试题13答案.doc

00121班 传感 《传感器与检测技术》 试题 班级：________ 学号： 姓名： 成绩： _____ 一、测得某检测装置的一组输入输出数据如下： X 0.6 2.4 3.1 4.3 5.5 6.5 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(15分) 答： 带入数据得：k=0.67 b=0.25 拟合直线灵敏度 0.67,线性度 ±7% 二、如图所示电路是电阻应变仪中所用的不平衡电桥的简化电路，图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时R1受拉，R4受压， ΔR表示应变片发生应变后，电阻值的变化量。当应变片不受力，无应变时 ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压Ucd表示应变片应变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-(E/2)(ΔR/R)。(15分) 证： 略去的第二项，即可得 三、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。分析热电偶测温的误差因素，并说明减小误差的方法(15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动势。有电流产生相应的热电动势称为温差电动势或塞贝克电动势，通称热电动势。 接触电动势：接触电动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动势。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动势。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动势不产生影响。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 时的热电动势等于该热电偶热端为T，冷端为Tn时的热电动势与同一热电偶热端为Tn，冷端为T0 时热电动势的代数和。 应用：对热电偶冷端不为0℃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，T0 ）时分别为EAC(T,T0)和EBC(T,T0)，那么受相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电动势为 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动势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电动势便可由上式求得，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 减小误差的措施有： a 0oC恒温法 b 计算修正法（冷端温度修正法） c 仪表机械零点调整法 d 热电偶补偿法 e 电桥补偿法 f 冷端延长线法 四、霍尔元件能够测量哪些物理参数？霍尔元件的不等位电动势的概念是什么？温度补偿的方法有哪几种？请详细推导分流电阻法。(15分) 答：霍尔元件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。 霍尔元件的不等位电动势是霍尔组件在额定控制电流作用下，在无外加磁场时，两输出电极之间的空载电动势，可用输出的电压表示。 温度补偿方法： a分流电阻法：适用于恒流源供给控制电流的情况。 b电桥补偿法 分流电阻法略。 五、人们说，SMART 传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？ (10分) 答：智能传感器具有一定的人工智能，可使用电路代替一部分脑力劳动。和微机的结合使智能传感器不仅有视嗅味和听觉功能，还具有存储，思维和逻辑判断，数据处理，自适应能力等功能，从而使传感器技术提高到一个新水平。与传统传感器相比，它有精度高，可靠性和稳定性高，信噪比与分辨率高，自适应强及性价比低等优点。因此，智能化设计的传感器是传感器传统设计的一次革命，是世界传感器的发展趋势。 六、什么是传感器的可靠性？可靠性设计程序和原则是什么？什么是传感器的失效？失效有哪几种？失效分