传感器与检测技术试题及答案.docx

传感叁与检技术试B、桃型（20分）1,潮系统存醇态特性指标主要有线性度、迟滞、更复性、分讲力、粒定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。（2分）2、农尔元件灵敏度得物理意义就就是表示在单位磁感应强度相单位控制1.流时得翟尔电劳大小。2、光电传感器将理论基础就就是光电效应。通常把光或照射到物体表面后产生得光电效应分为三类。第一类就就是利用在先爱作用下光电子选出物体表面得外光电效应.这类元件有光史管、光电倍增管;第二类就就是利用在光线作用r使材料内部电阻率改变得内光电我应,这美元件有光钺电阻;第三类就就是利用在光战作用下使物体内部产生一定方向电动势科先生伏特效应,这类元件有光电池、光电仪表,4.热电偶所产生得热一势就就是两种导体得接触电势和单一导体得温差U势组成乐其表达式为Iab（T,T<>）=-（T-Tj1.n.+11jv-1,）d0在热电偶CNB温度补偿中补偿导致法（即冷端延长线法）就就是在连接导线和热电偶之间,接入延长我,她得作用就就是将热电偶得参考第移至高热源较远并且环境温度较犯定赞也玄丛诚4虫遇运度变化存炎脸.5、压磁式传感器得工作原理就就是:某些铁磁物质在外界机械力作Jf1.下,其内部产生机械压力,从而引起极化现家,这种现象称为正压电效应。相反,某些铁磁物质在外界磁场存作用下会产生枇潮变形,这种现彖称为负压电效应。（2分）6、变气隙式自感传感器,当街跳移动靠近帙芯时,铁芯上得线围电感（加减小不变）（2分）7、仪表得新度等级就就是用仪表符（相对误是绝对误差引用误是）来表示得（2分）8、也容传感器得射人被测量与榆出被测量间得关系.除（变面积型变极距型变介电常数型）外就就是线性得，（2分）9、电位器传器得（线性）,假定电位器全长为Xmax,其息电阻为RmaX,她得滑忖间行阻值可以用Rx=（XmaXZxRmaxjZxXmaxRmaX,XmaxZXRinaxX/XmaxRjnax）来计算,其中电阻灵敏度Rr=（I）2p（b+h）/A,2pAt/b+h,2A（b+b）pt,2tp（b+h）I、变面积式自感传感器,当衔扶移动使磁路中空气嫌隙吞面枳增大时,扶心上段图得也感量（增大,减小,不变）。2、在平行极板,容传感器得输人被测量与检出,容值之间将关系中.（变面显,变极距型,变介电畲数型）就就是我性得关系，3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M得大小与原方或国得匝效成（正比,反比,不成比例）,与副方级图得匝教成（3正比,反比,不成比例，与回路中磁阻成（正比,反比,不成比例。4、传感器就就是能感受规定存被测量并按照一定规律转换成可用输出信号得器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量得敏感元件和产生可用信号检出科转换元件以及相应褥信号训节转换电路组成。5、热电偶所产生褥热电热就就是由两种导体得接触电热和单一导体得滥名电热蛆成。2、电阻应变片犬传感器按制造材料可分为金/一材料和半导他一体材料。她们在受到外力作用叶电限发生变化,其中得电阻变化主要就就是由一,阳应变效应形成得,而得电阻变化主要就就悬由温度效应造成得。半导体材料传感器得灵敏度较大。3、在变压器式传感器中,原方和副方互感M得大小与烧如匝软成正比.与穿过线图将磁通一成正比,与磁包路中磁E良成反比,而单个空气原磁阻得大小可用公式表示。1、热电偶所产生得热一就就是由两种导体得按触电势和单一导体得温差电势如成得,其表达式为1.（TG=K（T-T.）E察+R（、-0必。在热电eN«:偶温度补隹中,补傍导或法（即冷巡延长或法）就就是在连接导战和热电偶之间,接入延长戏地得作用就就是将热电偶得参考移至离热源较远并且环境温度较稳定得地方,以减小冷端温度变化将影响O（7分）3、电位或电阻传感器按朴性不同,可分为同性电位粉和非线性电位器。线性电位器将理想空就挣性曲线具有严格存线拄关系。假定电位名全长为XmaX,其总也限为RmaX.她得清格间得阻位可以用Rx=-X-Rmax来计舁。假定加X1.naX在电位WA、B之间得也任为VmaX,则给出电压为VX=JVmaxo其电阻Xmax灵敏度R尸型譬叱电压灵敏度R1=I"对。（7分）AtAt5、磁电式传感器就就是利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端产生感应电势得。而美尔式传感器为我尔元件在磁场中有电磁效应（培尔效应）而检出电势得。农尔式传感器可用来测量电流,磁场,位移,压力。伯分）8、测量系统将价态林性指标通常用榆入量与榆出量得对应关系来表征（5分）1、受面积式自感传感器,当街铁移劫使球路中空飞筵球得面积增大时,铁心上线图得电感堂（增大减小不变）。2、平行极板电容传感粉将输入被测量与输出电容值之何得关系中,（变面积型变极距型变介电畲数型）就就是纥比得关系，3、在变质器式传感器中,原方和副方互感M得大小与原方或图得匝数成（X）正比反比不成比例简答题二、用快格一集硅热业偶测量关低温箱温度,把热电偶贪接与电位差计相连按。在某时刻,从电位是计测得热电势力、19mV,此时电位是计所处将环境温度为15C,试求该时刻温箱得温度就就是多少度？（20分）媒格一集硅热电偶分度太测量端温012345678度C羯,1.-势(mv)-20-0,77-Ox81-0、84一0、88-0、920、96-0、99-1、03-KO7-1,10-10一0、39-Q.43-0、47-Ox51-Ox55-0、59-0»62-0,660、70一0、74-0-0、OO-Ox04-0,080、12-0、16-0、20-0、230、27一0、31-0、35+00、000、040、080、120、1,60、200、240、2«0、320、36+100、400、440、480、520、560,600、64O4680.720、76+200、800X840、880、920、961、001、041、081、121、162简述热也偶得工作原理,（6分）答:热电偶得测温原理基于物理得“热电效应”。所谓热电效应,就就就是当不同材料得导体扭成一个闭合回路时,若两个结点将温度不同,那么在回路中将会产生电动势得现窠。两点间得温居越大,产生存电动势就越大。引入适当得测量电路测量也动势得大小,就可测得温度得大小。3以石英晶体为例简述压电放应产生得原理。（6分）答:石英晶体在沿一定得方向受创外力得作用变形时,由于内部电极化现象同时在两个及面上产生符号相反科电荷,当外力去掉后,饮发到不带电得状态;而当作用力方向改变时,电荷得极性成卷改变。搪体受力所产生得电荷量与外力得大小成正比。这种现象称为正压电我应。反之,如对石英跖体地加一定变电场.晶体本身将产生相城变形.外电场撤离,变形也逋之消失楙为逆压电效应。石英Ift体整个Ift体就就是中性得及外力作用而变形时,没有体积变彩压电效应,但她具有良好得厚度变形和长度变形氏电效应。4简述电阻应变片式传感器科工作原理（6分）答:电阻应变片得工作原理就就是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形叱她得电阻值相应发生变化。1、什么就就是传感器动态特性和价态特性,简述在什么频域条件下只研究龄态特就能移满足通常得富要,而在什么领域条件下一般要研究传感器得动态特tt?（10分）答:传感痣得特性就就是指传心名所将有性质符总称。而传感器得输人输出特性就就是其基本特性,一般把传感器作为二端网络研究时,输入输出特性就就是二埔网络得外部料性,即输入量和检出量将对应关系。由于输人量得状态（吩态、动态）不同分薛态特性和动态特性,3态特性就就是指当输入量为常2或变化极慢时传感器将人-检出特性。动态特性指当给人量随时间变化时传感器得将人一榆出特性，可以从时域和领域来研究动态特性2、简述宗尔屯劫劳产生得原理。（5分）答:一块半导体薄片近于磁感应强度为B得磁场（磁场方向垂直于薄片）中,当有电流I流过时,电子殳到洛仑攻力作用而发生偏转，站果在半导体港后满面上电子有所积累。而前端面续少乱子,因此后端面带负也前端面带正电,在前后端面形成电场,该电场产生褂力阻止电子维埃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得方向上将产生也场.相应得电势称为宗尔业势1.：H°3、分析应变片式传感器在使用单密电桥测量旬路时由于温度变化而产生测量误居得过程，（10分）答:在外界温度变化得条件下,由于敏感视温度系数火及树丝与试件膨胀系数（凡与4）之差异性而产生虚假应交檎出有时会产生与真实应变同数量技得误差。二、寺生电容与电容传感2§相关联影响传感器得灵敏度,她将变化为虚假信号影响传感器得精度。试阐述消除和减小寄生电容影响得几种方法和原理，（15分）三、在生产过程中测量金属板得厚度,非金属板材得彼层厚度时常用涡流传感器C试简要依述说明利用涡流传感器测站金属板厚度符工作原理及实现工艺。（15）1光纤传感器得工作原理。（4分）答:先导纤维工作得基础就就是先得全内反射,当射入科光线将入貂角大于纤维包层间得临界角时,就会在光纤得按口上产生全内反射,并在光纤内部以后得角度反发逐次反射,直至传递到另一笫面。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。功能型光纤传毒器其光纤不仅作为光传播得郤波导,而且具有测量得功能。非功能型光纤传感器具光纤只就就是作为传光得媒介,还需加上其她敏感元件才能姐成传感器。5、什么就就是传感器静态特性。（4分）答:传感痣得济态特性就就提指当输入至为常量或变化极慢时传感器输入一捺出特性,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得应用。分析热电偶测温符误差因素,并说明减小误差存方法（10分）答:热电动势:两种不同材料得导体（或半导体）A、B串接成一个闭合回路,并使两个转点处于不同得温度下,那么回路中就会存在热电势。因而有电流产生相应得热电势称为温差也势或塞贝克也势,通称热电势。般触也动朔接触电势就就是由两种不同导体得自由电子,其密度不同而在接触处形成得热电势。她得大小取决于两导体得性质及接触点将温度,而与导体科形状和尺寸无关。温差电动势:就就是在同一根导体中,由于两端温度不同而产生将一种电%热电偶测温原理:热电偶得测温原理层于物理得“热也效应”。所谓热电放应,就就就是当不同材料得导体组成一个闭合回路时,若两个结点得温度不同,那么在回路中将会产生电动势得现象。两点间得温是越大,产生得电动势就越大.引入适当得测电路测量电动势得大小,就可测得温度将大小。热电偶三定律a中阿导体定律热电偶测温时,若在回路中插入中问导体,只要中问导体两用得温度相同,则对热电4卦回路总得热业势不产生影响。在用热电偶测温时,连接导段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蛆成符热电偶.热端为T,冷跳为7；时得热电势等于该热如偶热就为T冷端为7；时用热电势与同一嬉电偶热端为兀,冷端为7；时热电势褂代效和G应用:对热电偶冷端不为°”c时,可用中间温度定律加以修正。热电偶将长度不够时,可根据中间温度定律选用适当将补偿或路，C参考电极定律如果A、B两种导体（热也极）分别与第三种导体C（冬考电极）也成得热电偶在姑点温度为（T,7；）时分别为£”.（7/），品式/八），那么爱:相同温度下,又A、B两热电极品对后符热电势为实用价值:可大大筒化热电偶得过配工作。在实除工作中,只要获得有关热电极与标准的电极配对得热电势,那么由这两钟热电极配对如成热电偶得热电势便可由上式求得,而不需逐个进行测定。误差因都参考端温度受周围环境符影响措施:aO"C恒温法b计算修正法（冷端温度修正法）c仪表玩诚率点调祭法d热电偶补偿法C电桥补偿法f冷端延长线法可、在尔元件能够测量哪些物理参数？我尔元件科不等位电务得概念就就是什么？温度补隹得方法有哪几种？清详细推导分流法。（10分）答:戈尔姐件可测电磁场、电流、位移、压力、振劫、於速等。霍尔组件得不等位电势就就是霍尔组件在胡定拄制电流作用下,在无外加磁场时,两椅出也板之间得空战电势,可川榆出得t压表示。温度补俟方法：a分流电阻法:适用于恒流通供给控制电流得情况。b电桥补偿法五、论述CCD科工作原理,如何用设计一台报像机。7、4（6分）冬:CCD就就是一种半导体器件,在N型或P型硅衬底上生长一层很傅得SiO2,再在Si02薄层上依次序沉积金属电极,这种规则排列得MOS电容数蛆再加上两端得带人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徽元得受光情况,脉冲幅度将高低反映该光敏元受先得强弱陶出豚冲得顺序可以反映光载元得位五.这就起到图像传感器得作用。一、简答题（30分,6分/题）1、从传感器将野态特性和动态料性考虑,详述如何选用传感器。答:考虑传感器得辞态特性得主要指标,逸用或性度大、退海小、变灵性好、分辨力强、稳定性高、抗干扰想定性高存传感器。考虑动态特性,所选得传感痣应掂很好得追随输入1得快速变化,即具有很短得智态响应肝问或者应具有很宽存领率响应特性。2,克流电桥和交流电桥有何区别？直流电桥得平衡条件就就是什么？应变片式¾阻传到器、自感式、互感式、涡流式、电容式、热也限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。立流电桥优点:而稳定度克流电源容势获得,也桥平衡业路筒单,传感器至测量仪表得连接等级分布泰效影响小。但就就是后续要来用克流放大器,容易产生笈点漂移,坡路也较发杂。交流电桥在这些方面都有改道。直流也桥平衡条件:RJR2=R、/R,.R|R&=RR；。3、以自感式传感器为例说明差动式传感若可以提高灵钺度得原理。1.=1.-Zt1.=w3°s(IWzoSt1.WAM/0_1)Ko+)%20U+)差动式灵敏度:S=-华i,-T+f1.+-'(I4)I'nJ与单极式传感器灵敏度5比较灵敏度提高一倍,非线性大大减少。4.光电池得工作原理,指出她应工作在电流淞还就就是电压源状态。答:光电池就就是基于先生伏特效应制成得,就就是自发包式;就就是有源器件。她有较大面积科P-N结,当光照射在P-M结上时则在站得两端出现电动劳。她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符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、传毒型）光纤不仅作为光传播得波导而且具有测量得功能。地可以利用外界物理因未改变光纤中光径强度、相位、偏振态或波长,从而对外界因卡进行测量和数据传檎。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）其光纤只就就是作为传先得媒介,还需加上其她敏感元件才能姐成传感器。多模。6、传感名存定义和组成枢图？画出自动拄制系统原理枢图并指明传感2§在系统中得位更和作用。答:传感器就就是能感受规定得被测1并按照一定焜件转换成可用输出信号得器件或装J1.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存接口位.遂,即检测与控制之酋。传感器就就是感知、获取与检测信息得窗口,一切科学研究与自动化生产过程要获取得信息都要通过传感禽获取并通过她转换成容易传输与处理得也信号,其作用与地位特别空要。如成框用：自动控制系统原理框图:传感器得作用:感爻被测量并转换成可用输出信号传送给拄制对象。扰动反馈装范7、试列出悠所学过得不同工作原理传感器哪些可用于非接触式测量,怦些用于接触式测量,测量何种物理量?(各33种)答:非接触式测W：a) 热,犬传感W:测量温度b) 光纤传感器:测量先信号C)核辐射传照器:测量核辐射粒子接触式测量：a) 电位爵式压力传感器:测量压力b) 应变片式电租传感器:测量也阻值C)应变式扭矩传感器:测受扭矩8、光电效应可分为哪三种类型离单说明传感器将原理并分别列出以之为基础得光电传感器。答:光电奴应可分为：a） 外光也效应:指在光科照射下,材料中得电子选出表面将现象。光电管及光电倍增管均屣这一类“她们得先也发射机,即光明机就就就是用具有这种特姓得材料制造得。b） 内光电效应:指在光得照射下.材料将电阻率发生改变得现象。光敏.限即居此类。O先生伏特效应:利用光势垒放应,光势垒效应指在先得照射下,物体内部产生一定方向将电势。光电池就就是息于先生伏特效应制成得,就就是自发电式有源器件。9'光导纤维导光得原理就就是什么？按其传椅模式分为哪两种类型?传感型（功能型）和传输型光纤传感器按照其特点应该选用哪种光纤？答:先导纤维工作存基础就就是先得全内反射,当射入径光线将入貂角大于纤维也层间得临界角时,就会在光纤得接口上产生全内反射,并在光纤内部以后得角度反女逐次反射,直至传递到另一笫面。按其传输模式可分为单模和多模两种。传感型（功能型）光纤传感器应该选用单模光纤,传输型光纤传感器应逸用多模光纤。10.传感器（或测试仪及）在第一次使用前和长时间使用后需要进行标定工作,疥问标定得意义？答:传感器得标定分为盼态标定和动态标定两种。耕态标定得目得就就是确定传感粉静态料性指标,如线性度、灵被度、滞后和史夏桂等。动态标定得目得就就是确定传感器得动态挣性参救,如频率响应、时间常数、固有频率和阻尼比等。Ik压电式传感器得前支放大器待作用就就是什么？电压式与也荷式前笈放大痣各有何特点？答:作用就就是将输出电压放大,并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器将高检出租抗经放大器交换为低阻抗检出,并将减前得电压信号进行适当放大,但其所接配得压电式传感器将电压灵敏度将施电绳分布,室及传感痣自身电容存变化而变化,而J1.电显存存更换得引起重新标定得麻烦。电荷放大器就就是一种具有深度也客负反饰得高增益运算放大器,其虽然允许使用很长得电缆,并且电容Cc变化不影响灵敏度,但她比电压放大器价格高,电路校复杂,调整也比校困难。12、什么就就是金属应变片符灵敏东敦？请解修她与金属丝灵敏系数得区别。答：应变片一般做成丝柢状,测量应变时,料应变片贴在试件衣面上,试件得变形很容易传到应变片上。金属应变片得灵敏系数与金属丝灵敏系数就就是不同得。第一,孽件得变形就就是通过剪力传到金属丝上得。第二,丝沿长度方向承受应变时,应变片密角部分也承受应变,抖菽面积变大加应变片五现部分电阻增加时湾角部分得电阻值成少,也使变化得灵敏度下降.，因此,应变片得灵敏系数比金属丝灵敏系数低。分析/证明题（32分,8分/题）h压业式传感器更适用于静态测量,此观点就就足否正确,分析原因。答不正确，其工作原理就就是忠于压电材料得压也效应,具有使用领率宽,灵锹度高、信噪比高、结构简单、工作可便、测量范围广等优点,因此在压力冲击和宸动等动态参数测试中就就是主要得传感若品种,她可以把加速度、位移、压力、温度、湿度等许多非电站转换为电量，2,固态图象传感器得分辨率也什么因案决定?某海关欲来用固态图象传感名为核心科图象识别系统,但就就是安装适用后发现旦示得图象沛畸度和准确度不能令人满意,请从固态图象传感器将原理进行分析,从哪几方面考虑重新逸型？3、为什么要时应变片式电阻传感器进行温度补偿,分析说明该类型传感器温度误差扑偿方法。答:在外界温度变化得条件下,由于敏感栩温度系数4及栩丝与试件伤胀系数（凡与仇）之差异性而产生虚假应变椅出有时会产生与贝实应变同数量级得误在。方法:自补传法线路补储法4.系统器系统响应带宽与传感器将响应带宽无关,请问这种说法正确吗？试述理由答:不完全正确。5,Pt1.Oo和Cu50各代表什么传感器?分析热电阻传感器测量电济之三线、四战连接法将主要作用。分别代表隹电阻热电矢传感25。00).4H电阻热电式传感器(50C)、热电阻传感器泅量也桥之三或、四或连接法将主要作用就就是消除在热电阻安装得地才与仪表相距远时,环境温度变化时其连接导戏也阻也变化所造成得测量误差。6、用保格-媒硅热电偶测量炉温,其仪表示值为60Oc,而冷端温度为65'C,则实际温度为665C,对不对？为什么？应如何计算？答:对。查我如集格一银硅热电偶K=1,T=T,+KTn=6(X)+1X65=6657,自动控制系统将系统响应带宽与传感器得响应带宽有何关系？如果过用传感器用动态特性达不到要求怎么办？8、制作霍尔元件应采用什么材料,为什么？为何霍尔元件都比较落,而且长竟比一般为2:1?答:制作宗尔元件应汆用半导体材料。如果磁场与薄片法级有夹角,那么U11=kJBcos龙尔元件越阳即d越小),kH就越大,所以一般霍尔元件都很薄。又因为实际测量中U产(kBd)Xf(Ib)当1.b=2时网/b)=0、93为玳大值,这时UH也可取到武大值,所以长宽比"b一般为2:112系统得系毓响应带宽与传感器得响应带宽无关,访问这种说法正确吗？试述理由。答:不正硝1。传感器将响应带宽会限制系统得系统响应带宽。14温度对光电流影响不大,所以光电传电器在使用中不需要进行温度补储，此观点正确否,为什么？答:不正确。因为半导体材料容易受温度影响,而其先按形响光电流得值,所以还需要温度补佳装直。15智能传感器只就就是将被测信号数字化,意义不大,您同意此现点否？分析说明您得理由。答:不同意。智能传感痣具有一定得人工智能,可使用电珞代替一部分脑力劳动。和微机得结合使智能传感器不但有视嗅味和听觉功能,还具有存储,思维和遂辑判断,数据处理,自适应能力等功能,从而使传感器技术提高到一个新水平。计算题四、下面就就是热电阻测量电路,试说明电路工作原理并计算（5分）1、已知Rt就就是Pt100柏电阻,且其泅量温度为T=50'C,试计算出Rt得值和Ra得值（10分）Rt=Ro（1.+At+Bt2）=1001.+3.940X1.O-3X50+（-5.802×107）×502=119.552、电珞中已知Ri、R2、R，和E.试计算电桥科的出电压Vab。（5分）（）82其中（K1.=IOKC,R2=5KC,R,=1OKC,E=5伏）答:该热电阻测萤温度电路由热敏电阻、测量电阻和显示电表组成图中G为指示电表,R1、R八R,为固定电租,Ra为本位调节也阻:热也阻标通过电阻分别为口、rvR1.j得三个导线和电桥连接q和r、分别挂在相邻科两臂,当温度变化时.只要她们将Ry分别按在指示电表和电源得回路中,其电阻变化也不会影响电桥得平衡状态,电桥在零位调整时,应使R=Ra+R,“为电阻在冬考温度（如0C）时将电殂值。三段连接法得块点之一就就是可调电阻得接触电阻和电桥用得电阻相连,可旎导致电裤得零点不稳。三、分析、计算题：（20分）1、分析（爱桂）电位器式传感器由于测曼线得我路中得负我电限R1带枭得负战误总并计算她与位移X之间得关系;（10分）一、测器某检测装走得一组输入描出数据如下:X0、92,53、34、55、76、7Y1、11、62、63、24、05、0试用最小二乘法拟合宜或,求其姨性度和灵敏度。0分）解：y=kx+h1.jx-y,-xxy1.)“-(1.VJ2A；=>',+b)心,.v,一Nhn1.t12-(1.)2代入数据求褂£=0.68=0.25/.>=0.68.v+0.251.=0.2382=-0.35,=-O.I6,1.=-0.115=-0.1266=-0.194t=±三×1（X）%=±=±7%，FS5拟合直线灵敏度&=068,线性废土7%二、如图所示电路就就足也阻应变仪中所用得不平衡电桥得简化电路.图中R2=R3=R就就是固定电阻,R1.与R4就就是电阻应变片,工作时R1.受拉,R4受压R=0,桥路处于平衡状态,当应变片受力发生应变时,拚路失罗於弋就用桥路带出也压UCd发示应变片变后电阻值得变化立。试证明黑军盛网aRR）（10分）I1证明:凡=K+ARR=R-AR乙,=RE_R£_2RReR+?+RR?+R4R/?*略去得二次项,即可得Uo,=-!?2R三、分析、计并题：（35分）1、分析如图I所示自感传感荔当动扶心左右移动（1.,2发生变化时自感1.变化情况。已知空气原得长度为*1和x2,空气隙得面积为S,磁导率为上级图皮数不变）。（10分）=/IRZV,VV,W“/=-空气隙器长度1.和2各自变,而其和不变,另其她变量都不变故1.不变2、分析如图2所示变介质平板电客传感器,电容（。变化对液位变化（X）得灵敏度。已知长方形板板科长为I,诲为h.极板间距离为d,容若内下面介质得高度为X（Xh）,介电畲数为2容器内上面介质得介电常数为I。（10分）3、设5次测量某物体得长度,其测量得结果分别为：9、810,010、19、910、2厘米,若忽略粗大误差和系统误差,试求在99、73%得灵信概(9.8+10.0+10.1+9.9+10.2)率下,对被测物体得最小估计区间。（5分）=10i=.V,-X分别为一0、20x-3.x+3J=9.52.10.484、在对量程为IOMPa褥压力传感器进行标定时,传感器输出电压值与压力值之间得关系如下表所示,简述敬小二求法准则得几何意义,并讨论下列电压一压力直段中哪一条最符合最小二乘法准则?(10分)测量次数112345J1.力xi(MPa)245810电压yi(V)10、04320、09330、15340、12850、072(1)y=5>OOx-1,05(2)y=7.00x+0.09(3)y=50.0Ox-10、50(4)y=-5,OOx-K05(5)y=5,00x+0X07答:靛小二乘法准则存几何意义在于拟和直线精姿度高即误差小。将儿如X分别带入以上五式,与y值相差武小得就就就足所求,很明显为所求。三、计算题(20分,10分/题)设6次覆卜量某物体得长度,其测站符的果分别为:9、8IOx010、19、910、215度米,若忽略粗大误关和系统误差,试求在99、73%存理信概率下,对被测物体长度将最小估计区间。解G=I=史坦"吐空屿=()，白，5v;=-1-x分别为-0'200,1-0,10,2=Iyv,=0.16e.r-3,x+3)=9.52,10.481I-II、设7次测量某物体科长度,其测量得转果分别为：9、810,010,9、910,210,115厘米,若忽略粗大误差和系统误差,试求在99、73%得直信概率下,对被测物体长度得放小估计区间。答:忽略最后一个值,平均值；=9.8+10+10.1+9.9÷10.3÷10.16=10.03,p1.=9.8-10.03=-0.23,P2=-0.03,p3=0.07.p4=-0.13.PS=0.27./4=0.07=-p.1.-=0.18,2则没小估计区间X=Q+3b=10.03±3×O.I8=9.4910.57。2,挣一只灵敏度为0、08mv/得热电偶与毫伏点相连,巳知接线,笫温度为5OC,亳伏表得椅出为60tnv,求热电偶热端得温度为多少？：AT=-+5O=2OOOC0.08D用石英曲体加速度计测生机器得振动,已知加速度计得灵敏度为5PCg（g为重力加速度）,电荷放大器得灵敏度为50mvPC,当机若板动达到最大加速度时,相应将输出恰值为2V,求机器将振动加速度。1PC=1T库仑）_40PC5PCfgSg=88.2ms27V答:=40PC5nPC2）图示电荷放大器中Ca=100PF,Ra=8,Rf=8,Cf=IOPF。若考虑引税电客CC影响,当A,=IO4时,要求枪出信号衰减小于1%,求使用90PF/m得电缆,其放大允许长度为多少？解得CC=9.09X1.OT1.)F答:5=£-Q<1%c+c+(+a,)Q?1-3K)R90×IO12三、光纤传感器得主要优点就就是什么？农n1=1.、46,n2=1、45得阶跃型尤舒得数伏孔径值;如果外部介质为空气n0=1,求光纤得或大入射角，答:优点:抗业球干扰能力强;灵敏度高;几何形状具有多方面得适应性,可以制成任意彤状科光纤传感器,可以制造传感各种不同物理信息得器件;光纤传感器可用于高压,¢,气噪声,高温,腐蚀或其她恶劣环境;而且具有与光纤遥测技术得内在相容性。NA=(：_柏)%=(1.462-I.452/=0.17NA=nnsin0e,:.sinOe=NA=0.I7,%=9.82'六、用温度传感器对某温度进行12次等精度测量,获得测盘数据如下（单位）20、46、20、52、20、50、20、52、20、48、20、47、20、50、20、49、20、47、20、49、20.51,20,51要求对测量数据逆行加工整理,并写出选后结果（取五信系数为2）。笞：；=20.49=0.02x=x±3=20.4320.55七、1）制作农尔元件应采用什么材料,为什么？2）为何我尔元件都比较薄,而且长宽比一版为2:1?3)某霍尔元件IXbXd为1、OX0、35XO41cmj,当方向通以电流1=1、0mA,在垂真Ib方向加有均匀磁场B=0、3T,传感器得灵敏系敦为22V/AT,试求其霍尔电势及我流子浓度。答：1)采用半导体材料。因为其灵敏度高,给出宗尔也势大。2)因为元件越薄,灵敏度系数越大。3)Um=w=().(X)66VvU"=%ed'P=%tted=2,84X10八、D试证明热电偶得中间导体定律。2)将一只灵敏度为0、08mvtc得热电偶与尘伏灰相连,已知接或瑞温度为50"C,亳伏表将输出为60mv,求热电偶热烷得温度为多少？3)热敏电阻褂电阻-温度特性有什么不同？答:1)证明:E皿(r7；)=Ez1.,(T,7;)VEW(T,7i)=M,(7)+琮C%)+珞)-同(TZ)+E；(TK)2)T=-+5O=2(MX)1C0.083)热敏电阻得电阻温度系数大,电阻与温度得关系近似于线性或为平滑曲线。九、下困为变极距型平板电容电容传感器材一种浏堂也路,其中CX为传感器电容,C为固定电容,假设运放增A=8,输入阻抗Z=8；试推导输出电压5与极板间距存关系,并分析其工作特点。十、1)有一数字温度计,测量范围为-50t150。精度0、5级,求当示侦分别为-20'C,1OOrC时得葩对误爰和示值相对误差。2)欲测量250V电压,要求测量示位相对误差不大于±0、5%,问过用量程为250V电压衣,其精度为那一级？若选用量程为300V和500V得电压衣,其精度又分别为那一级？3)已知待测电压为400V左右,现有两只电压表,一只1、5级,测量范围0500V;另一只0、5嫉，测量范围01000V,问选用那只表测量较好？为什么？答：1)绝对误是为：150x0.5%=0.751C-203C时相对误差为：6=空1OO%=3.75%100t时相对误差为：8=”100%=0.75%2()10()19S2)绝对误差为:25O×O.5%=1.25V/.齐=0.005即逸用精度为0、5级得250V250I25I25电压表。益二°0°4，寨=°0°25则量程为300V将应用卅度为0、4统,量3(M)50()程为500V得精度为0、25级。3)第一只葩对误差为500乂1.5%=7.5相对误差为9乂100%=1.875%第二400只篦对误层为100OXO.5%=5K相对误是为J×)O()%=i.25%所以应用第二只fcv十一、推导层动自感式传感器得灵敏度,并与单极式相比较。二、如图所示电路就就是电阻应变仪中所用得不平街电桥得简化电路,图中R2=R3=R就就悬固定电阻,R1.与R4就就是电阻应变片,工作时R1.受拉R4爻压rR表示应变片发生应变后,电阻值得变化受，当应变片不受力,无应变时AR=O,桥路处于平街状态，当应变片爻力发生应变时,桥路失去平衡,这时,就用桥路输出电压1.cd表示应变片应变后电阻值得变化量.试证明:UCd=-(E2)(RR)0(15分)H-.R1=R+.R,R1=RfR,RK2R,R=U.b-Uiio=EE=；E+R-R+RAR2-AR2略去?得第二项,即可得Uh=-日华一、测得某检溯装品得一如桁入带出数据如下:X0、62、43、14、35,56、5V1、11、62,63、24、05、0试用版小二乘法拟合直致,求其爱性度和灵钺度(15分)y=kx+b、Aj=y,-(kxi+b)答:I”r*-1.>Ey,<v>-,vf->,.)££>M-(X)带入数据彳Mk=0、67b=0、25y0.67.v+0.251=0,238,2=-0.35.=-0.16.4=-0.1fc5=-0.126.6=-0.914九=±X100%=±035=±7%M5拟合直线灵敏度O、67,线性度±7%