綜合測試題及參考答案（4套）綜合試題一一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均不得分。1、傳感器的主要功能是（）。檢測和轉(zhuǎn)換 B.濾波和放大C.調(diào)制和解調(diào) D.傳輸和顯示2、 在直流電路中使用電流表和電壓表測量負(fù)載功率的測量方法屬于（）。直接測量 B.間接測量C.組合測量 D.等精度測量3、 電阻應(yīng)變片配用的測量電路中，為了克服分布電容的影響，多采用（ ）。直流平衡電橋 B.直流不平衡電橋C.交流平衡電橋 D.交流不平衡電橋4、 差動螺線管式電感傳感器配用的測量電路有（）。直流電橋 B.變壓器式交流電橋C.相敏檢波電路 D.運(yùn)算放大電路5、 實用熱電偶的熱電極材料中，用的較多的是（）。純金屬 B.非金屬C.半導(dǎo)體 D.合金6、 光電管和光電倍增管的特性主要取決于（）。A?陰極材料 B.陽極材料C?純金屬陰極材料 D.玻璃殼材料7、 用光敏二極管或三級管測量某光源的光通量時，是根據(jù)它們的什么特性實現(xiàn)的（）。A.光譜特性 B.伏安特性C.頻率特性 D.光電特性8、 超聲波測量物位是根據(jù)超聲波在兩種介質(zhì)的分界面上的什么特性而工作的（）。A.反射 B.折射 C.衍射 D.散射9、 下列關(guān)于微波傳感器的說法中錯誤的是（）?？捎闷胀娮庸芘c晶體管構(gòu)成微波振蕩器天線具有特殊結(jié)構(gòu)使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性用電流—電壓特性呈非線性的電子元件做探測微波的敏感探頭可分為反射式和遮斷式兩類10、用N型材料Sn02制成的氣敏電阻在空氣中經(jīng)加熱處于穩(wěn)定狀態(tài)后，與NO2接觸后（）。A.電阻值變小 B.電阻值變大C.電阻值不變 D.不確定二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、 什么是傳感器動態(tài)特性和靜態(tài)特性？簡述在什么條件下只研究靜態(tài)特就能夠滿足通常的需要，而在什么條件下一般要研究傳感器的動態(tài)特性？實現(xiàn)不失真測量的條件是什么？2、 分析如圖6.1所示自感式傳感器當(dāng)動鐵心左右移動時自感L變化情況（已知空氣隙的長度為x1和x2,空氣隙的面積為S,磁導(dǎo)率為卩，線圈匝數(shù)W不變）。圖6.1動鐵式自感傳感器結(jié)構(gòu)示意3、 試從材料特性、靈敏度、穩(wěn)定性等角度比較石英晶體和壓電陶瓷的壓電效應(yīng)。4、 什么是霍爾效應(yīng)？霍爾電勢與哪些因素有關(guān)？如何提高霍爾傳感器的靈敏度？5、 光導(dǎo)纖維是利用哪種光學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行導(dǎo)光的？光纖的數(shù)值孔徑有何意義？三、分析計算題（本大題共4小題,任選3小題,每小題10分,共30分）1、銅電阻的電阻值R與溫度t之間的關(guān)系為R=R（1+??t），在不同溫度下，測得銅電阻的t0電阻值如表6.1所示。請用最小二乘法求0°C時的銅電阻的電阻值R0和銅電阻的電阻溫度系數(shù)?。表6.1銅電阻測量值t/°Ci20.030.040.050.0r/0ti76.580.082.585.02、 有一臺變間隙非接觸式電容測微儀，其傳感器的極板半徑r=5mm，假設(shè)與被測工件的初始間隙d0=0.5mm。已知試真空的介電常數(shù)等于8.854X10-i2F/m，求：（1） 如果傳感器與工件的間隙變化量增大厶d=10um，電容變化量為多少？（2） 如果測量電路的靈敏度Ku=100mV/pF,則在間隙增大△d=1um時的輸出電壓為多少？3、 使用鎳鉻-鎳硅熱電偶，其基準(zhǔn)接點(diǎn)為30C，問測溫接點(diǎn)為400C時的溫差電動勢為多少？若仍使用該熱電偶，測得某接點(diǎn)的溫差電動勢為10.275mV，則被測接點(diǎn)的溫度為多少？表6.2鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表 （參考端溫度為0°C）工作端0102030405060708090溫度/C熱電動勢/mV00.0000.3970.7981.2031.6112.0222.4362.8503.2663.6811004.0954.5084.9195.3275.7336.1376.5396.9397.3387.7372008.1378.5378.9389.3419.74510.15110.56010.96911.38111.79330012.20712.62313.03913.45613.87414.29214.71215.13215.55215.97440016.39516.81817.24117.66418.08818.51318.93819.36319.78820.21450020.64021.06621.49321.91922.34622.77223.19823.62424.05024.4764、利用某循環(huán)碼盤測得結(jié)果為“1010”，設(shè)循環(huán)碼盤的電刷初始位置為“0000”，該碼盤的最小分辨率是多少？其實際轉(zhuǎn)過的角度是多少？如果要求每個最小分辨率對應(yīng)的碼盤圓弧長度最大為1mm,則碼盤半徑應(yīng)有多大？四、綜合設(shè)計分析題（本大題共20分）在如圖6.2所示的懸臂梁測力系統(tǒng)中,可能用到4個相同特性的電阻應(yīng)變片R,R,R,R，各應(yīng)變片靈敏系數(shù)K=2,初值為100。當(dāng)試件受力f時，若應(yīng)變片要承受1234應(yīng)變，則其平均應(yīng)變?yōu)?=1000um/m。測量電路的電源電壓為直流3V。圖6.2懸臂梁測力裝置示意圖（1） 若只用1個電阻應(yīng)變片構(gòu)成單臂測量電橋，求電橋輸出電壓及電橋非線性誤差。（2） 若要求用2個電阻應(yīng)變片測量，且既要保持與單臂測量電橋相同的電壓靈敏度，又要實現(xiàn)溫度補(bǔ)償，請畫圖標(biāo)出2個應(yīng)變片在懸臂梁上所貼的位置，繪出轉(zhuǎn)換電橋，標(biāo)明這2個應(yīng)變片在橋臂中的位置？（3） 要使測量電橋電壓靈敏度提高為單臂工作時的4倍，請畫圖標(biāo)出各個應(yīng)變片在懸臂梁上所貼的位置，繪出轉(zhuǎn)換電橋，標(biāo)明各應(yīng)變片在各橋臂中的位置，并給出此時電橋輸出電壓及電橋非線性誤差大小？綜合試題二、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均不得分。1、 以下傳感器中屬于按傳感器的工作原理命名的是（ ）。應(yīng)變式傳感器 B.速度傳感器C.化學(xué)型傳感器 D.能量控制型傳感器2、 對于傳感器的動態(tài)特性，下面哪種說法不正確（）。液注式水銀溫度計可看作一個一階系統(tǒng)動態(tài)誤差反映的是慢性延遲所引起的附加誤差時間常數(shù)越大，一階傳感器的頻率響應(yīng)越好提高二階傳感器的固有頻率，可減小動態(tài)誤差和擴(kuò)大頻率響應(yīng)范圍3、 直流電橋的平衡條件為（ ）。相鄰橋臂阻值乘積相等 B.相對橋臂阻值乘積相等C?相對橋臂阻值比值相等 D?相鄰橋臂阻值之和相等4、 霍爾元件不等位電勢產(chǎn)生的主要原因不包括（ ）?；魻栯姌O安裝位置不對稱或不在同一等電位上半導(dǎo)體材料不均勻造成電阻率不均勻或幾何尺寸不均勻周圍環(huán)境溫度變化激勵電極接觸不良造成激勵電流不均勻分配5、 數(shù)值孔徑NA是光纖的一個重要參數(shù)，以下說法不正確的是（ ）。數(shù)值孔徑反映了光纖的集光能力。光纖的數(shù)值孔徑與其幾何尺寸有關(guān)。數(shù)值孔徑越大，光纖與光源的耦合越容易。數(shù)值孔徑越大，光信號的畸變也越大。6、 關(guān)于紅外傳感器，下述說法不正確的是（ ）。紅外傳感器是利用紅外輻射實現(xiàn)相關(guān)物理量測量的一種傳感器。紅外傳感器的核心器件是紅外探測器。光子探測器在吸收紅外能量后，將直接產(chǎn)生電效應(yīng)。為保持高靈敏度，熱探測器一般需要低溫冷卻。7、 微波傳感器測量物體含水量主要利用下述微波的哪一個特點(diǎn)（ ）。A.微波波長很短，頻率很高 B.水對微波的反射作用很強(qiáng)C.微波的傳輸特性很好 D.水對微波的吸收作用很強(qiáng)8、 采用圖6.3所示的超聲波傳感器安裝位置測量管道中流體的流量，圖中v代表被測流體的流速，若已知超聲波在靜止流體中的傳播速度為C,以下說法不正確的是（ ）。A.若測得流體流速v后，根據(jù)管道流體的截面積，可求得被測流體流量。B?若1為發(fā)生器，2為接收器，則超聲波在流體中傳播速度為c+vcos9。若1為接收器，2為發(fā)生器，則超聲波在流體中傳播速度為c-vsin9。若采用時差法測流量，則測量精度主要取決于At的測量精度。圖6.3超聲波傳感器測流量原理圖9、 采用50線/mm的計量光柵測量線位移，若指示光柵上的莫爾條紋移動了12條，則被測線位移為（）mm。0.02 B.0.12 C.0.24 D.0.4810、 當(dāng)氧化型氣體吸附到P型半導(dǎo)體材料上時，將導(dǎo)致半導(dǎo)體材料（）。A.載流子數(shù)增加，電阻減小 B.載流子數(shù)減少，電阻減小C.載流子數(shù)增加，電阻增大 D.載流子數(shù)減少，電阻增大二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、 什么是傳感器？傳感器的共性是什么？2、 試分析圖6.4所示差動整流電路的整流原理，若將其作為螺線管式差動變壓器的測量電路，如何根據(jù)輸出電壓來判斷銜鐵的位置？圖6.4差動整流電路原理圖3、 什么叫正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)？什么叫縱向壓電效應(yīng)和橫向壓電效應(yīng)？4、 采用熱電阻測量溫度時，常用的引線方式主要有哪幾種?試述這幾種引線方式各自的特點(diǎn)及適用場合。5、 什么是光電效應(yīng)和光電器件？常用的光電器件有哪幾大類？試解釋這幾類光電器件各自的工作基礎(chǔ)并舉例。三、分析計算題（本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分）1、通過某檢測裝置測得的一組輸入輸出數(shù)據(jù)如表6.3所示。試用最小二乘法擬合直線,并求其線性度和靈敏度。表6.3某檢測裝置獲取的一組測量數(shù)據(jù)x1234y2.24.15.8&02、一個以空氣為介質(zhì)的平板電容式傳感器結(jié)構(gòu)如圖6.5所示，其中a=10mm,b=16mm，兩極板間距d=1mm。測量時，若上極板在原始位置（Ax=Omm）上向左平移了2mm（即Ax=2mm）,3、鎳鉻一鎳硅熱電偶，工作時冷端溫度為30°C，測得熱電動勢E（t,t0）=38.56Omv，求被測介質(zhì)實際溫度。（E（30,0）=1.203mv）表6.4鎳鉻—鎳硅熱電偶分度表（部分）工作端溫度0204060708090(C)熱電動勢（mv）90037.32538.12238.91539.70340.09640.48840.8974、利用一個六位循環(huán)碼盤測量角位移,其最小分辨率是多少？如果要求每個最小分辨率對應(yīng)的碼盤圓弧長度最大為0.01mm，則碼盤半徑應(yīng)有多大?若碼盤輸出數(shù)碼為“101101”，初始位置對應(yīng)數(shù)碼為“110100”,則碼盤實際轉(zhuǎn)過的角度是多少?四、綜合設(shè)計分析題（本大題共20分）如圖6.6所示為一彈性元件為圓柱型的應(yīng)變式測力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。已知彈性元件橫截面積為S,彈性模量為E，應(yīng)變片初始電阻值（在外力F=0時）均相等，電阻絲靈敏度系數(shù)為K0，泊松比為卩。1、 設(shè)計適當(dāng)?shù)臏y量電路（要求采用全橋電路），畫出相應(yīng)電路圖，并推導(dǎo)橋路輸出電壓U。和外力F之間的函數(shù)關(guān)系式。（提示：AR〈〈R，推導(dǎo)過程中可做適當(dāng)近似處理）2、 分析說明該傳感器測力的工作原理（配合所設(shè)計的測量電路）。

圖6.6圓柱型的應(yīng)變式測力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

綜合試題三一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均不得分。1、在整個測量過程中，如果影響和決定誤差大小的全部因素（條件）始終保持不變，對同一被測量進(jìn)行多次重復(fù)測量，這樣的測量稱為（）。組合測量 B.靜態(tài)測量C?等精度測量 D.零位式測量2、 屬于傳感器動態(tài)特性指標(biāo)的是（ ）。重復(fù)性 B.固有頻率 C.靈敏度 D.漂移3、 在金屬箔式應(yīng)變片差動單橋測力實驗中不需要的實驗設(shè)備是（ ）。直流穩(wěn)壓電源 B.低通濾波器C.差動放大器 D.電壓表4、 在運(yùn)算放大器放大倍數(shù)很大時，壓電傳感器輸入電路中的電荷放大器的輸出電壓與（）成正比。A?輸入電荷 B.反饋電容C.電纜電容 D.放大倍數(shù)5、 下列光電器件中，基于光電導(dǎo)效應(yīng)工作的是（ ）。A.光電管 B.光敏電阻C.光電倍增管 D.光電池6、 構(gòu)成CCD的基本單元是（ ）。A.P型硅A.P型硅C.光電二極管PN結(jié)MOS電容器7、 下列關(guān)于微波傳感器的說法中正確的是（ ）。不能用普通電子管與晶體管構(gòu)成微波振蕩器不能用特殊結(jié)構(gòu)的天線發(fā)射微波用電流——電壓特性呈線性的電子元件做探測微波的敏感探頭分為反射式、遮斷式和繞射式三類8、 對于工業(yè)上用的紅外線氣體分析儀，下面說法中錯誤的是（ ）。A.參比氣室內(nèi)可裝％ B.設(shè)置濾波氣室是為了消除干擾氣體的影響測量氣室內(nèi)裝被分析氣體 D.參比氣室中的氣體要吸收紅外線9、 現(xiàn)有一個采用4位循環(huán)碼碼盤的光電式編碼器，碼盤的起始位置對應(yīng)的編碼是0011，終止位置對應(yīng)的編碼是1111，則該碼盤轉(zhuǎn)動的角度可能會是（）。A．60° B.90° C.180° D.270°10、 用熱電阻測溫時，熱電阻在電橋中采用三線制接法的目的是（ ）。接線方便減小引線電阻變化產(chǎn)生的測量誤差減小橋路中其他電阻對熱電阻的影響減小橋路中電源對熱電阻的影響二、 簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、 試述傳感器的定義、共性及組成。2、 簡述變極距型電容傳感器的工作原理（要求給出必要的公式推導(dǎo)過程）。3、 什么是霍爾效應(yīng)？為什么說只有半導(dǎo)體材料才適于制造霍爾片？4、 簡述光纖傳感器的組成和工作原理。5、 透射式光柵傳感器的莫爾條紋是怎樣產(chǎn)生的？條紋間距、柵距和夾角的關(guān)系是什么？三、 分析計算題（本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分）1、 某電路的電壓數(shù)值方程為：U=IR+1R，1122當(dāng)電流I二2A,I二1A時，測得電壓U為50V；12當(dāng)電流I二3A，I二2A時，測得電壓U為80V；12當(dāng)電流I二4A，I二3A時，測得電壓U為120V；12試用最小二乘法求兩只電阻R、R的值。122、 當(dāng)被測介質(zhì)溫度為t，測溫傳感器示值溫度為t時，有下列方程式成立：12dtt=t+T 21 2 0dT當(dāng)被測介質(zhì)溫度從25°C突然變化到300°C時，測溫傳感器時間常數(shù)e°二120s,試確定經(jīng)過480s后的動態(tài)誤差。3、 電阻應(yīng)變片阻值為120。，靈敏系數(shù)K二2，沿縱向粘貼于直徑為0.05m的圓形鋼柱表面，鋼材的彈性模量E二2x1011N/m2，卩二0.3，（1）求鋼柱受9.8x104N拉力作用時應(yīng)變片電阻的變化量AR和相對變化量竽；（2）又若應(yīng)變片沿鋼柱圓周方向粘貼,R問受同樣拉力作用時應(yīng)變片電阻的相對變化量為多少？4、 已知分度號為S的熱電偶冷端溫度為t（=20C，現(xiàn)測得熱電勢為11.710mV,求被測溫度為多少度？（E（20,0）=0.113mv）表6.5S型熱電偶分度表（部分）工作端溫度（°C）0204060708090熱電動勢（mv）110010.75410.99111.22911.46711.58711.70711.827四、綜合設(shè)計分析題（本大題共20分）若需要你用差動變壓器式加速度傳感器來測量某測試平臺振動的加速度。請你：（1） 設(shè)計出該測量系統(tǒng)的框圖，并作必要的標(biāo)注或說明；（2） 畫出你所選用的差動變壓器式加速度傳感器的原理圖，并簡述其基本工作原理；（3） 給出差動變壓器式加速度的測量電路圖，并從工作原理上詳細(xì)闡明它是如何實現(xiàn)既能測量加速度的大小，又能辨別加速度的方向的。綜合試題四一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。錯選、多選和未選均不得分。1、 傳感技術(shù)與信息學(xué)科緊密相連，是（ ）和自動轉(zhuǎn)換技術(shù)的總稱。A.自動調(diào)節(jié) B.自動測量 C.自動檢測 D.信息獲取2、 已知某傳感器屬于一階環(huán)節(jié)，現(xiàn)用于測量100Hz的正弦信號，如幅值誤差限制在±10%范圍內(nèi)，時間常數(shù)e應(yīng)不大于（ ）。A．1.2 B．1.44 C．628 D．0.00193、 關(guān)于壓電式傳感器中壓電元件的連接，以下說法正確的是（ ）。與單片相比，并聯(lián)時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓不變。與單片相比，串聯(lián)時電荷量增加1倍、電容量增加1倍、輸出電壓增大1倍。與單片相比，并聯(lián)時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓增大1倍。與單片相比，串聯(lián)時電荷量不變、電容量減半、輸出電壓不變。4、 磁電式傳感器測量電路中引入微分電路是為了測量（ ）。A.位移 B.速度C.加速度 D.磁場強(qiáng)度5、 硫化鎘光敏電阻的伏安特性如圖6.7所示，以下說法正確的是（ ）。在一定照度下，流過硫化鎘光敏電阻的電流與其兩端的電壓的關(guān)系是不確定的。照度越小，硫化鎘光敏電阻的阻值越小。lOOlx照度時，硫化鎘光敏電阻的阻值約為5千歐。管道管道圖6.7硫化鎘光敏電阻的伏安特性6、用N型材料Sn02制成的氣敏電阻在空氣中經(jīng)加熱處于穩(wěn)定狀態(tài)后，與氧氣接觸后（）。A.電阻值變大 B.電阻值變小C.電阻值不變 D.不確定7、 采用圖6.8所示的超聲波傳感器安裝位置測量管道中流體的流量，圖中v代表流體的流速，如果9=0，以下說法正確的是（ ）。不能實現(xiàn)對管道中流體流量的測量。可測出管道中流體的流量等于0?？蓽y出管道中流體的流量很大。9=0不影響對管道中流體流量的測量。超聲波傳感器2超聲波傳感器1圖6.8超聲波傳感器測流量原理圖8、微波濕度傳感器的工作原理是基于（）。A.微波的波長很短天線具有特殊結(jié)構(gòu)使發(fā)射的微波具有尖銳的方向性微波遇到障礙物易于反射水對微波的吸收作用很強(qiáng)9、依賴于“鐵電體”的極化強(qiáng)度與溫度有關(guān)的特性制成的傳感器是（）A.熱電阻型熱探測器 B.熱釋電型紅外傳感器C.熱電偶 D.光子探測器10、一個6位的二進(jìn)制光電式編碼器，其測量精度約為（）。A.5.6° B.0.17° C.0.016° D.60°二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、 傳感器技術(shù)在檢測系統(tǒng)中有什么地位和作用？2、 試對圖6.9利用霍爾式傳感器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量進(jìn)行解釋。圖6.9霍爾式傳感器轉(zhuǎn)速測量原理圖3、 簡述什么是光電導(dǎo)效應(yīng)？光生伏特效應(yīng)？外光電效應(yīng)？這些光電效應(yīng)的典型光電器件各自有哪些？4、 簡述光柵莫爾條紋測量位移的三個主要特點(diǎn)。5、 畫出利用熱電偶測量兩點(diǎn)間溫度差的線路圖，并解釋其工作原理。三、分析計算題（本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分）1、試求表6.6一組數(shù)據(jù)的線性度：①端點(diǎn)線性度；②最小二乘線性度。表6.6一組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)x12345y2.204.005.987.9010.102、有一吊車的拉力傳感器如圖6.10所示。其中電阻應(yīng)變片R1、R2、R3、R4貼在等截面軸上。已知R1、R2、R3、R4標(biāo)稱阻值均為120Q，橋路電壓為2V，物重m引起R1、R2變化增量為1.2Q。

1） 畫出應(yīng)變片組成的電橋電路。2） 計算出測得的輸出電壓和電橋輸出靈敏度。3） 說明R3、R4起到什么作用？圖6.10吊車?yán)鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)3、如圖6.11所示為一簡單電感式傳感器。尺寸已示于圖中。磁路取為中心磁路，不計漏磁,設(shè)鐵心及銜鐵的相對磁導(dǎo)率為104，空氣的相對磁導(dǎo)率為1,真空的磁導(dǎo)率為4nX10-7H?m-i,試計算氣隙長度為零及為2mm時的電感量。（圖中所注尺寸單位均為mm）4、已知某光纖傳感器從空氣中耦合光線進(jìn)入光纖中，光纖的7]=1.5,n2 <2，則該光纖傳感器的集光范圍有多大？并說明為了減小光纖傳輸損耗，應(yīng)從哪些方面進(jìn)行考慮？四、綜合設(shè)計分析題（本大題共20分）彈簧固定電極C2彈簧固定電極C2C1圖6.12差動式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)差動式電容加速度傳感器結(jié)構(gòu)如圖6.12所示。它有兩個固定極板（與殼體絕緣），中間有一用彈簧片支撐的質(zhì)量塊，此質(zhì)量塊的兩個端面經(jīng)過磨平拋光后作為作為動極板（與殼體電連接）。設(shè)計適當(dāng)?shù)臏y量電路，詳細(xì)說明該結(jié)構(gòu)配合測量電路實現(xiàn)加速度測量的工作原理，所有結(jié)論的得出必須要有理論依據(jù)（給出必要的公式推導(dǎo)）。綜合測試題參考答案綜合試題一參考答案一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）1、A 2、B 3、C 4、C 5、D6、A 7、D 8、A 9、A 10、B二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、答：傳感器的動態(tài)特性，是指傳感器對動態(tài)激勵（輸入）的響應(yīng)（輸出）特性，即其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。傳感器的靜態(tài)特性，是指它在穩(wěn)態(tài)（靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)）信號作用下的輸入-輸出關(guān)系。靜態(tài)特性所描述的傳感器的輸入、輸出關(guān)系式中不含有時間變量。當(dāng)輸入量為常量或變化極慢時只研究靜態(tài)特性就能夠滿足通常的需要。當(dāng)輸入量隨時間變化時一般要研究傳感器的動態(tài)特性。實現(xiàn)不失真測量的條件是：幅頻特性：A（?）=|H（j?）|=A（常數(shù)）相頻特性：P（助=—?t0（線性）

屮W屮W2、答：線圈中自感量：L=卡=pW2R"m:RQ = 1+ 2=一:RQ = 1+ 2=一°m卩A aS aS aS磁路總磁阻00空氣隙X和X各自變而其和不變，其他變量都不變，所以自感量L不變。123、 答：石英晶體是單晶結(jié)構(gòu)，且不同晶向具有各異的物理特性。石英晶體受外力作用而變形時，產(chǎn)生壓電效應(yīng)。壓電陶瓷是人工制造的多晶體壓電材料，原始的壓電陶瓷材料并不具有壓電性，必須在一定溫度下做極化處理，才能使其呈現(xiàn)出壓電性。壓電陶瓷的壓電系數(shù)比石英晶體大得多（即壓電效應(yīng)更明顯），因此用它做成的壓電式傳感器的靈敏度較高。但穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度等不如石英晶體。4、 答：當(dāng)載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體處于與電流相垂直的磁場中時，在其兩端將產(chǎn)生電位差，這一現(xiàn)象被稱為霍爾效應(yīng)。IBIB霍爾電勢U二Eb二vBb二-二R二KIBHHnedHdH霍爾電勢與霍爾電場E、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的寬度b、載流導(dǎo)體或半導(dǎo)體的厚度d、電H子平均運(yùn)動速度V、磁場感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I有關(guān)。霍爾傳感器的靈敏度K二RH=--L。為了提高霍爾傳感器的靈敏度，霍爾元件常Hdned制成薄片形狀。又霍爾元件的靈敏度與載流子濃度成反比，所以可采用自由電子濃度較低的材料作霍爾元件。5、答：光導(dǎo)纖維是利用光的全反射現(xiàn)象進(jìn)行導(dǎo)光的。光纖的數(shù)值孔徑：NA=si-0=-2一-2光纖的數(shù)值孔徑：cV1 29c 臨界角n1――纖芯折射率n2——包層折射率數(shù)值孔徑是光纖的一個重要參數(shù)，它能反映光纖的集光能力，光纖的NA越大，表面它可以在較大入射角范圍內(nèi)輸入全反射光，集光能力就越強(qiáng)，光纖與光源的耦合能力越容易，且保證實現(xiàn)全反射向前傳播。但NA越大，光信號的畸變也越大，所以要適當(dāng)選擇NA的大小。三、分析計算題（本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分）1、解：誤差方程r—r(1+??t)=vi=1,2,3,4ti0 i i令x二r，x=a?r1020

「120.0「「76.5「130.080.0,直接測得值矩陣L—140.082.5150.085.0系數(shù)矩陣A=-x被測量估計矩陣X= 1x2由最小二乘法：A'A攵二AL，則A'A二120.0130.01140.050.020.030.040.050.041401405400AL—120.0130.01140.050.076.580.082.585.032411480|A'A|—2000豐0(A'A)-11AAA11AA12A5400-1402000L-140 41「5400-140]「324]「71.2]X—[A'A]-1A'L—2000—140411480—0.282122..r—x—71.2(0)01“+--加310-3(/。C0一eeA2、解：①電容式傳感器的電容量：C—書―則初始電容量：88A8.854310-12310-63兀3253103C——^ — —1.39pF0d 0.50間隙變化后的電容量：88A 8.854310-12310-63冗3253106C— — — —1.36pFd+Ad 500+100

則電容變化量：AC—C一C'二1.39-1.36二0.03pF0UmVmV②靈敏度K===100 ，所以U=AC?100-UAC pF O pFU=88A(丄-1)100o0rdd+Ad則： 0 0=8.854x10-12x10-6x兀x25x106x(亠-丄)x100=2.78mV500 5013、解：由分度表查得E(30°C,0°C)=1.203mV,E(400C,0C)=16.395mV。由中間溫度定律E(t,t)=E(t,t)+E(t,t)有：0cc0E(400C,30C)=E(400C,0C)-E(30C,0C)=16.395-1.203=15.192mV由分度表查得E(250C,0C)=10.151mV,E(260C,0C)=10.560mV。E-E由插值法t=t+MLx(t-1)得:MLE-E HLHLtM=tM=250+10.275-10.15110.560-10.151x10=253C4、解：該循環(huán)碼為4位碼盤,則該碼盤的最小分辨率為0=竽=22.5。24循環(huán)碼“1010”對應(yīng)的二進(jìn)制碼為“1100”。二進(jìn)制碼“1100”對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是“12”。則碼盤實際轉(zhuǎn)過的角度是12X22.5°=270°2兀R 1= ，則碼盤半徑R=2.55mm360。 22.5。四、綜合設(shè)計分析題（本大題共20分）解：（1）設(shè)用電阻應(yīng)變片R作測量電橋的測量臂，其他橋臂電阻初值為100Q1AR KR1???AR=K?8?R=2x1000x100=0.2(G)110.2=0.2%AR0.2=0.2%—1'R設(shè)當(dāng)R有俚1的變化時，電橋輸出電壓為°：R+AR2R+AR100+0.2200+0.22)=0.0015(V)11AR/2R非線性誤差：r= x100%=0.1%L1+AR/2R11⑵應(yīng)該在懸臂梁的正（或反）面沿梁的軸向貼測量應(yīng)變加1，沿與梁的軸垂直方向貼溫度補(bǔ)償應(yīng)變片R2，使得測量應(yīng)變片和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片處于同一溫度場中，如圖6.13所示。R2□=R2□=應(yīng)變片粘貼圖6.13兩應(yīng)變片粘貼方法與測量電路（3）要使電橋電壓靈敏度為單臂工作時的4倍，則應(yīng)該在懸臂梁的正反面對應(yīng)貼上四個相同的應(yīng)變片，2個受拉應(yīng)變，2個受壓應(yīng)變，形成全橋差動電橋，見圖6.14。1243RRRRo2R1E1243RRRRo2R1E測量電橋應(yīng)變片粘貼測量電橋圖6.14四應(yīng)變片粘貼方法與測量電路此時，U=E?生=0.006（V）,O2 R1r'=0L綜合試題二參考答案一、單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）1、A 2、C 3、B 4、C 5、B6、D 7、D 8、B 9、C 10、A二、簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、 答：傳感器是能夠感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器是實現(xiàn)傳感功能的基本部件。傳感器的共性就是利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)或生物特性，將非電量（如位移、速度、加速度、力等）轉(zhuǎn)換成電量（電壓、電流、電容、電阻等）。2、 答：該差動整流電路是把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后再將整流后的電壓的差值作為輸出，具體整流原理如下：A當(dāng)U上正下負(fù)時，上線圈a正b負(fù)，下線圈c正d負(fù)。i上線圈：電流從a—l—2—4—3—b，流過電容q的電流是由2到4,電容q上的電壓為U；24下線圈：電流從c—5—6—8—7—d，流過電容C的電流是由6到8，電容C上的電22壓為U。68B當(dāng)U上負(fù)下正時，上線圈a負(fù)b正，下線圈c負(fù)d正。i上線圈：電流從b—3—2—4—l—a,流過電容q的電流是由2到4,電容C上的電壓為U；1 24下線圈：電流從d—7—6—8—5—c，流過電容C的電流是由6到8，電容C上的電22壓為U。68由此可知，不論兩個次級線圈的輸出電壓極性如何，流經(jīng)電容q的電流方向總是從2到4,流經(jīng)電容C的電流方向總是從6到8,故整流電路的輸出電壓為：2U=U=U+U=U—UTOC\o"1-5"\h\z0 26 24 86 24 68當(dāng)銜鐵位于中間位置時，U=U，.:U=024 68 0當(dāng)銜鐵位于中間位置以上時，U〉U,???U〉02468 0當(dāng)銜鐵位于中間位置以下時，U<U,???U〈02468 0如此，輸出電壓U0的極性反映了銜鐵的位置，實現(xiàn)了整流的目的。

3、答：正壓電效益就是對某些電介質(zhì)沿一定方向施以外力使其變形時，其內(nèi)部將產(chǎn)生極化現(xiàn)象而使其出現(xiàn)電荷集聚的現(xiàn)象。當(dāng)在片狀壓電材料的兩個電極面上加上交流電壓，那么壓電片將產(chǎn)生機(jī)械振動，即壓電片在電極方向上產(chǎn)生伸縮變形，壓電材料的這種現(xiàn)象稱為電致伸縮效應(yīng)，也稱為逆壓電效應(yīng)。沿石英晶體的X軸（電軸）方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“縱向壓電效應(yīng)”沿石英晶體的y軸（機(jī)械軸）方向受力產(chǎn)生的壓電效應(yīng)稱為“橫向壓電效應(yīng)”4、 答：熱電阻常用引線方式主要有：兩線制、三線制和四線制。兩線制的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、費(fèi)用低，但是引線電阻及其變化會帶來附加誤差。主要適用于引線不長、測溫精度要求較低的場合。三線制的特點(diǎn)是可較好地減小引線電阻的影響。主要適用于大多數(shù)工業(yè)測量場合。四線制的特點(diǎn)是精度高，能完全消除引線電阻對測量的影響。主要適用于實驗室等高精度測量場合。5、 答：所謂光電效應(yīng)，是指物體吸收了具有一定能量的光子后所產(chǎn)生的的電效應(yīng)。根據(jù)光電效應(yīng)原理工作的光電轉(zhuǎn)換元件稱為光電器件。常用的光電器件主要有外光電效應(yīng)器件和內(nèi)光電效應(yīng)器件兩大類。外光電效應(yīng)器件的工作基礎(chǔ)是基于外光電效應(yīng)。所謂外光電效應(yīng)，是指在光線作用下，電子逸出物體表面的現(xiàn)象。相應(yīng)光電器件主要有光電管和光電倍增管。內(nèi)光電效應(yīng)器件的工作基礎(chǔ)是基于內(nèi)光電效應(yīng)。所謂內(nèi)光電效應(yīng)，是指在光線作用下，物體的導(dǎo)電性能發(fā)生變化或產(chǎn)生光生電動勢的現(xiàn)象，它可分為光導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)器件主要有：光敏電阻、光電池、光敏二極管和光敏三極管。三、分析計算題（本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分）1、解：設(shè)擬合直線方程為y二ao+叮由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘法，有：「2.2「2.2「「1「4.112，A=5.8138.014aX= 0a1根據(jù)最小二乘法有：X=(AA)-X=(AA)-1AL=0.25J1.91a=0.250a1=1.91擬合直線為y=0.25+1.91x?輸入x：1234輸出y：2.24.15.88.0理論值y:2.164.075.987.89AL=|y—yl:0.040.030.180.11AL 二0.18max非線性誤差為Y=±m(xù)a^X100%=± X100%=±2.25%LY 8FS靈敏度為:S— —1.91ndx2、解：電容變化量為：AC=C-C=￡r￡0(a-Ax)b一2=-￡r￡0Axb0ddd=-2.83x10-13(F)1x8.854x10-12x2x10-3x=-2.83x10-13(F)1x10-3即電容減小了2.83x10-13F電容相對變化量為：88AxbTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"r 0\o"CurrentDocument"ACd_Ax_2x10-3 02C88aba10x10-30 r0d位移相對靈敏度為：AC

~C~―0-AAC

~C~―0-AxAxAxa110X10-3—1003、解：由已知條件可知:10=3O°C,E(t,to)=38.560mv???根據(jù)中間溫度定律：E(t,t)=E(t,0)-E(t,0)=E(t,0)-E(30,0)=38.560E(t,0)=38.560+E(30,0)=38.560+1.203=39.763(mv)??? 39.703<39.763<40.096E=39.763,E=39.703,E=40.096MLHt=960, t=970LH

被測介質(zhì)實際溫度為：E-E/ 、t=t+M L(t一t)LE-EHLHL39.763一39.703=960+ (970—960)=961.527(°C)40.096—39.7034、解：???該循環(huán)碼盤為六位循環(huán)碼盤360°???最小分辨率為：°= —=5.625°26設(shè)碼盤半徑為r,T5.625。的角度對應(yīng)圓弧長度為0.01mm,360° 5.625°? … 2兀r 0.01360x0.01「? r= q0.1mm2兀x5.625又?碼盤輸出循環(huán)碼為101101，將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼為110110，對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為54。同理,由于初始位置對循環(huán)碼為110100,將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼為100111,對應(yīng)十進(jìn)制數(shù)為39。?碼盤實際轉(zhuǎn)過的角度為0=(54—39)0=150=15x5.625°=84.375°x?電橋輸出電壓為： 1—R?電橋輸出電壓為： 1—R+RRR+RRR—RR初始狀態(tài)(F=0)時，R=R=R=R=R，12340U=0當(dāng)F工0時，R二R+AR,R二R+AR,R二R+AR,R二R+AR101202303404(R+AR)(R+AR)-(R+AR)(R+AR)TOC\o"1-5"\h\zU=——0 10 3 0 2 0 4Uo (R+AR+R+AR)(R+AR+R+AR)i\o"CurrentDocument"0 1 0 4 0 2 0 3TAR<<R???對上式作近似處理，略去分母中AR項及分子中AR高次項，則R2+RAR+RAR-R2-RAR-RARU二一0 0 1 0 3 0 0 2 0 Uo 4R2 i0AR+AR-AR-AR= 1 3 2 U4R i0設(shè)軸向應(yīng)變?yōu)椤?，則徑向應(yīng)變?yōu)?茁，xx由傳感器結(jié)構(gòu)示意圖可知，當(dāng)傳感器受力F時，應(yīng)變片R1和R產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?￡=￡=￡13x而應(yīng)變片R2和叫的應(yīng)變?yōu)椋骸?=￡4=-皿*又?????????F應(yīng)力b=-SbF應(yīng)變￡ =—= xEESFAR=AR=RK￡=RK—3 0 0x 0 0ESFAR=AR=—RKR￡=—RKr—4 0 0x 0 0ES???代入J計算式中可得:FF2RK +2RKr——= 00ES00ESu0 4R0=J￡(i+卩)2 0ES(1+R)KU口= 0_jF2ES2、工作原理：當(dāng)傳感器彈性元件受到沿軸向的外力F作用時，將產(chǎn)生一定形變從而引起粘貼在彈性

元件上的四個應(yīng)變片（兩個沿軸向粘貼，另兩個沿徑向粘貼）發(fā)生相應(yīng)應(yīng)變，致使其中兩個應(yīng)變片阻值增加，另兩個應(yīng)變片阻值減小。將四個應(yīng)變片接入所設(shè)計的全橋電路中，經(jīng)推導(dǎo)，測量電路輸出電壓2ES由上式可見，當(dāng)卩、K、E、S及橋路電源電壓U—定時，輸出電壓U與外力F成0 i 0正比，即輸出電壓U的大小反映了被測外力F的大小，如此實現(xiàn)了對外力F的測量。0綜合試題三參考答案一、 單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）1、C 2、B 3、B 4、A 5、B6、D 7、A 8、D 9、C 10、B二、 簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、 答：1）傳感器的定義：指能感受被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置；2）傳感器的共性：利用物理定律和物質(zhì)的物理、化學(xué)或生物特性，將非電量（如位移、速度、加速度、力等）轉(zhuǎn)換為電量（電壓、電流、電容、電阻等）3）傳感器的組成：傳感器主要由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。2、 答：當(dāng)傳感器的和S為常數(shù)，初始極距為do時，其初始電容量C其初始電容量Co為：C0=號20(1)AdAd、d丿0(2)'Ad]2<d丿、07、2若電容器極板間距離由初始值do縮小了Ad,電容量增大了AC，貝y有C=C+AC=普rS=—C0 =0 d—AdiAd0 1-丁1-0由（2）式可知，傳感器的輸出是非線性的。若Ad/dov時，1-（Ad/d0）2-1，則式⑵可簡化為C=C0+C0孚0此時C與Ad近似呈線性關(guān)系。所以，在Ad/do很小時，變極距型電容式傳感器的輸出（電容）與輸入（位移）有近

似的線性關(guān)系。3、答：置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)?；魻柍?shù)Rh等于霍爾片材料的電阻率P與電子遷移率u的乘積，即Rh=up。若要霍爾效應(yīng)強(qiáng)，則希望有較大的霍爾系數(shù)Rh，因此要求霍爾片材料有較大的電阻率和載流子遷移率。一般金屬材料載流子遷移率很高，但電阻率很?。欢^緣材料電阻率極高，但載流子遷移率極低，故只有半導(dǎo)體材料才適于制造霍爾片。4、 答：光纖傳感器由光源、（光纖或非光纖的）敏感元件、光纖、光探測器、信號處理系統(tǒng)等組成。其工作原理：由光源發(fā)出的光通過源光纖引到敏感元件，被測參數(shù)（溫度、壓力、應(yīng)變、振動等）作用于敏感元件，在光的調(diào)制區(qū)內(nèi)，使光的某一性質(zhì)（光強(qiáng)、波長/頻率、相位、偏振態(tài)）受到被測量的調(diào)制，調(diào)制后的光信號經(jīng)過接收光纖耦合到光探測器，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，最后經(jīng)過信號處理得到所需要的被測量。5、 答：①把兩塊柵距相等的光柵（光柵1、光柵2）疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線之間形成一個很小的夾角這樣就可以看到在近于垂直柵線方向上出現(xiàn)明暗相間的條紋，這些條紋叫莫爾條紋。在d-d線上，兩塊光柵的柵線重合，透光面積最大，形成條紋的亮帶，它是由一系列四棱形圖案構(gòu)成的；在f-f線上，兩塊光柵的柵線錯開，形成條紋的暗帶，它是由一些黑色叉線圖案組成的。因此莫爾條紋的形成是由兩塊光柵的遮光和透光效應(yīng)形成的。②莫爾條紋的間距BH與兩光柵線紋夾角。之間的關(guān)系為:廠W..2W

B=q――H.0 0sm2三、分析計算題（本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分）1、解：令x1二Rx二R122「2「"50_系數(shù)矩陣A二32,直接測得值矩陣L二8043120x被測量估計矩陣1被測量估計矩陣x2由最小二乘法：???XC=由最小二乘法：???XC=[A'A]-1AL=13.33「21.67R=x=13.33(0)11R=x=21.67(0)222、解：把輸入看作從0到275的階躍輸入信號，則x(tR=x=13.33(0)11R=x=21.67(0)222、解：把輸入看作從0到275的階躍輸入信號，則x(t)=0,t<0； x(t)=275,t>0275輸入信號的拉氏變換為：X(s)=sdt又TT—2+t=t0dT 2 1即(tS+1)tS=t(s)0211???Y(s)=H(s)X(s)需0275進(jìn)行拉氏反變換后，有y(t)=275(1-e一i2o)480動態(tài)誤差A(yù)=y(480)—275=—275e_120=—5.04(°C)3、解：(1)AR=Ke且wxxSEAR=k丄R 兀r2Ex2x9.8x1043.14x(025)2x2x1011=0.05%AR=0.05%R=120x0.05%=0.06(0)xAR(2)斗=e=—ye=—0.3x0.05%=—0.015%Ry xy4、解:E(t,t°)=11.710E(t,0C)=E(t,t)+E(t,0C)11.710=E(t,0C)-E(20C,0)=E(t,0C)-0.113所以E(t,0C)=11.823mV查表：E(1180C,0C)=11.707mV,E(1190C,0C)=11.827mV所以tM=tL+E-EMLX(tE-Eh—t)=1180C+L11.823—11.70711.827—11.823X10C=1470CHL四、綜合設(shè)計分析題（本大題共20分）解：（1）測試平臺振動加速度的測量系統(tǒng)框圖如圖6.16所示。 !丨丨 !丨丨振動電源電壓表圖6.16測試平臺振動加速度的測量系統(tǒng)框圖2）差動變壓器式加速度傳感器的原理如圖6.17所示。l?aDU土？l?aDU土？do￡?2?a2??_土？？1?一圖6.17差動變壓器式加速度傳感器原理圖（3）差動變壓器式加速度的測量電路圖為了達(dá)到能辨別移動方向和消除零點(diǎn)殘余電壓的目的，實際測量時，常常采用差動整流電路或相敏檢波電路。方法一：差動整流電路把差動變壓器的兩個次級輸出電壓分別整流，然后將整流的電壓或電流的差值作為輸出。全波電壓輸出的差動整流電路如圖6.18所示。77圖6.18全波電壓輸出的差動整流電路圖從上圖電路結(jié)構(gòu)可知，不論兩個次級線圈的輸出瞬時電壓極性如何，流經(jīng)電容Cl的電流方向總是從2到4,流經(jīng)電容C2的電流方向總是從6到8,故整流電路的輸出電壓為U二U-U22468當(dāng)銜鐵在零位時，因為U24=U68，所以U2=0；當(dāng)銜鐵在零位以上時，因為出4〉比8，則出＞0；而當(dāng)銜鐵在零位以下時，則有出4〈比8，則出〈0。???出的有效值大小反映了位移的大小，從而可以反求加速度的大?。怀稣?fù)表示銜鐵位移的方向，即振動的加速度方向。方法二：相敏檢波電路如圖6.19（a）所示。輸入信號u（差動變壓器式傳感器輸出的調(diào)幅波電壓）通過變壓2器T1加到環(huán)形電橋的一個對角線上。參考信號u通過變壓器T2加到環(huán)形電橋的另一個對s角線上。輸出信號"從變壓器T1與T2的中心抽頭引出。平衡電阻R起限流作用，以避免二極管導(dǎo)通時變壓器T2的次級電流過大。RL為負(fù)載電阻。u的幅值要遠(yuǎn)大于輸入信號u的幅值，以便有效控制四個二極管的導(dǎo)通狀態(tài)，且u和s2s差動變壓器式傳感器激磁電壓u由同一振蕩器供電，保證二者同頻同相（或反相）。1uouboououboo圖6.19相敏檢波電路根據(jù)變壓器的工作原理，考慮到0、M分別為變壓器Ti、T2的中心抽頭，則:uu=u =―s-s1 s2 2n2u―u2122u

u―u21222n1采用電路分析的基本方法，可求得圖6.19（采用電路分析的基本方法，可求得圖6.19（b）所示電路的輸出電壓uo的表達(dá)式RuRTr2lRuRuRTr2lL1

n(R+2R)

1L當(dāng)巴與Us均為負(fù)半周時：二極管VD2、VD3截止，Vd1、Vd4導(dǎo)通，其等效電路如圖6.19（c）所示，輸出電壓uo表達(dá)式與上式相同。說明只要位移Ax〉O,不論巴與us是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻RL兩端得到的電壓u。始終為正。當(dāng)Ax<0時：巴與屯為同頻反相。不論U2與Us是正半周還是負(fù)半周，負(fù)載電阻Rl兩端得到的輸出電壓U。表達(dá)式總是為Ruu=— L2° n（R+2R）1L即當(dāng)銜鐵在零點(diǎn)以下移動時，不論載波是正半周還是負(fù)半周，在負(fù)載電阻上得到的電壓始終是負(fù)的。綜上所述，相敏檢波電路的輸出電壓的變化規(guī)律反映了位移的變化規(guī)律，即:U2的有效值大小反映了位移的大小，從而可以反求加速度的大小；出正負(fù)表示銜鐵位移的方向,即振動的加速度方向。綜合試題四參考答案一、 單項選擇題（本大題共10小題，每小題2分，共20分）1、C 2、D 3、A 4、C 5、C6、A 7、A 8、D 9、B 10、A二、 簡答題（本大題共5小題，每小題6分，共30分）1、答：1）傳感技術(shù)是產(chǎn)品檢驗和質(zhì)量控制的重要手段；2）傳感技術(shù)在系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用；3）傳感技術(shù)及裝置是自動化系統(tǒng)不可缺少的組成部分；4）傳感技術(shù)的完善和發(fā)展推動著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。2、答：轉(zhuǎn)盤的輸入軸與被測轉(zhuǎn)軸相連，當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)盤隨之轉(zhuǎn)動；固定在轉(zhuǎn)盤附近的霍爾式傳感器便可在每一個小磁鐵通過時產(chǎn)生一個相應(yīng)的脈沖；檢測出單位時間的脈沖數(shù)，就可確定被測轉(zhuǎn)速。3、答：光電導(dǎo)效應(yīng)是指在光線作用下，半導(dǎo)體材料吸收入射光子的能量，如果入射光子的能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，將激發(fā)出電子－空穴對，使載流子濃度增加，導(dǎo)電性增加，阻值降低的現(xiàn)象，如光敏電阻。光生伏特效應(yīng)是指在光線作用下，能使物體產(chǎn)生一定方向的電動勢的現(xiàn)象，如光電池。外光電效應(yīng)是指在光線作用下，能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象，如光電管（光電二極管、光電晶體管）、倍增管。4、答：光柵莫爾條紋測位移的三個主要特點(diǎn)：（1）位移的放大作用光柵每移動一個柵距W時，莫爾條紋移動一個寬度B，莫爾條紋的間距B與兩光柵HH夾角0的關(guān)系為：B-W2?w■■-2_WH-—0?0T-0sin— '2由此可見，0越小，B越大，B相當(dāng)于把W放大了1/0倍。即光柵具有位移放大作HH用，從而可提高測量的靈敏度。（2） 莫爾條紋移動方向當(dāng)固定一個光柵時，另一個光柵向右移動時，則莫爾條紋將向上移動；反之，如果另一個光柵向左移動，則莫爾條紋將向下移動。因此，莫爾條紋的移動方向有助于判別光柵的運(yùn)動方向。（3） 誤差的平均效應(yīng)莫爾條紋是由光柵的大量刻線形成的，對線紋的刻劃誤差有平均抵消作用。5、答：圖6.20是測量兩點(diǎn)間溫度差（t-1）的一種線路連接方法。將兩個同型號的熱電12偶配用相同的補(bǔ)償導(dǎo)線，其接線應(yīng)使兩熱電偶反向串聯(lián)（A接A、B接B），使得兩熱電動勢方向相反，故輸入儀表的是其差值，這一差值反映了兩熱電偶熱端的溫度差，從而儀表便可測得t和t間的溫度差值。設(shè)回路總電動勢為E，根據(jù)熱電偶的工作原理可推得：12TknE=E（t,t）-E（t,t）=E（t,t）=—（t-1）ln-aTAB10AB20AB12q1 2n0B因此測得的回路總電動勢反映的是兩測量工乍端的溫度差［-t2。為了減少測量誤差,

A12A12圖6.20熱電偶測量兩點(diǎn)溫度差線路三、分析計算題(本大題共4小題，任選3小題，每小題10分，共30分)1、解：①端點(diǎn)線性度：設(shè)擬合直線為：y=kx+b，根據(jù)兩個端點(diǎn)(1,2.20)和(5,10.10)，則擬合直線斜率：k=2^=10-10—2.20=1.975x—x 5—1211.975x1+b=2.20b=0.225???端點(diǎn)擬合直線為y=1.975x+0.225x12345y實際2.204.005.987.9010.10y理論2.204.1756.15&12510.10A=y-y丿實際丿理論0-0.175-0.17-0.2250.?? AL =—0.225maxAL 0.225.?.y=±—maxX100%=±X100%=±2.23%Ly 10.10FS②最小二乘線性度：設(shè)擬合直線方程為y=a+ax01由已知輸入輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)最小二乘法，有：

-2.20-j14.0012L=5.98,A=137.901410.1015-2.20-j14.0012L=5.98,A=137.901410.1015X0.126a0a1-i」X二(AA)-iAL二1.97ao二0.126 ，ai=1.97擬合直線為y二0.126+1.97x輸入x:12345輸出y:2.204.005.987.9010.10理論值y:2.0964.0666.0368.0069.976AL=y-y:0.1040.0660.0560.1060.124AL 二0.124max非線性誤差為：丫=±m(xù)axX100%=± X100%=±1.23%LY 10.10FS2、解：①應(yīng)變片組成如圖6.21所示的半橋電路。圖6.21半橋電路(R+AR)++—(R+AR)+R1 1 4R]=E]=R+(R+AR) 222AR=21.20"R=2?12000.01V亠=E=1AR/R2③R3、R4可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償。3、解：JRmU 卩SW2卩W2卩S25又???W二200,卩二4kX10-7,S二30X10-3X15x10-300當(dāng)5=0時，L沁g當(dāng)5二2x10-3時,r2002X4kX10-7x30x10-3x15x10-^L沁 沁0.0056555丿2x2x10-34、解：光纖傳感器的集光范圍取決于其數(shù)值孔徑的大小，即：胡n2一n2

NA=sin0= 12cn0根據(jù)題意有：n=0,