傳感器B卷答案

1、2007 2008學(xué)年第4學(xué)期傳感器原理課程期末考試試卷（B卷）答案及評分標(biāo)準(zhǔn) 本試卷共六道大題，滿分100分。一、填空題 （本大題20分，每空1分）1、傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。傳感器輸出量增量y與引起輸出量增量y的相應(yīng)輸入量增量x之比稱為傳感器的 靈敏度 ，是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。2、 傳感器動態(tài)特性可將傳感器分為 零階系統(tǒng) 、 一階系統(tǒng) 、 二階系統(tǒng) 。3、橋式應(yīng)變測量電路，使用兩個應(yīng)變片（對臂）時，輸出電壓與應(yīng)變之間關(guān)系。4、變面積型電容傳感器分為_直線位移型、_扇 型、柱面板 型三種結(jié)構(gòu)。5、電渦流傳感器應(yīng)用分為 高頻反射式 和 低頻透射式 兩種形式。6、一個熱電偶產(chǎn)生的

2、熱電勢為，當(dāng)打開其冷端串接與兩熱電極材料不同的第三根金屬導(dǎo)體時，若保證已打開的冷端兩點(diǎn)的溫度與未打開時相同，則回路中熱電勢 保持不變 。7、利用熱電偶測溫時，只有保持 冷 端溫度不變的條件下才能進(jìn)行。8、壓電效應(yīng)分為 內(nèi)壓電 效應(yīng)和 外壓電 效應(yīng)。9、內(nèi)光電效應(yīng)器件包括 光電池 、 光敏電阻 和光敏二極管、光敏三極管。10、射線與物質(zhì)相互作用會產(chǎn)生 光電 效應(yīng)和 康普頓 效應(yīng)。11、大氣窗口波段分別為2 -2.6、 3-5 及8-14。二、名詞解釋（本大題30分，每小題2分）（部分正確得1分，全部正確得2分）1、傳感器：傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝

3、置。 2、壓阻效應(yīng)：沿半導(dǎo)體的某一軸向施加一定的載荷力，而產(chǎn)生形變，其電阻率就發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱壓阻效應(yīng)3、希爾霍夫定律：一個物體向周圍輻射能量的同時，也吸收周圍物體的輻射能，物體輻射發(fā)射量和吸收率之比與物體的性質(zhì)無關(guān)，總等以同一溫度下絕對黑體的輻射能量。4、接觸電勢：兩種導(dǎo)體在溫度T中接觸，在接觸點(diǎn)產(chǎn)生的電動勢稱接觸電勢。5、橫向壓電效應(yīng)：沿壓電晶體機(jī)械軸方向施加力，使壓電晶體產(chǎn)生電信號的壓電效應(yīng)稱橫向壓電效應(yīng)。6、內(nèi)光電效應(yīng)：當(dāng)光照射在物體上，使物體的電阻率發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的效應(yīng)稱內(nèi)光電效應(yīng)7、光生伏特效應(yīng)：在光線作用下能夠使物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象稱光生伏特效應(yīng)8、結(jié)光電效

4、應(yīng)：接觸的半導(dǎo)體PN結(jié)中，當(dāng)光線照射器接觸區(qū)域時，便引起光電動勢，這就是結(jié)光電效應(yīng)。9、暗電流：光傳感器接入電路后，即使沒有光照射沒有余熱電子發(fā)射、場致發(fā)射和晶格振蕩激發(fā)載流子，使電路有電流輸出，此電流稱為暗電流。10、傳光型光纖傳感器：光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光線端面或中間加裝其他敏感元件感受被測量的變化，這種光纖傳感器稱傳光型光纖傳感器 11、大氣窗口：在大氣窗口之內(nèi)，大氣對紅外光幾乎不吸收，具有比較大的“透明度”，即這些波長的紅外光能較好的穿透大氣層，在大氣窗口之外，大氣對紅外光幾乎不透明，大氣窗口波段為2 -2.6、 3-5 及8-14。得分：授 課專業(yè)班級： 12、超聲波的衰減：

5、超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，其衰減程度與聲波的擴(kuò)散、 散射、吸收等因素有關(guān)。13、普朗克定律：黑體的輻射發(fā)射量的光譜特征以嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系給出：14、衰變：某種物質(zhì)在沒有任何外界作用時，原子核向外輻射出某種射線而變成另外一種元素的現(xiàn)象。15、射線：是一種粒子流，質(zhì)量為0.00059 u ，能量為100KeV-幾兆KeV，在氣體中射程達(dá)2m。三、簡答題（本大題24分，每小題4分）1、分析串聯(lián)平面板變介質(zhì)型電容傳感器電容量C與初始電容及L、x間關(guān)系式。解：， （1分） （3分）2、分析變面積型自感傳感器電感值與x、初始電感間關(guān)系。解：鐵心與銜鐵間氣隙厚度忽略 ， （1分）

6、 （3分）3、通過回路分析推導(dǎo)熱電偶工作基本定律中的中間導(dǎo)體定律。解：列回路熱電勢方程：（根據(jù)分析過程給分）4、說明光電管工作原理。答：陰極撞在玻璃管內(nèi)壁上，其上涂有光電發(fā)射材料，陽極通常用金屬絲變成矩形或圓形，置于玻璃管的中央。當(dāng)光照射在陰極上時，中央陽極可以收集從陰極上逸出的電子，在外電場作用下形成電流。2007 2008學(xué)年第4學(xué)期傳感器原理課程期末考試試卷（B卷）答案及評分標(biāo)準(zhǔn)5、分析電離室工作原理答：在電離室兩側(cè)放置相互絕緣的板電極，電極間加適當(dāng)電壓，放射線進(jìn)入電極間的氣體中，在核輻射大作用下，電離室中的氣體介質(zhì)即被電離。離子沿著電場的作用線移動，這時在電離室的電路中產(chǎn)生電離電流，核

7、輻射強(qiáng)度越大，在電離室產(chǎn)生的離子對越多，產(chǎn)生的電流越大。6、 分析光電耦合器的工作原理答：光電耦合器的發(fā)光元件和接收元件都封裝在一個外殼內(nèi)。發(fā)光器件通常采用砷化鎵發(fā)光二極管，其管芯內(nèi)有一個PN結(jié)組成，隨著正向電壓的增大，正向電流增加，發(fā)光二極管產(chǎn)生的光通量也增加。四、（本大題10分）推導(dǎo)金屬絲電阻應(yīng)變傳感器電阻變化量與應(yīng)變間關(guān)系。解： 一根金屬電阻絲，在其未受力時，原始電阻值為 ： （2分）當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時， 將伸長l，橫截面積相應(yīng)減小A，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了d，從而引起電阻值相對變化量為： （2分）因?yàn)椋琩A/A為圓形電阻絲的截面積相對變化量，設(shè)r為電阻絲的半徑

8、，微分后可得dA=2r dr，則 （2分）由材料力學(xué)可知，在彈性范圍內(nèi)，金屬絲受拉力時，沿軸向伸長， 沿徑向縮短， 令dl/l=為金屬電阻絲的軸向應(yīng)變，那么軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為 （2分） 整理得： （2分）五、分析題（本大題8分）分析相敏檢波電路工作原理，并畫才出必要的波形圖。(分析過程6分，圖形2分) 解：圖中VD1、 VD2、VD3、VD4為四個性能相同的二極管，以同一方向串聯(lián)接成一個閉合回路， 形成環(huán)形電橋。輸入信號u2(差動變壓器式傳感器輸出的調(diào)幅波電壓)通過變壓器T1加到環(huán)形電橋的一個對角線上。參考信號us通過變壓器T2加到環(huán)形電橋的另一個對角線上。 輸出信號uo從變壓器

9、T1與T2的中心抽頭引出。圖中平衡電阻R起限流作用，以避免二極管導(dǎo)通時變壓器T2的次級電流過大。RL為負(fù)載電阻。us的幅值要遠(yuǎn)大于輸入信號u2的幅值，以便有效控制四個二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，且us和差動變壓器式傳感器激磁電壓u1由同一振蕩器供電， 保證二者同頻同相（或反相）。得分：授 課專業(yè)班級： 根據(jù)變壓器的工作原理，考慮到O、M分別為變壓器T1、 T2的中心抽頭，則 采用電路分析的基本方法，可求得輸出電壓uo的表達(dá)式 同理當(dāng)u2與us均為負(fù)半周時，二極管VD2、VD3截止，VD1、VD4導(dǎo)通。只要位移x>0，不論u2與us是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻RL兩端得到的電壓uo始終為正。當(dāng)x<0時，u2與us為同頻反相。采用上述相同的分析方法不難得到當(dāng)x<0時，不論u2與us是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻RL兩端得到的輸出電壓uo表達(dá)式總是為 六、分析題（本大題8分）低頻透射式渦流厚度傳感器原理。（根據(jù)分析過程給分）解：在被測金屬板的上方設(shè)有發(fā)射傳感器線圈L1，在被測金屬板下方設(shè)有接收傳感器線圈L2。當(dāng)在L1上加低頻電壓U1時，L1上產(chǎn)生交變磁通1，若兩線圈間無金屬板，則交變磁通直接耦合至L