遼寧石油化工大學(xué)傳感器期末A卷及答案

1、遼寧石油化工大學(xué)2010 -2011 學(xué)年第 一 學(xué)期傳感技術(shù)與誤差處理 課程標(biāo)準(zhǔn)答案適用專業(yè)班級：自動化 08 級，測控 08級，電氣 08 級，信息 0801試題類型 ： A、B制作人： 郭穎判斷題（每小題 1分，共 10分）12345678910××××××1、渦流式電感傳感器屬于互感型的電感傳感器； （×）（1 分）2、金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)中，引起電阻改變的主要原因是電阻率的改變； （×）（1 分）3、采用萊以特準(zhǔn)則（ 3 準(zhǔn)則）判別粗大誤差時，數(shù)據(jù)的個數(shù)應(yīng)該在 10以上；（）（1 分）4、傳感器的傳感元件

2、通常情況下直接感受被測量； （）（1 分）5、等強度梁的不同部位所產(chǎn)生的應(yīng)變是不相等的； （×）（1 分）6、電容式傳感器采用差動結(jié)構(gòu)可以提高靈敏度、減小非線性； （）（1 分）7、壓電式傳感器適合于動態(tài)信號的測量； （）（1 分）8、金屬絲的靈敏度 Ks恒小于同一材料金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù) K；（×）（1 分）9、將溫度變化轉(zhuǎn)為熱電勢變化的傳感器稱為熱電阻傳感器； （×）（1 分）10、當(dāng)光輻射照在某些材料的表面上時，若入射光的光子能量足夠大，就能使材料的電子 逸出表面，向外發(fā)射出電子，這種現(xiàn)象叫內(nèi)光電效應(yīng)或光電子發(fā)射效應(yīng)。（×）（1 分）二、選擇題（每

3、小題 1分，共 10分）12345678910CBCDCDAAAD1、電橋測量電路的作用是把傳感器的參數(shù)變化轉(zhuǎn)為（ C）的輸出。A 電 阻 B 電 容 C 電 壓 D電荷2、變間隙式電容傳感器的非線性誤差與極板間初始距離 d0 之間是（ B ）。A正比關(guān)系B反比關(guān)系C無關(guān)系3、熱電偶可以測量（ C ）。A 壓力 B 電壓 C 溫度 D 熱電勢4、屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（ D ）。A 重復(fù)性B 線性度C靈敏度D固有頻率5、利用相鄰雙臂橋檢測的應(yīng)變式傳感器，為使其靈敏度高、非線性誤差?。– ）。A兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用大電阻值工作應(yīng)變片 B兩個橋臂都應(yīng)當(dāng)用兩個工作應(yīng)變片串聯(lián) C兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變

4、量變化相反的工作應(yīng)變片 D兩個橋臂應(yīng)當(dāng)分別用應(yīng)變量變化相同的工作應(yīng)變片6、影響壓電式加速度傳感器低頻響應(yīng)能力的是（D ）。A電纜的安裝與固定方式B電纜的長度C前置放大器的輸出阻抗D前置放大器的輸入阻抗7、在霍爾元件的主要指標(biāo)中， KH是指（ A ）靈敏度。磁 乘積 電流 電勢8、熱電阻傳感器的測量引線采用 3 線制是為了（ A ）。A消除引線電阻的影響B(tài)消除接觸電動勢的影響C減少絕緣電阻的影響D減少寄生電動勢的影響9、用二等標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計測量某壓力，測得值為9000.2N/cm2, 若該壓力用高一級的精確方法測得值為 9000.5N/cm2,則后者可視為（ A ）。A. 實際值B.約定真值C.

5、理論真值 D.修正值10、哪種判別方法適用于發(fā)現(xiàn)組間存在系統(tǒng)誤差（ D ）。A. 殘余誤差校核法B.不同公式計算標(biāo)準(zhǔn)差比較法C. 殘余誤差觀察法D. 秩和檢驗法三、填空題（每題 1分，共14 分）1、傳感器的特性可以分為靜態(tài) 特性和 動態(tài) 特性。2、正態(tài)分布的隨機誤差分布規(guī)律具有： 對稱 性、 單峰 性、 有界 性、 抵償 性。3、差動變壓器式傳感器理論上講，銜鐵位于中心位置時輸出電壓為零，而實際上差動變 壓器輸出電壓不為零，我們把這個不為零的電壓稱為 零點殘余電壓 ；利用差動變壓器 測量位移時，如果要求區(qū)別位移方向（或正負）可采用 相敏檢波 電路。4、熱電偶的熱電勢是由 接觸 電勢和 溫差

6、電勢所組成。熱電偶的三個基本定律是 中間導(dǎo)體 定律、 標(biāo)準(zhǔn)電極 定律以及連接導(dǎo)體和中間溫度定律。5、在光線作用下，電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，而引起材料電阻率的 變化，這種現(xiàn)象稱為 光電導(dǎo)效應(yīng) 。6、當(dāng)光電池作為測量元件時應(yīng)取短路電流 的形式。四、簡答題（每題 4分，共 16分）1、為什么自感式電感傳感器只能用于微小位移的測量？ 答：轉(zhuǎn)換原理的非線性（2分），銜鐵正、反方向移動時電感變化量的不對稱性 （2 分）2、如圖所示熱電偶回路，只將 B一根絲插入冷筒中作為冷端， t 為待測溫度，問 CC這段導(dǎo)線應(yīng)采用哪種導(dǎo)線（是 A、B還是銅線）？對 t1和 t 2有什么要求？C 選擇A材

7、料（2分）t 1=t 2（2 分）0C3、畫出壓電傳感器的等效電路。（兩個）一個圖 2 分4、光電效應(yīng)可分為幾類？根據(jù)相應(yīng)的分類，舉出幾種常見的光電元件 可分為兩大類外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)兩大類。（ 1 分） 外光電效應(yīng)：光電管，光電倍增管（。1 分）光電導(dǎo)效應(yīng)：光敏電阻（。1 分）光生伏特效應(yīng)：光電池（。1 分）五、分析題（每題 10 分，共 20分）1、 Liquid level measuringsystemwith capacitivesensor，D1、D2、D3、D4 are diodes.Known:r H xCH;C0 CH0,CeC0,CeCH . How the capac

8、itive sensor1.8ln D dwork?Write out the characteristicequation I f H .注： characteristicequation特性方解：由于 Ce? C0，Ce ? CH ，當(dāng)Ce與C0 、 CH串聯(lián)時可以忽略 Ce（1）當(dāng)輸入高頻脈沖方波由低電平 E1 E2 ：1 分）D1、D3導(dǎo)通， D2、 D4截止。 CH和C0均充電。充電電流分別為： A D1 E CH 地A Ce和 M B D3 F 地（ 1 分）則 A B 流動的電荷量為： q1 C0 E2 E1（1 分）2）當(dāng)輸入高頻脈沖方波由低電平 E2 E1：D1、D3截止，

9、D2、D4導(dǎo)通。 CH和C0均放電。，（1分）放充電電流分別為： CH D2 B Ce和 M AC0 D4 A（ 1 分）則 B A 流動的電荷量為： q2 CH E2 E1（ 1 分）根據(jù)上述充、放電過程分析可知，充、放電電流流經(jīng) Ce 和 M 時方向相反，當(dāng)充、放電電流相等時，電流表 M 中不產(chǎn)生直流分量，當(dāng)充、放電電流不等時，由 B A 的電流將產(chǎn)生直流分量，由于電容的通交流、隔直流作用，該直流分量將流經(jīng)電流表M ，其大小可以反映液位的變化。（1分）當(dāng)液面在電容傳感器零位，調(diào)整 C0 CH 0 ， Ce兩端無電位差，電流表 M 指零 （1 分）當(dāng)CH C0 ，在輸入高頻脈沖方波一個周期內(nèi)

10、，由 B A點的凈電荷量為：（1 分）qq2q1CHE2E1C0E2E1E2E1CHCH 0E2E1CHE2E1rH1.8ln D dkH設(shè)輸入高頻脈沖方波頻率為 f ，可得電流表 M 中電流的平均值為： I q =fkH （ 1 分）T2、圖為霍爾傳感器溫度補償線路。若已知 、 、 分別是霍爾傳感器內(nèi)阻 R0、靈敏度系數(shù) KH 和補償電阻 r0的溫度系數(shù)，問當(dāng)補償電阻取何值時，輸出電壓與溫度基本無關(guān)？IH0I0I（2 分）答：在某一基準(zhǔn)溫度 T0 時，有 I=I H0+I0I H 0·R0=I 0r 0上兩式經(jīng)整理后得到IH0（I ·r0）（R0r 0）（1分）溫度上升為

11、 T 時，同理可得IH（I ·r ）（ Rr）（1 分）RR0 （1+t ）（1 分）rr0（1t）（1 分）溫度為 T0 時，霍爾電勢 UHO為UHOKH0· IH 0·B（1 分）UHKH·IH·BKH0（1t）IHB（1 分）UH UH0（ 1 分）r0/ ·R0（1 分）六、計算題（共 30 分）connected intoK=2,U=2V,1、 Strain sensor is shown in the picture. R1 R2 120 ,the two strain gage are differential brid

12、ge.known: Poisson's ratio =0.285,strain gage sensitivityR1 0.48 ,then UO （10 points） 注： Poisson's ratio泊松比 解：R1 KR1（2分）R1 1 0.48 1R1 K 120 20.002 2000r 0.285 2000 570（2分）（2分）R2 K rR22 570 10 6 120 0.137（2 分）n1 4 ，（1 分）T=(2+3)/2+4+6+9=21.5（1 分）查表得： T 13 ，T 27（1 分）T T T（1 分）故無根據(jù)懷疑兩組間存在系統(tǒng)誤差。（1

13、分）UOR2R21)U 14 (0.48 0.137) 2120 1202.57 10 3V 2.57mV(2分)2、對某量測得兩組數(shù)據(jù)如下，依據(jù)秩和檢驗法判斷兩組間有無系統(tǒng)誤差（下表為秩和檢驗表）（6 分）xi ：26.2，26.4 ，26.9 ，27.1 ，27.3 ；yi：26.4，26.8 ，27.0 ，27.4 。解：將兩組數(shù)據(jù)混合排列成下表n1333444n2678456T899121314T222427242730T12，3456789xi26.226.426.927.127.3yi26.426.827.027.41 分）3、有一只溫度傳感器，其微分方程為 30dy 3y 0.1

14、5x ，式中， y 為輸出電壓， mV；x為輸入 dt溫度，試求該傳感器的時間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度。 （5 分） 解：將溫度傳感器微分方兩邊同除以 3，得10 dy y 0.05x （3分） dt所以： 10s （1分） sn 0.05mV/ （1 分）4、A voltage equation of onecircuit,that is U I1R1 I2R2when I1 2A,I2 1A, then U 50V ;when I1 3A,I2 2A, then U 80V ;when I1 4A, I 2 3A, then U 120V ;Pleaseusethe least squaremet

15、hod, R1 ?R2 ? (9 points)Answer:x1 R1, x2 R221 50A 32 ,L 80 , X xx12（2 分）4 3 120XATA AT L 13.33（6 分）X 21.67R1 x1 13.33（1 分）R2 x2 21.67（1 分 ）七、補充題（此部分文小語種同學(xué)和重修同學(xué)做答）1、如圖所示，在懸臂梁距端部為L位置上下面各貼兩片完全相同的電阻應(yīng)變片 R1, R2, R3, R4。 試求（c）（d）（e）三種橋臂接法橋路輸出電壓對（ b）種接法輸出電壓比值。圖中 U 為電 源電壓， R為固定電阻并且 R1 R2 R3 R4 R,U0為橋路輸出電壓。（9

16、 分）3分）（6分）所以，比值分別為 2：1，2：1，4：1。2、已知：差動式電容傳感器的初始電容 C1=C2=100pF,交流信號源電壓有效值 U=6v,頻率 f=100kHz。求： 在滿足有最高輸出電壓靈敏度條件下設(shè)計交流不平衡電橋電路，并畫出電路原路圖； （4 分） 計算另外兩個橋臂的匹配阻抗； （3 分） 當(dāng)傳感器電容變化量為± 10pF時，求橋路輸出電壓。 （3 分）因為滿足 a=1，則 1R 。當(dāng)90 時要選擇為電容和電阻元件。jC（ 2）R 11 51 1015.9k （ 3 分）j C 2fC2 10510 10（3）交流電橋輸出信號電壓根據(jù)差動測量原理及橋壓公式得USC 2km CU 2 0.5 10 6 0.6V（3 分）C 1003、由測量方程 3x+y=2.9 、 x-2y=0.9 、 2x-3y=1.9 ，試求 x，y 的最小二乘處理及其相 應(yīng)精度。（10 分）解： 由已知得，線性參數(shù)的誤差方程為1 分）V1 2.9 (3X Y)V2 0.9 ( X 2Y)V3 1.9 (2 X 3Y)則線性參數(shù)的誤差方程式可表示為12V1V213即 V=L-AX1 分）3i1V3 1.9 2又 C AT A5 23112145 141 分