中南大學(xué)《傳感器原理及應(yīng)用》考試試卷(含答案)

精品文檔就在這里精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有--------------中南大學(xué)考試試卷2011 -- 2012 學(xué)年1 學(xué)期 時間100分鐘傳感技術(shù) 課程32學(xué)時2.5學(xué)分考試形式：開卷0970%注意：請將答案寫在答題紙上，標(biāo)明大、小題號，填空題要將每個空的序號寫上。一、填空（35分，每空1分）（（變片的應(yīng)變靈敏系數(shù)比制成該應(yīng)變片的金屬材料的應(yīng)變靈敏系數(shù)3。（6，因此，要滿足要求，則前面所說的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)有一定的度。轉(zhuǎn)換成電信號輸出。高頻反射式電渦流傳感器實際是由（10）和（11）磁感應(yīng)相互作用，因此，在能夠構(gòu)成電渦流傳感器的應(yīng)用場合中必須存在材料。非功能型光纖傳感器中的光纖僅僅起傳輸光信息的作用，功能型光纖傳感器是把光纖作為（13）元件。光纖的NA值大表明光纖14。為提高壓電器件的靈敏度，常采用兩個或多個壓電片組合，其中串聯(lián)連接方式適用于(16)(17)輸出、測量(18)信號的場合。光照使半導(dǎo)體電阻率變化的現(xiàn)象稱為(19)效應(yīng)，基于此效應(yīng)的器件除光敏電阻外還有處于(20)(21)量與輸出光電流(電壓)之間的關(guān)系特性。熱電偶產(chǎn)生熱電勢有兩個條件，一是必須使用(23)材料作熱電極，二是其兩端（24）定熱電偶分度表的理論基礎(chǔ)是定律?；魻栐枰M(jìn)行溫度補償?shù)脑蚴且驗槠洌?6）系數(shù)和（27）需要構(gòu)造一個2。決定一階傳感器系統(tǒng)工作頻率范圍的參數(shù)是2。用傳感器測試400Hz的正弦信號時，(31現(xiàn)有霍爾式、電渦流式和光電式三種傳感器，設(shè)計傳送帶上塑料零件的計數(shù)系統(tǒng)時，應(yīng)選其中的300~400℃，要求實現(xiàn)高精度3。12.把變氣隙型自感傳感器和變極距型電容傳感器都做成差動式傳感器的好處除了（34）靈敏度外，還可以（35）非線性，并減小外界因素的影響。 精品文檔 精品文檔就在這里二、簡答題（前三小題必答，每題7分，后五小題任選三題，每題6分，共39）列舉四種計算傳感器線性度的方法，說明各種方法的特點。以差動電容傳感器為例，簡要分析說明差動結(jié)構(gòu)型傳感器差動測量的原理與獲得的益處。下表為某熱電偶的分度表，測量電路如圖所示，數(shù)字電壓表的讀數(shù)為4.10mV，熱電偶與電壓表用補償導(dǎo)線連接，請問被測溫度Tx溫度/℃203040508090100110120130140熱電勢/mV0.801.201.602.023.263.384.104.514.905.305.73壓電傳感器為何不能測靜態(tài)量？用它來測量慢速變化信號時，對傳感器電路有何要求？簡要說明差動變壓器中零點殘余電壓的產(chǎn)生原因，并指出減小和消除它的有效措施。7、試說明光纖的導(dǎo)光原理。8.霍爾元件為何存在不等位電勢？請說明補償不等位電勢的方法。三、分析和方案設(shè)計（12+7+7=26）F分析12分：有四片完全相同的金屬應(yīng)變片（靈敏系120和一個等截面懸臂梁（b=2cm、厚h=0.5cm，彈性模量E2×107N/cm2（1）l上如何布置應(yīng)變片、如何接成電橋，能使得應(yīng)變最大且傳 X感器的輸出電壓靈敏度最高；畫出相應(yīng)的布片示意圖和接橋電路（2）分析說明環(huán)境溫度變化時，這個方案的測量結(jié)果是否變化（3）電橋供電電為5V時，若電橋輸出電壓為 2.25mV，被測重量為多少?不計橫向效應(yīng)影響，應(yīng)變6lx F，其中l(wèi)lx bh2E x x簡單方案設(shè)計（任選二題，每題714）請說明選用何種工作原理的傳感元件，給出系統(tǒng)組成簡略示意圖，說明測量方法及改善測量精度的措施。設(shè)計組合傳感器測量系統(tǒng)方案。畫出系統(tǒng)組成示意圖、說明系統(tǒng)工作原理。一個簡單的家居智能系統(tǒng)要求：有盜賊從大門進(jìn)入時可及時發(fā)現(xiàn)，并能提示盜賊可能攜帶精品文檔精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有精品文檔就在這里-------------各類專業(yè)好文檔，值得你下載，教育，管理，論文，制度，方案手冊，應(yīng)有盡有-------------- 精品文檔 精品文檔 有刀、槍等金屬器械；當(dāng)玻璃窗被砸壞時能及時報警；當(dāng)廚房失火時能及時報警；試：①選擇合適的傳感器進(jìn)行合理的安裝完成以上功能；②說明各傳感器如何完成相應(yīng)的功能。2011年《傳感技術(shù)》考試參考答案與評分要點三、填空（35分，每空1分）（1）（）電阻率變化or（3）4）（5）輸出）（7）（8）相對濕度（）1）（1）被測體or導(dǎo)體；（12）（13）（1）集光能力強or允許入射到光纖內(nèi)傳播的光的入射角大；（15）（16）（1）（1）（19）20）反向偏置or反（2）（2）（23）不同or兩種金屬（2）溫度不同（2）中間溫度霍爾系數(shù)or靈敏系數(shù)（2材料電阻28（29時間常數(shù)3120（310.6-0.8or0.（3）33）3）（3）減小or降低。四、簡答題（前三題每題7分，后五題選三，每題6分，答出相應(yīng)要點得對應(yīng)分值）理論/單，短基點的誤差為零，中間誤差偏大；最小二乘法擬合：可用計算機求解，在全量程范圍內(nèi)的平均誤差最小，但最大正、負(fù)誤差不相等，誤差也可能偏大；最佳直線法（獨立線性度：求解相對復(fù)雜，但最大正、負(fù)誤差相等，偏差?。谐鏊姆N方法得4分，少一種特13分）以變極距式電容傳感器為例：設(shè)傳感器初始電容為C。ddC變化C。所以C'CC C1

1 分）d/d1dd 1/d 2 3

d

d

d

d 分 采用差動工作方式時，初始時兩電容的參數(shù)全相等，當(dāng)兩極距一增、一減變化時，取兩電2C

d4

（2分?？梢?，差d 1 d d 動工作使電容傳感器獲得靈敏度增大一倍、非線性明顯減小的益處分。Tx為110表讀數(shù)得該熱電偶在Tx2020度時該熱電0.79mVTx04.50mVTx為110（3分，說明兩次查表或用修正法計算得22分）（4分(2分)，使測量回路時間常數(shù)大到能滿足允許誤差要求。分采用補償線路分。0℃是制定的，實用中若冷端溫度不為0℃會產(chǎn)生誤差分分。90度，形成全反射，使得光不會進(jìn)入包層而只在纖芯內(nèi)（3分內(nèi)的入射進(jìn)入光纖的光才能實現(xiàn)全反射分。（3分爾元件可等效為一個四臂電橋（圖省略，給其中與某一霍爾電勢輸出端相鄰的兩個橋臂并聯(lián)可調(diào)電阻的方式，通過調(diào)節(jié)電阻是電橋平衡，從而消除不等為電勢（3分）R1FR1FR3lX1）布片分）如右圖所示和R3R4在對應(yīng)R1R3位值的下表面、接線分）圖所示時，形成差動全橋時傳感器有最高靈敏度。2）根據(jù)全等臂差動電橋的輸出：U R RU i( 1

R

R UK4) i

UR R1 R R1 2inR4R3Uo3o 4 R R R R31 2 3

4 1 2 3 4各應(yīng)變片的熱應(yīng)變相等，在電橋的輸出中相互抵消，不影響電橋輸出，使結(jié)果不變分。3）因

615F

，由UK

529106F2.25103F=25（N）x 20.522107 4 x（只要給出的表達(dá)式正確，未計算出結(jié)果也可給4分2．簡單方案設(shè)計（）選用電渦流或霍爾傳感器3。如圖所示，在待測轉(zhuǎn)軸上安裝一調(diào)制盤，齒數(shù)為分。采用電渦流傳感器（若采用霍爾傳感器，則需要在霍爾元件前面或后面安裝一片磁鋼整形后送頻率計，測出頻率（2分60f/Z轉(zhuǎn)。放大整形測頻電路放大整形測頻電路電渦流探頭1輸出轉(zhuǎn)軸（圖3分）選兩只電渦流傳感器3分距3分，由兩傳感器之間的間距減去兩傳感器與柱面的距離可得被測體直徑3分。圖1分）略?；蛘?，選兩個直射式光電傳感器，選用光敏二極管3分確定兩傳感器直射光中心線之間的距離和各自的光通路寬度，同時使兩光電傳感器的直射光各有一部分被與圓柱體遮擋分。由光敏二極管輸出的光電信號強度分別得到柱體所遮擋的陰影深度，計算由兩傳感器之間的中心間距減去兩傳感器光通路寬度的一半，再加上由