同濟(jì)大學(xué)課程考核試卷(B卷開卷)

1、11同濟(jì)大學(xué)課程考核試卷（B卷開卷）20072008學(xué)年第一學(xué)期命題教師簽名：岳繼光審核教師簽名：課號(hào)：102214課名：傳感器與檢測(cè)技術(shù)考試考查：考試此卷選為：期中考試（）、期終考試（v）、重考（）試卷年級(jí)專業(yè)學(xué)號(hào)姓名得分一、（20分）運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)采用應(yīng)變計(jì)測(cè)量壓力。為校準(zhǔn)傳感器，在同一工作條件下，按同一方向在全測(cè)量范圍0-200kP內(nèi)對(duì)此傳感器做了20次測(cè)試，發(fā)現(xiàn)所得輸入輸出特性曲線具有一定的不一致性。經(jīng)系統(tǒng)維修并調(diào)整成電壓輸出后，可得傳感器方程為：20+8x104V=1.2x102Fdt（1）簡(jiǎn)述這種現(xiàn)象反映了此傳感器的什么性能，如何表示。（5分）解：重復(fù)性。反映了結(jié)果偶然誤差的大小

2、。（2分）-疋（丫_門2TOC o 1-5 h z=2一占（3）Yn-1FS（2）求此傳感器系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)和靜態(tài)靈敏度。（5分）解：a0=80X10420,b0=1.24X102尸a/a=20/80X=2.5X10-3（s）,（2分）K=b0/a0=1.2X102/80X104=1.5X10-3（2分）（3）此時(shí)重新檢驗(yàn)測(cè)試出其最大誤差為Fmax=0.8kP,試判斷其精度等級(jí)。（5分）屬屬0.5級(jí)。AA解:A=xlOO%=o.8/200X100%=0.4%.解:FS（4）簡(jiǎn)述“應(yīng)變效應(yīng)”金屬電阻的相對(duì)變化與金屬應(yīng)變之間存在比例關(guān)系稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)物理意義為單位應(yīng)變引起

3、的電阻相對(duì)變化。F二、（10分）如圖1所示圓柱形鋼材試件沿軸向和徑向各貼一片F(xiàn)R=240Q的金屬應(yīng)變片，另兩片接入等臂差動(dòng)電橋制成測(cè)力傳感器。已知鋼材卩=0.285,應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K=2,橋路電源電壓為6V（DC）O當(dāng)受拉伸力范圍AF=300N（牛頓）時(shí)測(cè)得應(yīng)變片叫的電阻值變化AR=00.480,求橋路輸出的電壓范圍AU1gAR,解：因?yàn)镵=-/R11所以=4-/=/2=0.001TOC o 1-5 h zR2401又因?yàn)?|LL8=0.001x0.285=2.85x10-41E6x2所以U3-8)=(0.001+2085X10-4)=0.00386(7)=3.86mVg4i24x圖2（3分

4、）三、（10分）如圖x圖2（3分）尺寸a=b=4mm，間隙dQ=0.5mm,極板間介質(zhì)為空氣。求：（1）沿橫向x移動(dòng)時(shí)該傳感器敏度；（3分）（2）沿縱向d（極板前后方向）移動(dòng)0.2mm時(shí)的電容量；（3分）（3）提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容C。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電路，使輸出電壓與動(dòng)極板位移d板成線性關(guān)系。（4分）X解：（1）（0=8.85X10-i2（FXm-p靜態(tài)靈敏度K=-%=-*嚴(yán)丄=一0.71（pF/cm）a3.6兀ao（2）CQ=-Ka=0.71X0.4二0.284（pF）sab3.6k（d土d）1x163.6n（0.50.2）q=4.7（pF）C=2.02（pF）（3分）線性電路（2分）CCUsc二

5、-EXC0Xd/（SS）（2分）四、（10分）測(cè)量位移的差動(dòng)電感傳感器如圖2所示，激勵(lì)源幅值為v=5V；f=3000Hz的正弦波。用二極管彳p波法設(shè)計(jì)一個(gè)以Uab輸入、Ucd為輸出的測(cè)量電路。（1）畫出電路的原理圖。（6分）（2）簡(jiǎn)述電路工作原理。（4分）解：電路的原理圖（6分）（1（1分）（1分）（1分）（1分）工作原理：二極管檢波原理TOC o 1-5 h zV正半周：D,D”通，V經(jīng)傳感器線圈LfA-Dc-DfRcfFp24p122另一路V經(jīng)傳感器線圈L-B-Dp241V負(fù)半周：通，f經(jīng)傳感器線圈Vp13111p另一路FfRcfDfDfB-經(jīng)傳感器線圈V232p3322五、（10分）某液

6、壓式仿真轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)框馬達(dá)需要在360范圍內(nèi)控制角位移；若要分辨1.40625擬采用二進(jìn)制光電碼盤測(cè)量。求：（1）求二進(jìn)制光電碼盤的位數(shù)。（5分）解：8=360/1.40625=256度=28度；故為8位二進(jìn)制光電碼盤；（2）若采用微機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，CPU讀到一個(gè)數(shù)字量為（60H）；求其對(duì)應(yīng)顯示的角度。（5分）0i=ECi2ii0工Ci2i-i=01100000H=96D0i=96X0=96X1.40625=135度六、（10分）一冶煉系統(tǒng)由利用“熱電效應(yīng)”制成的K型熱電偶測(cè)溫。已知冷端環(huán)境溫度為30C而此時(shí)熱表讀到的被測(cè)溫度為800C附：分度號(hào)K熱電偶輸出（mV）0010203040506070809

7、0000.400.801.201.612.022.442.853.273.6880033.2833.6934.1034.5034.9135.3135.7236.1236.5236.93（1）簡(jiǎn)述“熱電效應(yīng)”。（5分）熱電效應(yīng)一兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體形成閉路，其兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別置于不同溫度的熱源中，則該回路會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)。（5分）（2）用計(jì)算校正法修正后的真實(shí)被測(cè)溫度。（5分）E（T,0）=E（800,30）+E（30,0）=33.28+1.20=34.48mV查表：得T=829C（5分）(mA)5101520H|25H|305(mV)9.619.028.437.847.858.0（1）簡(jiǎn)述“霍爾效

8、應(yīng)”。（5分）“霍爾效應(yīng)”：半導(dǎo)體薄片在垂直磁場(chǎng)中，在一側(cè)通以電流，則另一側(cè)將產(chǎn)生電場(chǎng)。（5分）（2）合理選擇一種直線擬合方法求其零點(diǎn)輸出與靈敏度。（5分）端基法（扣2分）y=aQ+Kx最小二乘法（8分）K=+=i最小二乘法（8分）K=TOC o 1-5 h zHHnX.)2I厶X2厶Y厶x厶XYiiiiia=-444=-0.035Ur=-0.035+1.93咕零點(diǎn)輸出：0.035mV靈敏系數(shù)K=AY/A1.93（mV/mA）八、（10分）用光電效應(yīng)”制成的光電耦合器在自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中常用來隔離”1/0與MCU系統(tǒng)，以達(dá)到抗干擾目的。（1）簡(jiǎn)述“光電效應(yīng)”。（5分）“光電效應(yīng)”：分內(nèi)、外光電效應(yīng)；外光電效應(yīng)：在光電作用下