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1、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)傳感器與檢測(cè)技術(shù)》試題試題一、填空填空:(20分)1,測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有線性度、遲滯、重復(fù)性、分辨力、穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、各種抗干擾穩(wěn)定性等。(2分)2.霍爾元件靈敏度的物理意義是表示在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度相單位控制電流時(shí)的霍爾電勢(shì)大小。3、光電傳感器的理論基礎(chǔ)是光電效應(yīng)。通常把光線照射到物體表面后產(chǎn)生的光電效應(yīng)分為三類(lèi)。第一類(lèi)是利用在光線作用下光電子逸出物體表面的外光電效應(yīng)這類(lèi)元件有光電管、光電倍增管;第二類(lèi)是利
2、用在光線作用下使材料內(nèi)部電阻率改變的內(nèi)光電效應(yīng),這類(lèi)元件有光敏電阻;第三類(lèi)是利用在光線作用下使物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向電動(dòng)勢(shì)的光生伏特效應(yīng),這類(lèi)元件有光電池、光電儀表。4.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的,其表達(dá)式為Eab(T,To)=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中補(bǔ)償導(dǎo)線TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0??????法(即冷端延長(zhǎng)線法)是在連接導(dǎo)線和熱電偶之間,接入延長(zhǎng)線,它的作用是將熱電偶的參考端移至離
3、熱源較遠(yuǎn)并且環(huán)境溫度較穩(wěn)定的地方,以減小冷端溫度變化的影響。5.壓磁式傳感器的工作原理是:某些鐵磁物質(zhì)在外界機(jī)械力作用下,其內(nèi)部產(chǎn)生機(jī)械壓力,從而引起極化現(xiàn)象,這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。相反,某些鐵磁物質(zhì)在外界磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形,這種現(xiàn)象稱為負(fù)壓電效應(yīng)。(2分)6.變氣隙式自感傳感器,當(dāng)街鐵移動(dòng)靠近鐵芯時(shí),鐵芯上的線圈電感量(①增加②減小③不變)(2分)7.儀表的精度等級(jí)是用儀表的(①相對(duì)誤差②絕對(duì)誤差③引用誤差)來(lái)表示的(2分)
4、8.電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出被測(cè)量間的關(guān)系,除(①變面積型②變極距型③變介電常數(shù)型)外是線性的。(2分)9.電位器傳器的(線性),假定電位器全長(zhǎng)為Xmax其總電阻為Rmax,它的滑臂間的阻值可以用Rx=(①XmaxxRmax②xXmaxRmax③XmaxXRmax④XXmaxRmax)來(lái)計(jì)算,其中電阻靈敏度Rr=(①2p(bh)At②2pAtbh③2A(bb)pt④2Atp(bh))1、變面積式自感傳感器,當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙
5、的面積增大時(shí),鐵心上線圈的電感量(①增大,②減小,③不變)。2、在平行極板電容傳感器的輸入被測(cè)量與輸出電容值之間的關(guān)系中,(①變面積型,②變極距型,③變介電常數(shù)型)是線性的關(guān)系。3、在變壓器式傳感器中,原方和副方互感M的大小與原方線圈的匝數(shù)成(①正比,②反比,③不成比例),與副方線圈的匝數(shù)成(①正比,②反比,③不成比例),與回路中磁阻成(①正比,②反比,③不成比例)。4、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
6、裝置,傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以及相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。5、熱電偶所產(chǎn)生的熱電熱是由兩種導(dǎo)體的接觸電熱和單一導(dǎo)體的溫差電熱組成。2、電阻應(yīng)變片式傳感器按制造材料可分為①_金屬_材料和②____半導(dǎo)體__體材料。它們?cè)谑艿酵饬ψ饔脮r(shí)電阻發(fā)生變化,其中①的電阻變化主要是由_電阻應(yīng)變效應(yīng)形成的,而②的電阻變化主要是由溫度效應(yīng)造成的。半導(dǎo)體材料傳感器的靈敏度較大。3、在變壓器式傳感器中,原方和副方
7、互感M的大小與繞組匝數(shù)成正比,與穿過(guò)線圈的磁通_成正比,與磁回路中磁阻成反比,而單個(gè)空氣隙磁阻的大小可用公式__表示。1.熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)組成的,其表達(dá)式為Eab(TTo)=。在熱電偶溫度補(bǔ)償中,補(bǔ)償導(dǎo)線TBATTBA0d)(NNln)TT(ek0??????阻值相應(yīng)發(fā)生變化。1、什么是傳感器動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性,簡(jiǎn)述在什么頻域條件下只研究靜態(tài)特就能夠滿足通常的需要,而在什么頻域條件下一般要研
8、究傳感器的動(dòng)態(tài)特性?(10分)答:傳感器的特性是指?jìng)鞲衅魉赜行再|(zhì)的總稱。而傳感器的輸入輸出特性是其基本特性,一般把傳感器作為二端網(wǎng)絡(luò)研究時(shí),輸入輸出特性是二端網(wǎng)絡(luò)的外部特性,即輸入量和輸出量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于輸入量的狀態(tài)(靜態(tài)、動(dòng)態(tài))不同分靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入輸出特性。動(dòng)態(tài)特性指當(dāng)輸入量隨時(shí)間變化時(shí)傳感器的輸入輸出特性??梢詮臅r(shí)域和頻域來(lái)研究動(dòng)態(tài)特性2、簡(jiǎn)述霍爾電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理。(5分)答
9、:一塊半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)(磁場(chǎng)方向垂直于薄片)中,當(dāng)有電流I流過(guò)時(shí),電子受到洛侖茲力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子,因此后端面帶負(fù)電,前端面帶正電,在前后端面形成電場(chǎng),該電場(chǎng)產(chǎn)生的力阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)當(dāng)兩力相平衡時(shí),電子積累也平衡,這時(shí)在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電場(chǎng),相應(yīng)的電勢(shì)稱為霍爾電勢(shì)UH。3、分析應(yīng)變片式傳感器在使用單臂電橋測(cè)量電路時(shí)由于溫度變化而產(chǎn)生測(cè)量誤差的過(guò)程。(10
10、分)答:在外界溫度變化的條件下,由于敏感柵溫度系數(shù)及柵絲與試件膨脹系數(shù)t?()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。sg??與二、寄生電容與電容傳感器相關(guān)聯(lián)影響傳感器的靈敏度,它的變化為虛假信號(hào)影響傳感器的精度。試闡述消除和減小寄生電容影響的幾種方法和原理。(15分)三、在生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量金屬板的厚度,非金屬板材的鍍層厚度時(shí)常用渦流傳感器。試簡(jiǎn)要敘述說(shuō)明利用渦流傳感器測(cè)量金屬板厚度的工作原理及實(shí)現(xiàn)工藝。(15)1光
11、纖傳感器的工作原理。(4分)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。光纖傳感器利用光導(dǎo)纖維,按其工作原理來(lái)分有功能型(或稱物性型、傳感型)與非功能型(或稱結(jié)構(gòu)型、傳光型)兩大類(lèi)。功能型光纖傳感器其光纖不僅作為光傳播的的波導(dǎo),而且具有測(cè)量的功能。非功能型光纖傳感器其光纖只是作為傳光的媒介,還需加上其他敏感元件
12、才能組成傳感器。5、什么是傳感器靜態(tài)特性。(4分)答:傳感器的靜態(tài)特性是指當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時(shí)傳感器輸入—輸出特性。三、什么叫做熱電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)?說(shuō)明勢(shì)電偶測(cè)溫原理及其工作定律的應(yīng)用。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素,并說(shuō)明減小誤差的方法(10分)答:①熱電動(dòng)勢(shì):兩種不同材料的導(dǎo)體(或半導(dǎo)體)A、B串接成一個(gè)閉合回路,并使兩個(gè)結(jié)點(diǎn)處于不同的溫度下,那么回路中就會(huì)存在熱電勢(shì)。因而有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電勢(shì)稱為溫差電勢(shì)或塞貝克電勢(shì)
13、,通稱熱電勢(shì)。②接觸電動(dòng)勢(shì):接觸電勢(shì)是由兩種不同導(dǎo)體的自由電子,其密度不同而在接觸處形成的熱電勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)及接觸點(diǎn)的溫度,而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)。③溫差電動(dòng)勢(shì):是在同一根導(dǎo)體中,由于兩端溫度不同而產(chǎn)生的一種電勢(shì)。④熱電偶測(cè)溫原理:熱電偶的測(cè)溫原理基于物理的“熱電效應(yīng)”。所謂熱電效應(yīng),就是當(dāng)不同材料的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí),若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的溫度不同,那么在回路中將會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。兩點(diǎn)間的溫差越大,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)就越大。引
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