《传感检测技术》试题和答案3.docVIP

三、《传感器与检测技术》试卷 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 0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7 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（10分） 解: ∴ 拟合直线灵敏度,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=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表示应变片变后电阻值的变化量。试证明：Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。（10分） 证明： 略去的二次项,即可得 三、什么叫做热电动势、接触电动势和温差电动势？说明势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（10分） 答：①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势。因而有电流产生相应的热电势称为温差电势或塞贝克电势，通称热电势。 ②接触电动势：接触电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。 ③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势。 ④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。 ⑤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，冷端为时的热电势等于该热电偶热端为T冷端为时的热电势与同一热电偶热端为，冷端为时热电势的代数和。 应用：对热电偶冷端不为时，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，）时分别为，，那么爱相同温度下，又A、B两热电极配对后的热电势为 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势，那么由这两种热电极配对组成热电偶的热电势便可由上式求得，而不需逐个进行测定。 ⑥误差因素：参考端温度受周围环境的影响 措施：a 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？请详细推导分流法。（10分） 答：霍尔组件可测量磁场、电流、位移、压力、振动、转速等。 霍尔组件的不等位电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 五、论述CCD的工作原理，如何用设计一台摄像机。7.4（6分） 答：CCD是一种半导体器件，在N型或P型硅衬底上生长一层很薄的SiO2，再在SiO2薄层上依次序沉积金属电极，这种规则排列的MOS电容数组再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。CCD可以把光信号转换成电脉冲信号。每一个脉冲只反映一个光敏元的受光情况，脉冲幅度的高低反映该光敏元受光的强弱，输出脉冲的顺序可以反映光敏元的位置，这就起到图像传感器的作用。 六、人们说，SMART传感器代表着今后传感器发展的总趋势，为什么？ （6分） 答：从SMART传感器的功能和优点两方面来看 ①功能 自补偿功能：如非线性、温度误差响应时间等的补偿 自诊断功能：如在接通电源时自检 微处理器和基本传感器之间具有双向通信功能，构成一死循环工作系统 信息存储和记忆功能 数字量输出和显示 ②优点： 精度高，可通过软件来修正非线性，补偿温度等系统误差，还可补偿随机误差，从而使精度大为提高 有一定的可编程自动化能力。包括指令和数据存储、自动调零、自检等 功能广。智能传感器可以有多种形式输出，通过串口、并口、面板数字控制数或CRT显示，并配打印机保存资料 功能价格比大。在相同精度条件下，多功能智能传感器比一功能普通的传感器性能价格比大 可见，SMAR