传感器与检测技术试题及其答案12Word格式.doc
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a=
3)图示电荷放大器中Ca=100PF,Ra=∞,RF=∞,CF=10PF。
若考虑引线电容CC影响,当A0=104时,要求输出信号衰减小于1%,求使用90PF/m的电缆,其最大允许长度为多少?
解得F
二、什么是金属应变片的灵敏系数?
请解释它与金属丝灵敏系数的区别。
应变片一般做成丝栅状,测量应变时,将应变片贴在试件表面上,试件的变形很容易传到应变片上。
金属应变片的灵敏系数与金属丝灵敏系数是不同的。
第一,零件的变形是通过剪力传到金属丝上的。
第二,丝沿长度方向承受应变时,应变片弯角部分也承受应变,其截面积变大,则应变片直线部分电阻增加时,弯角部分的电阻值减少,也使变化的灵敏度下降。
因此,应变片的灵敏系数比金属丝灵敏系数低。
三、光纤传感器的主要优点是什么?
求n1=1.46,n2=1.45的阶跃型光纤的数值孔径值;
如果外部介质为空气n0=1,求光纤的最大入射角。
优点:
抗电磁干扰能力强;
灵敏度高;
几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意形状的光纤传感器,可以制造传感各种不同物理信息的器件;
光纤传感器可用于高压,电气噪声,高温,腐蚀或其他恶劣环境;
而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。
°
四、什么是传感器的可靠性?
可靠性设计程序和原则是什么?
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。
可靠性设计原则:
①尽量简单、组件少、结构简单
②工艺简单
③使用简单
④维修简单
⑤技术上成熟
⑥选用合乎标准的原材料和组件
⑦采用保守的设计方案
五、产生系统误差的原因有哪些?
减少系统误差的方法有哪些?
系统误差出现的原因有:
①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。
②方法误差:
指由于对测量方法研究不够而引起的误差。
③定义误差:
是由于对被测量的定义不够明确而形成的误差。
④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。
⑤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。
⑥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。
⑦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:
1.
1.引入更正值法;
2.替换法;
3.差值法;
4.正负误差相消法;
5.选择最佳测量方案。
六、用温度传感器对某温度进行12次等精度测量,获得测量数据如下(单位℃)
20.46、20.52、20.50、20.52、20.48、20.47、
20.50、20.49、20.47、20.49、20.51、20.51
要求对测量数据进行加工整理,并写出最后结果(取置信系数为2)。
七、1)制作霍尔元件应采用什么材料,为什么?
2)为何霍尔元件都比较薄,而且长宽比一般为2:
1?
3)某霍尔元件l×
b×
d为1.0×
0.35×
0.1cm3,当方向通以电流I=1.0mA,在垂直lb方向加有均匀磁场B=0.3T,传感器的灵敏系数为22V/AT,试求其霍尔电势及载流子浓度。
1)采用半导体材料。
因为其灵敏度高,输出霍尔电势大。
2)因为元件越薄,灵敏度系数越大。
3)
八、1)试证明热电偶的中间导体定律。
2)将一只灵敏度为0.08mv/℃的热电偶与毫伏表相连,已知接线端温度为50℃,毫伏表的输出为60mv,求热电偶热端的温度为多少?
3)热敏电阻的电阻-温度特性有什么不同?
1)证明:
=
2)℃
3)热敏电阻的电阻温度系数大,电阻与温度的关系近似于线性或为平滑曲线。
九、下图为变极距型平板电容电容传感器的一种测量电路,其中CX为传感器电容,C为固定电容,假设运放增益A=∞,输入阻抗Z=∞;
试推导输出电压U0与极板间距的关系,并分析其工作特点。
十、1)有一数字温度计,测量范围为–50℃~150℃,精度0.5级,求当示值分别为-20℃,100℃时的绝对误差和示值相对误差。
2)欲测量250V电压,要求测量示值相对误差不大于±
0.5%,问选用量程为250V电压表,其精度为那一级?
若选用量程为300V和500V的电压表,其精度又分别为那一级?
3)已知待测电压为400V左右,现有两只电压表,一只1.5级,测量范围0~500V;
另一只0.5级,测量范围0~1000V,问选用那只表测量较好?
为什么?
1)绝对误差为:
℃
-20℃时相对误差为:
100℃时相对误差为:
2)绝对误差为:
即选用精度为0.5级的250V电压表。
则量程为300V的应用精度为0.4级,量程为500V的精度为0.25级。
3)第一只绝对误差为相对误差为
第二只绝对误差为相对误差为
所以应用第二只表。
十一、推导差动自感式传感器的灵敏度,并与单极式相比较。
5
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