《传感技术》期末试卷AB(含答案).doc
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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.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_________,_________,_________.
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=R2R48.电桥供电电压,n=19.Z1Z4=Z2Z41110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
三.简答题
二.选择题（1*8）
1.在压阻效应中_________发生显著变化.（C）
ARBLCPDR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）
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（D）
（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
A1,2B1,3C2,3D1,2,3
4.双臂直流电桥的电压灵敏度为Sv=?
（C）
AEBECED2E
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）
ARL=∞BRL=0CRL=常数D不可能
6.差动式电感传感器的灵敏度S=?
（B）
AS=2L0/3δ0BS=2L0/δ0CS=L0/3δ0DS=L0/δ0
7.电涡流的大小与下列那些因素有关（D）
（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
A1,2,3,5B1,2,4,5C2,3,4,5D1,2,3,4,5
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（D）
A压电现象B顺压电效应C逆压电效应D压阻现象
二.选择题
三.简答题（5*6）
1.热电效应
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压电效应、
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.金属电阻应变片测量外力的原理.
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.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?
（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.压阻效应
.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.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?
由公式:
即得=0.02
而=
KS=4.65
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?
差动电容的非线性误差
单只平板电容非线性误差
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.
（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（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.
（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）
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_电阻率________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_________变化的装置一.填空题
1.电阻率2.R1R4=R2R43.电桥供电电压,n=14.Z1Z4=Z2Z5.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*7）
1.在压阻效应中_________发生显著变化.（C）
ARBLCPDR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）
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（D）
（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
A1,2B1,3C2,3D1,2,3
4.全臂直流电桥的电压灵敏度为Sv=?
（A）
AEBECED2E
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）
ARL=∞BRL=0CRL=常数D不可能
6.单只极板式电感传感器的灵敏度S=?
（B）
AS=2L0/3δ0BS=2L0/δ0CS=L0/3δ0DS=L0/δ0
7.电涡流的大小与下列那些因素有关（D）
（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
A1,2,3,5B1,2,4,5C2,3,4,5D1,2,3,4,5
三.简答题（5*6）
1.压磁效应
这种由于应力使铁磁材料磁化强度变化的现象
2.压电效应
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.热电效应
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,回路中就会有电产生的现象就叫热电效应.
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?
线性度,灵敏度,重复性,迟滞现象,分辨率,稳定性,漂移
5.应变效应
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
6.什么是电涡流,电涡流传感器为什么也属于电感传感器.
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:
由公式:
即得=0.02
而=
KS=4.65
2.解
差动电容的非线性误差
单只平板电容非线性误差
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=eBCT0）
因此
EAC（T,T0）--EAB（T,T0）=eBC（T）-eBCT0）=EBC（T,T0）
得证.
六.设计题.
O
仪表
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=R2R48.电桥供电电压,n=19.Z1Z4=Z2Z41110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
1C2A3D4C5A6B7D8C
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:
由公式:
即得=0.02
而=
KS=4.65
2.解
差动电容的非线性误差
单只平板电容非线性误差
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）
（2）略
传感技术B卷答案
一.填空题
1.电阻率2.R1R4=R2R43.电桥供电电压,n=14.Z1Z4=Z2Z5.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.C2.A3.D4.A5.A6.D7.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
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:
由公式:
即得=0.02
而=
KS=4.65
2.解
差动电容的非线性误差
单只平板电容非线性误差
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=eBCT0）
因此
EAC（T,T0）--EAB（T,T0）=eBC（T）-eBCT0）=EBC（T,T0）
得证.
六.设计题.
O
仪表
仪表
CT0T0D
ET
TOT0
CC
DD
ABABAB
T1T2T3
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.
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