傳感器原理及工程應(yīng)用考試試題及答案

1、一、選擇題1、下列關(guān)于壓電傳感器的說(shuō)法正確的是CC可以等效為一個(gè)與電容串聯(lián)的電壓源2、半導(dǎo)體應(yīng)變片與金屬絲型比較CC應(yīng)變時(shí)非線性比較嚴(yán)重3、變磁阻式傳感器中下面哪項(xiàng)會(huì)導(dǎo)致電感的減小CC增大氣隙的厚度4、兩壓電片不同極性端黏結(jié)在一起AA總電容量為單片的一半，輸出電壓增大了1倍5、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致的波是BB縱波6、下列描述錯(cuò)誤的是BB微波的頻率比紅外線高7、為了減小非線性誤差，實(shí)際測(cè)量中廣泛采用BB差動(dòng)變隙式8、電磁式的動(dòng)圈儀表屬于CC二階系統(tǒng)9、以下關(guān)于線圈一導(dǎo)體系統(tǒng)產(chǎn)生的電渦流密度正確的是BB電渦流密度是沿線圈半徑r的函數(shù)10、輸入量與輸出電容量為非線性關(guān)系的是BB變極距式電容傳

2、感器11、磁電感應(yīng)式傳感器BB不需要外接輔助電源，是一個(gè)有源傳感器12、下面描述正確的是AA光敏二極管基于內(nèi)光電效應(yīng)13、光敏電阻DD阻值只與入射光量有關(guān)，與電壓電流無(wú)關(guān)14、關(guān)于超聲波從一種介質(zhì)入射到另一種介質(zhì)時(shí)，不正確的是DD當(dāng)超聲波垂直入社界面時(shí)就會(huì)出現(xiàn)透射15、關(guān)于變極距型電容式傳感器正確的是DD采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)可以提高靈敏度及減小非線性誤差16、半導(dǎo)體氣敏傳感器由于加熱方式不同，可分為直熱式和旁熱式17、磁電傳感器AA是速度傳感器，直接測(cè)的的值只能速度18、半導(dǎo)體氣敏傳感器DD需加熱，加熱的目地是提高器件的靈敏度和響應(yīng)速度二、填空題一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)是傳感器、變送器和其他變換裝置的有機(jī)組合傳

3、感器的分類(lèi)方法：一是按被測(cè)參數(shù)分類(lèi)，另一種是按傳感器的工作原理分類(lèi)電阻應(yīng)變片的補(bǔ)償方法有線路補(bǔ)償和應(yīng)變片自補(bǔ)償。四、計(jì)算題壓電片的兩種不同接法，并聯(lián)接法適宜用于以電荷作輸出信號(hào)，串聯(lián)接法適宜用于以電壓作輸出信號(hào)光電耦合器件是由發(fā)光元件和光電接收元件合并使用的電器件。半導(dǎo)體氣敏傳感器由敏感元件加熱器和外殼三部分組成磁電式傳感器分為磁電感應(yīng)式傳感器和霍爾式傳感式，磁電感應(yīng)式傳感器有2種結(jié)構(gòu)：變磁通式和恒磁通式三、簡(jiǎn)答1. 直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量的概念？在使用儀表或傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)得值直接與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，不需要經(jīng)過(guò)任何運(yùn)算，直接得到被測(cè)量的數(shù)值，這種測(cè)量方法稱(chēng)為直接測(cè)量。在使用儀表或傳感

4、器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行直接測(cè)量，將直接測(cè)得的值帶入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到所需要的結(jié)果，這種測(cè)量稱(chēng)為間接測(cè)量。若被測(cè)量必須經(jīng)過(guò)求解聯(lián)立方程組求得，用最小二乘法求出被測(cè)量的數(shù)值，這種測(cè)量方法稱(chēng)之為組合測(cè)量。2. 偏差式測(cè)量、零位式測(cè)量與微差式測(cè)量的特點(diǎn)與區(qū)別？用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的量值，這種測(cè)量方法稱(chēng)之為偏差式測(cè)量。過(guò)程簡(jiǎn)單迅速，但測(cè)量結(jié)果的精確度較低。在測(cè)量系統(tǒng)平衡時(shí)，用已知的標(biāo)準(zhǔn)量決定被測(cè)量的量值，這種測(cè)量方法稱(chēng)為零位式測(cè)量。優(yōu)點(diǎn)是可以獲得比較高的測(cè)量精度，但測(cè)量過(guò)程比較復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)，不適用于測(cè)量變化迅速的信號(hào)。微差式測(cè)量是綜合了偏差式測(cè)量與

5、零位式測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)而提出的一種測(cè)量方法。不需要調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量，而只需要測(cè)得兩者的差值。優(yōu)點(diǎn)是反映快，而且測(cè)量精度高，特別適用于在線控制參數(shù)的測(cè)量。3. 什么是正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)、縱向壓電效應(yīng)、橫向壓電效應(yīng)？某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)，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，又重新恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱(chēng)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。有時(shí)人們把這種機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的現(xiàn)象，稱(chēng)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)生幾何變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“逆壓電效應(yīng)”沿電軸X方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效

6、應(yīng)稱(chēng)為“縱向壓電效應(yīng)”沿機(jī)械軸Y方向的力作用下產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)稱(chēng)為“橫向壓電效應(yīng)”。4. 光纖傳光原理是什么？光纖的傳輸是基于光的全內(nèi)反射。當(dāng)入射角小于臨街入射角時(shí)，光線就不會(huì)透射出界面，而全部被反射，光在纖芯和包層的界面上反復(fù)逐次全反射，呈鋸齒波形狀在纖芯內(nèi)先前傳播，最后從光纖的另一端面射出，這就是光纖的傳光原理。1-11、對(duì)光速進(jìn)行測(cè)量，得到如下四組測(cè)量結(jié)果：C=(2.98000b0.01000)<108m/sC=(2.98500b0.01000)<108m/s12C=(2.99990土0.02000)x10sm/sC=(2989930b0.00100()x10sm/s求光速

7、的加權(quán)算術(shù)平均值及其標(biāo)準(zhǔn)差。C=2.98500<108m/sb-二O.OlOOOddm/s2C234解：由四組測(cè)量結(jié)果知：C=2.98000x108m/sb-=0.0100(X10sm/s1C1C=2.99990x108m/sb_=0.02000x10sm/s3C3C=2.98993«108m/sb-=0.00100040sm/s4C42bc令p1=P2=1，則p1:p2:p3:p4=12b_c12G_C2G_c22b_c12b_c32b_c/0.01、20.012.1=()()(20.010.01b_c42(竺)2=1:1:25:1000.001則測(cè)量數(shù)據(jù)的加權(quán)算術(shù)平均值為：

8、C=P工cPii1x2.98+1x2.985+25x2.9999+100x2.9993“380.8925“zx108=x108=2.99915x108m/s1277=1工P1+1+25+100i=4則其標(biāo)準(zhǔn)差為：工V2pCpi=13x(1+l+25+100);(2.999152.9處x1+(2.999152.983x1+(2.999152.999x25+6.999152.999金x100xio=：°0005673<10=0.0012240m/s2Hz，測(cè)得電抗X為21-14、交流電路的電抗數(shù)值方程為X=譏-/當(dāng)角頻率.=5H乙，測(cè)得電抗X.為°；當(dāng)角頻率廣°

9、當(dāng)角頻率®1=1Hz，測(cè)得電抗x3為Q。試用最小二乘法求電感L、電容C的值。解：xWC，設(shè)x=L,1y=C,寫(xiě)出殘余誤差。則:15-5所以，系數(shù)矩陣為a=2-2110.3=x+y0.8=5x+£y0.2=2x+*y直接測(cè)得值矩陣為L(zhǎng)=其中，A'A=|aa|=3031.290.80.20.3，最小二乘法的最佳估計(jì)值矩陣為左=廠111L52303-_31.29AA=2125151=30x1.293x3=29.0主0所以，(AA)-1=A21A22=(AA)-1AL1512130331.2911.2929.73330Al=0.80.20.34.1

10、0.04x11293_y=29.7_330_所以X=4.1-0.182-_0.04_0.455所以，L=x=,C=y10.455=2.2(F)88當(dāng)光纖的化二146,化=1.45，如光纖外部介質(zhì)的n=，求光在光纖內(nèi)產(chǎn)生全反射時(shí)入射光的最大入射角0。120cn0n而1sin=1sinnpn.1sinp'nicosi=r=n解：若光在纖芯和電層的界面上發(fā)生反射，則界面上的光線臨界折射角卩尹；，即P卻n1-(vsinp')2ni當(dāng)"尹尹；時(shí)，有nisin叫，所以為滿足光在光纖內(nèi)的納反射光入射到光纖端面的入射角0應(yīng)該滿足0.-0c=（arcsinn2呻由題意知：作，作，"°=1。1cn12所以最大入射角0二arcsinc9.8。0n2一n2=arcsinv'1.462一1.452=arcsin0.1706n120電容的相對(duì)變化量為蘭丄（5一13化量為固q|«i時(shí)，上式可按級(jí)數(shù)展開(kāi)，01d0可得冬二理1理+芻2乂理）3+514由式（5-14）可見(jiàn)，輸出電容的相對(duì)變化量CC與輸入位移Ad之間成非線性Cdddd000000關(guān)系，當(dāng)Add|<<1時(shí)可略去高次項(xiàng)，得到近似的線性關(guān)系，如下式所示：ACA（5-15）電容傳感器的靈敏度為0aCd00k=ACC0（5-16）它