传感器与检测技术题库-试题及答案8

传感器与检测技术 试题

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一、简答题（30分，6分/题）

1. 传感器（或测试仪表）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作，请问标定的意义？

答：确定传感器静态特性指标和动态特性参数。

2. 以自感式传感器为例说明差分式传感器可以提高灵敏度的原理。

W2?0S0解：L0?

2l0?W2?0S0W2?0S0W2?0S0?l0? ?L?L?L0????1???2(l0??l)2l02l0?l0??l?2?2L0??l??l???1?差分式灵敏度:S?????...? ??l0?l0?l0????2????L0?l?l??1?与单极式传感器灵敏度S?????...?比较 ??l0?l0?l0????灵敏度提高一倍，非线性大大减少。

3. 简述霍尔电动势产生的原理。

答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场(磁场方向垂直于薄片)中，当有电流I流过时，电子受到洛伦兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时，电子积累也平衡，这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电动势称为霍尔电动势UH。

4. 光电池的工作原理，指出它应工作在电流源还是电压源状态。

答：光电池是基于光生伏特效应制成的，是自发电式；是有源器件。它有较大面积的P━N结，当光照射在P━N结上时则在结的两端出现电动势。它应工作在电压源状态。

5. 按照传感型（功能型）和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤（单模/多模），为什么？

答：功能型(或称物性型、传感型)光纤不仅作为光传播的波导而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长，从而对外界因素进行测量和数据传输。可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。多模单模皆可

非功能型(或称结构型、传光型) 其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才能组成传感器。多模。

二、计算题（20分，10分/题）

1. 设6次测量某物体的长度，其测量的结果分别为：9.8 10.0 10.1 9.9 10.3 15cm，若忽略粗大误差和系统误差，试求在99.73%的置信概率下，对被测物体长度的最小估计区间。

1n(9.8?10.0?10.1?9.9?10.2)解：x??xi??10

ni?15vi?x1?x 分别为-0.2 0 0.1 -0.1 0.2

??1n2?vi?0.16 n?1i?1??[x?3?,x?3?]?[9.52,10.48]

2. 测得某检测装置的一组输入输出数据如下： x y 0.9 1.1 2.5 1.6 3.3 2.6 4.5 3.2 5.7 4.0 6.8 5.0 试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度。

解: y?kx?b

?i?yi?(kxi?b)

k?n?xiyi??xi?yi 22n?xi?(?xi)b?(?xi?yi??xi?xiyi)n?xi?(?xi)222

代入数据求得k?0.68 b?0.25 所以 y?0.68x?0.25

Δ1?0.238 Δ2??0.35 Δ3??0.16 Δ4??0.11 Δ5??0.126 Δ6??0.194

?L???Lmax0.35?100%????7% yFS5拟合直线灵敏度k?0.68,线性度±7%

三、分析/证明题（32分，8分/题）

1. 系统的系统响应带宽与传感器的响应带宽无关，请问这种说法正确吗？试述理由。

答：不完全正确。

2. Pt100和Cu50各代表什么传感器？分析热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用。

分别代表铂电阻热电式传感器（100Ω），铜电阻热电式传感器(50Ω)。 热电阻传感器测量电桥之三线、四线连接法的主要作用是消除在热电阻安装的地方与仪表相距远时，环境温度变化时其连接导线电阻也变化所造成的测量误差。

3. 用镍铬━镍硅热电偶测量炉温，其仪表示值为600℃，而冷端温度t0为65℃，则实际温度为665℃，对不对？为什么？应如何计算？ 答：对。查表知镍铬━镍硅热电偶K=1，T=Tz+KTn=600+1×65=665

4. 智能传感器只是将被测信号数字化，意义不大，你同意此观点否？分析说明你的理由。

答：不同意，从SMART传感器的功能和优点两方面来看：

①功能

a) 自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补偿。 b) 自诊断功能：如在接通电源时自检。

c) 微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统。 d) 信息存储和记忆功能。 e) 数字量输出和显示。 ②优点：

a) 精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，

从而使精度大为提高。

b) 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、自动调零、自检等。 c) 功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数

或CRT显示，并配打印机保存资料。 d) 功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比一功能普通的传感器

性能价格比大。

可见，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，意义重大。

四、设计题（18分）

根据你所掌握传感器知识，设计一套测湿传感器（包括敏感元件的选择、测量电路的设计、采用的温度补偿及抗干扰措施）。

答案略。

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