班級學號傳感器與檢測技術試題答案11姓名成績、1）壓電式傳感器的前置放大器的作用是什么？電壓式與電荷式前置放大器各有何特點？答：作用是將輸出電壓放大，并與輸入電壓或輸入電流成正比。電壓放大器將壓電式傳感器的高輸出阻抗經放大器變換為低阻抗輸出，并將微弱的電壓信號進行適當放大，但其所接配的壓電式傳感器的電壓靈敏度將隨電纜分布電容及傳感器自身電容的變化而變化，而且電纜的的更換得引起重新標定的麻煩。電荷放大器是一種具有深度電容負反饋的高增益運算放大器，其雖然允許使用很長的電纜，并且電容Ce變化不影響靈敏度，但它比電壓放大器價格高，電路較復雜，調整也比較困難。2）用石英品體加速度計測量機器的振動，已知加速度計的靈敏度為5pC/g（g為重力加速度），電荷放大器的靈敏度為50mV/pC，當機器振動達到最大加速度時，相應的輸出幅值為2V，求機器的振動加速度。（1pC=10-12C）答：一2V一=40PC50mV/PCa=''PC=8g=88.2m/s25PC/g&3）圖示電荷放大器中Ca=100pF，Ra=8，RF=8,CF=10pF。若考慮引線電容CC影響，當A0=104時，要求輸出信號衰減小于1%，求使用90pF/m的電纜，其最大允許長度為多少？解得CC=9.09X10-10F答：――CZ￡V1%rC+CC+(1+A0解得CC=9.09X10-10F所以L=9.09所以L=9.09x10-1090X10-12m=10.1m二、 什么是金屬應變片的靈敏系數？請解釋它與金屬絲靈敏系數的區別。答：應變片一般做成絲柵狀，測量應變時，將應變片貼在試件表面上，試件的變形很容易傳到應變片上。金屬應變片的靈敏系數與金屬絲靈敏系數是不同的。第一，零件的變形是通過剪力傳到金屬絲上的。第二，絲沿長度方向承受應變時，應變片彎角部分也承受應變，其截面積變大，則應變片直線部分電阻增加時，彎角部分的電阻值減少，也使變化的靈敏度下降。因此，應變片的靈敏系數比金屬絲靈敏系數低。三、 光纖傳感器的主要優點是什么？求泊=1.46,n2=1.45的階躍型光纖的數值孔徑值；如果外部介質為空氣n0=1，求光纖的最大入射角。答：優點：抗電磁干擾能力強；靈敏度高；幾何形狀具有多方面的適應性，可以制成任意形狀的光纖傳感器，可以制造傳感各種不同物理信息的器件；光纖傳感器可用于高壓，電氣噪聲，高溫，腐蝕或其他惡劣環境；而且具有與光纖遙測技術的內在相容性。NA=(n2-n2)12=(1.462-1")%=0.17NA=n0sin9,所以sin0=NA=0.17,Oc=9.82°四、 什么是傳感器的可靠性？可靠性設計程序和原則是什么？答：傳感器的可靠性是指傳感器在規定條件、規定時間，完成規定功能的能力。可靠性設計原則：盡量簡單、組件少、結構簡單工藝簡單使用簡單維修簡單技術上成熟選用合乎標準的原材料和組件采用保守的設計方案五、 產生系統誤差的原因有哪些？減少系統誤差的方法有哪些？答：系統誤差出現的原因有：工具誤差：指由于測量儀表或儀表組成組件本身不完善所引起的誤差。方法誤差：指由于對測量方法研究不夠而引起的誤差。定義誤差：是由于對被測量的定義不夠明確而形成的誤差。理論誤差：是由于測量理論本身不夠完善而只能進行近似的測量所引起的誤差。環境誤差：是由于測量儀表工作的環境(溫度、氣壓、濕度等)不是儀表校驗時的標準狀態，而是隨時間在變化，從而引起的誤差。安裝誤差：是由于測量儀表的安裝或放置不正確所引起的誤差。個人誤差：是指由于測量者本人不良習慣或操作不熟練所引起的誤差。

減小系統誤差的方法:引入更正值法；替換法；差值法；正負誤差相消法；選擇最佳測量方案。六、用溫度傳感器對某溫度進行12次等精度測量，獲得測量數據如下(單位。C)20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.51要求對測量數據進行加工整理，并寫出最后結果(取置信系數為2)。答：如=20.495=0.02x=x土35=20.43?20.55七、1)制作霍爾元件應采用什么材料，為什么？為何霍爾元件都比較薄，而且長寬比一般為2:1?某霍爾元件lXbXd為1.0X0.35X0.1cm3,當方向通以電流/=1.0mA,在垂直/b方向加有均勻磁場8=0.3T,傳感器的靈敏系數為22V/AT,試求其霍爾電動勢及載流子濃度。答：1)采用半導體材料。因為其靈敏度高，輸出霍爾電動勢大。3)U3)Uh=kh-IB=0.0066V因為Uh=】％ed所以P=IBUed=Z84乂1020H八、1)試證明熱電偶的中間導體定律。將一只靈敏度為0.08mV/C的熱電偶與毫伏表相連，已知接線端溫度為50C,毫伏表的輸出為60mV,求熱電偶熱端的溫度為多少？熱敏電阻的電阻-溫度特性有什么不同？答：1)證明：E (T,T)=E(T,T)ABC0AB0因為E(T,T)=En(T)+En(T)+En(T)-Ei(T,T)+Ei(T,T)ABC0AB BC0CA0A0B0=Eab(T,T「2)AT=G6^+50)C=2000C0.08

3）熱敏電阻的電阻溫度系數大，電阻與溫度的關系近似于線性或為平滑曲線。C為固定電容，假設運放增益A=8，輸入阻抗Z=8；C為固定電容，假設運放增益A=8，輸入阻抗Z=8；試推導輸出電壓U0與極板間距的關系，并分析其工作特點。十、1）有一數字溫度計，測量范圍為一50?150°C，精度0.5級，求當示值分別為-20°C,100°C時的絕對誤差和示值相對誤差。2） 欲測量250V電壓，要求測量示值相對誤差不大于±0.5%，問選用量程為250V電壓表，其精度為那一級？若選用量程為300V和500V的電壓表，其精度又分別為哪一級？3） 已知待測電壓為400V左右，現有兩只電壓表,一只1.5級,測量范圍0?500V;另一只0.5級，測量范圍0?1000V，問選用那只表測量較好?為什么？答：1）絕對誤差為：150x0.5%=0.75°C075-20C時相對誤差為：8=—-100%=3.75%20075100C時相對誤差為：8=—-100%=0.75%1001252） 絕對誤差為：250x0.5%=1.25V所以——=0.005250即選用精度為0.5級的250V電壓表。125 125—=0.004,—=0.0025300 500則量程為300V的應用精度為0.4級，量程為500V的