传感器原理与检测技术第2版试卷作者钱显毅传感器5卷答

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1、常州工学院试卷H卷共丄页第丄页传感器与检测技术试卷07/08学年第1学期考试类型（闭卷）课程编码0202009（）—-二三./I.L八儿十十一十二总分-、填空题（20分，每空1分）1、压电式传感器的工作原理是：某些电介质在外界机械力作用下而变形时，其内部分了产生极化现象，在其表面会出现异种电荷，这种现象称为正压电效应。相反，某些电介质在外界电场的作用下会产生儿何变形，这种现象称为逆压电效应。（4分）2、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成H的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件组成。（3分）测量过稈屮存在

2、着测量误差。绝对误差是指测量结果的测量值与被测量的真实值之间的差值其表达式为A=x—L；相对误差是指表达式为宀討；引用误差是指绝对误差与测量仪表的上量限（满度）值的百分比其表达式为/=xlOO%。（6分）测量范围上限测量范围下限3、半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时，产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。按照半导体与气体相互作用时产牛的变化只限于半导体表面或深入到半导体内部，可分为表面控制型和体控制型，按照半导体变化的物理特性，乂可分为电阻型和非电阻型。（4分）4、电容式传感器按其工作原理可分为变介质型、变面积型、和变极距型三种。（3分）二

3、、判断题（请在正确命题后括号内划“丁”，错误命题后括号内划“X”）（10分，每题1分）1、变气隙式自感传感器，当街铁移动靠近铁芯时，铁芯上的线圈电感量增加。（丁）2、压电式传感器更适用于动态测量。（V）3、在对同一被测量的多次测量过程中，随机误差的变化是不可预测的。（V）4、光电式传感器是将光信号转换为正眩信号的传感器。（X）5、基于光生伏特效应的光电器件是光电池。（J）6、气敏传感器是检测气体类别、浓度和成分的传感器。（7）7、用光电池作为测量元件时，应把它当作电流源的形式来使用。（V）8、电阻应变式传感器是以热敏电阻为电阻转换元件的传感器。（X）9、电

4、涡流式传感器不能对一些参数进行非接触的连续测量。（X）10、一般希望光纤模式数量越少越好。（X）二、简答题（30分）1.压电式传感器的前置放大器的作用是什么？（7分）答：作用是将输出屯压放大，并与输入电压或输入电流成正比。电压放大器将压电式传感器的高输出阻抗经放大器变换为低阻抗输出，并将微弱的电压信号进行适当放大，但其所接配的压电式传感器的电压灵敏度将随电缆分布电容及传感器口身电容的变化而变化，而且电缆的的更换得引起重新标定的麻烦。2.光纤的数值孔径是如何定义的？其意义是什么？（6分）答：数值孔径的定义为：NA=sin伏=丄』卅—恋,其中，心为光纤外界介质

5、的折射率，©为光纤的纤心的折射率，叭为光纤%一“包层的折射率。意义：无论光源的发射功率有多大，只有当入射角在20的光锥角内时，光纤才能导光。2.什么是霍尔电动势产生的原理？（6分）答：一块半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场（磁场方向垂直于薄片）中，当有电流I流过时，电子受到洛仑兹力作用而发*偏转。结果在半导体的后端面上电子有所积累。而前端面缺少电子，因此后端面带负电，前端面带正电，在前后端面形成电场，该电场产生的力阻止电了继续偏转，当两力相平衡时，电了积累也平衡，这时在垂玄于电流和磁场的方向上将产生电场，相应的电势称为霍尔电势UHo常州工学院试卷3.解释电

6、涡流效应。（5分）答：根据法拉第电磁感应原理，块状金属导休置于变化的磁场屮或在磁场屮作切割磁力线运动时，导体内将产生呈旋涡状的感应电流,此电流叫屯涡流，以上现象称为电涡流效应。2.光电效应可分为几种类型，说明其原理并分别列出以之为基础的光电传感器。（6分）答：光屯效应分为外光屯效应和内光屯效应两大类。在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。基丁外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。在光线作用下，物体的导电性能发生变化或产生光生电动势的效应称为内光电效应。内光电效应又可分为以下两类：（1）光电导效应：在光线作用下，半导体材料

7、的导电性增加，阻值减低，即电阻率发生改变，这种现象称为光电导效应。基于这种效应的光屯器件有光敏屯阻。（2）光生伏特效应：在光线的作用下能够使物体产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。基丁•该效应的光电器件有光电池。四、为什么要对应变片式电阻传感器进行温度补偿，分析说明该类型传感器温度误差补偿方法。（20分）答：①在外界温度变化的条件下，由于敏感栅温度系数乞及栅丝与试件膨胀系数（0&与0$）之差异性而产*虚假应变输出有时会产生与真实应变同数量级的误差。②方法：自补偿法线路补偿法五、推导差动自感式传感器的灵敏度，并与单极式相比较。（10分）解：设电感传感

8、器初始气隙为§0,初始电感量为Lo,衔铁位移引起的气隙变化量为A当