傳感器與檢測技術習題10

一、簡答題（30分，6分/題）

1、傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時間使用后

需要進行標定工作，請問標定的意義？

2、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？

3、簡述霍爾電動勢產生的原理。

4、如何減少測量系統誤差，隨機誤差對傳感器性能的影響？

5、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。

二、計算題（20分，10分/題）

1、設7次測量某物體的長度，其測量的結果分別為：9.8

10.010.19.910.310.115厘米，若忽略粗大誤差和系統

誤差，試求在99.73%的置信概率下，對被測物體長度的最小估

計區間。

2、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50℃,毫伏表的輸出為60mv,求熱電偶熱端的溫

度為多少？

三、分析/證明題（32分，8分/題）

1、系統的系統響應帶寬與傳感器的響應帶寬無關，請問這

種說法正確嗎？試述理由。

2、PtlOO和Cu50各代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測

量電橋之三線、四線連接法的主要作用。

3、溫度對光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需

要進行溫度補償，此觀點正確否，為什么？

4、智能傳感器只是將被測信號數字化，意義不大，你同意

此觀點否？分析說明你的理由。

四、設計題（18分）

根據你所掌握傳感器知識，設計一套濕度測量傳感器（包括

敏感元件的選擇、測量電路的設計、采用的溫度補償及抗干擾措

施）。

傳感器與檢測技術習題10答案

一、簡答題（30分，6分/題）

1、傳感器（或測試儀表）在第一次使用前和長時間使用后

需要進行標定工作，請問標定的意義？

答：傳感器的標定分為靜態標定和動態標定兩種。靜態標定

的目的是確定傳感器靜態特性指標，如線性度、靈敏度、滯后和

重復性等。動態標定的目的是確定傳感器的動態特性參數，如頻

率響應、時間常數、固有頻率和阻尼比等。

2、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、簡述霍爾電動勢產生的原理。

答：將一塊半導體薄片置于磁感應強度為B的磁場中，當有

垂直于磁場的電流I通過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產

生電動勢UH，稱為霍爾電動勢。

3、如何減少測量系統誤差，隨機誤差對傳感器性能的影響？

答：1.引入更正值法；2.替換法；3.差值法；4.正負誤差相

消法；5.選擇最佳測量方案。

4、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。

二、計算題（20分，10分/題）

1、設7次測量某物體的長度，其測量的結果分別為：9.8

10.010.19.910.310.115厘米，若忽略粗大誤差和系統

誤差，試求在99.73%的置信概率下，對被測物體長度的最小估

計區間。

答：忽略最后一個值，平均值

.9.8+1。+1。.1+9.9+1。.3+1。.1二］003,

6

Pi=9.8-10.03=-0.23,p2=-0.03,p3=0.07,p4=-0.13,p5=0.27,p6=0.07

ZIAI

^=-5-^—-=0.18,

2

則最小估計區間x=H第=10.03±3x0.18=9.49-10.57。

2、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50℃,毫伏表的輸出為60mv,求熱電偶熱端的溫

度為多少？

答：AT=—+50=2000℃

0.08

三、分析/證明題（32分，8分/題）

1、系統的系統響應帶寬與傳感器的響應帶寬無關，請問這

種說法正確嗎？試述理由。

答：不正確。傳感器的響應帶寬會限制系統的系統響應帶寬。

2、PH00和Cu50各代表什么傳感器？分析熱電阻傳感器測

量電橋之三線、四線連接法的主要作用。

答：粕電阻和銅電阻熱電勢傳感器。

三線連接法的作用是使電橋不會產生溫度誤差；四線連接法

使調零電位器的接觸電阻和指示電表串聯，接觸電阻的不穩定不

會破壞電橋的的平衡和正常的工作狀態。

3、溫度對光電流影響不大，所以光電傳感器在使用中不需

要進行溫度補償，此觀點正確否，為什么？

答：不正確。因為半導體材料容易受溫度影響，而其直接影

響光電流的值，所以還需要溫度補償裝置。

4、智能傳感器只是將被測信號數字化，意義不大，你同意

此觀點否？分析說明你的理由。

答：不同意。智能傳感器具有一定的人工智能，可使用電路

代替一部分腦力勞動。和微機的結合使智能傳感