传感器A卷10电Y1,2答案

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传感器与检测技术 试卷 12 / 13学年第 2学期 考试类型（闭卷） 课程编码 02020098 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 总分 一、填空题（20分，每空1分） 1、根据获得测量值的方法可分为 _直接测量 __ 、 _间接测量__ 、和 组合测量_ ；根据测量方式可分为 偏 对于测量方法，（6分） 差式测量 、 零位式测量 和 微差式测量 。2、 压电式传感器的工作原理是：某些电介质在外界机械力作用下而变形时，其内部分子产生 极化现象 ，表面产生异种电荷， 这种现象称为 正压电效应 。相反，某些电介质在外界磁场的作用下会产生 几何变形 ，这种现象称为 逆压电效应 。 （4分） 3、（3分） 根据测量数据中的误差所呈现的规律及产生的原因可将其分为 系统误差 、 随机误差 和 粗大误差 。4、（2分） 热电偶所产生的热电势是由 接触 _电势和___温差 电势组成。5、（2分） 在电容式传感器中， 变面积 型和 变介质型 型的输入量和输出量是线性的关系。6、 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 组成。(3分) 二、判断题（请在正确命题后括号内划“√”，错误命题后括号内划“×”）（10分，每题1分） 1、（√） 变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，L增加。2、（×） 仪表的精度等级是用仪表的绝对误差来表示的。3、（√） 电阻应变式传感器是以应变电阻为电阻转换元件的传感器。4、（√） 压电式传感器更适用于动态测量。5、（×） 基于光生伏特效应的光电器件是光敏电阻。6、（×） 一般希望光纤模式数量越多越好。7、（√） 电涡流式传感器能对一些参数进行非接触的连续测量。8、（√） 在对同一被测量的多次测量过程中，随机误差的变化是不可预测的。9、 用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用。（√） 10、气敏传感器是检测气体类别、浓度和成分的传感器。（√） 三、简答题（30分） 1. 何 为光敏电阻的亮电流、暗电流？何为光电流？（6分） 暗电流：光敏电阻在不受光照射时的阻值称为暗电阻，此时流过的电流称为暗电流。 亮电流：光敏电阻在受光照射时的电阻称为亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。 光电流：亮电流与暗电流之差称为光电流。 2. 光 纤的数值孔径是如何定义的？其意义是什么？（5分） 122NAsinn1n2答：数值孔径的定义为： ，其中，n0为光纤外界介质的折射率，n1为光纤的纤心的折射率，n2为光纤 cn0 包层的折射率。 意义：无论光源的发射功率有多大，只有当入射角在2c的光锥角内时，光纤才能导光。 3. 光（6分） 电效应可分为几种类型，说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。 答：光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电器件有光电管、 光电倍增管等。 在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类： （1 ）光电导效应：在光线作用下，半导体材料的导电性增加，阻值减低，即电阻率发生改变，这种现象称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻。 （2 ）光生伏特效应：在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基于该效应的光电器件有光电池。班级 姓名 学号

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释电涡流效应。4. 解（5分） 答：根据法拉第电磁感应原理, 块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时, 导体内将产生呈旋涡状的感应电流, 此电流叫电涡流, 以上现象称为电涡流效应。 么是系统误差？如何发现和判别系统误差？怎样减小和消除系统误差？。5. 什（8分） 答：在同一测量条件下,多次测量被测量时,绝对值和符号保持不变,或在条件改变时,按一定规律(如线性、多项式、周期性等函数规律) 变化的误差. 实验对比法 残余误差观察法 准则检查法 (1)在测量结果中进行修正 (2)消除系统误差的根源. (3)在测量系统中采用补偿措施 (4)实时反馈修正 四、推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。（20分） 解：设电感传感器初始气隙为δ0，初始电感量为L0，衔铁位移引起的气隙变化量为Δδ. 2当衔铁上移Δδ时，传感器气隙减小Δδ，即δ=δ0-Δδ， 则此时输出电感为L=L0+ΔL，LLLW0S0L0 0 2(0)1 0 2 当Δδ/δ0<<1时，L1L01 000  23 同理，当衔铁随被测体的初始位置向下移动Δδ时，L2L01 0000  24L0LL1L2 差动式灵敏度：K012 000  23LL02 单极式传感器灵敏度：K01 0000  比较后可见灵敏度提高一倍，非线性大大减少。 五、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R3=R4=R是固定电阻，R1与R2是电阻应变片，工作时R1受 R受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片变后拉，2 电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分） c + R2 R1 Ucda b R3 R4- d E 常 州 工 学 院 试 卷 卷 共 页 第 页 班级 姓名 学号

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R1RR,R2RR UcdR3R2RRREREEEE R1R2R3R42R2R2R 六、如图所示为透射式涡流厚度传感器结构原理图，试述其测量金属板厚度的工作原理。（10分） 在被测金属的上方设有发射传感器线圈L1, 在被测金属板下方设有接收传感器线圈L2。当在L1上加低频电压U1时, 则L1上产生交变磁通Φ1, 若两线圈间无金属板, 则交变磁场直接耦合至L2中, L2产生感应电压U2。 如果将被测金属板放入两线圈之间, 则L1线圈产生的磁场将导致在金属板中产生电涡流。 此时磁场能量受到损耗, 到达L2的磁通将减弱为 , 从而使L2产生的感应电压U2下降。金属板越厚, 涡流损失就越大, U2电压就越小。因此, 可根据U2电压的大小得知被测金属板的厚度 1UL11被测金属板12UL2