传感器试题及答案

传感器试题及答案 班级： 学号： 姓名： 成绩： 一、选择与填空题：（12分） 1、变面积式自感传感器，当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大 时，铁心上线圈的电感量（?增大?减小?不变）。 2、平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中， （?变面积型?变极距型?变介电常数型）是线性的关系。 3、在变压器式传感器中，原方和副方互感M的大小与原方线圈的匝 数成（?正比?反比?不成比例） 4、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敏感元件和产 生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。 5、热电偶所产生的热电热势是由两种导体的接触电势和 单一导体的温差电势组成。 6、偏差式测量是指在测量过程中，用仪表指针的位移（即偏差）决 定被测量的方法；零位测量是指在测量过程中，用指零仪表的零 位指示， 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用 已知的基准量决定被测未知量的方法；微差式测量是指综合了偏 差式测量法与零位式测量法的优点而提出的方法。 二、简答题：（44分） 1、 光纤传感器的工作原理。（4分） 答：光导纤维工作的基础是光的全内反射，当射入的光线的入射角大 于纤维包层间的临界角时，就会在光纤的接口上产生全内反射，并在 光纤内部以后的角度反复逐次反射，直至传递到另一端面。 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 感器其光纤不仅作为光传播的的波导，而且具有测量的功能。非功能 型光纤传感器其光纤只是作为传光的媒介，还需加上其他敏感元件才 能组成传感器。 2、 什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明热电偶测 温原理及其工作定律的应用。 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 热电偶测温的误差因素，并 说明减小误差的方法（5分） 答：?热电动势：两种不同材料的导体（或半导体）A、B串接成一 个闭合回路，并使两个结点处于不同的温度下，那么回路中就会存在 热电势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势， 通称热电势。 ?接触电动势：接触电势是由两种不同导体的自由电子，其密 度不同而在接触处形成的热电势。它的大小取决于两导体的性质及接 触点的温度，而与导体的形状和尺寸无关。 ?温差电动势：是在同一根导体中，由于两端温度不同而产生的 一种电势。 ?热电偶测温原理：热电偶的测温原理基于物理的“热电效应”。 所谓热电效应，就是当不同材料的导体组成一个闭合回路时，若两个 结点的温度不同，那么在回路中将会产生电动势的现象。两点间的温 差越大，产生的电动势就越大。引入适当的测量电路测量电动势的大 小，就可测得温度的大小。 ?热电偶三定律 a中间导体定律 热电偶测温时，若在回路中插入中间导体，只要中间导体两端的 温度相同，则对热电偶回路总的热电势不产生影响。在用热电偶测温 时，连接导线及显示一起等均可看成中间导体。 b中间温度定律 任何两种均匀材料组成的热电偶，热端为T，冷端为T时的热0电势等于该热电偶热端为T冷端为T时的热电势与同一热电偶热端n 为T，冷端为T时热电势的代数和。 n0 ?应用：对热电偶冷端不为0C时，可用中间温度定律加以修正。 热电偶的长度不够时，可根据中间温度定律选用适当的补偿线 路。 c参考电极定律 如果A、B两种导体（热电极）分别与第三种导体C（参考电极）组成的热电偶在结点温度为（T，T）时分别为E(T,T)，E(T,T)，0AC0BC0那么在相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电势为 E(T,T)= E(T,T)?E(T,T) AB0AC0BC0 实用价值：可大大简化热电偶的选配工作。在实际工作中，只要 获得有关热电极与标准铂电极配对的热电势，那么由这两种热电极配 对组成热电偶的热电势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。 ?误差因素：参考端温度受周围环境的影响 ?C恒温法 措施：?0 ?计算修正法（冷端温度修正法） ?仪表机械零点调整法 ?热电偶补偿法 ?电桥补偿法 ?冷端延长线法 3、人们说，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？ （5分） 答：传感器在经历了模拟量信息处理和数字量交换这两个阶段后，正 朝着智能化、集成一体化、小型化方向发展，利用微处理机技术 使传感器智能化是在80年代新型传感器的一大进展，通常称之为 SMART传感器。它有如下功能和特点： ?功能 a) 自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补偿。 b) 自诊断功能：如在接通电源时自检。 c) 微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死 循环工作系统。 d) 信息存储和记忆功能 e) 数字量输出和显示 ?优点： a) 精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差， 还可补偿随机误差，从而使精度大为提高。 b) 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、自动 调零、自检等。 c) 功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并 口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机保存资料。 d) 功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比 一功能普通的传感器性能价格比大。 由此可见，智能（SMART）化 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 是传感器传统设计中的一 次革命，是世界传感器的发展趋势。 4、简述电阻应变片式传感器的工作原理。（4分） 答：电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械 变形时，它的电阻值相应发生变化。 5、什么是传感器静态特性。（4分） 答：传感器的静态特性是指当输入量为常量或变化极慢时传感器输入 —输出特性。 6、改善传感器性能的技术途径？（4分） 答：进行可靠性设计。其典型的设计程序如下： 首先是明确可靠性指标，产品的可靠性指标应与产品的功能、性能一 起被确定。可靠性指标应符合产品的特点，它可以是单一的可靠 性特征值，也可以是由多个可靠性特征值构成的可靠性指标体系， 确定产品可靠性指标以后的可靠性设计程序依次：建立系统可靠 性模型；可靠性分配；可靠性分析；可靠性预测；可靠性设计和 评审；试制品的可靠性试验和最终的改进设计。 可靠性设计的原则是：首先要尽量简单，元件少、结构简单、工艺简 单、使用简单、维修简单，其次是技术上成熟、选用合乎标准的 原材料和元件、采用保守的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 。对于看似先进但不够成熟 的产品或技术应持慎重的态度。采用局部失效不致对全局造成严 重后果和预测可靠性高的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 7、什么是系统误差？系统误差产生的原因是什么？如何减小系统误 差？（6分） 答：当我们对同一物理量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的 规律性出现，则把这种误差称为系统误差。 系统误差出现的原因有： ?工具误差：指由于测量仪表或仪表组成组件本身不完善所引 起的误差。 ?方法误差：指由于对测量方法研究不够而引起的误差。 ?定义误差：是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。 ?理论误差：是由于测量理论本身不够完善而只能进行近似的 测量所引起的误差。 ?环境误差：是由于测量仪表工作的环境（温度、气压、湿度 等）不是仪表校验时的标准状态，而是随时间在变化，从而引 起的误差。 ?安装误差：是由于测量仪表的安装或放置不正确所引起的误 差。 ?个人误差：是指由于测量者本人不良习惯或操作不熟练所引 起的误差。 减小系统误差的方法： ?引入更正值法：若通过对测量仪表的校准，知道了仪表的更 正值，则将测量结果的指示值加上更正值，就可得到被测量的 实际值。 ?替换法：是用可调的标准量具代替被测量接入测量仪表，然 后调整标准量具，使测量仪表的指针与被测量接入时相同，则 此时的标准量具的数值即等于被测量。 ?差值法：是将标准量与被测量相减，然后测量二者的差值。 ?正负误差相消法：是当测量仪表内部存在着固定方向的误差 因素时，可以改变被测量的极性，作两次测量，然后取二者的 平均值，以消除固定方向的误差因素。 ?选择最佳测量方案：是指总误差为最小的测量方案，而多数 情况下是指选择合适的函数形式及在函数形式确定之后，选择 合适的测量点。 8、什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？（6分） 答：传感器的可靠性是指传感器在规定条件、规定时间，完成规定功 能的能力。 可靠性设计程序： ?建立系统可靠性模型 ?可靠性分配 ?可靠性分析 ?可靠性预测 ?可靠性设计评审 ?试制品的可靠性试验 ?最终的改进设计 可靠性设计原则： ?尽量简单、组件少、结构简单 ?工艺简单 ?使用简单 ?维修简单 ?技术上成熟 ?选用合乎标准的原材料和组件 ?采用保守的设计方案 9、什么是传感器的失效？失效有哪几种？失效分析方法有哪几种？ （6分） 答：产品丧失完成规定功能能力所有状态及事件的总和叫失效。 失效的分类： ?按失效发生场合分：试验失效、现场失效 ?按失效的程度分：完全失效、局部失效 ?按失效前功能或参数变化的性质分：突然失效、退化失效 ?按失效排除的性质分：稳定性失效、间歇失效 ?按失效的外部表现分：明显失效、隐蔽失效 ?按失效发生的原因分：设计上的失效、工艺上的失效、使 用上的失效 ?按失效的起源分：自然失效、人为失效 ?按与其它失效的关系分：独立失效、从属失效 ?按失效浴盆曲线上不同阶段分：早期失效、偶然失效、耗 损失效等 失效分析的方法： ?失效模式、效应及危害度分析 ?工艺过程FMMEA及质量反馈分析 ?失效树分析方法 三、分析、计算题：（24分） 1、 分析（线性）电位器式传感器由于测量线路中的负载电阻RL 带来的负载误差，并计算它与位移x之间的关系：（8分） 2、 分析如图1所示自感传感器当动铁心左右移动（x1，x2发生变 化）时自感L变化情况。已知空气气隙的长度为x1x2，空气隙 的面积为S，磁导率为μ线圈匝数W不变。（8分） 3、测得某检测装置的一组输入输出数据如下： X 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 Y 1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.0 试用最小二乘法拟合直线，求其线性度和灵敏度（8分） 解: y,kx，b ,,y,(kx，b) iii n,xy,,x,yiiii k,22n,x,(,x)ii 2(,x,y,,x,xy)iiiiib, 22n,x,(,x)ii k,0.68b,0.25代入数据求得 ?y,0.68x，0.25 ,,0.238,,,0.35,,,0.16 123 ,,,0.11,,,0.126,,,0.194 456 L,0.35max,,,，100%,,,,7% Ly5FS 拟合直线灵敏度,线性度?7% k,0.68 四、设计题（30分） 1、利用所学知识，设计一套湿度传感器（包括敏感元件的选择、测 量电路的设计、采用温度补偿及抗干扰措施）。（10分） 2、设计一套智能测温传感器。要求：测温范围-10—40?，A/D转换 为10位数字（包括硬件和软件）。（20分）