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传感器与检测技术试题及答案

2023-09-02 来源:小奈知识网


传感器与检测技术试题及答案

【篇一:传感器与检测技术期末考试试题与答案】

.检测系统由哪几部分组成? 说明各部分的作用。

答:一个完整的检测系统或检测装置通常是由传感器、测量电路和显示记录装置等几部分组成,分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。当然其中还包括电源和传输通道等不可缺少的部分。下图给出了检测系统的组成框图。

检测系统的组成框图

传感器是把被测量转换成电学量的装置,显然,传感器是检测系统与被测对象直接发生联系的部件,是检测系统最重要的环节,检测系统获取信息的质量往往是由传感器的性能确定的,因为检测系统的其它环节无法添加新的检测信息并且不易消除传感器所引入的误差。

测量电路的作用是将传感器的输出信号转换成易于测量的电压或电流信号。通常传感器输出信号是微弱的,就需要由测量电路加以放大,以满足显示记录装置的要求。根据需要测量电路还能进行阻抗匹配、微分、积分、线性化补偿等信号处理工作。

显示记录装置是检测人员和检测系统联系的主要环节,主要作用是使人们了解被测量的大小或变化的过程。

2.传感器的型号有几部分组成,各部分有何意义?

依次为主称(传感器) 被测量—转换原理—序号 主称——传感器,代号c;

被测量——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表2; 转换原理——用一个或两个汉语拼音的第一个大写字母标记。见附录表3;

序号——用一个阿拉伯数字标记,厂家自定,用来表征产品设计特性、性能参数、产品系列等。若产品性能参数不变,仅在局部有改动或变动时,其序号可在原序号后面顺序地加注大写字母a、b、c等,(其中i、q不用)。

例:应变式位移传感器: c wy-yb-20;光纤压力传感器:c y-gq-2。 3.测量稳压电源输出电压随负载变化的情况时,应当采用何种测量方法? 如何进行?

答:测定稳压电源输出电压随负载电阻变化的情况时,最好采用微差式测量。此时输出电压认可表示为u0,u0=u+△u,其中△u是负载电阻变化所引起的输出电压变化量,相对u来讲为一小量。如果采用偏差法测量,仪表必须有较大量程以满足u0的要求,因此对△u,这个小量造成的u0的变化就很难测准。测量原理如下图所示:

1

用微差式测量方法测量稳压电源输出电压随负载的变化

4.某线性位移测量仪,当被测位移由4.5mm变到5.0mm时,位移测量仪的输出电压由3.5v减至2.5v,求该仪器的灵敏度。 解:该仪器的灵敏度为

s?

2.5?3.5

2mv/mm

5.0?4.5

(2)记录仪笔尖位移4cm时,所对应的温度变化值。 解:(1)测温系统的总灵敏度为

s?0.45?0.02?100?0.2?0.18 cm/℃

(2)记录仪笔尖位移4cm时,所对应的温度变化值为

t?

4

22.22℃ 0.18

6.有三台测温仪表,量程均为0~800℃,精度等级分别为2.5级、2.0级和1.5级,现要测量500℃的温度,要求相对误差不超过2.5%,选那台仪表合理?

解:2.5级时的最大绝对误差值为20℃,测量500℃时的相对误差为4%;2.0级时的最大绝对误差值为16℃,测量500℃时的相对误差为3.2%;1.5级时的最大绝对误差值为12℃,测量500℃时的相对误差为2.4%。因此,应该选用1.5级的测温仪器。

7.什么是系统误差和随机误差?正确度和精密度的含义是什么? 它们各反映何种误差?

答:系统误差是指在相同的条件下,多次重复测量同一量时,误差的大小和符号保持不变,或按照一定的规律变化的误差。随机误差则是指在相同条件下,多次测量同一量时,其误差的大小和符号以不可预见的方式变化的误差。正确度是指测量结果与理论真值的一致程度,它反映了系统误差的大小,精密度是指测量结果的分散程度,它反映了随机误差的大小。 8.服从正态分布规律的随机误差有哪些特性?

n??

i?1

n

i

0。单峰性 绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差出

2

r1?r2??rn

10i?1

167.95?167.45?167.60?167.60?167.87?167.88?168.00?167.85?167.82?167.61?

10

167.763

10

1n

(xi?)2??n?1i?11n21102

vi?vi?9?n?1i?1i?1

1

(0.1872?0.3132?2?0.1632?0.1072?0.1082?0.2372?0.0872?0.0572?0.1532)9?0.1824?

s?

n

0.1824

0.0577? (2)若置信概率取99.7%,被测电阻的真值为:r0极限值为:rm

167.763?3?s?(167.763?0.173)?

167.763?3(167.763?0.547)?

10.试分析电压输出型直流电桥的输入与输出关系。

答:如图所示,电桥各臂的电阻分别为r1、 r2、r3、r4。u为电桥的直流电源电压。当四臂电阻r1=r2=r3=r4=r时,称为等臂电桥;当r1=r2=r,r3=r4=r’(r≠r’)时,称为输出对称电桥;当r1=r4=r,r2=r3 =r’(r≠r’)时,称为电源对称电桥。

d

直流电桥电路

当电桥输出端接有放大器时,由于放大器的输入阻抗很高,所以可以认为电桥的负载电阻为无穷大,这时电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压,其表达式为

3

uo?

r1r3?r2r43(r1?r2)(r3?r4)

u (1)

时,由初始平衡条件r1r3=r2r4得为

r1r4

r2r3

u0?

r2r1r2?r1?ru?()u (2) 1

(r1?r2)2(r1?r2)2r1

rr?ru?r

()?() (3) 2

4r(r?r)r

rr??r() (4) 2

(r?r?)r

u0?u

u0?u

u0?u

rr?ru?r

()?() (5)

4r(r?r)2r

时,电桥的输出电压与应变成线性关系。还可以看出在桥臂电阻产生相同变化的情况下,等臂电桥以及输出对称电桥的输出电压要比电源对称电桥的输出电压大,即它们的灵敏度要高。因此在使用中多采用等臂电桥或输出对称电桥。

u??rr?u0?4?u??

4rr

(6)

由式(6)看出,由于充分利用了双差动作用,它的输出电压为单臂工作时的4倍,所以大大提高了测量

的灵敏度。

第二章 电阻式传感器

1.金属电阻应变片与半导体材料的电阻应变效应有什么不同?

答:金属电阻的应变效应主要是由于其几何形状的变化而产生的,半导体材料的应变效应则主要取决于材料的电阻率随应变所引起的变化产生的。 2.直流测量电桥和交流测量电桥有什么区别?

答:它们的区别主要是直流电桥用直流电源,只适用于直流元件,交流电桥用交流电源,适用于所有电路元件。

3.热电阻测量时采用何种测量电路?为什么要采用这种测量电路?说明这种电路的工作原理。

答:通常采用电桥电路作为测量电路。为了克服环境温度的影响常采用下图所示的三导线四分之一电桥电路。由于采用这种电路,热电阻的两根引线的电阻值被分配在两个相邻的桥臂中,如果r1环境温度变化引起的引线电阻值变化造成的误差被相互抵消。

t

t

,则由于?r2

4

k?u解:单臂时u0?

4

,所以应变为1

k?u4?2?10?6

2?10?6/v,应变为时u0?44

/v;双臂时

1000

k?u4?2?10?3

2?10?3时应为u0?44k?u4?2?10?6

u04?10?6

22

/v

u0?

k?u

2

,所以应变为1时

,应变为1000时应为

k?u4?2?10?3?6

u04?10?3/v;全桥时u0?k?u,所以应变为1时u0?8?10/v,

22

应变为1000时应为u0

8?10?3/v。从上面的计算可知:单臂时灵敏度最低,双臂时为其两倍,全桥

时最高,为单臂的四倍。

解:由于不知是何种工作方式,可设为n,故可得:

k?u2?10?10?3

u010mv

nn

得n要小于2,故应采用全桥工作方式。

2

题6图

k?u2?3?5?10?3

15/mv 解:此电桥为输出对称电桥,故u0?22

5

【篇二:传感器与检测技术试卷1及答案】

>班级: 学号: 姓名: 成绩:

一、填空题:(40分)

1、传感器是 传感器通常由直接响应于被测量的 _______ 和产生可用信号输出的_______________ 以及相应的 _____ 组成。

2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①材料和② _________体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①的电阻变化主要是由____ 形成的,而②的电阻变化主要是由___ 造成的。 材料传感器的灵敏度较大。

3、在变压器式传感器中,原方和副方互感m的大小与 成正比,与 ____成正比,与磁回路中 ____成反比,而单个空气隙磁阻的大小可用公式 ______ 表示。

4、测量过程中存在着测量误差,按性质可被分为_____ 、_______ 、和 _____ 三类,其中 _____可以通过对多次测量结果求____ 的方法来减小它对测量结果的影响。

5、光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应,目前所利用的光电效应大致有三大类:第一类是利用在光线作用下 ___________现象,即 效应, ____ 传感器属于这一类;第二类是利用在光线作用下______现象,即 效

应。 传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下 现象,即 ______效应, ______ 传感器属于这一类。

6、热电偶所产生的热电势是由 _______________ 电势和___________ 电势组成。其表达式为eab(t,t = ) ___________________ 。在热电偶温度补偿中,补偿导线

法(即冷端延长线法)是把__________________________________ 导线与热电偶配接。它的作用是___________________。

7、偏差式测量是指 ____________________________ 方法;零位测量是指 _______________________________ 方法;微差式测量是指__________________________ 方法。

二、问答题:(25分)

2、简述霍尔电动热产生的原理。(5分)

3、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。(10分)

三、分析、计算题:(35分)

3、设5次测量某物体的长度,其测量的结果分别为:9.8 10.0 10.1 9.9 10.2厘米,若忽略粗大误差和系统误差,试求在99.73%的置信概率下,对被测物体的最小估计区间。(5分)

4、在对量程为10mpa的压力传感器进行标定时,传感器输出电压值与压力值之间的关系如下表所示,简述最小二乘法准则的几何意义,并讨论下列电压-压力直线中哪一条最符合最小

二乘法准则?(10分)

(1)y=5.00x-1.05 (2)y=7.00x+0.09

(3)y=50.00x-10.50

(4)y=-5.00x-1.05

(5)y=5.00x+0.07

《传感器与检测技术》试卷

班级: 学号: 姓名: 成绩:

一、填空题:(40分) 答案

1、传感器是出信号的器件或装置传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件 以及相应的 信号调节转换电路 组成。

2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①材料和②____半导体_____体材料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①的电阻变化主要是由_电阻应变效应___ 形成的,而②的电阻变化主要是由___ 造成的。 材料传感器的灵敏度较大。

3、在变压器式传感器中,原方和副方互感m的大小与 绕组匝数成正比,与 穿过线圈的磁通____成正比,与磁回路中 磁阻____成反比,而单个空气隙磁阻的大小可用公式 ______ 表示。

4、测量过程中存在着测量误差,按性质可被分为_绝对误差____ 、 相对误差 _______ 、和 引用误差_____ 三类,其中 ___绝对误差__可以通过对多次测量结果求 平均 ____ 的方法来减小它对测量结果的影响。

5、光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应,目前所利用的光电效应大致有三大类:第一类是利用在光线作用下 __材料中电子溢出表面的_________现象,即 外光电 效应, ___光电管以及光电倍增管_ 传感器属于这一类;第二类是利用在光线作用下 材料电阻率发生改变的 ______现象,即 内光电 效应。光敏电阻 传感器属于这一类。第三类是利用在光线作用下 光势垒现象,即 _光生伏特_____效应, 光敏二极管及光敏三极管______ 传感器属于这一类。

6、热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为

=(t?t0)lnk

eeab(t,to)na在热电偶温度补偿中,补偿导线法(即??t

t0(?a??b)dt。nb

冷端延长线法)是在连接导线 和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。

【篇三:《传感器与检测技术》试题及答案】

t>一、填空:(20分)

1各种抗干扰稳定性等。(2分) 、光电传感器的理论基础是光电效应。通常把光线照射到物体表面后产生的光电效应分为三类。第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体表面的外光电效应,这类元件有光电管、光电倍增管;第二类是利用在光线作用下使材料内部电阻率改变的内光电 效应,这类元件有光敏电阻;第三类是利用在光线作用下使物体内部产生一定方向电动势的光生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表。 其表达式为eab(t,to)=nk在热电偶温度补偿中补偿导线法(即(t?t0)lna??t

t0(?a??b)dt。enb

冷端延长线法)是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。 压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。(2分)

6. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(②减小③不变)(2分)

7. 仪表的精度等级是用仪表的(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示的(2分)

8. 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ③ 变介电常数型)外是线性的。(2分)

9. 电位器传器的(线性),假定电位器全长为xmax, 其总电阻为rmax,它的滑臂间的阻值可以用rx = (① xmax/x rmax,②x/xmax rmax,③ xmax/xrmax ④x/xmaxrmax)来

计算,其中电阻灵敏度rr=(① 2p(b+h)/at, ② 2pat/b+h, ③ 2a(b+b)/pt, ④ 2atp(b+h))

1、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈

的电感量(①增大,②减小,③不变)。

2、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,(①变面积型,

②变极距型,③变介电常数型)是线性的关系。

3、在变压器式传感器中,原方和副方互感m的大小与原方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与回路中磁阻成(①正比,②反比,③不成比例)。

4、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,

传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。

5

2、电阻应变片式传感器按制造材料可分为①_金属_ 材料和②____半导体__体材

料。它们在受到外力作用时电阻发生变化,其中①的电阻变化主要是由_电阻应变效应 形成的,而②的电阻变化主要是由 温度效应造成的。 半导体 材料传感器的灵敏度较大。

3、在变压器式传感器中,原方和副方互感m的大小与 绕组匝数 成正比,与 穿过

线圈的磁通_成正比,与磁回路中 磁阻成反比,而单个空气隙磁阻的大小可用公式 __ 表示。

1.其表达式为eab(t,to)=nk(t?t0)lna??t

t0(?a??b)dt。在热电偶温度补偿中,补偿导线法enb

(即冷端延长线法)是在连接导线和热电偶之间,接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。(7分)

3.

理想空载特性曲线具有严格的线性关系。假定电位器全长为xmax,其总电阻为rmax,它

x?rmax来计算。假定加在电位器a、b之间的电压为xmax

x2?(b?h)?vmax。其电阻灵敏度ri=vmax,则输出电压为vx=。电压灵敏度xmaxat

2?(b?h)ru=i?。(7分) at的滑臂间的阻值可以用rx=

5.产生感应电势的。而霍尔式传感器为霍尔元件在磁场中有电磁效应(霍尔效应)而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移,压力。(6分)

8.测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征(5分)

1、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈的

电感量(①增大②减小③不变)。

2、平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,(②变极

距型③变介电常数型)是线性的关系。

3、在变压器式传感器中,原方和副方互感m的大小与原方线圈的匝数成(①正比反比③不成比例)

简答题

二、用镍铬-镍硅热电偶测量某低温箱温度,把热电偶直接与电位差计相连接。在某时刻,从电位差计测得热电势为-1.19mv,此时电位差计所处的环境温度为15℃,试求该时刻温箱的温度是多少度?(20分)

2 简述热电偶的工作原理。(6分)

答:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应,就是当不同材料的导

体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大,产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的大小。

3 以石英晶体为例简述压电效应产生的原理。(6分)

答:石英晶体在沿一定的方向受到外力的作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个

表面上产生符号相反的电荷,当外力去掉后,恢复到不带电的状态;而当作用力方向改变时,电荷的极性随着改变。晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。这种现象称为正压电效应。反之,如对石英晶体施加一定变电场,晶体本身将产生机械变形,外电场撤离,变形也随之消失,称为逆压电效应。

石英晶体整个晶体是中性的,受外力作用而变形时,没有体积变形压电效应,但它具有

良好的厚度变形和长度变形压电效应。

4 简述电阻应变片式传感器的工作原理(6分)

答:电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻

值相应发生变化。

1、什么是传感器动态特性和静态特性,简述在什么频域条件下只研究静态特就能够满足通

常的需要,而在什么频域条件下一般要研究传感器的动态特性?(10分)

答:传感器的特性是指传感器所特有性质的总称。而传感器的输入输出特性是其基本特性,一般把传感器作为二端网络研究时,输入输出特性是二端网络的外部特性,即输入量和输出量的对应关系。由于输入量的状态(静态、动态)不同分静态特性和动态特性。静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入-输出特性。动态特性指当输入量随时间变化时传感器的输入-输出特性。可以从时域和频域来研究动态特性

2、简述霍尔电动势产生的原理。(5分)

答:一块半导体薄片置于磁感应强度为b的磁场(磁场方向垂直于薄片)中,当有电流i流过时,电子受到洛仑兹力作用而发生偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子,因此后端面带负电,前端面带正电,在前后端面形成电场,该电场产生的力阻止电子继续偏转当两力相平衡时,电子积累也平衡,这时在垂直于电流和磁场的方向上将产生电场,相应的电势称为霍尔电势uh。

3、分析应变片式传感器在使用单臂电桥测量电路时由于温度变化而产生测量误差的过程。(10分)

答:在外界温度变化的条件下,由于敏感栅温度系数?t及栅丝与试件膨胀系数(?g与?s)之差异性而产生虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。

二、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度,它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消除和减小寄生电容影响的几种方法和原理。(15分)

三、在生产过程中测量金属板的厚度,非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。试简要叙述说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。(15)

1 光纤传感器的工作原理。(4分)

答:光导纤维工作的基础是光的全内反射,当射入的光线的入射角大于纤维包层间的临界角时,就会在光纤的接口上产生全内反射,并在光纤内部以后的角度反复逐次反射,直至传递到另一端面。

光纤传感器利用光导纤维,按其工作原理来分有功能型(或称物性型、传感型)与非功能型(或称结构型、传光型)两大类。功能型光纤传感器其光纤不仅作为光传播的的波导,而且具有测量的功能。非功能型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介,还需加上其他敏感元件才能组成传感器。

5、什么是传感器静态特性。(4分)

答:传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入—输出特性。

三、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势?说明势电偶测温原理及其工作定律的应用。分析热电偶测温的误差因素,并说明减小误差的方法(10分)

答:①热电动势:两种不同材料的导体(或半导体)a、b串接成一个闭合回路,并使两个结点处于不同的温度下,那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势,通称热电势。

②接触电动势:接触电势是由两种不同导体的自由电子,其密度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接触点的温度,而与导体的形状和尺寸无关。

③温差电动势:是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生的一种电势。

④热电偶测温原理:热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。所谓热电效应,就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时,若两个结点的温度不同,那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温差越大,产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大小,就可测得温度的大小。

⑤热电偶三定律

a中间导体定律

热电偶测温时,若在回路中插入中间导体,只要中间导体两端的温度相同,则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温时,连接导线及显示一起等均可看成中间导体。

b中间温度定律

任何两种均匀材料组成的热电偶,热端为t,冷端为t0时的热电势等于该热电偶热端为t冷端为tn时的热电势与同一热电偶热端为tn,冷端为t0时热电势的代数和。

应用:对热电偶冷端不为0c时,可用中间温度定律加以修正。

热电偶的长度不够时,可根据中间温度定律选用适当的补偿线路。

c参考电极定律

如果a、b两种导体(热电极)分别与第三种导体c(参考电极)组成的热电偶在结点温度为(t,t0)时分别为eac?t,t0?,ebc?t,t0?,那么爱相同温度下,又a、b两热电极配对后的热电势为 0

eab?t,t0??eac?t,t0??ebc?t,t0?

实用价值:可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中,只要获得有关热电极与标准铂电极配对的热电势,那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电势便可由上式求得,而不需逐

个进行测定。

⑥误差因素:参考端温度受周围环境的影响

措施:a 0c恒温法 b计算修正法(冷端温度修正法)c仪表机械零点调整法

d热电偶补偿法e电桥补偿法f冷端延长线法

四、霍尔元件能够测量哪些物理参数?霍尔元件的不等位电势的概念是什么?温度补偿的方法有哪几种?请详细推导分流法。(10分)

答:霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。

霍尔组件的不等位电势是霍尔组件在额定控制电流作用下,在无外加磁场时,两输出电极之间的空载电势,可用输出的电压表示。

温度补偿方法:

a 分流电阻法:适用于恒流源供给控制电流的情况。

b 电桥补偿法

五、论述ccd的工作原理,如何用设计一台摄像机。7.4(6分)

答:ccd是一种半导体器件,在n型或p型硅衬底上生长一层很薄的sio2,再在sio2薄层上依次序沉积金属电极,这种规则排列的mos电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构

成了ccd芯片。ccd可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况,脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱,输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置,这就起到图像传感器的作用。

一、简答题(30分,6分/题)

1、 从传感器的静态特性和动态特性考虑,详述如何选用传感器。

答:考虑传感器的静态特性的主要指标,选用线性度大、迟滞小、重复性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰稳定性高的传感器。考虑动态特性,所选的传感器应能很好的追随输入量的快速变化,即具有很短的暂态响应时间或者应具有很宽的频率响应特性。

2、 直流电桥和交流电桥有何区别?直流电桥的平衡条件是什么?应变片式电阻传感器、

自感式、互感式、涡流式、电容式、热电阻式传感器分别可采用哪种电桥作为测量电路?

答:根据电源不同分为直流和交流电桥。直流电桥优点:高稳定度直流电源容易获得,电桥平衡电路简单,传感器至测量仪表的连接导线分布参数影响小。但是后续要采用直流放大器,容易产生零点漂移,线路也较复杂。交流电桥在这些方面都有改进。直流电 0

桥平衡条件:r1/r2=r3/r4 ,r1r4=r2r3。

3、 以自感式传感器为例说明差动式传感器可以提高灵敏度的原理。 w2?0s0解:l0? 2l0

w2?0s0w2?0s0w2?0s0?l0l?l?l0?1? 2(l0??l)2l02l0?l??l?0?

2?2l0??l??l1?差动式灵敏度:s...? ??l0?l0?l0????

2?l0??l??l??1?与单极式传感器灵敏度s...?比较 l0?l0?l??0

灵敏度提高一倍,非线性大大减少。

4、 光电池的工作原理,指出它应工作在电流源还是电压源状态。

答:光电池是基于光生伏特效应制成的,是自发电式;是有源器件。它有较大面积的p一n结,当光照射在p一n结上时则在结的两端出现电动势。它应工作在电压源状态。

5、 按照传感型(功能型)和传输型光纤传感器的特点应该选用哪种光纤(单模/多模),

为什么?

答:功能型(或称物性型、传感型)光纤不仅作为光传播的波导而且具有测量的功能。它可以利用外界物理因素改变光纤中光的强度、相位、偏振态或波长,从而对外界因素进行测量和数据传输。可分为振幅调制型、相位调制型及偏振态调制型。多模单模皆可非功能型(或称结构型、传光型) 其光纤只是作为传光的媒介,还需加上其它敏感元件才能组成传感器。多模。

6、 传感器的定义和组成框图?画出自动控制系统原理框图并指明传感器在系统中的位

置和作用。

答:传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即检测与控制之首。传感器是感知、获取与检测信息的窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息都要通过传感器获取并通过它转换成容易传输与处理的电信号,其作用与地位特别重要。

组成框图:自动控制系统原理框图:

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