傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷6答案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)試卷6答案?jìng)鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)試卷6答案?jìng)鞲衅髋c檢測(cè)技術(shù)試卷6答案《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》試卷班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：一、選擇與填空題：（12分）1.變面積式自感傳感器，當(dāng)銜鐵移動(dòng)使磁路中空氣縫隙的面積增大時(shí)，鐵心上線圈的電感量（①增大②減?、鄄蛔儯?。2.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，一次側(cè)和二次側(cè)互感M的大小與一次側(cè)線圈的匝數(shù)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)的器件或裝置，傳感器通常由直接響應(yīng)于被測(cè)量敏感元件和產(chǎn)生可用信號(hào)輸出的轉(zhuǎn)換元件以與相應(yīng)的信號(hào)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路組成。5.熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)是由兩種導(dǎo)體的接觸電動(dòng)勢(shì)和單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)組成。6.偏差式測(cè)量是指在測(cè)量過程中，用儀表指針的位移（即偏差）決定被測(cè)量的方法；零位測(cè)量是指在測(cè)量過程中，用指零儀表的零位指示，檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的方法；微差式測(cè)量是指綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的方法。二、簡(jiǎn)答題：（44分）1.光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。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才能組成傳感器。2.什么叫做熱電動(dòng)勢(shì)、接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)？說明熱電偶測(cè)溫原理與其工作定律的應(yīng)用。分析熱電偶測(cè)溫的誤差因素，并說明減小誤差的方法。（5分）答：=1\*GB3①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)存在熱電動(dòng)勢(shì)。因而有電流產(chǎn)生相應(yīng)的熱電動(dòng)勢(shì)稱為溫差電動(dòng)勢(shì)或塞貝克電動(dòng)勢(shì)，通稱熱電動(dòng)勢(shì)。=2\*GB3②接觸電動(dòng)勢(shì)：接觸電動(dòng)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動(dòng)勢(shì)。它的大小取決于兩導(dǎo)體的性質(zhì)與接觸點(diǎn)的溫度，而與導(dǎo)體的形狀和尺寸無關(guān)。=3\*GB3③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)生的一種電動(dòng)勢(shì)。=4\*GB3④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。引入適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路測(cè)量電動(dòng)勢(shì)的大小，就可測(cè)得溫度的大小。=5\*GB3⑤熱電偶三定律a中間導(dǎo)體定律熱電偶測(cè)溫時(shí)，若在回路中插入中間導(dǎo)體，只要中間導(dǎo)體兩端的溫度相同，則對(duì)熱電偶回路總的熱電勢(shì)不產(chǎn)生影響。在用熱電偶測(cè)溫時(shí)，連接導(dǎo)線與顯示一起等均可看成中間導(dǎo)體。b中間溫度定律任何兩種均勻材料組成的熱電偶，熱端為T，冷端為T0時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)等于該熱電偶熱端為T，冷端為Tn時(shí)的熱電動(dòng)勢(shì)與同一熱電偶熱端為Tn，冷端為T0時(shí)熱電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。應(yīng)用：對(duì)熱電偶冷端不為0°C時(shí)，可用中間溫度定律加以修正。熱電偶的長(zhǎng)度不夠時(shí)，可根據(jù)中間溫度定律選用適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償線路。c參考電極定律如果A、B兩種導(dǎo)體（熱電極）分別與第三種導(dǎo)體C（參考電極）組成的熱電偶在結(jié)點(diǎn)溫度為（T，T0）時(shí)分別為EAC(T,T0)，EBC(T,T0)，那么在相同溫度下，又A、B兩熱電極配對(duì)后的熱電動(dòng)勢(shì)為EAB(T,T0)=EAC(T,T0)﹣EBC(T,T0)實(shí)用價(jià)值：可大大簡(jiǎn)化熱電偶的選配工作。在實(shí)際工作中，只要獲得有關(guān)熱電極與標(biāo)準(zhǔn)鉑電極配對(duì)的熱電動(dòng)勢(shì)，那么由這兩種熱電極配對(duì)組成熱電偶的熱電動(dòng)勢(shì)便可由上式求得，而不需逐個(gè)進(jìn)行測(cè)定。=6\*GB3⑥誤差因素：參考端溫度受周圍環(huán)境的影響。措施：①0°C恒溫法②計(jì)算修正法（冷端溫度修正法）③儀表機(jī)械零點(diǎn)調(diào)整法④熱電偶補(bǔ)償法⑤電橋補(bǔ)償法⑥冷端延長(zhǎng)線法3.人們說，SMART傳感器代表著今后傳感器發(fā)展的總趨勢(shì)，為什么？（5分）答：傳感器在經(jīng)歷了模擬量信息處理和數(shù)字量交換這兩個(gè)階段后，正朝著智能化、集成一體化、小型化方向發(fā)展，利用微處理機(jī)技術(shù)使傳感器智能化是在20世紀(jì)80年代新型傳感器的一大進(jìn)展，通常稱之為SMART傳感器。它有如下功能和特點(diǎn)：=1\*GB3①功能自補(bǔ)償功能：如非線性、溫度誤差響應(yīng)時(shí)間等的補(bǔ)償。自診斷功能：如在接通電源時(shí)自檢。微處理器和基本傳感器之間具有雙向通信功能，構(gòu)成一死循環(huán)工作系統(tǒng)。信息存儲(chǔ)和記憶功能。數(shù)字量輸出和顯示。=2\*GB3②優(yōu)點(diǎn)：精度高，可通過軟件來修正非線性，補(bǔ)償溫度等系統(tǒng)誤差，還可補(bǔ)償隨機(jī)誤差，從而使精度大為提高。有一定的可編程自動(dòng)化能力。包括指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自動(dòng)調(diào)零、自檢等。功能廣。智能傳感器可以有多種形式輸出，通過串口、并口、面板數(shù)字控制數(shù)或CRT顯示，并配打印機(jī)保存資料。功能價(jià)格比大。在相同精度條件下，多功能智能傳感器比功能普通的傳感器性能價(jià)格比大。由此可見，智能（SMART）化設(shè)計(jì)是傳感器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一次革命，是世界傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。4.簡(jiǎn)述電阻應(yīng)變片式傳感器的工作原理。（4分）答：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。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。6.改善傳感器性能的技術(shù)途徑有哪些？（4分）答：進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。其典型的設(shè)計(jì)程序如下：首先是明確可靠性指標(biāo)，產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)應(yīng)與產(chǎn)品的功能、性能一起被確定?？煽啃灾笜?biāo)應(yīng)符合產(chǎn)品的特點(diǎn)，它可以是單一的可靠性特征值，也可以是由多個(gè)可靠性特征值構(gòu)成的可靠性指標(biāo)體系，確定產(chǎn)品可靠性指標(biāo)以后的可靠性設(shè)計(jì)程序依次：建立系統(tǒng)可靠性模型；可靠性分配；可靠性分析；可靠性預(yù)測(cè)；可靠性設(shè)計(jì)和評(píng)審；試制品的可靠性試驗(yàn)和最終的改進(jìn)設(shè)計(jì)?？煽啃栽O(shè)計(jì)的原則是：首先要盡量簡(jiǎn)單，元件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)單、使用簡(jiǎn)單、維修簡(jiǎn)單，其次是技術(shù)上成熟、選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和元件、采用保守的設(shè)計(jì)方案。對(duì)于看似先進(jìn)但不夠成熟的產(chǎn)品或技術(shù)應(yīng)持慎重的態(tài)度。采用局部失效不致對(duì)全局造成嚴(yán)重后果和預(yù)測(cè)可靠性高的方案。7.什么是系統(tǒng)誤差？系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是什么？如何減小系統(tǒng)誤差？（6分）答：當(dāng)我們對(duì)同一物理量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，如果誤差按照一定的規(guī)律性出現(xiàn)，則把這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差出現(xiàn)的原因有：=1\*GB3①工具誤差：指由于測(cè)量?jī)x表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差。=2\*GB3②方法誤差：指由于對(duì)測(cè)量方法研究不夠而引起的誤差。=3\*GB3③定義誤差：是由于對(duì)被測(cè)量的定義不夠明確而形成的誤差。=4\*GB3④理論誤差：是由于測(cè)量理論本身不夠完善而只能進(jìn)行近似的測(cè)量所引起的誤差。=5\*GB3⑤環(huán)境誤差：是由于測(cè)量?jī)x表工作的環(huán)境（溫度、氣壓、濕度等）不是儀表校驗(yàn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是隨時(shí)間在變化，從而引起的誤差。=6\*GB3⑥安裝誤差：是由于測(cè)量?jī)x表的安裝或放置不正確所引起的誤差。=7\*GB2⑺個(gè)人誤差：是指由于測(cè)量者本人不良習(xí)慣或操作不熟練所引起的誤差。減小系統(tǒng)誤差的方法：=1\*GB3①引入更正值法：若通過對(duì)測(cè)量?jī)x表的校準(zhǔn)，知道了儀表的更正值，則將測(cè)量結(jié)果的指示值加上更正值，就可得到被測(cè)量的實(shí)際值。=2\*GB3②替換法：是用可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)量具代替被測(cè)量接入測(cè)量?jī)x表，然后調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)量具，使測(cè)量?jī)x表的指針與被測(cè)量接入時(shí)相同，則此時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)量具的數(shù)值即等于被測(cè)量。=3\*GB3③差值法：是將標(biāo)準(zhǔn)量與被測(cè)量相減，然后測(cè)量二者的差值。=4\*GB3④正負(fù)誤差相消法：是當(dāng)測(cè)量?jī)x表內(nèi)部存在著固定方向的誤差因素時(shí)，可以改變被測(cè)量的極性，作兩次測(cè)量，然后取二者的平均值，以消除固定方向的誤差因素。=5\*GB3⑤選擇最佳測(cè)量方案：是指總誤差為最小的測(cè)量方案，而多數(shù)情況下是指選擇合適的函數(shù)形式與在函數(shù)形式確定之后，選擇合適的測(cè)量點(diǎn)。8.什么是傳感器的可靠性？可靠性設(shè)計(jì)程序和原則是什么？（6分）答：傳感器的可靠性是指?jìng)鞲衅髟谝?guī)定條件、規(guī)定時(shí)間，完成規(guī)定功能的能力?？煽啃栽O(shè)計(jì)程序：=1\*GB3①建立系統(tǒng)可靠性模型=2\*GB3②可靠性分配=3\*GB3③可靠性分析=4\*GB3④可靠性預(yù)測(cè)=5\*GB3⑤可靠性設(shè)計(jì)評(píng)審=6\*GB3⑥試制品的可靠性試驗(yàn)=7\*GB3⑦最終的改進(jìn)設(shè)計(jì)可靠性設(shè)計(jì)原則：=1\*GB3①盡量簡(jiǎn)單、組件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單=2\*GB3②工藝簡(jiǎn)單=3\*GB3③使用簡(jiǎn)單=4\*GB3④維修簡(jiǎn)單=5\*GB3⑤技術(shù)上成熟=6\*GB3⑥選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的原材料和組件=7\*GB3⑦采用保守的設(shè)計(jì)方案9.什么是傳感器的失效？失效有哪幾種？失效分析方法有哪幾種？（6分）答：產(chǎn)品喪失完成規(guī)定功能能力所有狀態(tài)與事件的總和叫失效。失效的分類：=1\*GB3①按失效發(fā)生場(chǎng)合分：試驗(yàn)失效、現(xiàn)場(chǎng)失效=2\*GB3②按失效的程度分：完全失效、局部失效=3\*GB3③按失效前功能或參數(shù)變化的性質(zhì)分：突然失效、退化失效=4\*GB3④按失效排除的性質(zhì)分：穩(wěn)定性失效、間歇失效=5\*GB3⑤按失效的外部表現(xiàn)分：明顯失效、隱蔽失效=6\*GB3⑥按失效發(fā)生的原因分：設(shè)計(jì)上的失效、工藝上的失效、使用上的失效=7\*GB3⑦按失效的起源分：自然失效、人為失效=8\*GB3⑧按與其它失效的關(guān)系分：獨(dú)立失效、從屬失效=9\*GB3⑨按失效浴盆曲線上不同階段分：早期失效、偶然失效、耗損失效等失效分析的方法：=1\*GB3①失效模式、效應(yīng)與危害度分析=2\*GB3②工藝過程FMMEA與質(zhì)量反饋分析=3\*GB3③失效樹分析方法三、分析、計(jì)算題：（24分）1.分析（線性）電位器式傳感器由于測(cè)量線路中的負(fù)載電阻RL帶來的負(fù)載誤差，并計(jì)算它與位移x之間的關(guān)系。（8分）答案略。2.分析下圖所示自感傳感器當(dāng)動(dòng)鐵心左右移動(dòng)（x1，x2發(fā)生變化）時(shí)自感L變化情況。已知空氣氣隙的長(zhǎng)度為x1，x2，空氣隙的面積為S，磁導(dǎo)率為μ線圈匝數(shù)W不變。（8分）3.測(cè)