《傳感器應(yīng)用技術(shù)》模擬試卷三答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

PAGE4本試卷共4道大題，滿分100分。本試卷共4道大題，滿分100分。一、填空題（本大題20分，每空1分）1、傳感器靜態(tài)特性指標(biāo)包括靈敏度、線性度_、_重復(fù)性__及遲滯現(xiàn)象。2、傳感器動(dòng)態(tài)特性可將傳感器分為零階系統(tǒng)、一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)。3、金屬應(yīng)變片在金屬絲拉伸極限內(nèi)電阻的相對(duì)變化與_應(yīng)變_成正比。4、一應(yīng)變片，所受應(yīng)變?chǔ)艦?000μ，若取Ks=3，n=1，非線性誤差為5、電阻應(yīng)變傳感器橋式測(cè)量電路半橋時(shí)測(cè)量靈敏度為6、光電管和光電倍增管屬于外光電效應(yīng)器件包括7、內(nèi)光電效應(yīng)器件包括光電池、光敏電阻和光敏二極管、光敏三極管。8、變面積型電容傳感器分為直線位移型、_扇型、柱面板型三種結(jié)構(gòu)。9、一個(gè)熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)為，當(dāng)打開(kāi)其冷端串接與兩熱電極材料不同的第三根金屬導(dǎo)體時(shí)，若保證已打開(kāi)的冷端兩點(diǎn)的溫度與未打開(kāi)時(shí)相同，則回路中熱電勢(shì)保持不變。10、利用熱電偶測(cè)溫時(shí)，只有保持冷端溫度不變的條件下才能進(jìn)行。11、壓電效應(yīng)分為內(nèi)壓電效應(yīng)和外壓電效應(yīng)。12、數(shù)值孔徑是表征光纖集光本領(lǐng)的一個(gè)重要參數(shù)，即反映光纖接收光量的多少。二、名詞解釋（本大題20分，每題4分）1、傳感器靜態(tài)特性：傳感器的靜態(tài)特性是指被測(cè)量的值處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的輸出與輸入的關(guān)系。2、橫向壓電效應(yīng)：沿壓電晶體機(jī)械軸方向施加力，使壓電晶體產(chǎn)生電信號(hào)的壓電效應(yīng)稱橫向壓電效應(yīng)。3、暗電流：光傳感器接入電路后，即使沒(méi)有光照射沒(méi)有余熱電子發(fā)射、場(chǎng)致發(fā)射和晶格振蕩激發(fā)載流子，使電路有電流輸出，此電流稱為暗電流。4、傳光型光纖傳感器：光纖僅僅起傳輸光的作用，它在光線端面或中間加裝其他敏感元件感受被測(cè)量的變化，這種光纖傳感器稱傳光型光纖傳感器5、接觸電勢(shì)：兩種導(dǎo)體在溫度T中接觸，在接觸點(diǎn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱接觸電勢(shì)。得分：得分：授課專業(yè)班級(jí)：三、簡(jiǎn)答（本大題20分，每題5分）三、簡(jiǎn)答（本大題20分，每題5分）1、推導(dǎo)變面積型直線位移式電容傳感器電容量C與初始電容及a、b、x間關(guān)系式。解：2、說(shuō)明石英晶體產(chǎn)生壓電效應(yīng)的原因。因?yàn)镻=ql,q為電荷量，l為正負(fù)電荷之間距離。此時(shí)正負(fù)電荷重心重合，電偶極矩的矢量和等于零，即P1+P2+P3=0，所以晶體表面不產(chǎn)生電荷，即呈中性。當(dāng)石英晶體受到沿x軸方向的壓力作用時(shí)，晶體沿x方向?qū)a(chǎn)生壓縮變形，正負(fù)離子的相對(duì)位置也隨之變動(dòng)。此時(shí)正負(fù)電荷重心不再重合，電偶極矩在x方向上的分量由于P1的減小和P2、P3的增加而不等于零。在x軸的正方向出現(xiàn)負(fù)電荷，電偶極矩在y方向上的分量仍為零，不出現(xiàn)電荷。（2分）當(dāng)晶體受到沿y軸方向的壓力作用時(shí)，P1增大，P2、P3減小。在x軸上出現(xiàn)電荷，它的極性為x軸正向?yàn)檎姾?。在y軸方向上仍不出現(xiàn)電荷。（2分）如果沿z軸方向施加作用力，因?yàn)榫w在x方向和y方向所產(chǎn)生的形變完全相同，所以正負(fù)電荷重心保持重合，電偶極矩矢量和等于零。這表明沿z軸方向施加作用力，晶體不會(huì)產(chǎn)生壓電效應(yīng)。3、說(shuō)明光電管工作原理。答：陰極撞在玻璃管內(nèi)壁上，其上涂有光電發(fā)射材料，陽(yáng)極通常用金屬絲變成矩形或圓形，置于玻璃管的中央。當(dāng)光照射在陰極上時(shí)，中央陽(yáng)極可以收集從陰極上逸出的電子，在外電場(chǎng)作用下形成電流。4、通過(guò)回路分析推導(dǎo)熱電偶工作基本定律中的中間導(dǎo)體定律。解：列回路熱電勢(shì)方程：（根據(jù)分析過(guò)程給分）

四、計(jì)算分析題（本大題40分四、計(jì)算分析題（本大題40分，每題20分）分析電阻應(yīng)變式傳感器橋式測(cè)量電路輸出電壓與電壓變化量間的關(guān)系。解：當(dāng)電橋平衡時(shí)，即若不平衡，假設(shè)每個(gè)電阻的變化量分別為，，，，則：忽略分母中項(xiàng)、分子中的二次交叉項(xiàng)，整理得：因?yàn)椋裕核匀羧〉梅郑旱梅郑菏谡n專業(yè)班級(jí)：2、分析電容傳感器測(cè)量電路的脈沖寬度調(diào)制電路工作原理。2、分析電容傳感器測(cè)量電路的脈沖寬度調(diào)制電路工作原理。解：C1、C2為差動(dòng)式電容傳感器,電阻R1=R2,A1、A2為比較器。當(dāng)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于某一狀態(tài),Q=1,=0,A點(diǎn)高電位通過(guò)R1對(duì)C1充電,時(shí)間常數(shù)為τ1=R1C1,直至F點(diǎn)電位高于參比電位U,比較器A1輸出正跳變信號(hào)。與此同時(shí),因=0,電容器C2上已充電流通過(guò)VD2迅速放電至零電平。A1正跳變信號(hào)激勵(lì)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),使Q=0,=1,于是A點(diǎn)為低電