2012级研究生传感检测技术测试题

研究生《传感检测技术及应用》课程试卷

2013-2014学年 第1学期

题号 分数

一 二 三 四 五 总分 一、填空题（每空1分，共30分）

1．一个非电量检测系统通常是由 、 和显示记录装置等几部分组成，分别完成信息获取、转换、显示和处理等功能。

2．传感器的工作机理是基于 、 和 定律。

3．热电偶传感器产生的热电势包括 电势和 电势两部分。热电偶的 定律是工业上运用补偿导线法进行温度补偿的理论基础； 定律为制定分度表奠定了理论基础；根据 定律，可允许采用任意的焊接方式来焊接热电偶。

4．光电管、光电倍增管是利用 效应工作的，光电池是利用 效应工作的，光敏电阻是利用 效应工作的。

5．测量过程中存在着测量误差，按性质可被分为 _ ____误差、 _____误差和 _____误差三类。 6．电焊条外面包有一层药皮。在焊接时，药皮熔化，覆盖在高温熔融焊料上面，起隔绝空气、防止氧化作用。如果药皮涂敷不均匀会影响焊接质量。图1是检测药皮厚度均匀性的示意图。请分析填空：

图1 电焊条药皮厚度不均匀度检测 1—电焊条芯 2—药皮 3—电涡流探头

1）因为药皮是______（导电/不导电）材料，所以对电涡流探头不起作用。

2）药皮越薄，电涡流探头与金属焊条的间距就越______，焊条表面的电涡流就越______，电涡

1

流探头线圈的等效电感量L就越______，调频式转换电路输出频率f就越______。根据f的大小可以判断出药皮的厚度是否合格。

7.下图为自动吸排油烟机原理框图，请分析填空。

图2自动吸排油烟机电路原理框图

图中的气敏电阻是_ 类型，被测气体浓度越高，其电阻值就越___。气敏电阻必须使用加热电源的原因是________________________ ，通常须将气敏电阻加热到________ ?C左右。因此使用电池为电源、作长期监测仪表使用时，电池的消耗较________（大/小）。当气温升高后，气敏电阻的灵敏度将________ （升高/降低），所以必须设置温度补偿电路，使电路的输出不随气温变化而变化。

8. 我院门前欲设置有一个宽3m、高2m的大型LED显示牌，将显示的内容为：（1）气温（-30℃~+50℃）；（2）空气相对湿度（0-100%）；（3）风速（0.01m/s~100m/s）；（4）噪声（10dB-100dB）。系统中可配置的传感器有：测量气温的传感器可使用灵敏度较高的 电阻；测量空气相对湿度的传感器为 电阻；测量风速的传感器为 ；测量噪声的传感器为 。

二、 计算题（共50分）

1、已知待测拉力约为70N左右。现有两只测力仪表，一只为0.5级，测量范围为0~500N；另一只为1.0级，测量范围为0~100N。问选用哪一只测力仪表较好？为什么？写出过程。

2、在电子秤实验中，砝码质量与直流全桥电路的输出电压如表1所示，假设数据中不含系统误差与粗大误差，输入量满量程为200g，试分析该系统的下列静态特性：零位、输出满量程、线性度、灵敏度、重复性误差。（注：直线拟合用最小二乘线拟合法）

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表1：电子秤实验数据

电压（V） 第1组 第2组 第3组 20 0.021 0.019 0.034 40 0.039 0.039 0.052 60 0.058 0.059 0.071 80 0.079 0.079 0.090 砝码（g） 100 0.097 0.099 0.108 120 0.117 0.119 0.126 140 0.137 0.139 0.145 160 0.157 0.159 0.163 180 0.177 0.179 0.182 200 0.197 0.199 0.200

3．已知某传感器属于一阶环节，现用于测量100Hz的正弦信号，如幅值误差限制在±5%以内，时间

常数τ应取多少？若用该传感器测量50Hz的正弦信号，问此时的幅值误差和相位误差各为多少？

4．有一悬臂梁，在其中部上、下两面各贴两片应变片，组成全桥，如图3所示。

（1）请画出由这四个电阻构成全桥电路的示意图。

（2）若该梁悬臂端受一向下力F?1N，长L?0.25m，宽W?0.06m，厚t?0.003m，E?70?109Pa，x?0.5L，应变片灵敏度系数S?2.1，应变片空载电阻R0?120?；试求此时

四个应变片的电阻值。

（3）若电源电压Ui=3V，求测量电桥的非平衡输出电压U0。

图3

5. 表2为某热电偶的分度表，测量电路如图4所示，数字电压表的读数为4.10mV，热电偶与

电压表用补偿导线连接，请问被测温度Tx是多少，给出计算过程。 表2：

温度/℃ 20 30 40 50 80 90 100 110 120 130 140 热电势/mV 0.80 1.20 1.60 2.02 3.26 3.38 4.10 4.51 4.90 5.30 5.73 30℃20℃Tx30℃补偿导线电压表20℃ 图4

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三、综合题（共20分）

1.差动变压器的输出电压是幅值受衔铁位移调制的交流信号，如下图所示为该调制信号的一种开关增益相敏检波电路，VIN为差动变压器的输出信号，的参考信号，且VIN与

Vs为差动变压器的激励信号作为相敏检波器

Vs是同频的。T1为N沟道开关管，当门集为负电压时，开关管导通。并

Vs同相，向下运动时，V与Vs反相。

IN

假设当差动变压器的衔铁从平衡位置向上运动时，VIN与试回答如下问题：

（1）A1部分的功能是什么？ （2）A2部分的功能是什么？

（3）当开关管T1导通时，画出A3部分的等效电路，此时A3部分的输出与输入之间关系如何？ （4）当开关管T1截至时，画出A3部分的等效电路，此时A3部分的输出与输入之间关系如何？

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