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1、成都理工大学传感器原理与应用试题 5一、填空：20 分1. 通常传感器由局部组成，是能把外界各种转换成 器件和装置。2. 热电偶所产生的热电势是由电势和电势组成的，其表达式为EabT,To=。在热电偶温度补偿中，补偿导线法即冷端延长线法是在和之间，接入它的作用是。3. 光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下效应，这类器件有等；其次类是利用在光线作用下效应，这类器件有等；第三类是利用在光线作下效应，这类器件有。4. 压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生气械应力，从而引起 ，这种现象称为。相反，某些铁磁物
2、质在外界磁场的作用下会产生 ，这种现象称为。5. 磁电式传感器是利用产生感应电势的。而霍尔式传感器为在磁场中有电磁效应霍尔效应而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量， 。6.测量过程中存在着测量误差。确定误差是指其表达式为； 相对误差是指其表达式为；引用误差是指其表达式为 7. 光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。假设两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角 =0.1，则莫尔条纹的宽度 B=莫尔条纹的放大倍数K=。8. 测量系统的静态特性指标通常用来表征。9. 某些电介质当沿肯定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的外表产生符号相反的电荷， 当外力去掉后又恢复不带电
3、的状态，这种现象称为效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称效应。10. 同位素的原子核在没有外力作用下自动发生衰变，衰变中释放出 射线，这种现象称为。二、寄生电容与电容传感器相联时影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消退和减小寄生电容影响的几种方法和原理。15 分三、在生产过程中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。试简要表达说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。15 分四、计算与问答题(每题 10 分，共 20 分)1、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片 R1、R2、R3、R4 贴在等截面轴上。 R
4、1、R2、R3、R4 标称阻值均为 120 ，桥路电压为 2V， 物重 m 引起R1、R2 变化增量为 1.2 。 画出应变片组成的电桥电路。 计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。 说明 R3、R4 起到什么作用？2. 石英晶体加速计及电荷放大器测量机械振动，加速度计灵敏度为 5pc/g，电荷放大器灵敏度为50mv/pc，当机器到达最大加速度时的相应输出电压幅值为 2V，试求机械的振动加速度(单位 g)。五、以下图是一红外测温装置，测量温度高于 1000，红外探测器是热释电元件，利用热辐射测温。请答复以下器件各起到什么作用？10 分o 光学系统：透镜；滤光片；o 步进电机与调制盘；o 温度传
5、感器 o 红外探测器。成都理工大学传感器原理与应用试题 5答案一、填空：20 分 1通常传感器由敏感元件、转换元件、根本转换电路三局部组成， 是能把外界各种非电量转换成电量的器件和装置。2. 热电偶所产生的热电势是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的，其表达式为 EabT,To=。在热电偶温度补偿中，补偿导线法即冷端延长线法是在连接导线和热电偶之间，接入延长线它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方，以减小冷端温度变化的影响。3. 光电传感器的工作原理是基于物质的光电效应，目前所利用的光电效应大致有三大类：第一类是利用在光线作用下光电子逸出物体外表的外光电效应
6、，这类器件有光电管、光电倍增管等；其次类是利用在光线作用下使材料内部电阻率转变的内光电效应，这类器件有光敏电阻等；第三类是利用在光线作用下使物体内部产生肯定方向电动势的光生伏特效应，这类器件有光电池、光电仪表。4. 压磁式传感器的工作原理是：某些铁磁物质在外界机械力作用下，其内部产生气械应力，从而引起极化现象，这种现象称为压磁效应。相反，某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生气械变形，这种现象称为磁致伸缩效应。5. 磁电式传感器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动势。而霍尔式传感器是利用霍尔元件在磁场中的电磁效应霍尔效应而输出电势的。霍尔式传感器可用来测量电流，磁场，位移，压力。
7、6. 测量过程中存在着测量误差。确定误差是指测量值与被测量真实值之间的差值其表达式为；相对误差是指确定误差与被测量真实值的比值其表达式为；引用误差是指确定误差与测量仪表的上量限满度值 A 的百分比其表达式为。7. 光栅传感器中莫尔条纹的一个重要特性是具有位移放大作用。假设两个光栅距相等，即W=0.02mm，其夹角 =0.1，则莫尔条纹的宽度 B=11.43 莫尔条纹的放大倍数K= 573.2。8. 测量系统的静态特性指标通常用输入量与输出量的对应关系来表征。9. 某些电介质当沿肯定方向对其施力而变形时内部产生极化现象，同时在它的外表产生符号相反的电荷， 当外力去掉后又恢复不带电的状态，这种现象
8、称为正压电效应；在介质极化方向施加电场时电介质会产生形变，这种效应又称逆压电效应。10. 同位素的原子核在没有外力作用下自动发生衰变，衰变中释放出 、 、 、 射线，这种现象称为核衰变。二、寄生电容与电容传感器相关联影响传感器的灵敏度，它的变化为虚假信号影响传感器的精度。试阐述消退和减小寄生电容影响的几种方法和原理。15 分三、在生产过程中测量金属板的厚度，非金属板材的镀层厚度时常用涡流传感器。试简要表达说明利用涡流传感器测量金属板厚度的工作原理及实现工艺。15 分四、计算与问答题(每题 10 分，共 20 分) 1、有一吊车的拉力传感器如右图所示。其中电阻应变片 R1、R2、R3、R4 贴在
9、等截面轴上。 R1、R2、R3、R4 标称阻值均为 120 ，桥路电压为 2V，物重 m 引起R1、R2 变化增量为 1.2。画出应变片组成的电桥电路。 计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度。 说明 R3、R4 起到什么作用？应变片组成半桥电路；R3、R4 可以进展温度补偿。2石英晶体加速计及电荷放大器测量机械振动，加速度计灵敏度为 5pc/g，电荷放大器灵敏度为50mv/pc，当机器到达最大加速度时的相应输出电压幅值为 2V，试求机械的振动加速度(单位 g)。解：五、以下图是一红外测温装置，测量温度高于 1000，红外探测器是热释电元件，利用热辐射测温。请答复以下器件各起到什么作用？10 分o 光学系统：透镜聚焦；滤光片波长选择；o 步进电机与调制盘将被测红外辐射调制为按肯定频率变化的温度信号；o 温度传感器用于电路补偿的温度传感器。o 红外探测器承受检测被测高温的传感器。