是铜线）？对 t1和 t 2有什么要求？C 选择A材

7、料（2分）t 1=t 2（2 分）0C3、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 measuringsystemwith capacitivesensor，D1、D2、D3、D4 are diodes.Known:r H xCH;C0 CH0,CeC0,CeCH . How the capac

8、itive sensor1.8ln D dwork?Write out the characteristicequation I f H .注： characteristicequation特性方解：由于 Ce? C0，Ce ? CH ，当Ce与C0 、 CH串联时可以忽略 Ce（1）当输入高频脉冲方波由低电平 E1 E2 ：1 分）D1、D3导通， D2、 D4截止。 CH和C0均充电。充电电流分别为： A D1 E CH 地A Ce和 M B D3 F 地（ 1 分）则 A B 流动的电荷量为： q1 C0 E2 E1（1 分）2）当输入高频脉冲方波由低电平 E2 E1：D1、D3截止，

9、D2、D4导通。 CH和C0均放电。，（1分）放充电电流分别为： CH D2 B Ce和 M AC0 D4 A（ 1 分）则 B A 流动的电荷量为： q2 CH E2 E1（ 1 分）根据上述充、放电过程分析可知，充、放电电流流经 Ce 和 M 时方向相反，当充、放电电流相等时，电流表 M 中不产生直流分量，当充、放电电流不等时，由 B A 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M ，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 C0 CH 0 ， Ce两端无电位差，电流表 M 指零 （1 分）当CH C0 ，在输入高频脉冲方波一个周期内

10、，由 B A点的净电荷量为：（1 分）qq2q1CHE2E1C0E2E1E2E1CHCH 0E2E1CHE2E1rH1.8ln D dkH设输入高频脉冲方波频率为 f ，可得电流表 M 中电流的平均值为： I q =fkH （ 1 分）T2、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？IH0I0I（2 分）答：在某一基准温度 T0 时，有 I=I H0+I0I H 0·R0=I 0r 0上两式经整理后得到IH0（I ·r0）（R0r 0）（1分）温度上升为

11、 T 时，同理可得IH（I ·r ）（ Rr）（1 分）RR0 （1+t ）（1 分）rr0（1t）（1 分）温度为 T0 时，霍尔电势 UHO为UHOKH0· IH 0·B（1 分）UHKH·IH·BKH0（1t）IHB（1 分）UH UH0（ 1 分）r0/ ·R0（1 分）六、计算题（共 30 分）connected intoK=2,U=2V,1、 Strain sensor is shown in the picture. R1 R2 120 ,the two strain gage are differential brid

12、ge.known: Poisson's ratio =0.285,strain gage sensitivityR1 0.48 ,then UO （10 points） 注： Poisson's ratio泊松比 解：R1 KR1（2分）R1 1 0.48 1R1 K 120 20.002 2000r 0.285 2000 570（2分）（2分）R2 K rR22 570 10 6 120 0.137（2 分）n1 4 ，（1 分）T=(2+3)/2+4+6+9=21.5（1 分）查表得： T 13 ，T 27（1 分）T T T（1 分）故无根据怀疑两组间存在系统误差。（1

13、分）UOR2R21)U 14 (0.48 0.137) 2120 1202.57 10 3V 2.57mV(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）xi ：26.2，26.4 ，26.9 ，27.1 ，27.3 ；yi：26.4，26.8 ，27.0 ，27.4 。解：将两组数据混合排列成下表n1333444n2678456T899121314T222427242730T12，3456789xi26.226.426.927.127.3yi26.426.827.027.41 分）3、有一只温度传感器，其微分方程为 30dy 3y 0.1

14、5x ，式中， y 为输出电压， mV；x为输入 dt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10 dy y 0.05x （3分） dt所以： 10s （1分） sn 0.05mV/ （1 分）4、A voltage equation of onecircuit,that is U I1R1 I2R2when I1 2A,I2 1A, then U 50V ;when I1 3A,I2 2A, then U 80V ;when I1 4A, I 2 3A, then U 120V ;Pleaseusethe least squaremet

15、hod, R1 ?R2 ? (9 points)Answer:x1 R1, x2 R221 50A 32 ,L 80 , X xx12（2 分）4 3 120XATA AT L 13.33（6 分）X 21.67R1 x1 13.33（1 分）R2 x2 21.67（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 R1, R2, R3, R4。 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 R1 R2 R3 R4 R,U0为桥路输出电压。（9

16、 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）因为满足 a=1，则 1R 。当90 时要选择为电容和电阻元件。jC（ 2）R 11 51 1015.9k （ 3 分）j C 2fC2 10510 10（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USC 2km CU 2 0.5 10 6 0.6V（3 分）C 1003、由测量方程 3x+y=2.9 、 x-2y=0.9 、 2x-3y=1.9 ，试求 x，y 的最小二乘处理及其相 应精度。（10 分）解： 由已知得，线性参数的误差方程为1 分）V1 2.9 (3X Y)V2 0.9 ( X 2Y)V3 1.9 (2 X 3Y)则线性参数的误差方程式可表示为12V1V213即 V=L-AX1 分）3i1V3 1.9 2又 C AT A5 23112145 141 分