《传感技术》期末试卷AB（含答案）

一.填空题(1*20).

1.人们将传感器定义为敏感于待测_________并可将它转换成与之对应的_________的元件. 2.传感器应由_________,_________和其他辅助元件组成.

3.导体或半导体因机械变形而使其阻值发生变化的现象称为_________. 4.电阻应变片可为_________,_________.

5.金属线绕式应变片的灵敏系数由两个因素决定__________________,__________________ 6.电感式传感器用于测量_________是比较精确的 7.直流电桥的平衡条件是_________

8.直流电桥的电压灵敏度正比与_________,是桥臂电阻比值n的函数,当n=_________灵敏度才最高. 9.错误！未指定书签。交流电桥平衡的条件是_________.

10.电容式传感器分为__________________,__________________,__________________. 11.电感式传感器可以分为_________,_________,_________.

二. 选择题(1*8)

1. 在压阻效应中_________发生显著变化.( 2 )

A R B L C P D R和P

2. 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成热电偶的热电

势( )

A 可以计算出来 B 不可以计算出来 C看情况而定 D 没有区别 3. 热电材料必须具备以为的特点( )

(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定 (2)电阻率高 (3)电阻与温度之间关系最好成线性 A 1 ,2 B 1,3 C 2,3 D 1,2,3 4. 双臂直流电桥的电压灵敏度为Sv = ? ( )

A E B

14E C 12E D 2E 5. 线饶电位器的负载特性在什么情况下才呈现线性特性( )

A RL=∞ B RL=0 C RL =常数 D 不可能

6. 差动式电感传感器的灵敏度S=? ( )

A S=2L0/3δ0 B S=2L0/δ0 C S=L0/3δ0 D S=L0/δ0

7. 电涡流的大小与下列那些因素有关( )

(1)电阻率 (2)相对磁导率 (3)金属导体厚度(4)线圈激励信号频率 (5)线圈与金属之间的距离 A 1,2,3,5 B 1,2,4,5 C 2,3,4,5 D 1,2,3,4,5

8. 石英晶体片的两个电极上加交流电压, 在电极方向有伸长和缩短的现象,这种现象称之为( ) A 压电现象 B顺压电效应 C逆压电效应 D压阻现象

三. 简答题(5*6) 1.热电效应

2.压电效应

3.金属电阻应变片测量外力的原理.

4.减小直流电桥的非线性误差有那些方法?尽可能地提高供桥电源有什么利弊?

5.压阻效应

6.石英晶体的横向和纵向压电效应的产生与外力的作用的关系是什么?并画图详细标示.

四. 分析计算题(2*6)

1.在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受ε=4300μ应变作用.若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R2/R1=1,该应变片的灵敏系数为多少?

2.当差动式极距变化型的电容传感器动极板相对于定极板位移 ?d?0.75mm时,若初始电容量为C1=C2

=80pF,初始距离d=4mm,试计算其非线性误差.若将差动电容改为单只平行电容,初始值不变,其非线性误差有多大?

五. 证明题(8)

试证明在热电偶中接入第三种材料,只要接入的材料两端的温度相同,对热电势没有影响这一结论. 六. 设计题(10)

1.用热电偶设计测量平均温度的测温线路,并说明工作原理.

2.试设计一个电容式测厚传感器,并简述工作原理.(12)

一. 填空题(1*20)

1.所谓压阻效应是指半导体材料, 当某一轴向受外力作用时,其_________发生变化的现象. 2.直流电桥的平蘅条件是_________

3.直流电桥的电压灵敏度正比与_________,是桥臂电阻比值n的函数,当n=_________灵敏度才最高. 4.交流电桥平衡的条件是_________.

5.电容式传感器分为__________________,__________________,__________________. 6.变磁阻式传感器又可分为__________________,__________________. 7.热电效应产生的热电势是由_________和_________两部分组成 8.电涡流式传感器可以分为_________ 和_________.

9.热敏电阻的线性化网络处理的法有_________和_________.

10.电感线圈产生的磁力线经过金属导体产生感应电流,该电流的流线呈闭合曲线.称之为_________. 11.电感式传感器用于测量_________是比较精确的.

12.热电式传感器是一种将_________转化为_________变化的装置 二. 选择题(1*7)

1. 在压阻效应中_________发生显著变化.( 2*7 )

A R B L C P D R和P

2. 如果两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成热电偶的热电势

( )

A 可以计算出来 B 不可以计算出来 C看情况而定 D 没有区别 3. 热电材料必须具备以为的特点( )

(1)电阻温度系数要尽可能大和稳定 (2)电阻率高 (3)电阻与温度之间关系最好成线性 A 1 ,2 B 1,3 C 2,3 D 1,2,3 4. 全臂直流电桥的电压灵敏度为Sv = ? ( )

A E B

14E C 12E D 2E 5. 线饶电位器的负载特性在什么情况下才呈行线性特性( )

A RL=∞ B RL=0 C RL =常数 D 不可能

6. 单只极板式电感传感器的灵敏度S=? ( )

A S=2L0/3δ0 B S=2L0/δ0 C S=L0/3δ0 D S=L0/δ0

7. 电涡流的大小与下列那些因素有关( )

(1)电阻率 (2)相对磁导率 (3)金属导体厚度(4)线圈激励信号频率 (5)线圈与金属之间的距离 A 1,2,3,5 B 1,2,4,5 C 2,3,4,5 D 1,2,3,4,5

三.简答题(5*6) 1. 压磁效应

2.压电效应

3.热电效应

4.传感器的静态特性由那些性能指标描述?它们一般用何公式表示? 5.应变效应

6.什么是电涡流,电涡流传感器为什么也属于电感传感器.

四. 分析计算题(2*8)

1.在半导体应变片电桥电路中,其一桥臂为半导体应变片,其余均为固定电阻,该桥路受ε=4300μ应变作用.若该电桥测量应变时的非线性误差为1%,n=R2/R1=1,该应变片的灵敏系数为多少?

2.当差动式极距变化型的电容传感器动极板相对于定极板位移 ?d?0.75mm时,若初始电容量为C1=C2

=80pF,初始距离d=4mm,试计算其非线性误差.若将差动电容改为单只平行电容,初始值不变,其非线性误差有多大?

五.证明题(11)

证明两种导体分别与第三种导体组成的热电偶所产生的热电势已知,则此两种导体组成的热电偶的热电势就已知

六.设计题(15)

用热电偶设计测量几点温度之和的测温线路,并说明工作原理

传感技术A卷答案 一. 填空题

1.非电量,电信号 2.敏感元件,转换元件 3.应变效应 4.金属电阻应变片,半导体电阻应变片 5.受力后几何尺寸的变化,受力后材料的电阻率发生的变化 6. 微小位移量 7.R1R4=R2R4 8.电桥供电电压, n=1 9.Z1Z4=Z2Z4 11 10面积变化形,极距变化形,介质变化形 11. 自感式,互感式,涡流式 二. 选择题

1 C 2 A 3 D 4 C 5 A 6 B 7 D 8 C 三. 简答题

1. 把两种不同的金属两头相互连接组成闭合回路.如果其中一端进行加热,另一端温度不变,回路中就会

有电流产生的现象就叫热电效应.

2. 当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时,会产生变形,此时这两种材料的两个表面将产生符号相

反的电荷;当去掉外力后,它又重新回到不带电的状态,这种现象称为压电效应.

3. 因为导体或半导体的电阻R=PL/A与电阻率P及其几何尺寸(其L为长度,A为横截面积)有关,当导体

或半导体在受外力作用时,这三者都会发生变化,所以会引起电阻的变化.通常测量阻值的大小,就可以反映外界作用力的大小.

4. (1)提高桥臂比 (2)采用差动电桥 (3 )采用高内阻的恒流源电桥

可以提高灵敏度但是却受到电阻应变片的允许功耗的限制.

5. .所谓压阻效应是指半导体材料, 当某一轴向受外力作用时,其电阻率发生变化的现象. 6. 略 四.计算题 1. 解:

?R1由公式:r?R1

1??R1R?R21R1即得

?R1R=0.02 1而 ?R1R=????

1KS=4.65

2.解

差动电容的非线性误差

2 r?????d??d???10%0?3.5% 0? 单只平板电容非线性误差

r??dd?100%?18.8% 0

五.证明题:

分两种情况证明 (1)

热电偶回路的总热电势为

E=eAB(T)+eBC(T0)+eCA(T0) (1)

如果热电偶回路各接点温度相同,其总的热电势为0. E=eAB(T0)+eBC(T0)+eCA(T0)=0 变换后

eCA(T0)+eBC(T0)= - eAB(T0) (2) (2)代入(1)中得 E= eAB(T)+eBC(T0) (2)

E= eAB(T)+eBC(T1)+eCB(T1)+ eBA(T0) 由于

eBC(T1)+eCB(T1)=0 E= eAB(T)+ eBA(T0) 六.设计题

(1)测量平均温度的方法通常用几只相同型号的热电偶并联在一起,要求三只热电偶都工作在线性段.在测量仪表中指示的为三只热电偶的输出电势的平均值.在每一只热电偶线路中,分别串接均衡电阻R1,R2,R3, 其作用是为了在T1,T2,T3,不相同时,使每一只热电偶的线路中流过的电流免受电阻不等的影响,所以R1,R2,R3很大.好处是仪表的分度和单独配用一个热电偶的时一样,缺点是一只热电偶热断时,不能很快地觉察出来.

E1 =EAB(T1,T0) E=EAB(T2,T0) E==EAB(T3,T0)

EE1?E2?E3T?3

(2)略

传感技术B卷答案 一.填空题

1. 电阻率 2. R1R4=R2R4 3. 电桥供电电压, n=1 4. Z1Z4=Z2Z 5. 面积变化形,极距变化形,介质变化形 6. 变空气隙厚度,变气隙面积7. 接触电势,温差电势 8. 高频反射式,低频透射式 9.并联法,串连法. 10.电涡流. 11.微小位移量 12. 温度变化,电量 二.选择题

1.C 2.A 3.D 4.A 5.A 6.D 7.D 三. 简答题

1. 这种由于应力使铁磁材料磁化强度变化的现象.

2. 当某些物质沿其某一方向施加压力或拉力时,会产生变形,此时这两种材料的两个表面将产生符号相反的电荷;当去掉外力后,它又重新回到不带电的状态,这种现象称为压电效应.

3. 把两种不同的金属两头相互连接组成闭合回路.如果其中一端进行加热,另一端温度不变,回路中就会有电流产生的现象就叫热电效应. 4.线性度,灵敏度,重复性,迟滞现象,分辨率,稳定性,漂移y?a20?a1x?a2x???anxn

5.导体或半导体因机械变形而使其阻值发生变化的现象称为应变效应

6.电感线圈产生的磁力线经过金属导体时,金属导体就会产生感应电流,该电流称之.电涡流式传感器等效电路参数均是互感系数M和电感L,L1,的函数,故把这类传感器归为电感式传感器 四.计算题 解:

?R1由公式:r?R1

1??R1?R2R1R1即得

?R1R=0.02 1而

?R1R=???? 1KS=4.65

2.解

差动电容的非线性误差

2 r?????d??d???10%0?3.5% 0? 单只平板电容非线性误差 r??dd?100%?18.8% 0

五.证明题

AC,AB,和BC三个电偶,其接点温度一端都为T,另一端为T0 ,若

E= eAB(T)+eBC(T1)+eCB(T1)+ eBA(T0) EAC(T, T0 )= eAC(T)- eAC(T0)

EAB(T,T0)= eAB(T)- eAB(T0)

EAC(T, T0 )- EAB(T,T) = eAC(T)- eAC(T0) -eAB(T)+eAB(T0)= eAC(T)- -eAB(T)- eAC(T0 )+eAB(T0)

eAC(T)- eAB(T)=eBC(T) eAC(T0)- eAB(T0 =eBC T0) 因此

EAC(T, T0 )-- EAB(T,T0)= eBC(T)- eBC T0)=EBC(T, T0 ) 得证. 六.设计题.

O

仪表 仪表 C T0 T0 D ET

T O T0 C C D D

A B A B A B T1 T2 T3

利用同类型的热电偶,可以测量温度之和,也可以测量平均温度.联线的缺点是.当有一个热电偶烧断时,总热电势消失.

总热电势为ET=eAB(T1)+ eDC(T0) +eAB(T2)+ eDC(T0) +eAB(T3)+ eCD(T0) 因为C,D为A,B 的补偿线,其热电性质相同. eDC(T0)= eBA(T0)=- eAB(TO) 测得个热电偶之和.

阿萨德

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