內(nèi)蒙古大學(xué)《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》習(xí)題集9及答案

1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)習(xí)題9一、簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）1、傳感器的定義和組成框圖？畫(huà)出自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用。2、試列出你所學(xué)過(guò)的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測(cè)量，哪些用于接觸式測(cè)量，測(cè)量何種物理量？（各3種）3、以自感式傳感器為例說(shuō)明差動(dòng)式傳感器可以提高其靈敏度的原理。4、光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡(jiǎn)單說(shuō)明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。5、光導(dǎo)纖維導(dǎo)光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類型？傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器按照其特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖？二、計(jì)算題（20分，10分/題）1、設(shè)7次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.8

2、10.0 10.1 9.9 10.2 10.1 15厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73%的置信概率下，對(duì)被測(cè)物體長(zhǎng)度的最小估計(jì)區(qū)間。2、圖示電荷放大器中Ca=100 PF，Ra=，Rf= ，Ri= ，CF=10 PF。若考慮引線電容CC 影響，當(dāng)A0=104時(shí)，要求輸出信號(hào)衰減小于1%，求使用90 PF/m的電纜，其最大允許長(zhǎng)度為多少？三、分析/證明題（32分，8分/題）1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬有何關(guān)系？如果選用傳感器的動(dòng)態(tài)特性達(dá)不到要求怎么辦？2、熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由哪幾種電勢(shì)組成，試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。3、制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？為何

3、霍爾元件都比較薄，而且長(zhǎng)寬比一般為2 ：1？4、為什么要對(duì)應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，分析說(shuō)明該類型傳感器溫度誤差補(bǔ)償方法。四、設(shè)計(jì)/綜述題（18分）根據(jù)你所掌握的智能傳感器的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套測(cè)溫智能傳感器，測(cè)溫范圍為-2080，要求精度達(dá)到0.1，寫(xiě)出詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟：具備的功能；選用的器件和硬件電路，并用原理框圖表示（器件型號(hào)不明，說(shuō)明其須具有的功能）；相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理過(guò)程和軟件功能；你所設(shè)計(jì)的智能傳感器還有哪些尚可完善的功能。傳感器與檢測(cè)技術(shù)習(xí)題9答案一、簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）1、傳感器的定義和組成框圖？畫(huà)出自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖并指明傳感器在系統(tǒng)中的位置和作用。答：傳感器是能感受規(guī)定

4、的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器的作用：感受被測(cè)量并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)傳送給控制對(duì)象。組成框圖、自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖如下：輔助電源信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路傳感元件被測(cè)量敏感元件擾動(dòng)e給定 +對(duì)象傳感器反饋裝置2、試列出你所學(xué)過(guò)的不同工作原理傳感器哪些可用于非接觸式測(cè)量，哪些用于接觸式測(cè)量，測(cè)量何種物理量？（各3種）答：非接觸式測(cè)量：熱電式傳感器：測(cè)量溫度光纖傳感器：測(cè)量光信號(hào)核輻射傳感器：測(cè)量核輻射粒子接觸式測(cè)量：電位器式壓力傳感器：測(cè)量壓力應(yīng)變片式電阻傳感器：測(cè)量電阻值應(yīng)變式扭矩傳感器：測(cè)量扭矩3、以自感式傳感器為例說(shuō)明差動(dòng)式傳感器可以提高其

5、靈敏度的原理。答：?jiǎn)螛O式自感傳感器的靈敏度為： 差動(dòng)式傳感器的靈敏度為：由此可見(jiàn)，與單極式比較其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。4、光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡(jiǎn)單說(shuō)明傳感器的原理并分別列出以之為基礎(chǔ)的光電傳感器。答：光電效應(yīng)可分為：外光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料中的電子逸出表面的現(xiàn)象。光電管及光電倍增管均屬這一類。它們的光電發(fā)射極，即光明極就是用具有這種特性的材料制造的。內(nèi)光電效應(yīng)：指在光的照射下，材料的電阻率發(fā)生改變的現(xiàn)象。光敏電阻即屬此類。光生伏特效應(yīng)：利用光勢(shì)壘效應(yīng)，光勢(shì)壘效應(yīng)指在光的照射下，物體內(nèi)部產(chǎn)生一定方向的電勢(shì)。光電池是基于光生伏特效應(yīng)制成的，是自發(fā)電式有源器件。5、光導(dǎo)纖維導(dǎo)

6、光的原理是什么？按其傳輸模式分為哪兩種類型？傳感型（功能型）和傳輸型光纖傳感器按照其特點(diǎn)應(yīng)該選用哪種光纖？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。按其傳輸模式可分為單模和多模兩種。傳感型（功能型）光纖傳感器應(yīng)該選用單模光纖，傳輸型光纖傳感器應(yīng)選用多模光纖。二、計(jì)算題（20分，10分/題）1、設(shè)7次測(cè)量某物體的長(zhǎng)度，其測(cè)量的結(jié)果分別為：9.8 10.0 10.1 9.9 10.2 10.1 15厘米，若忽略粗大誤差和系統(tǒng)誤差，試求在99.73%的置信概率下，對(duì)被測(cè)物

7、體長(zhǎng)度的最小估計(jì)區(qū)間。解：忽略最后一個(gè)值，平均值，則最小估計(jì)區(qū)間。2、圖示電荷放大器中Ca=100 PF，Ra=，Rf= ，Ri= ，CF=10 PF。若考慮引線電容CC 影響，當(dāng)A0=104時(shí)，要求輸出信號(hào)衰減小于1%，求使用90 PF/m的電纜，其最大允許長(zhǎng)度為多少？解： 解得 三、分析/證明題（32分，8分/題）1、自動(dòng)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)帶寬與傳感器的響應(yīng)帶寬有何關(guān)系？如果選用傳感器的動(dòng)態(tài)特性達(dá)不到要求怎么辦？2、熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)由哪幾種電勢(shì)組成，試證明熱電偶的中間導(dǎo)體定律。答：熱電偶產(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。接觸電勢(shì)有時(shí)又稱為珀?duì)柼妱?shì)；而單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)也稱湯姆遜電勢(shì)。3、制作霍爾元件應(yīng)采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長(zhǎng)寬比一般為2 ：1？答：制作霍爾元件應(yīng)采用半導(dǎo)體材料。如果磁場(chǎng)與薄片法線有夾角，那么UH=kHIBcos,霍爾元件越薄（即d越?。?，kH就越大，所以一般霍爾元件都很薄。又因?yàn)閷?shí)際測(cè)量中UH=(kHIB/d)f(l/b) 當(dāng)l/b=2時(shí)，f(l/b)=0.93為最大值，這時(shí)UH也可取到最大值，所以長(zhǎng)寬比l/b一般為2：14、為什么要對(duì)應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，分析說(shuō)明該類型傳感器溫度誤差補(bǔ)償方法。答