传感器及检测技术3答案和评分标准

《传感器及检测技术》试卷标准答案及评分标准一、单选题（每题2分，共20分）12345678910CDADDBCCBB二、判断题（每题1分，共10分）12345678910√×××√√×××√三、简答题（共20分）1.（共6分）（共5处得分点。答错/漏答一项扣2分，扣完为止；若只简要回答每项提纲，没有进行具体阐述，扣3分。）答：（1）原理与特点不同：热电偶的测温原理是基于热电效应；热电阻的测温原理是基于导体的电阻值随着温度的变化而变化的特性；（2）信号性质不同：热电偶是产生热电动势的变化；热电阻产生的是阻值变化；（3）检测的温度范围不一样：热电偶是中高温检测，热电阻通常是中低温检测；（4）材料不同：热电偶是双金属或合金材料，热电阻是一种金属材料；（5）工作中的现场判断不同：热电偶有正负极，补偿导线也有正负之分，热电阻用万用表判断短路和断路即可。2.（共7分）（论述清楚，意思正确即可得分。回答不完整，酌情扣分。）答：接触式温度传感器直接与被测物体接触进行温度测量。由于被测物体的热量传递给传感器，降低了被测物体温度，特别是被测物体热容量较小时，测量精度较低。因此，采用这种方式要测得物体真实温度的前提条件是被测物体的热容量足够大（3分）。非接触式温度传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而测量物体的温度，可进行遥测。非接触温度传感器具有不从被测物体上吸收热量、不会干扰被测对象的温度场、连续测量不会产生消耗、范颖时间快等一系列优点，但其制造成本较高，测量精度却较低（4分）。3.（共7分）（论述清楚，意思正确即可得分。回答不完整，酌情扣分。）答：金属应变片电阻变化主要由其结构尺寸变化所致，而半导体应变片是利用半导体的物理效应即压阻效应工作的。（2分）金属应变片：优点：结构简单，频率特性好，价格低廉，品种多样，可在高（低）温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。缺点：具有非线性，输出信号微弱，抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；只能测量一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等；不能用于过高温度场合下的测量。（3分）半导体应变片：优点：灵敏度高，工作频带宽，机械迟滞小，分辨力高。缺点：温度稳定性差，灵敏度离散性打，非线性误差大。（2分）四、电路分析题(共24分)（划线文字为主要得分点，漏写/错写不得分）1.（共12分）答：（1）由二极管1N4148和可调电位器以及两个固定阻值电阻组成惠斯通电桥（2分）。当1N4148二极管周围温度发生变化时，TP1处的电压也会发生变化（2分），通过运放差动放大之后TP5处的电压可反映出二极管1N4148的温度变化（2分），将TP5处的电压送入显示表头中进行温度显示，通过电路零点和满度调节，即可做成一款二极管温度仪表。（2）检查无误后接通电源。首先进行电路调零，将PN结温度传感器接入0℃（1分）温控源或放入到冰水混合物的玻璃杯中2min，调节RP1（1分）使电路输出所接的数字万用表显示为0V（或温度显示仪表显示为0）（1分）；再进行电路满度调整，将PN结温度传感器接入到100℃（1分）温控源或加热玻璃杯中的冰水混合物至沸腾2min，同时用水银温度计监测，调节电位器RP2（1分）使电路输出所接的数字万用表显示为1V（或温度显示仪表显示为100）（1分）。2.（共12分）答：（1）湿敏传感器采用的是湿敏电容（2分），随着房间相对湿度的增大，传感器输出电压相应增大。将湿敏传感器输出电压分别接入到比较器（2分）A1的反相端与A2的同相端，适当调整R5、R7的位置（2分），即可构成房间湿度上下限报警电路，并通过电路输出控制继电器（2分）的工作状态，进而调节房间的湿度。（2）调节R7，可以修改电路上限报警值（2分）；调节R5，可以修改电路下限报警值（2分）。五、分析计算题(共26分)1.（共7分）解：可以比较两只仪表的相对误差进行选择。（1）（3分）0.5级，测量范围为0~500N的仪表，可得其引用误差为0.5%，所以∆x1=故γx1（2）（3分）1.0级，测量范围为0~100N的仪表，可得其引用误差为1.0%。所以∆x2=故γx2综上所述，1.0级，测量范围为0~100N的仪表相对误差小，更适合测试70N拉力。（1分）2.（共12分）（本题除了考核学生公式计算等能力，还有学生对单位的认知能力。测量中单位很重要，若计算正确，单位有误，根据具体情况扣分）解：（1）可能出现的最大满度相对误差可以从准确度等级2.5级直接得到，即γm=2.5%（（2）∆x=γm（3）γx=∆x3.（共7分）解：可以通过计算三者的相对误差来进行比较