西華大學(xué)傳感器原理與技術(shù)B試卷含答案版.doc

（ 2016 至 2017 學(xué)年 第_2_學(xué)期 ）課程名稱： 傳感器原理與檢測(cè)技術(shù) 考試時(shí)間： 110分鐘 課程代碼： 150106139 試卷總分： 100 分考試形式： 閉卷 學(xué)生自帶普通計(jì)算器: 不允許 1、 選擇題（在每個(gè)小題四個(gè)備選答案中選出一個(gè)正確答案）（本大題共10小題，每小題2分，總計(jì)20分）1、分別屬于傳感器動(dòng)，靜態(tài)特性指標(biāo)的是（D）A.幅頻特性，靈敏度 B.阻尼比 ，相頻特性 C.相頻特性，幅頻特性 D.阻尼比，靈敏度2、差動(dòng)電橋由環(huán)境溫度變化引起的誤差為 （D） A. D BD C. D D.0 3、電容式傳感器通常用來(lái)測(cè)量（ D ）A.壓力 B.加速度 C.電場(chǎng)強(qiáng)度 D.位移 4、 當(dāng)變間隙式電容傳感器兩極板之間的初始距離d增加時(shí)，將會(huì)引起傳感器的（B）A.靈敏度會(huì)增加 B.靈敏度會(huì)減少 C.非線性誤差增加 D.非線性誤差不變 5、差動(dòng)螺線管式電感傳感器配用的測(cè)量電路有（C）A.直流電橋 B.變壓器式交流電橋 C.差動(dòng)相敏電路 D.運(yùn)算放大電路 6、壓電式傳感器的工作原理是基于（D）應(yīng)變效應(yīng) B.電磁效應(yīng) C.光電效應(yīng) D.壓電效應(yīng)7、汽車衡所用的測(cè)力彈性敏感元件是（ A ）。 A、實(shí)心軸 B、彈簧管 C、懸臂梁 D、圓環(huán)8、以下四種傳感器中，屬于四端元件的是 ( A ）。 A、霍爾元件 B、壓電晶體 C、應(yīng)變片 D、熱敏電阻9、（ D ）的數(shù)值越大,熱電偶的輸出熱電勢(shì)就越大。 A、熱端直徑 B、熱電極的電導(dǎo)率 C、熱端和冷端的溫度 D、熱端和冷端的溫差10、按照工作原理分類，固體圖象式傳感器屬于（ A ） A.光電式傳感器 B電容式傳感器 C壓電式傳感器 D磁電式傳感器 二、填空題（本大題共10空，每空1分，總計(jì)10分）1. 傳感器是 能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置 傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的 敏感元件 和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的 轉(zhuǎn)換元件 組成。2. 電容式傳感器按其工作原理可分為 變介質(zhì)型 、 變面積型 、和 變極距型 三種。3. 電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法通常有 線路補(bǔ)償法 和 應(yīng)變片自補(bǔ)償法 兩大類。4. 按照光纖在傳感器中的作用，把光纖傳感器系統(tǒng)分為兩種類型： 傳感型 和 傳光型 。3、 判斷題（本大題共10小題，共10分）1、 光電式傳感器是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦信號(hào)的傳感器。（ ）2、 壓電式傳感器更適用于靜態(tài)測(cè)量。（ ）3、 在對(duì)同一被測(cè)量的多次測(cè)量過程中，隨機(jī)誤差的變化是可預(yù)測(cè)的。（ ）4、 氣敏傳感器是檢測(cè)氣體類別、濃度和成分的傳感器。（ ）5、 當(dāng)光纖的數(shù)值孔徑最大時(shí)，光纖的集光本領(lǐng)也最大。（ ）6、 熱電偶回路總電勢(shì)主要是由溫差電勢(shì)貢獻(xiàn)的。（ ）7、 變極距型電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出被測(cè)量間的關(guān)系是線性的。（ ）8、 壓電式傳感器更適用于靜態(tài)測(cè)量。（ ）9、 變氣隙式自感傳感器，當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí)，鐵芯上的線圈電感量減小。（）10、電感式傳感器的主要缺點(diǎn)是靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約。（ ）四、簡(jiǎn)答題（本大題共4小題，共20分）1. 解釋壓電效應(yīng)。（5分）答：某些電介質(zhì), 當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí), 其內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象, 同時(shí)在它的兩個(gè)表面上便產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷, 當(dāng)外力去掉后, 其又重新恢復(fù)到不帶電狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱壓電效應(yīng)。 當(dāng)作用力方向改變時(shí), 電荷的極性也隨之改變。把這種機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能的現(xiàn)象, 稱為“正壓電效應(yīng)” 。 相反, 當(dāng)在電介質(zhì)極化方向施加電場(chǎng), 這些電介質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生變形,外電場(chǎng)撤離，變形也隨著消失，這種現(xiàn)象稱為“逆壓電效應(yīng)”（電致伸縮效應(yīng)）。2.2.簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。（5分）答：一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直于薄片)中，當(dāng)有電流I流過時(shí)，電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面形成電場(chǎng)，該電場(chǎng)產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)，當(dāng)兩力相平衡時(shí)，電子積累也平衡，這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng)，相應(yīng)的電勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)UH。3. 解釋電渦流效應(yīng)。（5分）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理, 塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中或在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí), 導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生呈旋渦狀的感應(yīng)電流, 此電流叫電渦流, 以上現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。 4. 光電效應(yīng)可分為幾種類型，說(shuō)明其原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。（5分）答：光電效應(yīng)分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)?；谕夤怆娦?yīng)的光電器件有光電管、 光電倍增管等。 在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的效應(yīng)稱為內(nèi)光電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)又可分為以下兩類： （1）光電導(dǎo)效應(yīng)：在光線作用下，半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性增加，阻值減低，即電阻率發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)?；谶@種效應(yīng)的光電器件有光敏電阻。 （2） 光生伏特效應(yīng)：在光線的作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。基于該效應(yīng)的光電器件有光電池。五、分析計(jì)算題（本大題共4小題，共30分）1、 如圖為雙彎曲桿結(jié)構(gòu)示意圖。桿的末端（右側(cè)）被緊固,外力從另一端施加。應(yīng)變電阻1和4沉積在桿的凹面處,2和3沉積在桿的凸面處。（1）試判斷受力F作用時(shí)四個(gè)應(yīng)變電阻分別受何種應(yīng)變（拉伸或壓縮），其電阻值如何變化。（4分）（2）畫出將此四個(gè)電阻組成的差動(dòng)全橋電路。（4分）（1）解：i. 力F作用時(shí)應(yīng)變電阻1、4受壓縮應(yīng)變，其電阻值減小；2、3受拉伸應(yīng)變。其電阻值變大。ii. 由四個(gè)應(yīng)變電阻組成的差動(dòng)全橋電路如圖：2、如圖所示電路是電阻應(yīng)變儀中所用的不平衡電橋的簡(jiǎn)化電路，圖中R1=R2=R3=R4=R，均是電阻應(yīng)變片，工作時(shí)R1、R3受拉，R2、R4受壓， R表示應(yīng)變片發(fā)生應(yīng)變后，電阻值的變化量。當(dāng)應(yīng)變片不受力，無(wú)應(yīng)變時(shí)R=0，橋路處于平衡狀態(tài)，當(dāng)應(yīng)變片受力發(fā)生應(yīng)變時(shí)，橋路失去了平衡，這時(shí)，就用橋路輸出電壓Ucd表示應(yīng)變片應(yīng)變后的電阻值的變化量。（2） 試證明: （5分）（3） 若將R3與R4換為固定電阻R，工作時(shí)R1受拉，R2受壓，電阻值的變化量為R，求的表達(dá)式。（5分）解：（1）(2) 3、光纖的數(shù)值孔徑是如何定義的？當(dāng)光纖的，如光纖外部介質(zhì)的，求光在光纖內(nèi)產(chǎn)生全內(nèi)反射時(shí)入射光的最大入射角的值。（10分）解：數(shù)值孔徑（NA）定義為 ，式中為外部介質(zhì)折射率，為纖心折射率，為包層折射率。由得，所