傳感器試題9答案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題9班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）傳感器的定義和組成框圖？畫出自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用。答：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，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。組成框圖如下：自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖如下：傳感器的作用：感受被測(cè)量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)傳送給控制對(duì)象。試列出你所學(xué)過(guò)的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測(cè)量，哪些用于接觸式測(cè)量，測(cè)量何種物理量？（各大于3種）答：非接觸式測(cè)量：a） 熱電式傳感器：測(cè)量溫度b） 光纖傳感器：測(cè)量光信號(hào)c） 核輻射傳感器：測(cè)量核輻射粒子接觸式測(cè)量：a） 電位器式壓力傳感器：測(cè)量壓力b） 應(yīng)變片式電阻傳感器：測(cè)量電阻值c） 應(yīng)變式扭矩傳感器：測(cè)量扭矩以自感式傳感器為例說(shuō)明差分式傳感器可以提高其靈敏度的原理。答：?jiǎn)螛O式自感傳感器的靈敏度為：△LL△Lf△112 ]S= =-—01—一+—+??-△llll0_ 0k0)差分式傳感器的靈敏度為:2Lf△112 ]01++??-ll0_k0)S=由此可見，與單極式比較其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡(jiǎn)單說(shuō)明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。答：光電效應(yīng)可分為：a） 外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。b） 內(nèi)光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。c） 光生伏特效應(yīng)：利用光勢(shì)壘效應(yīng)，光勢(shì)壘效應(yīng)指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類型？傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器按照其特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖？答：光導(dǎo)纖維工作的基礎(chǔ)是光的全內(nèi)反射，當(dāng)射入的光線的入射角大于纖維包層間的臨界角時(shí)，就會(huì)在光纖的接口上產(chǎn)生全內(nèi)反射，并在光纖內(nèi)部以后的角度反復(fù)逐次反射，直至傳遞到另一端面。按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。傳感型（功能型）光纖傳感器應(yīng)該選用單模光纖，傳輸型光纖傳感器應(yīng)選用多模光纖。計(jì)算題（20分，10分/題）1.設(shè)7次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.810.010.19.910.210.115cm，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73%的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體長(zhǎng)度的最小估計(jì)區(qū)間。解：答：忽略最后一個(gè)值，平均值I=丸8+1°+ +丸9+1°?3+ =10.03，p1=9.8-10.03=-0.23,p2=-0.03,p3=0.07,p4=-0.13,p5=0.27,p6=0.07

5寸此」6=e=0.184 1n-2則最小估計(jì)區(qū)間%=X+36=10.03土3X0.18=9.49~10.57。2.圖示電荷放大器中Ca=100pF,Ra=8,R=8,r=8,CF=10pF。若考慮引線電容CC影響，當(dāng)A0=104時(shí)，要求輸出信號(hào)衰減小于1%,求使用90pF/m的電纜，其最大允許長(zhǎng)度為多少？r<1%C+Cr<1%C+CC+(1+A0)CF解得C9.09x10-10=9.09x10-10L= m=解得C90x10-12二 、1.感器的動(dòng)態(tài)特性達(dá)不到要求怎么辦?答：分析/證明題（二 、1.感器的動(dòng)態(tài)特性達(dá)不到要求怎么辦?答：自動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬有何關(guān)系？如果選用傳熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由哪幾種電動(dòng)勢(shì)組成，試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。答：熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)組成的。接觸電動(dòng)勢(shì)有時(shí)又稱為珀?duì)柼妱?dòng)勢(shì)；而單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)也稱湯姆遜電動(dòng)勢(shì)。制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長(zhǎng)寬比一般為2:1？答：制作霍爾元件應(yīng)采用半導(dǎo)體材料。如果磁場(chǎng)與薄片法線有a夾角，那么UH="Bcosa屆爾元件越?。磀越小），kH就越大，所以一般霍爾元件都很薄。又因?yàn)閷?shí)際測(cè)量中UH=^B/d）xfi（］/b）當(dāng)場(chǎng)=2時(shí)，六l/b）=0.93為最大值，這時(shí)UH也可取到最大值，所以長(zhǎng)寬比l/b一般為2：1為什么要對(duì)應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，分析說(shuō)明該類型傳感器溫度誤差補(bǔ)償方法。答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)at及柵絲與試件膨脹系數(shù)（Pg及0s）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時(shí)會(huì)產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)的誤差，所以必須補(bǔ)償溫度誤差的措施。通常溫度誤差補(bǔ)償方法有兩類：a） 自補(bǔ)償法：包括單絲自補(bǔ)償法和組合式自補(bǔ)償法b） 線路補(bǔ)償法四、 設(shè)計(jì)/綜述題（18分）根據(jù)你所掌握的智能傳感器的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套測(cè)溫智能傳感器，測(cè)溫范圍為-20?80