傳感器試題9答案

傳感器與檢測(cè)技術(shù)試題9班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：成績(jī)：簡(jiǎn)答題（30分，6分/題）傳感器的定義和組成框圖？畫出自動(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。組成框圖如下：自動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖如下：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。試列出你所學(xué)過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？（各大于3種）答：非接觸式測(cè)量：a） 熱電式傳感器：測(cè)量溫度b） 光纖傳感器：測(cè)量光信號(hào)c） 核輻射傳感器：測(cè)量核輻射粒子接觸式測(cè)量：a） 電位器式壓力傳感器：測(cè)量壓力b） 應(yīng)變片式電阻傳感器：測(cè)量電阻值c） 應(yīng)變式扭矩傳感器：測(cè)量扭矩以自感式傳感器為例說明差分式傳感器可以提高其靈敏度的原理。答：?jiǎn)螛O式自感傳感器的靈敏度為：△LL△Lf△112 ]S= =-—01—一+—+??-△llll0_ 0k0)差分式傳感器的靈敏度為:2Lf△112 ]01++??-ll0_k0)S=由此可見，與單極式比較其靈敏度提高一倍，非線性大大減小。光電效應(yīng)可分為哪三種類型，簡(jiǎn)單說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：a） 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。b） 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。c） 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)生一定方向的電動(dòng)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。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？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。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：9.810.010.19.910.210.115cm，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。解：答：忽略最后一個(gè)值，平均值I=丸8+1°+ +丸9+1°?3+ =10.03，p1=9.8-10.03=-0.23,p2=-0.03,p3=0.07,p4=-0.13,p5=0.27,p6=0.07

5寸此」6=e=0.184 1n-2則最小估計(jì)區(qū)間%=X+36=10.03土3X0.18=9.49~10.57。2.圖示電荷放大器中Ca=100pF,Ra=8,R=8,r=8,CF=10pF。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90pF/m的電纜，其最大允許長(zhǎng)度為多少？r<1%C+Cr<1%C+CC+(1+A0)CF解得C9.09x10-10=9.09x10-10L= m=解得C90x10-12二 、1.感器的動(dòng)態(tài)特性達(dá)不到要求怎么辦?答：分析/證明題（二 、1.感器的動(dòng)態(tài)特性達(dá)不到要求怎么辦?答：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？如果選用傳熱電偶產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)由哪幾種電動(dòng)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)組成的。接觸電動(dòng)勢(shì)有時(shí)又稱為珀?duì)柼妱?dòng)勢(shì)；而單一導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢(shì)也稱湯姆遜電動(dòng)勢(shì)。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a夾角，那么UH="Bcosa屆爾元件越薄（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=^B/d）xfi（］/b）當(dāng)場(chǎng)=2時(shí)，六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2：1為什么要對(duì)應(yīng)變片式電阻傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，分析說明該類型傳感器溫度誤差補(bǔ)償方法。答：在外界溫度變化的條件下，由于敏感柵溫度系數(shù)at及柵絲與試件膨脹系數(shù)（Pg及0s）之差異性而產(chǎn)生虛假應(yīng)變輸出有時(shí)會(huì)產(chǎn)生與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)的誤差，所以必須補(bǔ)償溫度誤差的措施。通常溫度誤差補(bǔ)償方法有兩類：a） 自補(bǔ)償法：包括單絲自補(bǔ)償法和組合式自補(bǔ)償法b） 線路補(bǔ)償法四、 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-20?80