传感器模拟试卷三参考答案

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1、第1页共12页传感器与自动检测技术模拟试卷三参考答案试卷一一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。错选、多选和未选均不得分。1、C2、B3、B4、A5、B6、D7、A8、D9、C10、B二、简答题（本大题共5小题，每小题6分，共30分）1、解释什么是传感器？传感器的基本组成包括哪两大部分？这两大部分各自起什么作用？答：传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的基本组成包括敏感元件和转换元件两部

2、分。敏感元件是传感器中能直接感受（或响应）被测信息（非电量）的元件，起检测作用。转换元件则是指传感器中能将敏感元件的感受（或响应）信息转换为电信号的部分，起转换作用。2、简述变极距型电容传感器的工作原理（要求给出必要的公式推导过程）。答：当传感器的εr和S为常数，初始极距为d0时，S0r其初始电容量C0为：C（1）0d0若电容器极板间距离由初始值d0缩小了Δd，电容量增大了ΔCdC100rSC0d0CCC（2）0d2d0d1dd10d0由（2）式可知，传感器的输

3、出是非线性的。第2页共12页d若Δd/d0<<1时，1-(Δd/d0)2≈1，则式（2）可简化为CCC00d0此时C与Δd近似呈线性关系。所以，在Δd/d0很小时，变极距型电容式传感器的输出（电容）与输入（位移）有近似的线性关系。3、什么是霍尔效应？为什么说只有半导体材料才适于制造霍尔片？答：置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势，这种现象称霍尔效应。霍尔常数RH等于霍尔片材料的电阻率ρ与电子迁移率μ的乘积，即RH=μρ。若要霍尔效应强，则希望有较大

4、的霍尔系数RH，因此要求霍尔片材料有较大的电阻率和载流子迁移率。一般金属材料载流子迁移率很高，但电阻率很小；而绝缘材料电阻率极高，但载流子迁移率极低，故只有半导体材料才适于制造霍尔片。4、简述光纤传感器的组成和工作原理。答：光纤传感器由光源、（光纤或非光纤的）敏感元件、光纤、光探测器、信号处理系统等组成。其工作原理：由光源发出的光通过源光纤引到敏感元件，被测参数（温度、压力、应变、振动等）作用于敏感元件，在光的调制区内，使光的某一性质（光强、波长/频率、相位、偏振态）受到被测量的调制，调制后的光信号经过接收光纤耦合到光探测器，将光

5、信号转换为电信号，最后经过信号处理得到所需要的被测量。5、简述光栅莫尔条纹测量位移的三个主要特点。答：光栅莫尔条纹测位移的三个主要特点：（1）位移的放大作用光栅每移动一个栅距W时，莫尔条纹移动一个宽度B，莫尔条纹的H间距B与两光栅夹角的关系为：H第3页共12页2WWBHsin2由此可见，越小，B越大，B相当于把W放大了1/倍。即光HH栅具有位移放大作用，从而可提高测量的灵敏度。（2）莫尔条纹移动方向当固定一个光栅时，另一个光栅向右移动时，则莫尔条纹将向上移动；反之，如果另一个光栅向左移动，则莫尔条纹将向下移动。因此

6、，莫尔条纹的移动方向有助于判别光栅的运动方向。（3）误差的平均效应莫尔条纹是由光栅的大量刻线形成的，对线纹的刻划误差有平均抵消作用。三、分析计算题（本大题共3小题，每小题10分，共30分）注意：自动化、电气专业的学生第1小题必做，并从第2－4小题中选做两个小题；测控专业的学生做第2－4小题，第1小题不做。1、某电路的电压数值方程为UI1R1I2R2当电流I12A,I21A时，测得电压U为50v；当电流I13A，I22A时，测得电压U为80v；当电流I14A，I23A时，测得电压U为120v；试用最小二乘法求两只电阻

7、R1、R2的值。解：令xR，xR1122第4页共12页2150系数矩阵A32,直接测得值矩阵L80,43120ˆx1被测量估计矩阵Xx2由最小二乘法：AAXˆAL，则212342920AA3212320144350234820AL80123570120AA6011A11A1211420(AA)AAA21A2262029

8、11142082080Xˆ[AA]AL62029570130Rx13.33()11Rx21.67()222、当被测介质温度为t,测温传感器示值温度为t时，有下列方程式成12dt2立