辽宁石油化工大学传感器期末A卷及答案

辽宁石油化工大学 2010 ---2011 学年第 一 学期 《传感技术与误差处理 》课程标准答案

适用专业班级： 自动化08级，测控08级，电气08级，信息0801 试题类型 ：A、B 制作人： 郭颖 一、 判断题（每小题1分，共10分）

1 × 2 × 3 √ 4 √ 5 × 6 √ 7 √ 8 × 9 × 10 ×

1、涡流式电感传感器属于互感型的电感传感器；（×）（1分）

2、金属丝的电阻应变效应中，引起电阻改变的主要原因是电阻率的改变；（×）（1分） 3、采用莱以特准则（3σ准则）判别粗大误差时，数据的个数应该在10以上；（√）（1分）

4、传感器的传感元件通常情况下直接感受被测量；（√）（1分） 5、等强度梁的不同部位所产生的应变是不相等的；（×）（1分）

6、电容式传感器采用差动结构可以提高灵敏度、减小非线性；（√）（1分） 7、压电式传感器适合于动态信号的测量；（√）（1分）

8、金属丝的灵敏度Ks恒小于同一材料金属应变片的灵敏系数K；（×）（1分） 9、将温度变化转为热电势变化的传感器称为热电阻传感器；（×）（1分）

10、当光辐射照在某些材料的表面上时，若入射光的光子能量足够大，就能使材料的电子

逸出表面，向外发射出电子，这种现象叫内光电效应或光电子发射效应。（×）（1分） 二、选择题（每小题1分，共10分）

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

C B C D C D A A A D 1、 电桥测量电路的作用是把传感器的参数变化转为（ C）的输出。

A．电阻 B．电容 C．电压 D．电荷

2、变间隙式电容传感器的非线性误差与极板间初始距离d0之间是（ B ）。 A．正比关系 B．反比关系 C．无关系 3、热电偶可以测量（C ）。

A 压力 B 电压 C 温度 D 热电势 4、属于传感器动态特性指标的是（D ）。

A．重复性 B．线性度 C．灵敏度 D．固有频率

5、利用相邻双臂桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（ C ）。

A．两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B．两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C．两个桥臂应当分别用应变量变化相反的工作应变片 D．两个桥臂应当分别用应变量变化相同的工作应变片 6、影响压电式加速度传感器低频响应能力的是（ D ）。

A．电缆的安装与固定方式 B．电缆的长度 C．前置放大器的输出阻抗 D．前置放大器的输入阻抗

7、在霍尔元件的主要指标中，KH是指（ A ）灵敏度。 Ａ．磁 Ｂ．乘积 Ｃ．电流 Ｄ．电势 8、热电阻传感器的测量引线采用3线制是为了（ A ）。 A．消除引线电阻的影响 B．消除接触电动势的影响 C．减少绝缘电阻的影响 D．减少寄生电动势的影响

9、用二等标准活塞压力计测量某压力，测得值为9000.2N/cm2,若该压力用高一级的精确方法测得值为9000.5N/cm2,则后者可视为（ A ）。 A.实际值 B.约定真值 C.理论真值 D.修正值

10、哪种判别方法适用于发现组间存在系统误差（ D ）。 A.残余误差校核法 B.不同公式计算标准差比较法 C.残余误差观察法 D.秩和检验法 三、填空题（每题1分，共14 分）

1、传感器的特性可以分为 静态 特性和 动态 特性。

2、正态分布的随机误差分布规律具有：对称 性、 单峰 性、 有界 性、 抵偿 性。 3、差动变压器式传感器理论上讲，衔铁位于中心位置时输出电压为零，而实际上差动变压器输出电压不为零，我们把这个不为零的电压称为 零点残余电压 ；利用差动变压器测量位移时，如果要求区别位移方向（或正负）可采用 相敏检波 电路。

4、热电偶的热电势是由 接触 电势和 温差 电势所组成。热电偶的三个基本定律是 中间导体 定律、 标准电极 定律以及连接导体和中间温度定律。

5、在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率的变化，这种现象称为 光电导效应 。

6、当光电池作为测量元件时应取 短路电流 的形式。 四、简答题（每题4分，共16分）

1、为什么自感式电感传感器只能用于微小位移的测量？ 答：转换原理的非线性（2分），衔铁正、反方向移动时电感变化量的不对称性（2分） 2、如图所示热电偶回路，只将［B］一根丝插入冷筒中作为冷端，t为待测温度，问［C］这段导线应采用哪种导线（是A、B还是铜线）？对t1和t2有什么要求？

[A] t1 t2 t [B] [C] 0 C 铜 mV表

[C]选择A材料（2分）

t1=t2 （2分）

3、画出压电传感器的等效电路。（两个）

一个图2分

4、光电效应可分为几类？根据相应的分类，举出几种常见的光电元件。 可分为两大类外光电效应和内光电效应两大类。（1分） 外光电效应：光电管，光电倍增管。（1分） 光电导效应：光敏电阻。（1分） 光生伏特效应：光电池。（1分）

五、分析题（每题10分，共20分）

1、Liquid level measuring system with capacitive sensor，D1、D2、D3、D4 are diodes. Known: CH??rHx1.8lnDd;C0?CH0,Ce??C0,Ce??CH. How the capacitive sensor

work?Write out the characteristic equation ?I?f??H?.[注：characteristic equation—特性方程]

解：由于CeC0，CeCH，当Ce与C0、CH串联时可以忽略Ce。

（1）当输入高频脉冲方波由低电平E1?E2：

D1、D3导通，D2、D4截止。CH和C0均充电。 （1分）

充电电流分别为：A?D1?E?CH?地

A?Ce和M?B?D3?F?地 （1分）

则A?B流动的电荷量为：q1?C0?E2?E1? （1分） （2）当输入高频脉冲方波由低电平E2?E1：

D1、D3截止，D2、D4导通。 CH和C0均放电。， （1分）

放充电电流分别为：CH?D2?B?Ce和M?A

C0?D4?A （1分） 则B?A流动的电荷量为：q2?CH?E2?E1? （1分）

根据上述充、放电过程分析可知，充、放电电流流经Ce和M时方向相反，当充、 放电电流相等时，电流表M中不产生直流分量，当充、放电电流不等时，由B?A 的电流将产生直流分量，由于电容的通交流、隔直流作用，该直流分量将流经电 流表M，其大小可以反映液位的变化。 （1分） 当液面在电容传感器零位，调整C0?CH0，Ce两端无电位差，电流表M指零 （1分） 当CH?C0，在输入高频脉冲方波一个周期内，由B?A点的净电荷量为： （1分）

q?q2?q1?CH?E2?E1??C0?E2?E1???E2?E1??CH?CH0???E2?E1??CH??E2?E1??rH1.8lnDd?kH设输入高频脉冲方波频率为f，可得电流表M中电流的平均值为： I?q=fkH （ 1分） T2、图为霍尔传感器温度补偿线路。若已知β、α、δ分别是霍尔传感器内阻R0、灵敏度系数KH和补偿电阻r0的温度系数，问当补偿电阻取何值时，输出电压与温度基本无关？

_ IH0 R0 UH I0 I r0

答：在某一基准温度T0时，有 I=IH0+I0

IH0·R0=I0r0 (2

分)

上两式经整理后得到

IH0＝（I·r0）／（R0＋r0） （1分）

温度上升为T时，同理可得

IH＝（I·r）／（R＋r） （1分） R＝R0 (1+βt） (1分) r＝r0（1＋δt） （1分）

温度为T0时，霍尔电势UHO为

UHO＝KH0·IH0·B (1分)

UH＝KH·IH·B＝KH0（1＋αt）IHB (1分)

UH＝UH0 （1分） r0≈β/α ·R0 （1分）

六、计算题（共30分）

1、Strain sensor is shown in the picture. R1?R2?120?,the two strain gage are connected into

differential bridge.known: Poisson's ratio μ

=0.285,strain gage sensitivity K=2,U=2V,

?R1?0.48?,then UO??(10 points)[注：Poisson's ratio—泊松比]

解：

?R1?K? (2分) R1?R110.481????0.002?2000?? (2分) R1K1202 ?? ?r??????0.285?2000??570?? (2分)

?R2?K?rR2??2?570?10?6?120??0.137? (2分)

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