《传感器应用技术》模拟试卷三答案及评分标准

PAGE4本试卷共4道大题，满分100分。本试卷共4道大题，满分100分。一、填空题（本大题20分，每空1分）1、传感器静态特性指标包括灵敏度、线性度_、_重复性__及迟滞现象。2、传感器动态特性可将传感器分为零阶系统、一阶系统、二阶系统。3、金属应变片在金属丝拉伸极限内电阻的相对变化与_应变_成正比。4、一应变片，所受应变ε为1000μ，若取Ks=3，n=1，非线性误差为5、电阻应变传感器桥式测量电路半桥时测量灵敏度为6、光电管和光电倍增管属于外光电效应器件包括7、内光电效应器件包括光电池、光敏电阻和光敏二极管、光敏三极管。8、变面积型电容传感器分为直线位移型、_扇型、柱面板型三种结构。9、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，则回路中热电势保持不变。10、利用热电偶测温时，只有保持冷端温度不变的条件下才能进行。11、压电效应分为内压电效应和外压电效应。12、数值孔径是表征光纤集光本领的一个重要参数，即反映光纤接收光量的多少。二、名词解释（本大题20分，每题4分）1、传感器静态特性：传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时的输出与输入的关系。2、横向压电效应：沿压电晶体机械轴方向施加力，使压电晶体产生电信号的压电效应称横向压电效应。3、暗电流：光传感器接入电路后，即使没有光照射没有余热电子发射、场致发射和晶格振荡激发载流子，使电路有电流输出，此电流称为暗电流。4、传光型光纤传感器：光纤仅仅起传输光的作用，它在光线端面或中间加装其他敏感元件感受被测量的变化，这种光纤传感器称传光型光纤传感器5、接触电势：两种导体在温度T中接触，在接触点产生的电动势称接触电势。得分：得分：授课专业班级：三、简答（本大题20分，每题5分）三、简答（本大题20分，每题5分）1、推导变面积型直线位移式电容传感器电容量C与初始电容及a、b、x间关系式。解：2、说明石英晶体产生压电效应的原因。因为P=ql,q为电荷量，l为正负电荷之间距离。此时正负电荷重心重合，电偶极矩的矢量和等于零，即P1+P2+P3=0，所以晶体表面不产生电荷，即呈中性。当石英晶体受到沿x轴方向的压力作用时，晶体沿x方向将产生压缩变形，正负离子的相对位置也随之变动。此时正负电荷重心不再重合，电偶极矩在x方向上的分量由于P1的减小和P2、P3的增加而不等于零。在x轴的正方向出现负电荷，电偶极矩在y方向上的分量仍为零，不出现电荷。（2分）当晶体受到沿y轴方向的压力作用时，P1增大，P2、P3减小。在x轴上出现电荷，它的极性为x轴正向为正电荷。在y轴方向上仍不出现电荷。（2分）如果沿z轴方向施加作用力，因为晶体在x方向和y方向所产生的形变完全相同，所以正负电荷重心保持重合，电偶极矩矢量和等于零。这表明沿z轴方向施加作用力，晶体不会产生压电效应。3、说明光电管工作原理。答：阴极撞在玻璃管内壁上，其上涂有光电发射材料，阳极通常用金属丝变成矩形或圆形，置于玻璃管的中央。当光照射在阴极上时，中央阳极可以收集从阴极上逸出的电子，在外电场作用下形成电流。4、通过回路分析推导热电偶工作基本定律中的中间导体定律。解：列回路热电势方程：（根据分析过程给分）

四、计算分析题（本大题40分四、计算分析题（本大题40分，每题20分）分析电阻应变式传感器桥式测量电路输出电压与电压变化量间的关系。解：当电桥平衡时，即若不平衡，假设每个电阻的变化量分别为，，，，则：忽略分母中项、分子中的二次交叉项，整理得：因为，所以：所以若取得分：得分：授课专业班级：2、分析电容传感器测量电路的脉冲宽度调制电路工作原理。2、分析电容传感器测量电路的脉冲宽度调制电路工作原理。解：C1、C2为差动式电容传感器,电阻R1=R2,A1、A2为比较器。当双稳态触发器处于某一状态,Q=1,=0,A点高电位通过R1对C1充电,时间常数为τ1=R1C1,直至F点电位高于参比电位U,比较器A1输出正跳变信号。与此同时,因=0,电容器C2上已充电流通过VD2迅速放电至零电平。A1正跳变信号激励触发器翻转,使Q=0,=1,于是A点为低电